制导炮弹遥测监控视景仿真系统研究

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1、中北大学学位论文制导炮弹遥测监控视景仿真系统研究摘要遥测监控是现代炮弹研发过程中必不可少的环节，目前遥测系统可实时跟踪获取炮弹的姿态参数、环境参数和工作状态等，但数据显示不直观，不利于监控和显示炮弹飞行轨迹。本文把遥测技术和视景仿真技术相结合，利用遥测系统获得的弹道轨迹参数，实时驱动三维场景直观形象地显示炮弹运动状态，且可多次重复观察研究炮弹飞行过程、节约炮弹研发成本、提高研发效率。本论文工作内容如下：1.完成了制导炮弹遥测监控系统硬件设计，该硬件设计主要包括：STM32F103ZE主处理器和电源外设电路、以及由U-blox模块负责GPS卫星定位、SIM900A通信模块并结合MPU

2、6050陀螺仪以及地磁检测传感器HMC5883L模块。2.针对在导航过程中由三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴地磁计以及GPS信号接收模块产生的数据，在经过采集、数据处理、数据传输后。在视景客户端接收由TCP/IP协议传输并处理过的数据，并在终端实现实时视景仿真。3.针对制导炮弹内部装有多个弹载传感器同步采集的数据的情况，论文采取卡尔曼滤波算法来实现多传感器数据融合。并理论上推导证明了卡尔曼滤波算法有色噪声的白色化处理，能够更好更精确地对制导炮弹的姿态以及地磁数据参数进行最优融合。本文利用视景仿真平台建立逼真的3D作战场景，由遥测监控数据来驱动三维模型，实时还原并显示制导炮弹飞行过程及

3、弹道轨迹。本系统可以多次多视角重复观测飞行状态，有利于提高新型炮弹的研发效率并降低研发成本。关键词：制导炮弹，遥测监控，卡尔曼滤波数据融合，视景仿真，网络通信中北大学学位论文ResearchofVisualsimulationforguidedprojectiletelemetrymonitoringsystemAbstractInthedevelopmentprocessofthemodernmissiletelemetrytechnologyhavebecomeanessentialpartofthemissileandControlSystem.Theordinarytele

4、metrysystemcanonlygetreal-timetrackingandmissile-relatedattitudeparameters,therelevantenvironmentalparametersorworkingconditions,TocombinetheVisualsimulationwithTelemetrycanusethetrajectoryparameterstodrivethemissiletimelyandeffectivelyinthe3Dscene.Itwillgreatlyreducedevelopmentcosts,improveR&

5、Defficiencyincredibly,thewholeprocesscanberepeatedseveraltimes.Theworkofthisthesisisasfollows:Firstly,wehavedesignedthehardwareoftelemetrymonitoringsystemcoordinatewithintelligentaccelerationsensorandGPS/GPRSpositioningcommunicationsystemsincludingSTM32F103ZEmainprocessorandPowerperipheralcirc

6、uits,aswellastheU-bloxmodulewhichisresponsibleforGPS,SIM900AcommunicationmodulesandcombinesMPU6050andGeomagneticsensorHMC5883L.Thisprojectusethedatawhichcomesfromnavigation,Measuredbytri-axialaccelerometer,three-axisgyroscope,three-axismagnetometerandGPSreceivermodule.AfterCollection,processin

7、gandtransmission,ThenVisualclientreceivesdatatransmittedandprocessedbytheTCP/IPProtocol,andsynchronizethereal-timevisualsimulation.Accordingtohighspeedrunningmissilesequippedwithmultiplesensors,Kalmanfilteringalgorithmwasusedindatafusio