本申请公开了一种旋转弹用全捷联姿态测量装置及方法，包括：光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪装配于旋转弹的滚转轴上，用于测量X轴方向旋转角速度；俯仰角速率陀螺仪和偏航角速率陀螺仪，所述俯仰角速率陀螺仪和偏航角速率陀螺仪分别安装于与X轴正交的Y轴、Z轴所在的平面内且沿Y轴、Z轴方向布置，分别用于测量旋转弹偏航角速度和俯仰角速度；姿态解算单元，所述姿态解算单元分别与所述光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪和俯仰角速率陀螺仪相连，用于接收所述滚转角速度、偏航角速度和俯仰角速度，利用滚转角速度对偏航角速度和俯仰角速度之间的交叉耦合进行补偿，根据所述滚转角速度以及补偿后偏航角速度和俯仰角速度，计算得到旋转弹实时姿态信息。实时姿态信息。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转弹用全捷联姿态测量装置及方法
[0001]本申请涉及姿态测量装置
，是尤其涉及一种基于光纤陀螺仪的旋转弹用全捷联姿态测量装置及方法。
技术介绍
[0002]制导兵器中旋转弹姿态测量术是提高旋转弹命中精度的关键技术，该技术通过准确测量高速旋转弹的姿态，采用自主式的姿态测量稳定控制技术和低成本、小型化新型控制执行机构对旋转弹的主动段弹道进行姿态修正，并与捷联导引头计算视线角进行融合控制，可显著提高普通旋转弹的射击精度，从而提高普通旋转弹精确打击的能力。其中，控制系统所采用的主动段姿态测量稳定技术，即弹上计算机根据测姿单元输出的弹体姿态角，计算并发出每周的控制指令，可提高旋转弹的飞行稳定性。因此，旋转弹测姿单元是否能够为弹上计算机提供准确实时的弹体姿态信息成为滚转弹测姿技术能否实现的关键，也成为制约滚转弹药武器能否具备精确打击能力的瓶颈。
[0003]常规旋转弹姿态测量装置测量弹体滚转角速度信息通常采用微机械陀螺仪(MEMS陀螺仪)、机械陀螺仪或光纤陀螺仪，但微机械陀螺仪的弱点就是难以满足较宽的动态范围内角速度高精度测量、标度因数误差及稳定性较差，而机械陀螺体积大、成本高，难以在小型弹药测试中使用；光纤陀螺仪运用光波传输干涉原理，探测对象是双向传输光波的相位差，不存在探测盲区，测量范围和动态范围大，标度因数误差小，能实现大角速度的精确测量，适用于的旋转弹姿态信息测量。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种旋转弹用全捷联姿态测量装置及方法，以克服了高旋弹药姿态测量精度低的问题，增大了可测高速弹药的适用范围，提高了测量精度。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，包括：
[0006]光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪装配于旋转弹的滚转轴上，用于测量X轴方向旋转角速度，所述滚转轴记为X轴；
[0007]俯仰角速率陀螺仪和偏航角速率陀螺仪，所述俯仰角速率陀螺仪和偏航角速率陀螺仪分别安装于与X轴正交的Y轴、Z轴所在的平面内且沿Y轴、Z轴方向布置，分别用于测量旋转弹偏航角速度和俯仰角速度；
[0008]姿态解算单元，所述姿态解算单元分别与所述光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪和俯仰角速率陀螺仪相连，用于接收所述滚转角速度、偏航角速度和俯仰角速度，利用滚转角速度对偏航角速度和俯仰角速度之间的交叉耦合进行补偿，根据所述滚转角速度以及补偿后偏航角速度和俯仰角速度，计算得到旋转弹实时姿态信息。
[0009]进一步地，还包括：二次电源，所述二次电源通过导线将外部电源接入的电压转变为光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪、俯仰角速率陀螺仪以及姿态解算单元所需的工作电压。
[0010]进一步地，所述光纤陀螺仪的敏感轴与旋转弹的滚转轴重合放置。
[0011]进一步地，还包括壳体，所述光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪、俯仰角速率陀螺仪和姿态解算单元安装在所述壳体内。
[0012]进一步地，所述的偏航角速率陀螺仪、俯仰角速率陀螺仪采用石英音叉微机械陀螺仪。
[0013]进一步地，所述壳体为空腔结构，通过隔板将空腔结构分为上下两层，在上层放置姿态解算单元，下层放置光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪、俯仰角速率陀螺仪。
[0014]进一步地，所述光纤陀螺仪安装在所述壳体顶腔底部中心位置。
[0015]进一步地，所述偏航角速率陀螺仪安装于所述壳体的侧壁。
[0016]进一步地，所述俯仰角速率陀螺仪安装于所述壳体的侧壁。
[0017]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种旋转弹用全捷联姿态测量方法，该方法在第一方面所述的装置中实现，该方法包括：
[0018](1)在旋转弹姿态发生改变后，姿态解算单元获取光纤陀螺仪、偏航角速率陀螺仪、俯仰角速率陀螺仪采集的滚转角速度、偏航角速度和俯仰角速度；
[0019](2)姿态解算单元利用所述滚转角速度对偏航速度和俯仰角速度之间的交叉耦合进行补偿；
[0020](3)姿态解算单元根据所述滚转角速度以及补偿后偏航角速度和俯仰角速度，计算得到旋转弹实时姿态信息。
[0021]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0022]由上述实施例可知，本申请该装置可以对高速旋转的弹药的滚转角、偏航角、俯仰角以及三轴角速度的实时测量，并通过姿态解算单元实时解算光纤陀螺仪和的角速率信息，在完成交叉耦合补偿后实时输出旋转弹三通道姿态信息，实现了旋转弹的三通道姿态信息的实时精确测量。
[0023]本专利技术该装置采用光纤陀螺仪对高速旋转的弹药的滚转角信息进行测量，光纤陀螺仪标度因数稳定性好、误差小，能在弹药超高速旋转的环境下对其惯性姿态准确测量，光纤陀螺仪的大动态特性保证了对旋转弹滚转角信息测量的精度，姿态解算单元能够根据滚转角信息对偏航角和俯仰角之间存在的交叉耦合进行补偿，提升了装置整体对旋转弹姿态信息的测量精度。
附图说明
[0024]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0025]图1是根据一示例性实施例示出的旋转弹用全捷联姿态测量装置主视剖切图。
[0026]图2是根据一示例性实施例示出的旋转弹用全捷联姿态测量装置侧视剖切图。
[0027]图中：1、光纤陀螺仪；2、偏航角速率陀螺仪；3、俯仰角速率陀螺仪；4、姿态解算单元；5、二次电源；6、导线；7、壳体。
具体实施方式
[0028]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0029]参考图1和图2，本专利技术实施例提供一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，包括：光纤陀螺仪1、俯仰角速率陀螺仪2、偏航角速率陀螺仪3、姿态解算单元4，所述光纤陀螺仪1装配于旋转弹的滚转轴上，用于测量X轴方向旋转角速度，所述滚转轴记为X轴；所述俯仰角速率陀螺仪2和偏航角速率陀螺仪3分别安装于与X轴正交的Y轴、Z轴所在的平面内且沿Y轴、Z轴方向布置，分别用于测量旋转弹偏航角速度和俯仰角速度；姿态解算单元4，所述姿态解算单元4分别与所述光纤陀螺仪1、偏航角速率陀螺仪2和俯仰角速率陀螺仪3相连，用于接收所述滚转角速度、偏航角速度和俯仰角速度，利用滚转角速度对偏航角速度和俯仰角速度之间的交叉耦合进行补偿，根据所述滚转角速度以及补偿后偏航角速度和俯仰角速度，计算得到旋转弹实时姿态信息。
[0030]由上述实施例可知，本申请该装置可以实时测量对高速旋转弹药的X、Y、Z三轴角速度，并通过姿态解算单元，在完成交叉耦合补偿后解算输出姿态信息，从而实现了旋转弹姿态信息的实时精确测量。本专利技术该装置采用光纤陀螺仪对旋转弹的滚转角信息进行测量，光纤陀螺仪标度因本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，其特征在于，包括：光纤陀螺仪(1)，所述光纤陀螺仪(1)装配于旋转弹的滚转轴上，用于测量X轴方向旋转角速度，所述滚转轴记为X轴；俯仰角速率陀螺仪(2)和偏航角速率陀螺仪(3)，所述俯仰角速率陀螺仪(2)和偏航角速率陀螺仪(3)分别安装于与X轴正交的Y轴、Z轴所在的平面内且沿Y轴、Z轴方向布置，分别用于测量旋转弹偏航角速度和俯仰角速度；姿态解算单元(4)，所述姿态解算单元(4)分别与所述光纤陀螺仪(1)、偏航角速率陀螺仪(2)和俯仰角速率陀螺仪(3)相连，用于接收所述滚转角速度、偏航角速度和俯仰角速度，利用滚转角速度对偏航角速度和俯仰角速度之间的交叉耦合进行补偿，根据所述滚转角速度以及补偿后偏航角速度和俯仰角速度，计算得到旋转弹实时姿态信息。2.根据权利要求1所述的一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，其特征在于，还包括：二次电源(5)，所述二次电源(5)通过导线将外部电源接入的电压转变为光纤陀螺仪(1)、偏航角速率陀螺仪(2)、俯仰角速率陀螺仪(3)以及姿态解算单元(4)所需的工作电压。3.根据权利要求1所述的一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，其特征在于，所述光纤陀螺仪(1)的敏感轴与旋转弹的滚转轴重合放置。4.根据权利要求1所述的一种旋转弹用全捷联姿态测量装置，其特征在于，还包括壳体，所述光纤陀螺仪(1)、偏航角速率陀螺仪(2)、俯仰角速率陀螺仪(3)和姿态解算...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，李湘恒，刘奎，周一览，黄腾超，车双良，舒晓武，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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