磁强计姿态测试系统中的相关数学问题研究

【摘要】战术弹丸的飞行姿态测试对于弹丸的研制和精确打击具有非常重要的意义，传统的姿态测试传感器主要有加速度计、陀螺、GPS等，本文研究利用磁强计测试弹丸的飞行姿态。磁强计与传统的姿态测试传感器相比，具有以下三点优势：（1）构造简单；（2）抗过载能力强；（3）抗外部干扰性强。因此本文对基于磁强计的姿态测试系统进行了相关研究，以寻求更精确的姿态测试方法。由于战术弹丸的飞行距离有限，可以认为在飞行区域内地磁场不变，并且可以近似认为弹丸的飞行轨迹在一个平面内，因而可以利用磁强计来测试弹丸的飞行姿态。根据高等动力学知识建立起来的姿态测试数学模型是一个超定的非线性方程，基于Matlab软件利用阻尼最小二乘法中的Fletcher算法对该超定的非线性方程进行了求解，仿真结果证实了该数学模型的有效性。姿态测试过程中，磁强计的信号不可避免地会产生随机噪声，这会严重影响姿态测试的准确性，因此采用合适的降噪方法对磁强计输出信号的随机噪声进行消除是提高姿态测试精度必不可少的过程。本文采用了一种改进的局域均值分解与小波变换相结合的降噪方法，通过对含噪声的测试信号进行降噪处理，发现本方法的降噪效果比直接小波变换的信号降噪方法和基于集合经验模态分解与小波变换的信号降噪方法更好。对磁强计实际测试信号的降噪也证明了这一点，因而本文中采用改进的局域均值分解与小波变换相结合的降噪方法进行数据的预处理。
【作者】张淑英；
【导师】曹咏弘；
【作者基本信息】中北大学，应用数学，2014，硕士
【关键词】磁强计；阻尼最小二乘法；Fletcher算法；姿态测试；局域均值分解；小波降噪；

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