專利名稱：基于掃描激光波束的制導(dǎo)炮彈滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及炮射制導(dǎo)彈藥滾轉(zhuǎn)角測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量，應(yīng)用于制導(dǎo)炮彈慣性導(dǎo)航系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)角的初始對(duì)準(zhǔn)和提供控制系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
制導(dǎo)炮彈滾轉(zhuǎn)角的空中對(duì)準(zhǔn)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在制導(dǎo)炮彈中應(yīng)用的難點(diǎn)之一。制導(dǎo)炮彈在發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的高過(guò)載使傳統(tǒng)的機(jī)械慣性器件幾乎無(wú)法應(yīng)用于制導(dǎo)炮彈領(lǐng)域，即使采用抗過(guò)載能力較高的MEMS慣性測(cè)量器件也只能在其不上電的情況下才能承受發(fā)射瞬間的高過(guò)載。慣性器件要進(jìn)行載體的位置和姿態(tài)解算必須首先進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)，亦即將載體初始位置、速度和姿態(tài)等數(shù)據(jù)賦與解算系統(tǒng)。作為載體的制導(dǎo)炮彈在發(fā)射前初始位置、速度以及俯仰角和偏航角都是可獲取的，但是由于制導(dǎo)炮彈在發(fā)射過(guò)程中和發(fā)射后滾轉(zhuǎn)角存在不確定性，因此滾轉(zhuǎn)姿態(tài)無(wú)法在發(fā)射前進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)。傳統(tǒng)制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角對(duì)準(zhǔn)是借用地磁感應(yīng)部件的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行的，但是地磁易被干擾，而且對(duì)準(zhǔn)精度有限。一些文獻(xiàn)給出了另一種對(duì)準(zhǔn)方法，亦即經(jīng)過(guò)激光空間編碼的激光波束來(lái)提供激光波束制導(dǎo)的武器的滾轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，但是這種方法至今沒有應(yīng)用在制導(dǎo)炮彈上，主要是由于要精確指示出制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角，就需要精細(xì)的空間編碼技術(shù)，因此該方法技術(shù)實(shí)現(xiàn)難、使用成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上面所提出的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量難題，本發(fā)明根據(jù)激光平行度好、易被探測(cè)的特點(diǎn)，提出了一種基于掃描激光波束的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法，能夠精確指示出制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一、激光波束掃描站具體參數(shù)I)制導(dǎo)站產(chǎn)生激光波束形狀，在鉛垂平面的投影形狀條形，保持條形激光波束截面左右邊界垂直于水平面，具體形狀如

圖1所示；2)激光波束掃描形式為單向掃描(從左至右掃描)，如圖1所示；3)激光波束掃描范圍土a°，保證其覆蓋彈體上的所有激光接收器，如圖1所示；4)激光波束勻角速度掃描，掃描頻率fQ ;5)激光波束的最遠(yuǎn)作用距離為R ；R必須要大于制導(dǎo)炮彈距離制導(dǎo)站的距離；二、激光接收器安裝l)n (n≥ 3)個(gè)激光接收器安裝在制導(dǎo)炮彈尾部半徑為P的圓上，如圖2所示；2)激光接收器等角度0安裝，順時(shí)針從I到n布置，第一個(gè)激光接收器在彈體系YiOz1的Y1軸上,彈體系隨彈體轉(zhuǎn)動(dòng),如圖2所示；三、方案具體設(shè)計(jì)和公式推導(dǎo)如圖3所示t時(shí)刻導(dǎo)彈的激光接收器在準(zhǔn)彈體系y40z4下幾何關(guān)系圖，準(zhǔn)彈體系Y4Oz4是固定坐標(biāo)系，不隨彈體轉(zhuǎn)動(dòng),但彈體沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈體系Y1Oz1和準(zhǔn)彈體系y40z4重合。導(dǎo)彈的滾轉(zhuǎn)角為Y，導(dǎo)彈的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為《xl。則第i激光接收器在準(zhǔn)彈體系下的坐標(biāo)可以表示為(沁4)，表達(dá)式如下:
權(quán)利要求
1.一種基于掃描激光波束的制導(dǎo)炮彈滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法，其特征在于，包括: 步驟1、在制導(dǎo)炮彈尾部半徑為P的圓上安裝n個(gè)激光接收器，3;各激光接收器等角度9安裝，編號(hào)順時(shí)針從I到n，第一個(gè)激光接收器在制導(dǎo)炮彈彈體系yi0Zl的71軸上；步驟2、制導(dǎo)站產(chǎn)生條形激光波束，該條形激光波束在鉛垂平面的投影形狀為條形，且條形激光波束截面左右邊界垂直于水平面； 步驟3、條形激光波束以速度V1沿制導(dǎo)炮彈準(zhǔn)彈體系Z4軸的負(fù)向掃描過(guò)導(dǎo)彈制導(dǎo)炮彈到制導(dǎo)炮彈準(zhǔn)彈體系Z4軸的正向； 步驟4、記錄每個(gè)激光接收器接收到激光的時(shí)間；第i個(gè)激光接收器接收到激光的時(shí)間記為 ti； i G [I, n]； 步驟5、計(jì)算制導(dǎo)炮彈中第一個(gè)激光接收器被激光掃描到時(shí)的制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角Y: ①計(jì)算矩陣T，L，L1:
全文摘要
本發(fā)明利用激光平行度好、易被探測(cè)的特點(diǎn)，提出了一種基于掃描激光波束的制導(dǎo)炮彈滾轉(zhuǎn)角測(cè)量方法，能夠精確指示出制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角。首先，在制導(dǎo)炮彈尾部等角度安裝圓形布局的多個(gè)激光接收器；激光接收器順時(shí)針編號(hào)，第一個(gè)激光接收器在制導(dǎo)炮彈彈體系的y1軸上；制導(dǎo)站產(chǎn)生條形激光波束，該條形激光波束在鉛垂平面的投影形狀為條形，且條形激光波束截面左右邊界垂直于水平面；條形激光波束以速度Vl沿制導(dǎo)炮彈準(zhǔn)彈體系z(mì)4軸的負(fù)向掃描過(guò)導(dǎo)彈制導(dǎo)炮彈到制導(dǎo)炮彈準(zhǔn)彈體系z(mì)4軸的正向；記錄每個(gè)激光接收器接收到激光的時(shí)間；然后根據(jù)激光接收時(shí)間計(jì)算制導(dǎo)炮彈的滾轉(zhuǎn)角。
文檔編號(hào)G01C1/00GK103115604SQ20131001970
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者于劍橋, 韓永選, 梅躍松, 吳迅, 孫化東, 王亞飛, 王林林, 張思宇 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)