專利名稱：基于掃描激光波束的制導炮彈滾轉(zhuǎn)角測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及炮射制導彈藥滾轉(zhuǎn)角測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角測量，應用于制導炮彈慣性導航系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)角的初始對準和提供控制系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)角基準。
背景技術(shù)：
制導炮彈滾轉(zhuǎn)角的空中對準是慣性導航系統(tǒng)在制導炮彈中應用的難點之一。制導炮彈在發(fā)射時產(chǎn)生的高過載使傳統(tǒng)的機械慣性器件幾乎無法應用于制導炮彈領(lǐng)域，即使采用抗過載能力較高的MEMS慣性測量器件也只能在其不上電的情況下才能承受發(fā)射瞬間的高過載。慣性器件要進行載體的位置和姿態(tài)解算必須首先進行初始對準，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，但是由于制導炮彈在發(fā)射過程中和發(fā)射后滾轉(zhuǎn)角存在不確定性，因此滾轉(zhuǎn)姿態(tài)無法在發(fā)射前進行初始對準。傳統(tǒng)制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角對準是借用地磁感應部件的測量數(shù)據(jù)進行的，但是地磁易被干擾，而且對準精度有限。一些文獻給出了另一種對準方法，亦即經(jīng)過激光空間編碼的激光波束來提供激光波束制導的武器的滾轉(zhuǎn)基準，但是這種方法至今沒有應用在制導炮彈上，主要是由于要精確指示出制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角，就需要精細的空間編碼技術(shù)，因此該方法技術(shù)實現(xiàn)難、使用成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上面所提出的滾轉(zhuǎn)角測量難題，本發(fā)明根據(jù)激光平行度好、易被探測的特點，提出了一種基于掃描激光波束的滾轉(zhuǎn)角測量方法，能夠精確指示出制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一、激光波束掃描站具體參數(shù)I)制導站產(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)激光波束的最遠作用距離為R ；R必須要大于制導炮彈距離制導站的距離；二、激光接收器安裝l)n (n≥ 3)個激光接收器安裝在制導炮彈尾部半徑為P的圓上，如圖2所示；2)激光接收器等角度0安裝，順時針從I到n布置，第一個激光接收器在彈體系YiOz1的Y1軸上,彈體系隨彈體轉(zhuǎn)動,如圖2所示；三、方案具體設計和公式推導如圖3所示t時刻導彈的激光接收器在準彈體系y40z4下幾何關(guān)系圖，準彈體系Y4Oz4是固定坐標系，不隨彈體轉(zhuǎn)動,但彈體沒有轉(zhuǎn)動時,彈體系Y1Oz1和準彈體系y40z4重合。導彈的滾轉(zhuǎn)角為Y，導彈的轉(zhuǎn)動角速度為《xl。則第i激光接收器在準彈體系下的坐標可以表示為(沁4)，表達式如下:
權(quán)利要求
1.一種基于掃描激光波束的制導炮彈滾轉(zhuǎn)角測量方法，其特征在于，包括: 步驟1、在制導炮彈尾部半徑為P的圓上安裝n個激光接收器，3;各激光接收器等角度9安裝，編號順時針從I到n，第一個激光接收器在制導炮彈彈體系yi0Zl的71軸上；步驟2、制導站產(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沿制導炮彈準彈體系Z4軸的負向掃描過導彈制導炮彈到制導炮彈準彈體系Z4軸的正向； 步驟4、記錄每個激光接收器接收到激光的時間；第i個激光接收器接收到激光的時間記為 ti； i G [I, n]； 步驟5、計算制導炮彈中第一個激光接收器被激光掃描到時的制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角Y: ①計算矩陣T，L，L1:
全文摘要
本發(fā)明利用激光平行度好、易被探測的特點，提出了一種基于掃描激光波束的制導炮彈滾轉(zhuǎn)角測量方法，能夠精確指示出制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角。首先，在制導炮彈尾部等角度安裝圓形布局的多個激光接收器；激光接收器順時針編號，第一個激光接收器在制導炮彈彈體系的y1軸上；制導站產(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沿制導炮彈準彈體系z4軸的負向掃描過導彈制導炮彈到制導炮彈準彈體系z4軸的正向；記錄每個激光接收器接收到激光的時間；然后根據(jù)激光接收時間計算制導炮彈的滾轉(zhuǎn)角。
文檔編號G01C1/00GK103115604SQ20131001970
公開日2013年5月22日 申請日期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 申請人:北京理工大學