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滚转弹是在飞行过程中绕飞行轴高速旋转的一类弹箭,它能有效的克服气动外形的不对称、质量偏心等引起的落点误差,在国内外弹箭上取得了广泛的应用。捷联惯性系统以数学平台代替物理平台,因此具有精度高、体积小、成本低以及受外界干扰小的优点,是近年来研究的热点。本文针对某型火箭弹,分析了捷联滚转惯性姿态测量装置(Rolling Inertial Measurement Unit,RIMU)的基本原理,对欧拉角法在滚转弹姿态姿态解算中的应用进行了建模与仿真,并分析了该装置电路的模块化设计,最后通过三轴转台进行试验验证。主要研究内容如下:
1、研究了RIMU的基本原理,推导了各坐标系之间的转换关系,介绍了欧拉角、四元数法、方向余弦法、等效旋转矢量法和误差分析,并对各种算法进行了比较,确立了适合本装置的姿态算法。
2、研究了欧拉角法在滚转弹姿态解算中的应用,使用MATLAB/SIMULINK建模,仿真不同输入条件下,滚转角、偏航角、俯仰角的值。从理论上验证该算法的可行性。
3、介绍了总体设计方案和RIMU电路的模块化设计。
4、详细介绍测试方法。在陀螺线性度满足条件的前提下,使用三轴转台测试不同输入条件下的典型试验,经过测试表明该装置性能较好,能够满足任务要求。
该装置具有体积小、成本低、实时性强等特点,适合不同型号的滚转弹箭,具有很好的应用价值。