滚仰式红外导引头视线角速率提取方法研究

由于滚仰式导引头的结构特殊性,制导控制系统需要的视线角速率信息是不能够直接测量得到的,因此提出了一种基于跟踪微分器的视线角速率提取方法。根据滚仰式导引头的结构特点,分析了滚仰式导引头的运动学原理,并根据滚仰式导引头的结构推导出视线角与弹体姿态角、框架角和失调角的关系,然后设计了有限时间收敛跟踪微分器求解视线角速率信息。经数字仿真,对比了直接差分法和跟踪微分器法对视线角速率的提取效果,证明了利用跟踪微分器提取视线角速率的有效性。     

利用序列图像解算目标视线角速率的方法

针对目标跟踪处理系统中的视线角速率提取问题,提出一种利用单成像探测器所得序列图像求导视线角速率的方法。利用序列图像中的运动目标图像坐标解算得到体视线角,通过图像匹配得到弹体姿态角,进而求解得到视线角速率。实验结果表明:结合图像跟踪算法可实时得到体视线角,使用图像匹配可以较好地解算得到弹体姿态角,解算结果误差小于5%;在体视线角和弹体姿态角均包含噪声的前提下,使用卡尔曼滤波可以较好地还原视线角速率。该方法适用于微小型飞行器制导探测,可以省去陀螺仪等惯性元件,实现探测装置的轻量化、小型化,具有实际的应用价值。     

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。     

捷联式光学导引头视线角速率解耦与估计

为准确估计捷联导引头视线角速率,建立了全捷联导引头数学模型,根据弹目运动相对关系进行视线角速率解耦与估计算法研究。首先,建立了全捷联导引头数学模型,并利用Taylor 级数对其进行线性化;接着,根据弹目运动几何学与坐标系相对关系推导视线角速率解耦算法;然后,针对捷联导引头无法直接测量体视线角速率的问题,提出微分+稳态Kalman 滤波方法估计体视线角速率;最后,建立视线角速率解耦与估计算法验证系统并进行仿真实验,结果表明:解耦算法绝对误差小于510-5 rad/s,相对误差小于0.3%,验证了解耦算法的正确性;在包含导引头数学模型的条件下,采用角频率为19.2 rad/s 的稳态Kalman 滤波器,视线角速率估计误差小于410-3 rad/s,较直接微分方法的估计误差提高近一个量级。视线角速率解耦与估计算法同时能满足制导系统对精度与动态性能的要求。     

成像导引头光轴与视线之间相对运动的研究

视线在惯性空间中运动所形成的角速度是导引头输出的重要的制导信息。从运动学的角度将视线在惯性空间的运动分解成视线相对导引头光轴的运动和光轴相对惯性空间的运动。基于刚体定点转动理论,分析了目标在导引头视场中运动时视线相对光轴运动所形成的角速度以及该角速度垂直于视线的分量,分别得到计算公式,最后通过数值仿真进行验证。结果表明:利用成像导引头提供的失调角信息能够精确解算出该角速度中垂直于视线的分量。     

误差功率谱系数加权法在半捷联制导信息提取中的应用

为了解决半捷联成像导引头视线角速率直接提取噪声大的问题,首先分析了半捷联导引头视线角速率随机噪声的来源,建立半捷联稳定跟踪控制回路的模型,推导出各种误差与输出之间的传递特性。在主要的随机误差源统计分析的基础上,得出主要噪声的功率谱响应,依据功率谱响应对半捷联视线角速率各构成部分进行加权得出加权视线角速率。为了验证加权视线角速率的有效性,在制导回路中进行分析仿真,结果表明:加权方法能够有效抑制导引头测量信息的噪声。以半实物的方式实现半捷联电视导引头,在电视导引头完成双闭环后进行扰动隔离及跟踪靶标,将加权视线角速率提取方法提取制导信息与直接提取方法进行比较,实验结果表明,加权提取方法的视线角速率噪声均方差为0.098 ()/s,比直接合成噪声降低了46%。综上所述,加权方法可以很好地改善半捷联视线角速率噪声大的问题。     

滚摆导引头视线角速率提取技术

滚转摆动式导引头采用滚转摆动两轴极坐标控制形式,外框为滚动框,内框为摆动框,视场可覆盖整个前半球,具有结构简单、重量轻、体积小、成本低等特点,因此非常适用于近程红外防空导弹.本文讨论了滚摆式导引头与偏仰式导引头视线角速率存在的差异,阐述了滚摆式导引头视线角速度存在x轴分量的原因.并给出了半捷联式滚摆导引头角速率的获取方...     

捷联成像寻的器ACDKF惯性视线重构

针对捷联成像寻的器的惯性视线重构问题,提出了一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波(ACDKF)的惯性视线重构滤波器的设计方案.首先针对弹体本身的模态特性,结合CDKF非线性滤波理论,设计弹体姿态估计器实现弹体姿态的实时更新,然后利用弹体姿态估计的统计特性,结合Saga-Husa时变噪声估值理论,给出ACDKF惯性视线重构滤波器的设计方案.数字仿真结果表明,在已知速率陀螺组合测量特性的条件下,该算法有效提高了捷联寻的器惯性视线信息的提取精度,为捷联成像寻的系统的惯性视线重构开辟了一种新的处理途径.     

滚仰式捷联导引头视线角速度提取技术研究

滚仰式捷联导引头具有很好的应用前景,但在过顶跟踪时提取稳定的视线角速度问题一直没有妥善的解决方法。提出一种利用导引头提供的失调角、框架角及框架角速度等信息构建"虚拟偏仰式导引头"的方法,设计Kalman滤波器对目标垂直视线运动信息进行估计,进而间接提取出视线角速度信息,用于产生制导指令。仿真结果表明,在过顶跟踪时该方法能有效抑制视线角速度抖动,视线角速度精度显著提高。     

捷联末制导系统的控制与滤波模型研究

以半捷联寻的制导武器为对象,研究了捷联末制导系统中的捷联控制算法和制导信息滤波模型。首先分析了捷联末制导系统的工作原理,给出了捷联天线稳定平台的跟踪控制算法,然后针对捷联控制算法对目标视线角信息的需求,考虑仅有角度测量的被动制导情况,提出了一种基于M arkov随机模型的机动目标跟踪模型,通过推广Kalm an滤波技术可以获得目标视线角的估计。因为捷联末制导系统无法直接测量目标视线角速度,为了满足弹上比例导引的需要,提出了一个末制导系统角跟踪通道的数学模型,该模型可以采用常规的Kalm an滤波算法获得目标视线角速度的估计值。最后,通过一系列数学仿真验证了上述方法的有效性。     

视距链路的雨衰减预报模式研究

基于ITU-R的视距链路雨衰减数据库中的数据,本文提出了一种新的视距链路雨衰减的预报模式,给出了一种新的路径调整因子与不同时间概率雨衰减转换公式.与其他几种预报模式的比较表明,新模式与实验结果有更好的一致性.     

两轴四环架光电平台的多变量H∞控制方法

高精度光电稳定平台采用两轴四环架的结构形式扩展其跟踪范围,但增加了环架闻的耦合和系统的复杂度.提高稳定精度是控制系统设计的核心指标.以平台系统的动力学方程为基础,导出状态空间模型.针对内、外环架间的耦合特性,提出将内、外环架分系统作为多入多出对象进行多变量控制设计.采用H∞控制设计方法,根据平台系统对稳定性能和随动性能...     

Mutual information assessment of LOS MIMO systems with reconfigurable antenna arrays

In presence of line-of-sight （LOS） propagation, multiple-input multiple-output （MIMO） systems can achieve maximum capacity over the whole signal-to-noise ratio （SNR） region by deploying reconfigurable antenna arrays. In this paper, the moment generating function （MGF） formulas of the mutual information （MI） is obtained for LOS MIMO systems with reconfigurable arrays. Then the exact expression of the mean MI is derived in an easily evaluated form. The results show an excellent match between the theoretical curves and the Monte-Carlo simulations.     

视线坐标系带多普勒观测的雷达目标跟踪

雷达观测量与目标状态呈非线性关系,使目标跟踪成为非线性滤波问题,目标状态估计精度与跟踪滤波算法复杂度成了一对不可调和的矛盾。提出了在视线坐标系中建立观测方程,将笛卡尔坐标系中的目标运动方程转换到视线坐标系中,使得雷达观测量尤其是多普勒速度观测与目标状态呈线性关系,并推导得到了该坐标系下的卡尔曼滤波算法,比较了与标准卡尔曼滤波算法的不同。仿真结果表明,该算法不仅能改善跟踪滤波效果,还明显降低了算法复杂度,节省了运算时间。     

离轴三反空间相机与卫星平台的优化连接方式

对于与卫星平台卧式安装的长焦距离轴三反空间相机,由于地面与在轨状态环境条件不同引起平台接口与相机产生温度差,导致相机视轴漂移影响成像质量。为解决此问题,提出了将柔性连接座、刚性连接座和可解锁连接座配合应用的优化连接方式,实现了相机与平台在轨状态3点静定柔性连接,并在运载阶段利用可解锁连接座提高相机基频。利用有限元方法对优化连接方式进行验证,平台接口温度降低15℃引起次镜角度变化为9.62(安装位置跨距1.2 m),满足光学设计要求;同时运载阶段相机在X、Y、Z三方向频率响应基频分别为120 Hz、120 Hz、110 Hz,与全刚性连接情况相比无明显降低。利用试验工装模拟平台进行温度变化替代试验,平台在温度提高15 ℃情况下,试验结果与仿真结果相符,且次镜转角实测值与仿真结果最大误差为9%。试验结果说明优化连接方式解决了卫星平台与相机在轨状态温度差引起的视轴漂移的问题,提高了相机的在轨环境适应性。     

考虑自动驾驶仪二阶动态特性的局部收敛导引律

探讨了在考虑驾驶仪二阶动态特性的情况下,拦截高速机动目标的末制导律设计问题。提出了一种局部稳定性理论,并应用该理论对系统的状态变量进行分析,根据变量对制导效果的影响,将系统分解为两个子系统,对子系统设计Lyapunov函数,证明其稳定性,并由局部稳定推出全局稳定。在整个设计过程中,仅考虑视线角速率的变化,使得设计过程大大简化,设计的导引律有效地克服了自动驾驶仪动态延迟对制导精度的影响。仿真结果表明,在目标做各类机动且自动驾驶仪存在较大滞后的情况下,该导引律仍具有较高的制导精度。     

基于FPGA平台的紫外通信系统的解调技术的研究

提出了一种用FPGA解调来提高紫外通信系统的传输速率的方法;采用FPGA设计解调电路,很好地处理了2FSK信号的过渡带问题,使传输的信息经调制后能正确解调;在传输速率为9.6 kbit/s时,误码率仅为0.001%,数据速率已经达到了国际先进水平.     

光电平台惯性稳定系统的自适应动态摩擦补偿

机载光电平台能够实时获取侦察测量信息,通过设计惯性稳定系统隔离载体运动以减小光学传感器视轴的抖动。对于采用整体稳定方式的光电平台,环架轴系间的摩擦是影响视轴稳定精度的主要扰动因素。考虑摩擦力矩由LuGre动态摩擦模型描述,针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为惯性稳定回路设计了一种模型参考自适应摩擦补偿控制器。通过类李雅普诺夫分析证明了闭环系统跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果显示,相比采用传统的比例积分惯性稳定控制器,光电平台系统的稳定精度得到显著提升。