CN103411613A - 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置 - Google Patents

基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103411613A
CN103411613A CN2013102936079A CN201310293607A CN103411613A CN 103411613 A CN103411613 A CN 103411613A CN 2013102936079 A CN2013102936079 A CN 2013102936079A CN 201310293607 A CN201310293607 A CN 201310293607A CN 103411613 A CN103411613 A CN 103411613A
Authority
CN
China
Prior art keywords
missile
borne
micro
penetration
circuit body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102936079A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103411613B (zh
Inventor
张晓明
鲍爱达
刘俊
李�杰
龙达峰
陈国彬
白渚铨
赵鑫炉
王宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN201310293607.9A priority Critical patent/CN103411613B/zh
Publication of CN103411613A publication Critical patent/CN103411613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103411613B publication Critical patent/CN103411613B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

本发明涉及弹载侵彻姿态测量装置，具体为一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，解决了目前缺乏一种针对传统的战斗部侵彻过程的姿态解算的装置的问题。一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，包括电路体（1）和置于所述电路体（1）外围的缓冲防护装置；所述电路体（1）的信号线引出到所述缓冲防护装置外，电路体（1）包括地磁/微惯导测量组合单元、弹载姿态解算单元、弹载实时数据记录单元、供配电单元、启动模块；所述地磁/微惯导测量组合单元包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端分别连接有三轴陀螺传感器和三轴地磁传感器，信号调理模块的输出端连接有A/D转换模块。本发明设计合理、结构简单。

Description

基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置
技术领域
本发明涉及弹载侵彻姿态测量装置，具体为一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置。
背景技术
侵彻武器是一种携带侵彻战斗部，用于攻击机场跑道、地面加固目标、地下设施等目标的武器，是对坚硬目标及其掩体实施“外科手术”式打击的主力武器。对于结构和功能复杂的侵彻战斗部而言，需要在复杂的穿甲或侵彻过程中实时测量弹体运动参数，以精确控制侵彻战斗部的爆炸时机，获取最佳作战效果，提高侵彻武器对目标的毁伤能力，但由于侵彻过程中伴随有一级战斗部的爆炸，弹体处于高冲击、强振动、高温、高压的恶劣工作环境，且目标在侵彻打击下出现大量烟雾、强光及碎块等，恶劣的测试环境使得很难对侵彻战斗部姿态参数实施准确测量，因此侵彻过程中弹体动态参数的实时准确测量技术成为侵彻武器的研究的技术瓶颈。
传统的战斗部侵彻过程的姿态测试大多采用外测方法，但在侵彻武器进入到目标物内时则无法准确测量到其姿态与位置，不再适应对侵彻外弹道参数实时准确测量的要求。
基于此，有必要发明一种全新的弹载侵彻姿态测试装置，用于解决弹体侵彻过程中姿态参数的实时准确测量的难题，以便准确判定目标特征，增强侵彻战斗部对复杂目标的毁伤打击能力，为侵彻武器研制和测试阶段的武器性能评估和故障判断分析提供可靠的数据支撑。
发明内容
本发明为了解决目前缺乏一种针对传统的战斗部侵彻过程的姿态解算的装置的问题，提供了一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，包括电路体和置于所述电路体外围的缓冲防护装置；所述电路体的信号线引出到所述缓冲防护装置外，电路体包括地磁/微惯导测量组合单元、弹载姿态解算单元、弹载实时数据记录单元、供配电单元、启动模块；
所述地磁/微惯导测量组合单元包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端分别连接有三轴陀螺传感器和三轴地磁传感器，信号调理模块的输出端连接有A/D转换模块；
所述弹载姿态解算单元包括数据处理模块DSP，所述数据处理模块DSP串接有程序引导装载模块NOR存储器（flash）；
所述弹载实时数据记录单元包括现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA串接有程序配置模块EPROM；
所述A/D转换模块的输出端与数据处理模块DSP的输入端连接，所述A/D转换模块和数据处理模块DSP分别与现场可编程门阵列FPGA连接；
所述供配电单元包括向电路体内各个单元供电的系统电源模块。
所述FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 
所述EPROM（可擦除可规划式唯读记忆体）是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片，即非易失性的（非挥发性）。它是一组浮栅晶体管，被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后，EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口，很容易识别EPROM，这个窗口同时用来进行紫外线擦除。 
本发明所述的整个弹载侵彻姿态解算装置主要由地磁/微（MEMS）惯导测量组合单元、弹载姿态解算单元、弹载实时数据记录单元、供配电单元、及缓冲防护装置组成。其中地磁/微惯导测量组合单元主要用于实时敏感战斗部爆炸过程中的三维角速率及姿态运动信息，弹载实时数据记录单元负责MEMS姿态参数及实时原始数据的记录存储，供电与配电单元完成系统的电源提供及管理，缓冲防护装置用于对电路体起到缓冲防护作用，具体结构如图1、2、4所示。
工作时，如图3所示，分别由三轴陀螺和三轴地磁传感器采集获得的信息依次经过信号调理模块和A/D转换模块后输入数据处理模块DSP，基于数据处理模块DSP（数字信号处理器）的姿态解算，其算法核心为地磁和微惯导组合高动态姿态解算算法。高动态姿态解算主要包括微惯导姿态解算、地磁信息姿态解算和地磁/微惯导组合姿态解算三部分；微惯导姿态解算算法首先对所采集到的三轴MEMS陀螺仪角速度测量数据进行误差补偿，包括三轴陀螺仪的零偏、灵敏度、不正交等静态误差等数据补偿，以提高测量结果的准确度，姿态矩阵的更新采用等效旋转矢量法，并结合强爆时刻的初始姿态完成侵彻过程中的弹体姿态解算；地磁姿态解算算法首先对所采集到的地磁三分量数据进行误差补偿，然后结合强爆时刻的地磁矢量数据完成侵彻过程中的弹体姿态解算；而地磁/微惯导组合姿态解算则完成两个子姿态系统的姿态数据融合，通过最优滤波技术完成侵彻过程中的弹体姿态最优估计，完成弹载侵彻的姿态解算任务。上述姿态解算方法本领域技术人员均可以自行设计。
具体工作时，所述的弹载侵彻姿态解算装置置于导弹的内部，在导弹打击过程中，根据其提供的准确信息，判断引爆导弹的最佳时机，完成精确打击任务。
本发明是基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置。微惯导器件准确测量弹体相对于惯性空间的角速度，用于弹体姿态解算，具有短时精度高的特点，但在侵彻过程中惯性器件因冲击出现短时饱和失效，使得姿态积分解算中断；地磁传感器属于全固态器件，测量不受冲击的影响。在侵彻冲击过程中仍可利用落点地磁矢量信息和弹载磁测矢量解算弹体姿态，以弥补惯性器件冲击过程中的器件失效的缺点，但其姿态测量精度低。因此地磁/微惯导组合姿态解算方案充分利用二者的优点，实现优势互补，确保侵彻过程中连续的姿态测试。
本发明设计合理、结构简单，解决了目前缺乏一种针对传统的战斗部侵彻过程的姿态解算的装置的问题。
附图说明
图1是电路体的结构示意图。
图2是电路体的具体结构示意图。
图3是弹载侵彻姿态解算算法方案。
图4是本发明中缓冲防护装置的结构示意图。
图中，1-电路体，2-电路体外壳，3-浮悬层，4-次外层保护壳，5-泡沫金属缓冲结构，6-最外层保护壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图1、2所示，一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，包括电路体1和置于所述电路体1外围的缓冲防护装置；所述电路体1的信号线引出到所述缓冲防护装置外，电路体1包括地磁/微惯导测量组合单元、弹载姿态解算单元、弹载实时数据记录单元、供配电单元、启动模块；
所述地磁/微惯导测量组合单元包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端分别连接有三轴陀螺传感器和三轴地磁传感器，信号调理模块的输出端连接有A/D转换模块；
所述弹载姿态解算单元包括数据处理模块DSP，所述数据处理模块DSP串接有程序引导装载模块NOR存储器；
所述弹载实时数据记录单元包括现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA串接有程序配置模块EPROM；
所述A/D转换模块的输出端与数据处理模块DSP的输入端连接，所述A/D转换模块和数据处理模块DSP分别与现场可编程门阵列FPGA连接；
所述供配电单元包括向电路体内各个单元供电的系统电源模块。
所述缓冲防护装置包括电路体外壳2，包裹电路体外壳2的具有弹性和硬度的浮悬层3，包裹所述浮悬层3的次外层保护壳4，包裹所述次外层保护壳4的、底部设有多层泡沫金属缓冲结构5的最外层保护壳6，所述次外层保护壳4置于所述多层泡沫金属缓冲结构5上。
具体实施时，所述悬浮层由聚酰胺材料构成。
具体工作时，现场可编程门阵列FPGA内编程有flash存储器、时序控制模块、若干FIFO模块等。所述FIFO（First Input First Output）是一种先进先出的数据缓存器，先进入的指令先完成并引退，跟着才执行第二条指令。

Claims (3)

1.一种基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，其特征在于：包括电路体（1）和置于所述电路体（1）外围的缓冲防护装置；所述电路体（1）的信号线引出到所述缓冲防护装置外，电路体（1）包括地磁/微惯导测量组合单元、弹载姿态解算单元、弹载实时数据记录单元、供配电单元、启动模块；
所述地磁/微惯导测量组合单元包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端分别连接有三轴陀螺传感器和三轴地磁传感器，信号调理模块的输出端连接有A/D转换模块；
所述弹载姿态解算单元包括数据处理模块DSP，所述数据处理模块DSP串接有程序引导装载模块NOR存储器；
所述弹载实时数据记录单元包括现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA串接有程序配置模块EPROM；
所述A/D转换模块的输出端与数据处理模块DSP的输入端连接，所述A/D转换模块和数据处理模块DSP分别与现场可编程门阵列FPGA连接；
所述供配电单元包括向电路体内各个单元供电的系统电源模块。
2.根据权利要求1所述的基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，其特征在于：所述缓冲防护装置包括电路体外壳（2），包裹电路体外壳（2）的具有弹性和硬度的浮悬层（3），包裹所述浮悬层（3）的次外层保护壳（4），包裹所述次外层保护壳（4）的、底部设有多层泡沫金属缓冲结构（5）的最外层保护壳（6），所述次外层保护壳（4）置于所述多层泡沫金属缓冲结构（5）上。
3.根据权利要求2所述的基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置，其特征在于：所述悬浮层（3）由聚酰胺材料构成。
CN201310293607.9A 2013-07-12 2013-07-12 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置 Active CN103411613B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310293607.9A CN103411613B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310293607.9A CN103411613B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103411613A true CN103411613A (zh) 2013-11-27
CN103411613B CN103411613B (zh) 2016-01-06

Family

ID=49604641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310293607.9A Active CN103411613B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103411613B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105066985A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 上海海事大学 六自由度平台运动状态监测装置
CN107238332A (zh) * 2017-07-31 2017-10-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种具备安全区域控制功能的水中兵器引信系统及控制方法
CN109186604A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 衡阳市衡山科学城科技创新研究院有限公司 一种惯性导航计算机系统
CN109489690A (zh) * 2018-11-23 2019-03-19 北京宇航系统工程研究所 一种适用于高动态翻滚再入的助推器导航定位解算方法
CN109945751A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 西安工业大学 一种基于磁探测的侵彻角度自主测量方法
CN112985380A (zh) * 2021-05-14 2021-06-18 中国石油大学胜利学院 基于非完整测量向量的航姿解算方法
CN113450542A (zh) * 2021-06-25 2021-09-28 中国矿业大学 一种城市交通要道下方岩土含水量实时监测系统及方法
CN114199077A (zh) * 2020-11-10 2022-03-18 北京信息科技大学 弹道修正电子舱、弹道修正电子舱的控制方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867119A (en) * 1997-10-02 1999-02-02 Mcdonnell Douglas Corporation Precision height measuring device
CN1865854A (zh) * 2006-06-24 2006-11-22 中北大学 基于dsp的微惯性实时姿态、位置一体化测量装置
CN102175243A (zh) * 2011-01-24 2011-09-07 中北大学 一种适用于半捷联式惯性测量系统的多重抗高过载装置
CN102494682A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 中北大学 适用于主动式半捷联惯性测量系统抗过载的综合防护方法
CN102706361A (zh) * 2012-05-18 2012-10-03 中国人民解放军92537部队 一种高精度多惯导系统姿态精度评定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867119A (en) * 1997-10-02 1999-02-02 Mcdonnell Douglas Corporation Precision height measuring device
CN1865854A (zh) * 2006-06-24 2006-11-22 中北大学 基于dsp的微惯性实时姿态、位置一体化测量装置
CN102175243A (zh) * 2011-01-24 2011-09-07 中北大学 一种适用于半捷联式惯性测量系统的多重抗高过载装置
CN102494682A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 中北大学 适用于主动式半捷联惯性测量系统抗过载的综合防护方法
CN102706361A (zh) * 2012-05-18 2012-10-03 中国人民解放军92537部队 一种高精度多惯导系统姿态精度评定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
景鹏: "高g值冲击测试关键技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
王强: "飞行试验用子弹姿态测试记录系统的设计与应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105066985A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 上海海事大学 六自由度平台运动状态监测装置
CN107238332A (zh) * 2017-07-31 2017-10-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种具备安全区域控制功能的水中兵器引信系统及控制方法
CN109186604A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 衡阳市衡山科学城科技创新研究院有限公司 一种惯性导航计算机系统
CN109489690A (zh) * 2018-11-23 2019-03-19 北京宇航系统工程研究所 一种适用于高动态翻滚再入的助推器导航定位解算方法
CN109489690B (zh) * 2018-11-23 2020-10-23 北京宇航系统工程研究所 一种适用于高动态翻滚再入的助推器导航定位解算方法
CN109945751A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 西安工业大学 一种基于磁探测的侵彻角度自主测量方法
CN109945751B (zh) * 2019-03-26 2021-05-11 西安工业大学 一种基于磁探测的侵彻角度自主测量方法
CN114199077A (zh) * 2020-11-10 2022-03-18 北京信息科技大学 弹道修正电子舱、弹道修正电子舱的控制方法及装置
CN112985380A (zh) * 2021-05-14 2021-06-18 中国石油大学胜利学院 基于非完整测量向量的航姿解算方法
CN113450542A (zh) * 2021-06-25 2021-09-28 中国矿业大学 一种城市交通要道下方岩土含水量实时监测系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103411613B (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103411613B (zh) 基于地磁/微惯导信息组合的弹载侵彻姿态解算装置
CN103424115B (zh) 微小型飞行器地面试验姿态记录仪
CN102841371B (zh) 一种复合式智能震动传感器及震源测试定位方法
CN104536558A (zh) 一种智能指环和控制智能设备的方法
US10520642B2 (en) Rock movement sensor for use during blasting
CN207907932U (zh) 一种抛撒释放子弹试验的子弹姿态和冲击加速度测试装置
CN202471075U (zh) 一种矿用多功能地质工作仪
CN103775077A (zh) 一种多功能随钻探测装置及预测方法
CN106949781B (zh) 一种自行火炮调炮精度测试方法及设备
CN202471077U (zh) 一种矿用数字地质罗盘仪
CN106842080A (zh) 一种磁场测量装置姿态摆动干扰去除方法
CN104132689B (zh) 一种弹上数据测量记录仪
CN104536012B (zh) 卫星跟踪系统中跟踪精度的测量方法
CN102116629A (zh) 一种基于正四面体的六微机械电子陀螺配置方法
CN103869097B (zh) 旋转弹航向角、俯仰角角速率测量方法
CN102692238A (zh) 一种船用惯导冲击隔离器复位精度检测方法
CN105203071B (zh) 一种用于地应力测量的测向装置和测向方法
CN103884868B (zh) 一种六维加速度采集方法
CN206496739U (zh) 空间三坐标法检测火炮身管射击状态下指向性装置
CN102589352A (zh) 低成本高精度制导控制装置
CN206113955U (zh) 一种基于六加速度计无陀螺惯性测量单元结构
CN105241451B (zh) 一种小视场星跟踪器天文观测信息异常检测方法
CN202483559U (zh) 多传感器测斜方位模块
CN111102973A (zh) 一种多传感器姿态检测系统
CN109540158A (zh) 导航方法、系统、存储介质及设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant