膛内惯性测速系统设计

来源：计算机测量与控制杂志2023年第2期北京时间：

作者：温 鹏,周诗超,孙建港,刘 威,李 凯

单位：中北大学 信息探测与处理山西省重点实验室

摘要：弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性，针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求，设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统。采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理，实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录，成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化。实验结果表明，相对激光区截测速方法，本系统出膛速率测量误差小于2.93%；相对火炮身管原参数，出膛位移测量误差小于1.85%，为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持，对火炮系统设计评估具有重要意义。

关键词：内弹道;测速;FPGA;MEMS;Kalman滤波;四元数

基金资助：山西省基础研究计(20210302123058)资助项目