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基于光纤陀螺的炮控系统性能参数测试技术研究

作　者: 王健
导　师: 杨旭强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 炮控系统光纤陀螺测试精度影响因素误差补偿模型
分类号: TJ810.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着高新技术在坦克武器系统研发中的广泛应用,炮控系统的整体性能有了质的飞跃,其战术技术指标大幅提高。现行的测试手段和国家军用标准已无法满足新型坦克炮控系统鉴定试验的要求。因此,迫切需要开展相应的武器系统总体试验技术的研究,通过研制高精度的坦克炮控性能测试系统,来满足国家靶场试验鉴定的需要。文中系统地研究了基于光纤陀螺的炮控系统性能参数测试技术,在坦克炮控系统设计及测试技术现状与发展、光纤陀螺工作原理及测试系统构成、光纤陀螺测角误差的理论计算及补偿算法分析及研究、影响光纤陀螺测角精度主要因素的试验研究等方面做了一系列细致而富有成效的研究工作,为坦克炮控系统定型试验测试精度的提高和新型坦克炮控系统试验方法的改进提供了理论依据和技术支持。具体研究内容如下:首先依据萨格奈克(Sagnac)效应,分析了光纤陀螺实现角度测量的基本原理。结合新型坦克炮控系统性能参数试验测试需求,构建了基于光纤陀螺的测试系统,确定了光纤陀螺的工况、技术性能指标及选型。其次,进行了光纤陀螺测角误差的理论计算及补偿算法研究,基于光纤陀螺测角原理,分析了地球自转对测角精度的影响,建立了测试误差补偿算法。分析了座圈倾斜度与陀螺安装偏差角对测角精度的影响,建立了光纤陀螺测角系统的数学模型,并重点分析了方位系统、高低系统及小角度运转的测量误差、积分时间等对测角精度的影响。最后,针对影响光纤陀螺测角精度主要因素进行了试验研究。根据本课题的理论分析计算结果,同时依据国家军用标准有关炮控系统定型试验规程,对影响炮控系统性能参数测量精度的主要因素进行了分析,对某型坦克武器系统主要性能参数进行了试验测试,其中包括炮控系统工况及身管指向对测角精度的影响、角位移与速度测试精度分析、水平向对高低向牵连影响等。试验获得的数据验证了本课题建立的测试误差补偿方法的可行性与有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 炮控系统及其性能参数测试技术国内外研究现状  10-15
    1.2.1 基本系统  11
    1.2.2 第二代系统  11-12
    1.2.3 指挥仪型系统  12-13
    1.2.4 炮控系统相关技术研究现状  13
    1.2.5 炮控系统性能参数测试技术国内研究现状  13-15
  1.3 光纤陀螺国内外研究及应用现状  15-17
    1.3.1 光纤陀螺发展历程  15
    1.3.2 光纤陀螺的国外研究及应用现状  15-17
    1.3.3 光纤陀螺的国内研究及应用现状  17
  1.4 炮控系统性能参数测试方案  17-20
    1.4.1 CCD+点光源  17-18
    1.4.2 激光器+PSD 光学测量靶  18
    1.4.3 光纤陀螺  18-19
    1.4.4 电测法  19
    1.4.5 方案选择  19-20
  1.5 本课题主要研究内容  20-21
第2章光纤陀螺及其测试系统基本原理  21-27
  2.1 光纤陀螺基本原理  21-23
  2.2 基于光纤陀螺的测试系统组成及基本原理  23-25
  2.3 角度测量技术指标  25-26
    2.3.1 测角系统工况  25
    2.3.2 测角系统性能指标  25
    2.3.3 光纤陀螺选型  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章光纤陀螺测角系统误差分析及补偿  27-36
  3.1 地球自转对测角精度影响及补偿  27-29
  3.2 座圈倾斜度与陀螺安装偏差角对测角精度的影响及补偿  29-35
    3.2.1 光纤陀螺测角系统数学模型  30-32
    3.2.2 炮塔方位运动测试误差分析  32-33
    3.2.3 身管高低运动测试误差分析  33-34
    3.2.4 小角度测试误差分析  34
    3.2.5 误差分析结论  34-35
  3.3 积分时间对测角精度的影响及限定  35
  3.4 本章小结  35-36
第4章基于光纤陀螺的测角系统试验研究  36-53
  4.1 系统组成  36
  4.2 炮控系统工况及身管指向对测角精度影响  36-46
    4.2.1 测试方法及数据采集  36-40
    4.2.2 数据分析及结论  40-43
    4.2.3 数据关联及其他影响因素分析  43-46
  4.3 地球自转及零漂补偿  46-47
  4.4 角速度测试精度分析  47-48
  4.5 角位移测试精度分析  48-49
  4.6 水平向对高低向的牵连影响  49-52
  4.7 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-57
攻读学位期间发表的学术论文  57-59
致谢  59-60
个人简历  60

基于光纤陀螺的炮控系统性能参数测试技术研究

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