基于磁阻传感器的常规弹姿态测量技术研究

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1、分类号：V249.32+9单位代码：10110学号：S20090504中北大学硕士学位论文基于磁阻传感器基于磁阻传感器的常规弹姿态的常规测量技术研究弹姿态测量技术研硕士研究生李永慧究指导教师刘俊教授李永张晓明副教授慧学科专业精密仪器及机械中北大学2012年6月5日图书分类号V249.32+9密级非密注1UDC620硕士学位论文基于磁阻传感器的常规弹姿态测量技术研究李永慧指导教师（姓名、职称）刘俊教授张晓明副教授申请学位级别工学硕士专业名称精密仪器及机械论文提交日期年月日论文答辩日期年月日学位授予日期年月日论文评

2、阅人答辩委员会主席年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印

3、或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于磁阻传感器的常规弹姿态测量技术研究摘要常规弹药制导化是近年来国内外军事导航制导领域的研究热点之一，如何实现弹丸姿态角的高精度测量直接影响到常规弹药制导化的研制进程。绝大多数弹丸飞行时伴随高速旋转，姿态角变化范围很大，要求测量器件满足高精度和宽量程的条件。针对该问题，本文利用磁

4、阻传感器测量地磁信号的方法，实现了弹丸姿态角的高精度测量，并且不受量程限制，具有抗过载、体积小、功耗低、误差不随时间累积等优点。以常规弹药为研究对象，在深入调研国内外飞行体姿态测量技术研究进展的基础上，结合弹上应用环境的特殊性，研究了基于磁阻传感器的弹丸姿态测量原理，推导了解算姿态角的数学模型，设计了基于三轴磁阻传感器测量信号的弹丸姿态角解算算法。借助理想弹道数学模型计算得到的姿态角理论数据对算法进行了仿真，并分别从给定姿态角数据不准确误差、初始固定参数不准确误差、磁测数据不准确误差三个方面针对算法误差来源及影

5、响进行了分析。为减小载体磁场对传感器测量数据的影响，针对常规弹的载体磁场分布规律进行了研究，通过二维与三维仿真分析，得到了规则形状铁磁质和简化弹体模型的磁场分布规律，根据仿真结果确定弹体中受载体磁场干扰较小的“磁洁净区”用于安装磁阻传感器。最后设计了静态与动态测试试验验证算法的正确性和有效性，试验结果表明在静态测试条件下姿态角解算误差约为0.5°，动态测试条件下能够实时解算姿态角并且解算误差低于1°。对于飞行过程中航向角变化范围较小的常规弹丸，本文的测量方法能够测得较高精度的姿态角，尤其是对高旋弹丸的横滚角测量

6、，这种优势更明显。关键词：地磁场，磁阻传感器，姿态测量，牛顿迭代法，载体磁场中北大学学位论文ResearchofAttitudeDeterminationTechnologyBasedonMagneto-resistiveSensorforConventionalAmmunitionAbstractTheconventionalammunitionguidanceisaworldwideresearchfocusinthemilitarynavigationdomaininrecentyears.Howtoac

7、hievehighprecisionandaccuracymeasurementofattitudedirectlyaffectsthedevelopmentofconventionalammunitionsguidanceprocess.Mostammunitionsflywithhighspeedrotating,whichrequestsmeasurementcomponentsatisfyinghighaccuracyandwidemeasuringrange.Tosolvethisproblem,ma

8、gneto-resistivesensorwasusedtomeasurethegeomagneticsignal,sothatammunitionattitudeanglewouldbedeterminedinhighprecision.Themeasurementsystemhadadvantagesofanti-overload,smallvolume,lowpowerandwi