无人机弹射器参数测量系统设计.pdf

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1、2013年第32卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)91无人机弹射器参数测量系统设计张建强，刘波峰(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410012)摘要：基于MEMS加速度计，研究和设计了一种无人机弹射器参数测量系统。通过对传感器标定，校准了其零偏、灵敏度等参数，实际使用时对误差进行补偿，提高了测量精度。根据实际加速度信号特点，选择合适的带宽和采样频率，并设计了数字滤波器，在保证响应频率的同时，有效降低了噪声。实验证明：本系统不仅达到了技术要求，而

2、且与其他测量方式相比，有效地降低了成本。关键词：无人机弹射器；MEMS加速度计；传感器标定；数字滤波器中图分类号：TP216．1文献标识码：A文章编号：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引言同样存在设备庞大，价格昂贵的应用限制。无人机凭借其良好的机动性和隐蔽性正在成为现代高本文针对某型号无人机和配套橡筋弹射器，创新性地科技战争中不可或缺的武器，已经被越来越多地装备到各研制了一种基于MEMS

6、加速度计的弹射器参数测量系统，国军队，执行攻击、侦查的作战任务和靶机的训练任务等，可实时测量和记录发射角、速度、过载加速度等参数信息。效果显著⋯。同时，无人机在测绘、航拍、搜寻等民用领域该弹射器工作过程中沿轨道轴向加速度信号变化范围为的应用也不断扩大。无人机在工作过程中，发射和回收是0～12g，有效持续时间为0—1S。经试验验证，本系统测量最困难的阶段。各国对无人机的发射起飞做了大量研究和精度高，成本低，使用方便，完全满足任务需求。尝试。弹射起飞是小型无人机的一种常规发射方式，是1测量原理将液／气压能、弹性势能

7、、电磁能等转换为机械能，使无人机AD22037是一种高精度、低功耗双轴加速度计，采用在一定长度的轨道上加速到安全起飞速度J。MEMS技术，在单硅片上集成了一个多晶体硅表面微机械在无人机和弹射器研制过程中，需要测量分离速度、过传感器和信号处理电路，可测量动态和静态加速度，量程范载、发射角等参数。对弹射类装置，国内外常用的参数测量围为+18g，响应频率为2．5kHz。具有良好的温度特性，方法有：高速摄影法、光电测速、激光测速、多普勒雷达法无需外部温度补偿电路，适合用于较高精度的测量系统。等。高速摄影法是采用帧率可达

8、上百万次每秒的高速摄像无人机弹射装置如图1所示，滑车沿轨道加速运动，到机对发射过程进行拍摄，可以精确确定运动物体在任意位达轨道末端分离点时，无人机脱离滑车进行起飞。本测量置的速度、加速度信息，但设备十分昂贵，拍摄前期工序复系统固联于滑车上，使传感器轴平行于轨道，l，轴则垂直杂，后期需要专用软件对图像进行处理才能获得所需信息。于轨道，如图2所示。当滑车静止时，传感器测得的2个加光电测速和