一种改进的空间全方位旋转角度测量方法

曹建安,朱鑫,吴昊,张乐平

(西安交通大学电气工程学院,710049,西安)



一种改进的空间全方位旋转角度测量方法

曹建安,朱鑫,吴昊,张乐平

(西安交通大学电气工程学院,710049,西安)

针对采用双轴倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法难以测量全方位旋转角度的问题,提出了一种改进的空间全方位旋转角度测量方法(IODSRA)。该方法在倾角传感器测量轴绕刚体旋转轴旋转的空间模型基础上,增加了一个沿原传感器法向量方向的单轴倾角传感器,以提高角度测量的灵敏度,改进了求解传感器空间位置参数的方法,获得空间位置参数;然后通过多个旋转方程的优化,得出最佳的空间全方位旋转角度。仿真和实验结果均表明,与其他实现空间旋转角度测量方法相比,IODSRA方法可实现在±180°范围内测量,其检测准确度达到0.2°的测量要求。

角度测量;全方位旋转角;倾角传感器;空间旋转模型;空间位置参数

为了保证飞行器,如无人机或F22战斗机等,在高速飞行时的机动性、灵活性及稳定性,其斜垂尾的偏转角度要求得到精确控制。因而,该类飞行器在进行地面测试时,需要对其斜垂尾的旋转角度进行精确测试,而斜垂尾的旋转角度测试问题相当于空间中刚体围绕和水平面有倾角的固定轴旋转角度的测量问题。

这类问题的解决,可以使用陀螺仪、电子罗盘等传感器实现,其中陀螺仪是对旋转角速率进行时间积分,即可获得旋转角度,适合对空间旋转角度的动态测量。……