第31春第4期 2018年4月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol.31No.4 Apr.2018
ANewMeasurementSystemfortheRollingAngleofthe
High-RotatingProjectile
XUTingjin,LIJie,DUSiyuan,ZHENGTao,WEIXiaokai,ZHANGJiayu( North University of China Science and Tecknology on Electronic Test and Measurement Laboratory, Taiyuan 030051 , China)
Abstract : In order to solve that the measurement precision of the high-rotating projectile roll angle is low by the tradi-tional measurement method,the measurement system of a projectile rolling angle is designed, which is based on the combination of the micro inertia measurement ( MIMU ) and the photoelectric encoder. In the system, the MIMU real-time measurement the attitude information of the inner tube of the semi-strapdown inertial measurement platform,and the photoelectric encoder is used to measure the relative angle between the inner cylinder and the projectile of the semi-strap inertial measurement platform. FPGA is used as the master chip to complete the anti-jitter design of the photoelectric encoder output pulse in the missile-borme environment,and the system implements the accurate measure ment of the roll angle of the projectile with the MIMU data. Experimental results show that the system can effectively record the missile roll angle information and the measurement accuracy is stable within 3o
Key words : semi strapdown inertial measurement platform ; roll angle measurement; MIMU ; photoelectric encoder : eliminate dithering
EEACC:7230
doi;10.3969/j.issn.10041699.2018.04.025
一种新型高旋弹体滚转角测量系统* 许廷金，李杰“，杜思远，郑涛，魏晓凯，张佳宇
（中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051：）
摘要：利用常规方法直接测量高速旋转弹体的滚转角测量精度较低，针对该间题，提出了一种基于微惯性测量组合(MIMU）与光电编码器综合测试的弹体滚转角测量系统。通过MIMU实时测量半捷联惯性测量平台内筒的姿态信息，利用光电编码器测量半捷联惯性测量平台内筒与弹体之间的相对转角，采用FPGA作为主控芯片来实现弹载环境下光电编码器输出脉冲的抗抖动干扰设计，结合MIMU数据，实现了弹体滚转角的准确测量。经试验验证，该系统能够完整有效地记录弹体滚转角信息，测量精度稳定在3°以内。
关键词：半捷联惯性测量平台：滚转角测量；MIMU；光电编码器；消抖
中图分类号：U666.12
文献标识码：A
在常规弹药制导化过程中，滚转角的实时准确测量是实施制导或修正控制的基础也是制导弹药实现远程精确飞行的关键[1-2]
微惯性导航技术由于其自身独特优势，被国内
外普遍认为是不可或缺的重要导航制导组件，常规弹药在飞行过程中通常会保持较高的滚转角速率以及较大的轴向发射过载，当微机电（MEMS）惯性测量系统应用于此类弹药时，弹体的高速旋转对系统中传感器的量程提出更高要求，但由于工艺限制， MEMS传感器量程增大而其精度性能相应降低，使
项目来源：国家自然科学基金项目（51575500)
收稿日期：2017-10-08
修改日期：2017-01-06
文章编号：1004-1699(2018)04-0640-05
得捷联式惯性测量系统无法准确测量弹体滚转角速率[3-4]，目前弹体滚转角测量一般采用捷联式惯性测量平台，这种测量方法由于使用的传感器量程较大，造成后期解算滚转角精度不高，给弹体实施制导和修正控制带来困难，因此迫切需要一种提高高巅弹体滚转角测量精度的方法[3]。
针对上述问题，中北大学设计了一种新型的半捷联惯性测量平台[6]。该平台通过特殊的质量偏心装置使内部微惯性测量组合（MIMU）与弹体在佣仰和偏航轴保持捷联，在滚转轴保持相对稳定，实现