光学成像导引头半捷联稳定

对半捷联式成像导引头在空地导弹中的应用特性进行了研究,对比了半捷联式导引头与陀螺稳定平台式导引头.在此基础上分析了稳定误差的来源,并确定了主要误差源.对于可抑制的误差源提出匹配滤波的抑制方法,并建立模型进行仿真分析.以非捷联稳定平台为基础,加入基座陀螺进行扰动仿真,应用匹配滤波的方法对实验数据进行合成对比,结果表明:匹...     

半捷联导引头光轴稳定的研究

以红外空空导弹为背景，分析了导引头光轴稳定对导弹精确打击目标的重要性，介绍了动力陀螺、速率陀螺和捷联三种稳定导弹导引头光轴的典型稳定方案，并将前两种方案与捷联稳定方案进行比较，同时根据国外空空导弹的发展趋势和捷联稳定原理，运用横滚/摇摆伺服系统结构，提出了一种半捷联稳定方案，并在理想状态下进行了数学仿真验证。结果表明，该方案稳定导引头光轴的性能良好，可行性较强。     

半捷联导引头光轴稳定性

为研究半捷联导引头光轴稳定性,对影响半捷联导引头光轴稳定的因素进行了分析。通过对半捷联稳定原理和传统速率陀螺稳定原理的分析和比较,揭示了半捷联稳定的实质。根据半捷联稳定方式下平台框架的惯性空间角速度表达式,分析了影响半捷联稳定的主要因素。针对影响半捷联稳定的弹体扰动和扰动力矩,采用了匹配滤波和扰动观测器的方法提高系统稳定精度。数值仿真结果表明,匹配滤波的方法有效地减小了弹体扰动对系统稳定的影响,平台对弹体扰动的解耦精度在1 Hz时提高了38 dB;扰动观测器有效抑制了扰动力矩对系统稳定的影响;采用高精度、低噪声的传感器是减小测速噪声对系统稳定影响的关键。综合仿真结果显示,在对3个主要因素补偿后,系统的稳定误差减小了近94%。     

全捷联图像导引头隔离度辨识及其抑制技术应用

针对全捷联图像导引头中传感器刻度尺误差与动力学偏差引起的隔离度问题,阐述了隔离度寄生回路产生的机理,并提出在线辨识探测器及角速率陀螺刻度尺系数与补偿导引头动力学延迟的隔离度抑制方案。建立导引头数字平台的等效模型,基于无迹卡尔曼滤波算法（UKF）,对传感器刻度尺系数以及真实弹目视线角速率进行辨识;运用匹配滤波器补偿导引头探测器动力学滞后。最后进行数学仿真,从稳定弹体飞行姿态与提升制导精度两个方面,对各方案的可行性进行了论证。结果表明:UKF滤波算法与匹配滤波器可以有效地对隔离度进行抑制并提升制导系统性能。     

基于角位置补偿的半捷联稳定控制系统技术

在雷达导引头小型化的应用背景下,半捷联雷达导引头省去了稳定平台上的速率陀螺,满足了降低成本和减小体积的要求。而为了实现视线稳定,提出采用捷联式稳定控制方案来消除弹体姿态变化对目标测量的影响。研究了半捷联天线稳定系统设计原理和控制算法,在位置环上实现稳定跟踪。最后进行仿真验证,证明该方法稳定回路的隔离度小于5%,在限定的战术条件下能较好的隔离弹体的姿态扰动,满足稳定要求。     

捷联式光学导引头特性与多维度最优制导律

为实现捷联式光学成像导引头与制导系统一体化设计,建立了全捷联制导与控制系统,根据捷联导引头特性进行制导与控制原理研究。首先,建立了全捷联导引头与陀螺的数学模型;接着,针对捷联导引头无法精确提取视线角速率的问题,提出姿态驾驶仪与视线角积分比例导引相结合的控制与制导方案,并分析了导引头体视线角、刻度因数、导航比和系统稳定区域之间的关系;然后,推导了全捷联制导系统最优制导律以提高制导系统响应速度;最后,进行了控制与制导系统飞行仿真,仿真结果表明:捷联式制导与控制系统能对静止与运动目标（速度为60 km/h）进行有效攻击,最大射击误差分别为1.49 m与2.62 m;系统误差、陀螺零偏与零偏稳定性对制导系统精度影响较大。捷联导引头制导与控制系统能满足空对地系统对静止与低速运动目标的攻击要求。     

半捷联导引头机电平台观测器的角速率估计

为准确获取半捷联图像导引头视线角速率,构建了Kalman观测器对电机平台进行框架角速率估计。首先,根据半捷联导引头稳定跟踪原理,建立了以Kalman观测器为状态反馈的数学模型;其次,根据编码器误差特性,应用最优估计理论计算分析了估计精度与观测器参数之间的关系;再次,在保证稳定平台带宽的前提下,设计了两种不同采样率下的Kalman观测器;最后,进行了数字仿真实验验证。结果表明:在2 000 Hz采样率下,估计算法角速率精度为0.098 9 ()/s,优于200 Hz采样率下的0.301 3 ()/s;两种采样率下导引头带宽均为59.6 rad/s,平台隔离度为1.5%。提高导引头稳定系统采样率并与相应控制参数匹配,能有效提高平台角速率估计精度。     

基于角速度补偿的捷联天线稳定系统设计

研究了半捷联末制导系统中捷联天线稳定系统的设计原理和控制算法。首先分析了捷联稳定和陀螺稳定的本质区别与联系;然后基于弹体、导引头、天线的三维运动关系,提出了一种新型捷联天线稳定系统控制方案。使用框架角测量和惯导信息重构天线的绝对空间运动信息,并采用角速度补偿方法和数学稳定平台实现导引头天线的间接稳定,能够解决导引头在纯稳定和目标跟踪两种工作模式下的天线控制问题。最后通过数学仿真验证了所提方法的有效性。     

半捷联雷达导引头视线角速度提取

在雷达导引头小型化的应用背景下,半捷联雷达导引头省去了稳定平台上的速率陀螺,满足了降低成本和减小体积的要求。与光学导引头相比,雷达导引头还可以获得弹目相对距离,综合距离与角度跟踪信息可以进一步提高信号输出品质。但半捷联雷达导引头无法直接获取用于比例导引的目标视线角速度,本文提出在天线坐标系下建立目标视线微分方程,利用自适应卡尔曼滤波进而结合导弹弹体扰动信息、天线相对运动信息重构视线角速度信号,用于比例制导系统。     

相控阵雷达导引头捷联去耦数字平台设计

相控阵雷达导引头是未来导引头发展的一个重要领域,为了消除弹体扰动对导引头测量误差的影响,实现相控阵雷达导引头的捷联去耦,设计了一种相控阵雷达导引头捷联去耦数字平台,采用基于四元数法求取弹体的姿态角,采用相控阵雷达导引头波束扫描稳定算法实现对波束扫描误差的补偿,达到导引头捷联去耦的目的,并在MAT-LAB中对四元数法和波束扫描稳定算法进行了仿真验证,取得了较好的去耦效果,该相控阵雷达导引头捷联去耦数字平台具有原理简单、算法运算量小和去耦效率高的特点。     

全捷联导引头视线角速度STCKF提取技术

传统的平台导引头可以通过物理跟踪回路直接提取导弹制导所需的视线角速度信息,采用全捷联结构后,导引头失去了直接测量视线角速度的能力,视线角速度需要通过数字计算的方法来提取。针对全捷联导引头精确制导技术工程应用中的问题,首先给出了视线角速度提取方案,推导得到视线角速度估计模型,鉴于估计模型的强非线性,采用强跟踪容积卡尔曼滤波算法对视线角速度进行估计。结合小型空面导弹的典型使用条件,通过弹道仿真对视线角速度估计算法的有效性进行了验证。仿真试验表明:导引头在末制导段捕获目标后,能迅速消除滤波初始误差,准确跟踪真实的弹目视线角和视线角速度变化。为验证将滤波输出作为制导信息的可行性,考虑激光半主动全捷联导引头的典型干扰,用蒙特卡洛打靶方法对导弹制导精度进行了考核,1 000次打靶结果显示,对静止目标的制导精度为0.58 m（CEP）,对运动目标的制导精度为0.84 m（CEP）,满足精确制导武器的制导精度要求。     

全捷联小型弹药制导系统设计

围绕适用于小型无人机、单兵等平台的微小型弹药制导化需求,提出了基于捷联导引头和捷联惯导的全捷联制导控制方案。针对全捷联体制无法直接提供有效制导信息的问题,导出了惯性视线速率的理论方程及滚转稳定条件下的实用形式,设计了非线性微分器以实现稳定的视线信息数值微分。给出了作为内回路的PI 校正两回路过载驾驶仪。分别进行了机载平台和单兵发射的仿真。结果表明:全捷联技术可以有效解决小射程条件下制导弹药的小型化、精确化,多约束条件下的制导控制系统设计是应用的关键。     

采用UKF的光学捷联导引头刻度尺误差补偿方法

针对光学捷联导引头刻度尺误差带来的隔离度问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的刻度尺误差实时补偿方法.分析了刻度尺误差引起隔离度问题的机理,由弹目相对运动方程以及光学捷联导引头量测方程建立了考虑刻度尺误差影响的非线性滤波模型,采用UKF滤波算法,对刻度尺系数进行估计,并用所提出的补偿方法进行实时补偿,最后进行了数学仿真及半实物仿真验证.仿真结果表明:所提方法能够有效地估计出刻度尺系数,经补偿后改善了系统的稳定性,同时提高了制导精度.     

导引头隔离度对最优落角制导律制导性能影响研究

针对工程应用中最优落角制导律性能受导引头隔离度影响的问题,基于最优落角制导律（GLTIA）和拓展最优落角制导律（EGLIA）,建立了包含捷联导引头隔离度寄生回路的最优落角制导律系统,研究了捷联导引头隔离度对制导系统稳定性的影响,利用伴随函数法,通过仿真对比分析了捷联导引头隔离度对GLTIA和EGLIA制导精度的影响。仿真结果表明:相比正反馈情况,当捷联导引头隔离度寄生回路为负反馈时,最优落角制导律具有较高的稳定域,系统稳定性会随着隔离度幅值的增大而减小。相比于GLTIA,EGLIA的制导性能更优,但导引头隔离度对其制导性能的影响也更为严重,在实际工程应用中,要保证最优落角制导律有较高的制导性能,EGLIA和GLTIA需将导引头隔离度水平分别控制在2.5%和3.5%以下,以降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

全捷联成像导引头隔离度与寄生回路稳定性研究

针对全捷联成像导引头视线角速度提取中隔离度及其带来的寄生回路稳定性问题,首先建立了考虑惯性测量装置和捷联探测器动力学的视线角速度提取模型并进行了简化。选取传感器动力学、信号处理延时、刻度尺为主要误差源,对由其造成的视线角速度隔离度幅值及相角变化规律进行了分析。进一步通过构建相应对应全捷联导引头隔离度寄生回路模型,计算了寄生回路稳定域并给出允许误差边界。分析结论表明,视线角速度提取过程中存在的以上误差将带来远较平台导引头大的隔离度问题,并导致寄生回路失稳,因此需在信号处理过程中进行修正。     

跟踪微分器在半捷联导引头中的应用

对半捷联稳定方式导引头进行了研究,导出了半捷联导引头稳定控制原理,并进一步建立了完整的半捷联导引头稳定回路框图。介绍了跟踪微分器的工作原理,并对其进行了数值仿真,仿真结果显示了跟踪微分器良好的跟踪性能和滤波性能。在半捷联稳定中,为了减小由框架角位置微分求取框架角速度引入的较大的测速噪声,提出了采用跟踪微分器的方法。数值仿真和半实物实验结果说明了跟踪微分器能有效地从角位置信号中微分求得角速度信号,系统稳定精度提高了80%,证明了跟踪微分器在半捷联稳定中应用的可行性和有效性。     

半捷联导引头隔离度影响与STUKF在线补偿

传感器的刻度尺系数不匹配与机械结构运转造成的干扰力矩为引发半捷联导引头隔离度产生的主要原因。针对上述问题,首先将不同因素所引发隔离度对导弹控制系统稳定性与制导精度的影响进行了比对。然后,建立了考虑隔离度寄生回路影响的非线性滤波模型,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波（STUKF）算法,对传感器刻度尺误差、稳定平台干扰力矩与弹目视线角速度进行同时估计,以达到在线辨识与补偿导引头隔离度的目的。最后,对在线补偿方案进行了数字仿真验证。实验结果表明:所提方法能有效改善系统的制导性能,提升导弹的制导精度,并具有较好的抗干扰性与鲁棒性。以上理论分析可为半捷联导引头隔离度的综合评估以及在线补偿方面的工程应用提供指导。     

干扰条件下反舰导弹导引头伺服系统研究

反舰导弹导引头伺服系统对于目标搜索、目标跟踪和目标参数测量起着重要作用,它的精度直接影响反舰导弹制导精度.首先根据导引头伺服系统结构,在干扰条件下对导引头角稳定回路、角跟踪回路和角预定回路进行分析,建立导引头伺服系统数学模型;为提高导引头抗干扰能力,在角跟踪回路中引入Kalman滤波器,通过滤波可以为系统提供精确的目标数据;然后结合工程实际,构建导引头伺服系统的Simulink控制模型,并进行动态仿真;最后得到系统的动态响应结果.仿真结果表明,该方法可以有效提高导引头的响应速度和跟踪精度,为反舰导弹雷达导引头的工程设计提供了科学依据.