基于弹道弯曲角速度单矢量的制导炮弹滚转角空中粗对准方法

制导炮弹内弹道呈现高转速、大过载的特点，其导航坐标系统滚转通道无法进行初始对准。针对以上难点问题，根据无控段飞行特性，提出一种基于弹道弯曲角速度矢量的滚转角空中粗对准方法。在无需卫星、机动辅助的条件下，利用重力引起的弹道弯曲角速度矢量作为基准，通过单矢量定姿实现滚转角对准。为消除低精度陀螺仪的零偏、轴偏角等误差的影响，分析了弹体姿态运动测量信息的频域特性，利用FIR带通滤波器提取角速率陀螺信息中弹体滚转频点处的有用分量，并采取对准起始时刻冻结弹体坐标系下的积分策略，平滑随机测量噪声，从而提高对准精度。通过数学仿真手段，探究了惯性陀螺误差对对准精度的影响。数学仿真结果表明：该方法仅利用低精度角速率陀螺即可实现在无控段快速粗对准滚转角，误差在1°左右；在飞行搭载试验中，滚转角对准误差可控制在2°以内。     

GPS/INS组合制导弹药空中对准的初始滚转角估计新算法

GPS/INS组合制导弹药从常规平台发射后需要在空中重新对准时,滚转角的初值难以获得.为解决该问题,分别针对弹体倾斜稳定和低速旋转两种情况,提出了估计初始滚转角的新算法.从姿态运动学方程出发,推导了弹体滚转角与横向角速率、姿态角速率之间的关系式,利用角速率陀螺测量值和GPS的速度测量值,基于最小二乘估计方法,可获得滚转...     

基于天文辅助的弹载双惯组空中传递对准方案

提出一种基于天文辅助的弹载双惯组空中传递对准方案。针对弹道导弹大部分时间飞行在大气层外的特点,引入天文导航系统对主INS进行辅助,使得主INS能长时间保持在较高精度;在充分考虑弹体挠曲变形的情况下,建立了双惯组空中传递对准模型。根据模型中各状态量的可观测程度分析结果,得到原有传递对准模型的降阶模型。采用"姿态+速度"匹配算法,估算和补偿了子INS导航参数误差以及器件误差。仿真结果表明,提出的对准方案不仅能长时间保证主INS精度,还可以有效改善子INS的对准精度。     

一种灵巧弹药的滚转估计方法

灵巧弹药的滚转估计是保证制导性能的关键。利用GPS数据和陀螺仪输出,得到俯仰和偏航角速度及滚转角角速度调制方程;运用扩展卡尔曼滤波器对灵巧弹药进行滚转估计;最后使用蒙特卡罗法进行仿真。仿真结果表明:该方法能较好地估计弹体的滚转角姿态,误差在允许范围内,有一定的应用价值。     

基于卫星/地磁组合的弹箭滚转姿态解算方法

弹箭的飞行过程往往伴随高速旋转,这使弹体的姿态测量成为一大难题,常规惯性器件虽然也能测量,但成本较高。工程急需一种可以满足高过载、大量程、小体积、低成本要求的旋转弹体测量方法。针对这一问题,提出一种基于卫星定位系统与磁阻传感器组合的测量方法,利用卫星导航系统提供的弹道信息进行弹体滚转姿态解算。仿真结果表明:解算的结果与惯导输出的滚转角基本相符,误差较小,精度可以满足工程使用。     

传递对准中杆臂效应误差的补偿研究

杆臂效应误差是因惯性测量组件安装位置与载体质心不重合而引起的．它是影响传递对准精度的主要误差之一。文中以速度匹配传递对准为研究对象,对杆臂效应产生的机理进行了详细地分析,采用设计低通滤波器和直接计算杆臂干扰加速度的补偿方案,对速度匹配传递对准中杆臂效应误差的补偿进行了对比研究,仿真表明两种补偿方法是可行的。     

垂直发射导弹弹体全方位最速滚转控制律设计

以某新型反坦克导弹为研究对象,分析了转弯过程中弹体滚转对偏航通道的马格努斯效应,探讨了在复合联动舵机的快速响应条件下,弹体快速准确完成初始段转弯、全方位飞行的垂直发射的理论与工程方法。建立了导弹的全方位发射制导控制模型,并设计了基于极小值原理的弹体最优滚转角控制律;考虑弹体与舵机约束,提出了一种适用于工程实际的弹体滚转角控制函数优化模型。仿真结果表明,在保证导弹姿态稳定所需时间基础上,弹体能以较快的速度按照所设计的滚转角控制律完成全方位滚转,实现了导弹在空中自主完成全方位发射所需的弹体滚转。     

用于自主导航的SAR/多普勒雷达一体化技术设计

面向复杂电磁环境下不依赖卫星的自主导航作战需求,研究一种多普勒雷达和合成孔径雷达(SAR)成像一体化设计技术。利用多普勒雷达完成高精度测速,测速精度优于0.2%,能实时精确地修正惯性制导的速度累积误差,提升导航精度。采用SAR成像技术通过景象匹配修正惯性制导的位置累积误差,从而实现高精度的完全自主导航。针对一体化技术引入的刚体平台对SAR成像精度的影响,利用惯性制导的瞬时高精度特性,对该平台下SAR成像进行实时补偿,并给出仿真结果。研究结果表明：经补偿后SAR图像方位向分辨率由6.01 m提升至2.88 m,聚焦深度由1.3 dB提升至-30 dB,满足景象匹配修正要求;该一体化技术同时兼顾测速和SAR成像精度,方法有效,满足自主导航作战需求。     

基于地磁传感器和UKF的灵巧弹药滚转估计

为降低制导误差,文中提出了运用地磁传感器对灵巧弹药进行滚转估计的方法。定义了3个坐标系,通过弹体动力学特性和坐标变换得到了系统模型和测量模型。运用无迹卡尔曼滤波器(UKF)进行解算,避免了线性化误差的引入和PF的粒子点退化问题。仿真结果表明:该方法能很好的计算出弹体的滚转角姿态,误差在允许的范围内,有较高的应用价值。     

大气辅助惯导空中对准研究

INS/GPS在进行空中对准时通常需要机体作机动以此来增强姿态误差角的可观性,由于GPS信号在机动条件下误差较大且与惯导信息的同步性不好,对准效果很差。针对以上问题,文中提出了利用大气数据系统输出的真空速辅助惯性基准系统进行三组合空中对准的方法,与传统的对准方法相比,飞机无需机动飞行,只需要匀速直线运动便可以完成空中对准,大大提高对准精度并且缩短对准时间。通过仿真,验证了以上方法的有效性。     

潜射导弹捷联惯导系统传递对准技术研究

随着现代战争的发展,潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量,快速而准确地在潜艇上对其捷联惯导系统进行传递对准,成为潜射导弹的一项关键技术。该文通过研究主、子惯导之间产生的固定安装误差角和挠曲变形角,运用鲁棒滤波技术,采用＂角速度＋加速度＂匹配的传递对准方法进行了建模和仿真。结果表明,该技术可以实现潜射导弹捷联惯导系统的快速高精度对准,而潜艇不必做其他机动,为导弹快速高精度初始对准提供了一定的理论依据。     

捷联惯导系统传递对准中的时间补偿算法

为了减小或消除时间延迟的影响,提高系统动基座传递对准精度,提出了一种捷联惯导系统传递对准过程中对主、子惯导间信息传输时间延迟的补偿算法。该算法利用子惯导导航解算过程中的相关数据和延迟时间,对传递信息中因时间延迟产生的误差进行补偿修正,并用修正后的主惯导信息进行动基座传递对准。车载试验结果证明,该方法可有效提高系统传递对准精度,减小传递对准时间,补偿算法有效可行。     

惯性导航传递对准技术发展现状与趋势

惯导技术具有完全自主、高度隐蔽、数据频率高等特性,因而在军事上得到广泛应用。传递对准技术是惯性导航的关键技术,对于保证精确制导武器搭载的以惯导为主的导航系统的精度具有重要意义。介绍了传递对准技术的基本原理,总结了传递对准技术中系统误差模型、匹配方式、可观测性分析、误差补偿、滤波方法等方面的理论和方法。归纳了近年来传递对准技术研究的进展,探讨了传递对准技术未来的发展方向。     

基于ESO的目标机动补偿反比例制导律

为提高导弹制导系统对于高速机动目标的拦截效能,基于扩张状态观测器方法和反比例制导策略,设计了一种带扩张状态观测器的反比例制导律。考虑导弹自动驾驶仪动态特性,推导了平面内的制导模型; 设计了扩张状态观测器(ESO),将其与反比例导引策略相结合,设计了带ESO的反比例制导律,该制导律能有效估计目标机动并充分补偿制导律的不确定性干扰,有效提高制导精度; 将设计的带ESO的反比例制导律与经典比例制导律、普通反比例制导律进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的带ESO的反比例制导律能减小弹目相对速度与脱靶量,适当地增加拦截时间,有效提高了制导系统对于高速机动目标的拦截效能。     

军用运输车辆高精度定位导航研究

针对军用车辆导航应用的高可靠、抗干扰、低成本需求,设计以北斗(Beidou navigation satellite system, BDS)与惯导(inertial navigation system,INS)松组合为核心,融合地图匹配、车辆运动信息辅助等方法的高精度定位 导航方案。分析车载BDS/INS 松组合信息融合过程和方法及车载里程计/捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)补偿组合算法,并基于此定位导航方案进行仿真分析,研制导航定位模组并进行道路测试。仿真和道 路测试结果验证了该定位导航系统的有效性。     

传递对准中主惯导数据延时的LCKF算法研究

瞄准吊舱进行传递对准时,主惯导数据到达吊舱惯导系统存在延时,影响滤波收敛速度和估计精度。文中提出了一种基于延时卡尔曼滤波的主惯导数据延时补偿算法(LCKF算法),将时间基准统一到主惯导数据时刻进行卡尔曼滤波,修正子惯导姿态信息,再利用子惯导的实时IMU数据进行捷联更新,获得子惯导当前时刻的姿态信息。基于比力积分匹配传递对准,对LCKF算法进行仿真,结果表明该方法明显提高了传递对准收敛速度和估计精度。     

精确制导武器惯导系统动态对准技术发展综述

为提高精确制导武器惯导系统(inertial navigation system,INS)动态对准的对准性能,对相关技术进行分析.概述国内外精确制导武器动基座传递对准和外界信息辅助的飞行中组合对准的发展现状,并讨论精确制导武器惯性导航系统动态对准技术的发展趋势.该研究结果表明:通过进一步实现滤波方法改进,寻求更有效的挠曲变形和杆臂效应处理方法,充分利用其他导航信息进行辅助对准和结合具体武器平台机动特性,可有效实现精确制导武器动态对准.     

导弹发射车SINS/GNS定位定向技术

针对导弹发射车对导航系统的全自主性及精度的特殊要求,提出将地磁匹配定位定向系统与惯性导航系统进行组合.地磁匹配过程中采用了基于 Hausdorff 距离的相似算法.基于U卡尔曼滤波算法,对SINS/GNS全自主定位定向组合系统与捷联惯导系统单独定位定向在同一条件下的误差情况进行了对比仿真.仿真结果表明,装有地磁匹配惯导系统的导弹发射车定位定向的精确度有了明显提高, 滤波收敛性较好.     

弹道导弹惯导系统误差系数自由段补偿

惯性系统误差系数修正是提高弹道导弹制导精度的有效方法.通过分析惯导误差系数修正方法,提出惯性制导系统的自由段实时补偿技术,通过公式推导,建立了误差系数补偿的理论模型.运用弹道仿真计算,分析误差造成的落点偏差,验证了修正模型对导弹落点偏差的补偿作用,证明该补偿方法不需要硬件改动,仅对弹上制导软件进行小量改动就能够显著提高导弹命中精度.     

车载导弹光学辅助数学传递对准方法

从发射准备时间和对准精度等方面分析现代战争环境下车载导弹对初始对准的要求,提出利用自准直仪进行光学辅助数学传递对准的方法。给出光学辅助数学传递对准系统搭建方案,推导主、子惯导方位光学传递关系,将光学准直得到的相对方位测量角引入到“角速度+加速度”匹配模式中构成新的量测方程,对主、子惯导安装角进行滤波估计。在实验室条件下对方位光学传递算法的正确性和精度进行了验证,并对光学辅助数学传递对准方法进行了数学仿真分析,仿真结果表明,该方法具有较快的对准速度和较高的对准精度,能够满足现代车载导弹快速高精度初始对准的要求。