[发明专利]一种利用多传感器信息融合的弹道环境特征辨识方法

说明书

本发明提供了一种利用多传感器信息融合的弹道环境特征辨识方法，包括：利用三轴磁传感器对弹丸所处的磁场信息进行频域特性分析，得到所述弹丸的转速和角速度；利用动压和静压测量信息，得到弹丸的空速，根据预先装订的地面风速信息，确定弹丸在全过程的速度标量大小；将速度标量、弹丸转速、角速度信息作为观测量，由三轴加速度计获得的三轴加速度信息作为系统输入量，以弹丸弹道环境特征参数信息作为系统状态量，进行扩展卡尔曼滤波，从而得到弹道特征参数。与直接将过载值作为解保量相比，在频域上提取出特征点的做法，具有更高的安全性和可靠性，本方法消耗的计算资源更小，而且能够消除只用加速度信息进行计算带来的累积误差。

技术领域

本发明涉及火炮引信安全系统解保环境辨识技术领域，尤其是涉及一种利用多传感器信息融合的弹道环境特征辨识方法。

背景技术

弹道环境特征辨识对于炮弹、导弹等武器弹药具有重要意义，主要用作电子安全与解除保险装置(Electronic Safety and Arming Devices，ESAD)的环境信息输入。ESAD根据辨识出的环境信息确定是否需要解除保险，使电子引信处于待发状态。现有的引信解保环境信息是加速度值，依靠加速度是否达到阈值，以及达到阈值之后持续的时间来判断是否应该解除保护处于待发状态。此外弹道环境特征辨识还能用在弹道修正引信中，实时得到弹道环境特征参数，为阻力修正机构提供修正信息。

我国在引信技术方面仍存在一些尚待解决的问题，现有的ESAD仍利用加速度计作为传感器，其解保方式基于加速度阈值以及时间窗等来设计实现的，如采用的是“阈值+时间窗+时间域”方式，这种方式存在一定的隐患，仍有膛炸事故、勤务处理误炸的风险，这造成危害是相当严重的。

弹道修正引信能够实时感知弹体状态，获得弹道环境特征参数，从而控制阻力修正机构进行落点修正。但是现有的弹道修正引信获得弹道环境特征参数的手段均在时域下进行的，通过求解弹丸运动方程组以及弹丸弹道方程得到的，这种方法求解过程复杂，而且由于方程是非线性的，只能通过求解数值解的方式进行计算，这会造成计算误差。此外，还有累积误差的存在，这也会影响求解到的参数的正确性，最终影响弹丸落点的准确性。现有弹道修正引信主要依据动压、静压传感器，实时检测弹丸在运动过程中的速度，基于速度——时间序列的关系，利用最小二乘法拟合得到弹丸出炮口初速，进而代入弹道方程得到射程和落点的估计。这种方法很难适用于有风的情况，而且不能描述弹丸在运动过程中的章动现象。

现有的弹道修正引信提取弹道环境特征参数的手段，均是在线实时求解弹丸质心运动方程和弹丸弹道方程，这需要消耗极大的计算资源，而且求解得到的数值解误差较大。此外，这种方法缺少一种校正的手段，不能消除累积误差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用多传感器信息融合的弹道环境特征辨识方法，基于多传感器信息融合的引信环境辨识方法，本发明的适用范围是低速旋转弹箭的引信电子安全系统与解除保险装置的解保环境信息输入以及弹道环境特征的提取。

低速旋转弹箭在飞行过程中会出现的姿态振荡现象，可以用弹箭的章动和进动现象进行描述，这一运动现象是勤务处理中不可能出现的，选用这个弹道环境特征作为ESAD的解保环境信息，能够大大提高ESAD的安全性能，从根源上杜绝了引信误解保的风险，用以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：