STM32基于地磁的弹体飞行姿态测量技术
时间:2018-08-13 15:13 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要本课题以ARM7系列的STM32为核心，利用磁阻传感器HMC1043测量地磁场强，模拟信号经过一系列信号处理，最终得到反映高速旋转弹体的姿态的实测数据。本文从地磁场模型和磁阻传感器基本原理出发，对地球磁场应用于弹丸姿态解算系统的可行性进行了分析，通过PCB板实现该系统并利用旋转台进行仿真实验。结果表明，该系统的精度和转换速率等指标符合高速旋转弹体的测量要求。26952 关键词 STM32 磁阻传感器 地磁场 姿态角 半实物仿真 毕业论文设计说明书外文摘要 Title Attitude Measurement System of Missile Based on Geomagnetic Abstract With the core of STM32 of ARM7 series,the issue measures the geomagnetic field strength with HMC1043,the magnetoresistive sensor.After a series of signal processing,the attitude information of high-speed projectile is finally gotten from analog signal.This article analyzes the viability of projectile attitude calculate system making use of the geomagnetic field from the the geomagnetic field model and the basic principles of magnetoresistive sensor. The system is achieved through PCB and The simulation experiment is taken using turn table. The results show that the accuracy and conversion rate of the system accord with measurement requirements of high speed rotating projectile with 50r/s. Keywords STM32; magnetoresistive sensor; geomagnetic field; attitude angle; semi-physical simulation 目 次 1 绪论1 1.1 背景与意义1 1.2 弹体姿态测量发展现状…1 2 课题内容5 2.1 课题研究内容…5 2.2 地磁场基本理论5 2.3 磁阻传感器（MR）原理…7 2.4 姿态解算原理与方法8 2.5 本章小结…12 3 嵌入式系统设计…14 3.1 总体设计…14 3.2 硬件系统…14 3.3 软件设计（MCU程序）…20 3.4 本章小结…23 4 半实物仿真实验…24 4.1 实验设计…24 4.2 实验数据…25 4.3 结论与分析27 结论…30 致谢…31 参考文献…32 附录A33 附录B34 1 绪论 1.1 背景与意义 1.1.1 选题背景 当代战场环境千变万化，对常规兵器的作战效能提出了更高的要求，现代常规武器(主要是迫击炮弹、中大口径火炮、飞机投放的航弹等)的重要任务便是精确打击目标。传统的常规武器命中概率已不满足现代战争的需要，但制导化后的常规武器的目标命中概率将提高 倍到 倍。 常规弹药如果能在飞行过程中实时判断自身的飞行姿态，就能为驱动执行机构修正弹体位置与飞行姿态，从而提高精确打击目标的可能。因此，常规弹药制导化的关键一步是获取常规弹药的飞行姿态角。 现今在导弹和多种精确制导弹药上进行姿态角测量主要是使用陀螺仪。根据角动量守恒原理制成的传统机械陀螺体积较大、结构复杂，不适用于炮射弹丸；微型陀螺（如激光陀螺、微机械陀螺、光纤陀螺等）成本较高，且抗冲击能力差，在火炮膛内的高冲击过载下无法保证正常工作；此外其零漂误差会随时间逐渐积累，从而影响弹丸姿态角测量精度。 1.1.2 选题意义 在飞行过程中弹体始终处于稳定的地磁场中，利用好地磁场对弹丸飞行定姿发挥着重要作用。以地球磁场为测量基准，设计算法实时测量解算弹丸的姿态角，具有稳定可靠、成本低、无累积误差、抗冲击等优点，同时磁传感器具有稳定、高精度、低成本、抗冲击和过载的特点，满足简易制导弹药的要求，对这一领域的研究具有重要的理论价值与现实意义。 (责任编辑：qin) |