彈丸滾轉角速度測量系統的設計與實現

劉宇倫，楊新民，王勝紅

（1.南京理工大學 江蘇 南京210094；2.淮海工業集團 山西 長治 046000）

彈丸滾轉角速度測量系統的設計與實現

劉宇倫1，楊新民1，王勝紅2

（1.南京理工大學 江蘇 南京210094；2.淮海工業集團 山西 長治 046000）

為了實現彈丸在飛行過程中的姿態測量，設計一種低成本、小體積的滾轉角速度測量系統。該系統主要使用地磁傳感器獲取地磁在其3個正交軸上的分量，經過放大放大、濾波與實時的零偏校正處理，進而根據所檢測到的地磁數據的變化解算出滾轉角速度。并經理論推導了地磁滾轉角速度測量彈體滾轉角速度的可行性，并給出了適用條件與局限性。通過實驗驗證，該方法能在一定的條件下夠測得相對精準的滾轉角速度，并使得測量系統的體積、重量和成本降低。

姿態測量；滾轉角速度；地磁傳感器；彈丸

目前，隨著對彈藥射擊精度要求的提高，準確地測量彈體的姿態數據問題對彈箭精確制導的重要性由此凸顯。彈箭姿態測量常用的傳感器如陀螺儀、加速度計、磁阻傳感器等已被廣泛應用，并且在理論與實際上都有較高的發展水平。但是慣性測量元件由于炮彈膛內不上電、高過載、低成本、小體積等問題，其應用收到了一定的限制。利用磁阻傳感器由于其成本低、體積小、抗過載等特點，測量彈體滾轉姿態的方法已經在工程上實現并實際應用[1-3]。

而地磁場信號較弱，易受干擾，產生零偏誤差，補償此誤差一般采用橢圓矯正的方法[4]，但橢圓矯正僅在系統初始化時完成，無法在系統運行時實時補償，因此依據彈丸飛行過程中的特點，設計了可實時校準零偏誤差的滾轉角速度測量系統，并經實驗驗證，在一定條件下可以精確測量滾轉角速度。……