弹载磁测系统等效安装误差的在线标定与补偿

针对旋转弹用磁测系统在飞行过程中,存在由机械安装误差以及固定磁干扰带来的测量系下三轴磁矢量与弹体系不平行问题,提出一种磁测系统与弹体之间等效安装误差角的在线标定补偿法;通过分析磁测系统实时输出的三轴地磁矢量信息,建立测量信息与误差的误差模型,利用类正弦信号特征值求取误差角,进而补偿磁测信息中的误差项,最终提高磁测系统解算输出的滚转角精度;实验结果表明,当弹体仅做滚转运动时,经过该方法补偿后磁测系统解算的滚转角比补偿前解算的滚转角精度可提高6倍以上,滚转角解算误差保持在2.以内,可以满足制导弹药对滚转角的精度需求.     

旋转弹用滚转角磁测系统设计

针对传统捷联式惯性测量系统存在积累误差导致滚转角测试误差较大的问题,设计一种新型的基于纯地磁场信息的滚转角磁测系统。该系统以磁测姿态原理为基础,以嵌入式微控制器STM32F415为控制、解算核心实现对滚转角的测量。通过高精度三轴速率转台的飞行仿真实验结果表明,该滚转角磁测系统能够实时准确地解算出载体滚转角,测量误差保持在 3度以内,具有较强的可行性和较高的测试精度。该滚转角磁测系统具有体积小、测量误差不随时间积累等优点,为旋转弹的滚转角测量提出了新的思路,具有一定的工程应用价值。     

基于磁阻传感器的旋转弹姿态测量算法研究

在旋转弹高速自旋的情况下,传统角速率陀螺测量滚转角时无法克服角速率量程和测量精度的矛盾,不能准确测量旋转弹弹体姿态。针对这一问题,在保证旋转弹的制导方式高度自主的前提下引入地磁信息,设计了一种高精度、适用于大动态范围的旋转弹姿态测量算法。着重针对滚转角的测量提出了一种新的解算思想,将滚转角以旋转弹横截面内的地磁矢量为界进行分解,并给出了结合地磁测量信息的偏航角、俯仰角计算公式。仿真结果表明:利用测量旋转弹姿态的算法是可行的,且精度高,值得推广。     

卫星制导炸弹模型参考变结构控制器设计

为减小卫星制导炸弹各通道间的耦合影响,提出了机弹分离后快速单通道滚转控制至滚转稳定再介入俯仰、偏航控制的控制策略,建立了各通道的飞行控制模型.针对炸弹大空域参数时变特点,给出了一种模型参考变结构控制的方法来适应参数大范围的变化,提高了控制精度.对某型号卫星制导炸弹,分别设计了滚转、俯仰、偏航通道的变结构控制律.然后进行了六自由度弹体仿真.仿真结果表明,控制方案能有效地解决卫星制导炸弹通道间的耦合现象,增强了控制系统的适应性与鲁棒性.     

航空布撒器倾斜转弯自动驾驶仪设计与仿真

航空布撒器动力学具有非线性、强耦合、大参变的特点.针对动力学模型耦合和气动系数不确定性,给出了倾斜转弯自动驾驶仪的三通道独立设计方法.首先,采用混合灵敏度理论设计俯仰和滚转通道自动驾驶仪,以保证弹体在大空域范围内有较好的指令响应特性和稳定性.针对快速滚转引起的耦合,在偏航通道中引入攻角和滚转角速率信息,实现滚转/偏航运动解耦,抑制侧滑角.全弹道仿真表明,该方法设计的驾驶仪能适应大范围的气动参数变化,具有很好的鲁棒性,并能有效地实现倾斜转弯控制的好r forl coordinated law for yaw channel is givenaft Using .     

基于地磁场的弹体滚转角几何解算方法研究

弹体姿态的测量是一项关系到弹道修正实现的关键技术,基于地磁场的姿态测量方法以其低成本、无累积误差等优点成为当前的研究热点。通过几何关系人手,从几何解算方法模型的建立到解算原理的推导,建立地磁场局部模型,推导了解算方程,并利用弹体运动过程中的空间几何关系对三角函数解算结果的多值进行了分析。利用实弹的数据进行了验证分析,表明该解算方法简单且能达到预期的测量效果,具有很好的应用前景和重要的军事应用价值。     

一种新型高旋弹体滚转角测量系统

利用常规方法直接测量高速旋转弹体的滚转角测量精度较低,针对该问题,提出了一种基于微惯性测量组合(MIMU)与光电编码器综合测试的弹体滚转角测量系统.通过MIMU实时测量半捷联惯性测量平台内筒的姿态信息,利用光电编码器测量半捷联惯性测量平台内筒与弹体之间的相对转角,采用FPGA作为主控芯片来实现弹载环境下光电编码器输出脉冲的抗抖动干扰设计,结合MIMU数据,实现了弹体滚转角的准确测量.经试验验证,该系统能够完整有效地记录弹体滚转角信息,测量精度稳定在3°以内.     

半实物仿真中导引头安装误差的影响分析

研究雷达导引头对导弹制导系统控制的影响,采用在导弹半实物仿真系统,对导引头安装误差会引入闭环仿真回路,使得制导控制系统性能发生变化,影响半实物仿真的逼真度.以雷达导引头安装误差引起的目标视线角误差为研究对象,深入分析误差产生原理并建立了误差数学模型,在分析其对制导控制系统影响的基础上,提出了解算前误差修正和目标辐射位置修正两种形式的误差补偿算法.仿真结果表明,两种算法均可解决导引头安装误差带来的目标视线角误差问题,在实际工程中可根据系统具体特点及仿真要求对误差补偿算法进行选择,都可取得较好的结果.     

基于互补滤波和粒子滤波融合的球形机器人姿态解算

针对球形机器人在运动控制中难以实时、准确地获取机器人的位置和姿态估计精度的问题,提出了一种基于互补滤波和粒子滤波相融合的姿态解算算法.为了避免使用磁力计数据参与四元数计算时俯仰角和横滚角误差较大的问题,使用陀螺仪和磁力计互补滤波算法单独对球形机器人的偏航角进行解算,同时,通过信息熵评估磁力计噪声大小,动态调整磁力计在互补滤波中的权值.实验结果表明,在外部磁场干扰实验中,偏航角误差在3?以内,在球形机器人动态和静态实验中,偏航角误差在0.3?左右,俯仰角和横滚角误差能够控制在0.1?之内.因此,该算法能够保证球形机器人姿态解算的实时性,增强准确性和和抗干扰能力,有效提高球形机器人运动控制的精度.     

机动目标角闪烁对制导精度影响仿真研究

角闪烁是现代防空制导武器的主要误差源.针对隐身飞机目标动态角闪烁外场测量难度大、耗时长、精度低的问题,提出了一种基于Simulink仿真回路的目标角闪烁特性的动态仿真方法.借助商业电磁仿真软件FEKO获取目标动态散射特性,并按实际问题的物理意义构建寻的制导系统模型.最后,通过仿真获得目标俯冲机动条件下角闪烁对制导精度的影响.仿真结果表明:该方法能获得目标动态电场散射信息,进而计算出目标的角闪烁信息.目标采用超低空大角度俯冲机动会有效改善突防效果,增大制导误差.该研究为防空制导武器抗诱偏、降低脱靶量等方面提供了理论分析和实验依据.     

一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法

针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器.采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差.半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s~36000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差.测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值.     

一种可抑制航向运动影响的单轴转位方案

分析了单轴旋转惯导系统误差调制原理和转位方案,针对传统转位方案会因为载体航向运动降低调制效果和现有航向隔离方案会严重减小转位机构寿命的问题,通过计算确定转位机构停止角度,从而极大程度消除惯性器件常值零偏对惯导系统的影响且没有增加转位机构运行频率,设计了能够有效抑制航向运动对调制效果影响的灵活单轴转位方案。仿真结果表明,灵活转位方案能够有效抑制载体航向运动对旋转调制效果的降低作用,具有理论研究和工程应用价值。     

基于捷联惯导系统的杆臂效应误差分析

随着捷联惯导系统的发展,对惯性导航精度和快速性的要求越来越高。而快速性主要取决于初始对准时间。传统的初始对准方法具有一定的局限性,而传递对准是一种新型的、快速的初始对准方法。主要分析了传递对准方法中的速度匹配方法,在此基础上推导了杆臂效应的基本原理。最后通过仿真得到,存在杆臂效应时,航向失准角估计误差稳态值为-0.5°;通过实船实验得到,存在杆臂效应时,俯仰、横滚和航向角的失准角估计误差分别为-0.22°,-0.37°,-0.35°,从而验证了杆臂效应误差对失准角的影响。     

无人机对辐射源定位方法精度分析与控制策略

为了将无人机对辐射源目标的定位精度提高,首先,从全系统的角度建立了以无人机单机运动模式通过测量设备提取相位差变化率的辐射源定位算法模型。其次,通过对该模型的误差分析和数值仿真,证明了大部分定位误差的来源并非是测量设备带来的,而是由无人机系统的控制能力和控制与导航系统的测量精度带来的。特别是无人机机动或受扰动中产生的偏航角速率极大地影响系统的定位精度。最后,用飞行力学的基础理论,分析了减少误差产生的方法,提出了无人机定位中的航线规划与控制的基本方案。经试验证明,施用本方案后,定位的精准概率提高了近30%。     

基于单轴地磁信号的滚转角及转速解算

深入分析了基于单轴地磁传感器的旋转体滚转角与转速的实时解算方法,采用改进的均值滤波方法,有效减少了地磁电压信号干扰误差;根据低成本地磁器件的特点,提出了利用地磁信号周期采样点数T和零点C进行旋转体转速和转角实时预测的方法;推导了变周期下周期采样点数量计算公式.实验结果表明:在应用单轴低成本磁阻器件条件下,算法可以实现旋转体滚转角度和转速的实时解算,对降低检测成本具有现实意义.     

考虑转台定位误差时的快速自对准方法研究

捷联惯导初始对准精度直接影响到惯导系统的工作精度,传统自对准方法对转台定位精度要求较高,转台存在定位误差时严重影响自对准精度。提出了一种考虑转台定位误差条件下的捷联惯导快速两位置自对准方法,根据对准位置与旋转过程中的惯导相邻时刻输出信息小幅慢变的特点,通过引入中间坐标系,实现实际旋转角度的精确跟踪和导航误差实时更新计算,辨识出初始姿态角误差,并根据对准精度要求对辨识结果迭代修正,从而实现动态条件下的高精度寻北。对该算法在静、动态环境下的寻北性能进行了实验验证,实验结果表明:静态环境下寻北精度的1倍标准差为18.3248″,动态环境下寻北精度的1倍标准差为32.633 07″,对准精度与计算速度均满足要求,能够有效克服转台定位误差对自对准精度的影响,具有一定的工程应用价值。     

A self-calibration method for error of photoelectric encoder based on gyro in rotational inertial navigation system

As a precision goniometer, photoelectric encoder plays an important role in rotational inertial navigation system (RINS). The encoder is used to measure the rotate angle of rotating mechanism for attitude calculation and feedback of motor control. However, the experiment shows that there are position-related errors in the encoder output, so calibration is necessary in high precision applications. This paper presents a calibration method designed by the characteristics of encoder errors and the structure of a tri-axis RINS. In RINS, the gyro sensitive axis can be coincided with the motor axis by gimbals rotation, and then the gyro and the photoelectric encoder measure the same angle, so the error can be calculated as the difference between the encoder output and the integral of gyro output. The error will be analyzed through Fourier method, then the error will be fitted by least squares method and a harmonic model will be established. The verification experiments demonstrate that the angle measurement error is reduced from ± 40″ to ± 2″, and the attitude output error drops 75″. The calibration method is proved to be experimentally effective.

     

基于三轴磁强计和重力测量的融合导航算法

为了减小地磁导航的估计误差协方差,提高导航的可靠性和准确性,将重力作为一种新的量测信息引入到地磁导航系统中,提出了基于三轴磁强计与重力测量的融合导航算法.该算法以飞行器的位置与速度向量作为状态向量,建立状态方程;以飞行器所在位置的地磁场强度矢量与重力场强度矢量作为观测向量,建立观测方程;设计了一种联邦滤波器,用于融合三轴磁强计与重力测量仪表提供的量测信息.由于量测方程与状态方法都是非线性的,因此采用无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为子滤波器可获得较高精度.仿真结果表明:该方法得到的位置估计误差小于30m,速度误差小于5m/s.与单一地磁导航、重力导航方法相比,该组合导航方法显示出更好的收敛性与可靠性.