[发明专利]基于扫描激光波束的制导炮弹滚转角测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及炮射制导弹药滚转角测量技术领域，特别涉及制导炮弹的滚转角测量，应用于制导炮弹惯性导航系统滚转角的初始对准和提供控制系统滚转角基准。

背景技术

制导炮弹滚转角的空中对准是惯性导航系统在制导炮弹中应用的难点之一。制导炮弹在发射时产生的高过载使传统的机械惯性器件几乎无法应用于制导炮弹领域，即使采用抗过载能力较高的MEMS惯性测量器件也只能在其不上电的情况下才能承受发射瞬间的高过载。惯性器件要进行载体的位置和姿态解算必须首先进行初始对准，亦即将载体初始位置、速度和姿态等数据赋与解算系统。作为载体的制导炮弹在发射前初始位置、速度以及俯仰角和偏航角都是可获取的，但是由于制导炮弹在发射过程中和发射后滚转角存在不确定性，因此滚转姿态无法在发射前进行初始对准。传统制导炮弹的滚转角对准是借用地磁感应部件的测量数据进行的，但是地磁易被干扰，而且对准精度有限。一些文献给出了另一种对准方法，亦即经过激光空间编码的激光波束来提供激光波束制导的武器的滚转基准，但是这种方法至今没有应用在制导炮弹上，主要是由于要精确指示出制导炮弹的滚转角，就需要精细的空间编码技术，因此该方法技术实现难、使用成本高。

发明内容

针对上面所提出的滚转角测量难题，本发明根据激光平行度好、易被探测的特点，提出了一种基于扫描激光波束的滚转角测量方法，能够精确指示出制导炮弹的滚转角。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一、激光波束扫描站具体参数

1）制导站产生激光波束形状，在铅垂平面的投影形状条形，保持条形激光波束截面左右边界垂直于水平面，具体形状如图1所示；

2）激光波束扫描形式为单向扫描（从左至右扫描），如图1所示；

3）激光波束扫描范围±a°，保证其覆盖弹体上的所有激光接收器，如图1所示；

4）激光波束匀角速度扫描，扫描频率f₀；

5）激光波束的最远作用距离为R；R必须要大于制导炮弹距离制导站的距离；

二、激光接收器安装

1）n（n≥3）个激光接收器安装在制导炮弹尾部半径为ρ的圆上，如图2所示；

2）激光接收器等角度θ安装,顺时针从1到n布置，第一个激光接收器在弹体系y₁Oz₁的y₁轴上，弹体系随弹体转动，如图2所示；

三、方案具体设计和公式推导

如图3所示t时刻导弹的激光接收器在准弹体系y₄Oz₄下几何关系图，准弹体系y₄Oz₄是固定坐标系，不随弹体转动，但弹体没有转动时，弹体系y₁Oz₁和准弹体系y₄Oz₄重合。导弹的滚转角为γ，导弹的转动角速度为w_x1。则第i激光接收器在准弹体系下的坐标可以表示为表达式如下：

y4i=cos(γ+(i-1)θ)z4i=sin(γ+(i-1)θ)---(1)]]>