無人機彈射器參數(shù)測量系統(tǒng)設計.pdf

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1、2013年第32卷第6期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)91無人機彈射器參數(shù)測量系統(tǒng)設計張建強,劉波峰(湖南大學電氣與信息工程學院,湖南長沙410012)摘要:基于MEMS加速度計,研究和設計了一種無人機彈射器參數(shù)測量系統(tǒng)。通過對傳感器標定,校準了其零偏、靈敏度等參數(shù),實際使用時對誤差進行補償,提高了測量精度。根據(jù)實際加速度信號特點,選擇合適的帶寬和采樣頻率,并設計了數(shù)字濾波器,在保證響應頻率的同時,有效降低了噪聲。實驗證明:本系統(tǒng)不僅達到了技術要求,而

2、且與其他測量方式相比,有效地降低了成本。關鍵詞:無人機彈射器;MEMS加速度計;傳感器標定;數(shù)字濾波器中圖分類號:TP216.1文獻標識碼:A文章編號:1000-9787(2013)06--0091-04Des‘i~nor’oparamet~ermeasurements',ystemOr-’U?AV’catapultZHANGJian·qiang,LIUBo—feng(CollegeofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410

3、012,China)Abstract:Basedonmicro—electro—mechanicalsystem(MEMS)accelerometer,aparametermeasurementsystemforunmannedaerialvehicle(UAV)catapultisresearchedanddesigned.Bycalibratingthesensor,calibratesitszero—offset,sensitivityandotherparameters,compensateerrorw

4、hileutilizing,andimprovesitsprecision.Accordingtocharacteristicsofactualaccelerationsignal,selectproperbandwidthandsamplingfrequency,designsdigitalfilter,whileassureresponse~equency,atthesametime,effectivelyreducenoise.Experimentshowthatthesystemnotonlyreach

5、technicalrequirement,butalsoreducecosteffectively,comparedwithothermeasurementmodes.Keywords:UAVcatapu]t;MEMSaccelerometer;sensorcalibration;digitalfilter0引言同樣存在設備龐大,價格昂貴的應用限制。無人機憑借其良好的機動性和隱蔽性正在成為現(xiàn)代高本文針對某型號無人機和配套橡筋彈射器,創(chuàng)新性地科技戰(zhàn)爭中不可或缺的武器,已經(jīng)被越來越多地裝備到各研制了一種基于MEMS

6、加速度計的彈射器參數(shù)測量系統(tǒng),國軍隊,執(zhí)行攻擊、偵查的作戰(zhàn)任務和靶機的訓練任務等,可實時測量和記錄發(fā)射角、速度、過載加速度等參數(shù)信息。效果顯著?。同時,無人機在測繪、航拍、搜尋等民用領域該彈射器工作過程中沿軌道軸向加速度信號變化范圍為的應用也不斷擴大。無人機在工作過程中,發(fā)射和回收是0~12g,有效持續(xù)時間為0—1S。經(jīng)試驗驗證,本系統(tǒng)測量最困難的階段。各國對無人機的發(fā)射起飛做了大量研究和精度高,成本低,使用方便,完全滿足任務需求。嘗試。彈射起飛是小型無人機的一種常規(guī)發(fā)射方式,是1測量原理將液/氣壓能、彈性勢能

7、、電磁能等轉(zhuǎn)換為機械能,使無人機AD22037是一種高精度、低功耗雙軸加速度計,采用在一定長度的軌道上加速到安全起飛速度J。MEMS技術,在單硅片上集成了一個多晶體硅表面微機械在無人機和彈射器研制過程中,需要測量分離速度、過傳感器和信號處理電路,可測量動態(tài)和靜態(tài)加速度,量程范載、發(fā)射角等參數(shù)。對彈射類裝置,國內(nèi)外常用的參數(shù)測量圍為+18g,響應頻率為2.5kHz。具有良好的溫度特性,方法有:高速攝影法、光電測速、激光測速、多普勒雷達法無需外部溫度補償電路,適合用于較高精度的測量系統(tǒng)。等。高速攝影法是采用幀率可達

8、上百萬次每秒的高速攝像無人機彈射裝置如圖1所示,滑車沿軌道加速運動,到機對發(fā)射過程進行拍攝,可以精確確定運動物體在任意位達軌道末端分離點時,無人機脫離滑車進行起飛。本測量置的速度、加速度信息,但設備十分昂貴,拍攝前期工序復系統(tǒng)固聯(lián)于滑車上,使傳感器軸平行于軌道,l,軸則垂直雜,后期需要專用軟件對圖像進行處理才能獲得所需信息。于軌道,如圖2所示。當滑車靜止時,傳感器測得的2個加光電測速和

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