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。     

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.     

基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究

隔离度会降低导引头输出信息的精度,增加导弹的脱靶量。针对激光平台导引头的隔离度问题,首先建立了考虑隔离度寄生回路的制导系统模型,经分析确定干扰力矩为引发隔离度的主要原因,并提出采用滤波算法对其进行估计补偿的方案。之后依据平台导引头的基本结构与干扰力矩的产生机理建立了用于在线辨识隔离度的非线性滤波模型,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法（STUKF）补偿建模误差,解决了干扰力矩难以精确建模的问题,以对其进行在线辨识与前馈补偿。最后对所提方法进行了数学仿真与半实物仿真实验论证,实验结果表明:所提方法可增强导引头光轴对弹目视线角速度的跟踪能力,改善导引头输出制导信息的品质,并有效地抑制隔离度,达到提升系统制导精度的目的。     

全捷联对地攻击制导武器导引头隔离度对制导系统性能的影响

针对全捷联图像导引头隔离度问题,分别推导了由探测器和角速率陀螺之间的刻度尺系数误差及动力学偏差引起的隔离度传递函数;采用系数冻结法及劳斯判据分析了含有隔离度寄生回路的制导系统稳定区域,给出了不同无量纲末导时间下制导系统稳定时刻度尺误差和动力学偏差的取值范围;利用伴随函数法研究了隔离度对制导精度的影响。以上研究结果可以为全捷联制导武器制导控制系统参数设计提供参考,对于隔离度正反馈的情况应予以更多关注。     

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。     

基于扩展卡尔曼滤波器的捷联导引头刻度尺参数辨识

基于扩展卡尔曼滤波器,提出一种捷联导引头刻度尺参数辨识方法。首先,简化了在比例导引制导律作用下捷联导引头系统的非线性模型。之后,根据该非线性模型,推导扩展卡尔曼滤波方程组,并在参数估计处利用泰勒展式将其线性化。最后,在以上条件下对制导系统的稳定性进行理论分析与研究。通过数学仿真对该刻度尺参数辨识方法加以验证,仿真结果表明:应用该方法,可以快速、准确的估计捷联导引头刻度尺参数,并且有效提高了在稳定性方面制导系统对导引头刻度尺系数误差的容忍度,使系统更具鲁棒性。     

导引头稳定系统隔离度研究

针对导引头稳定系统的扰动隔离度问题进行了深入研究,介绍了扰动隔离度的概念及相关数学模型,讨论了影响隔离度的各种因素,分析了弹体扰动作用的本质和摩擦力矩的关系,最后就探测器处理延迟对扰动隔离度的影响进行了全面的分析研究,并提出了一种基于Smith预估器的延迟影响补偿控制方案,通过仿真说明了该方法的有效性。     

摩擦自适应补偿在导引头稳定平台控制系统中的应用

为提高两轴双框架导引头稳定平台的隔离度,设计了导引头控制系统。在惯性空间基础上,建立了导引头的隔离度模型,分析了影响系统隔离度的主要因素。根据对系统摩擦性质的分析,建立了系统的摩擦模型,并确定了摩擦补偿算法。采用极点配置和超前滞后的方法设计了控制器,并通过仿真和实验的方法验证了摩擦自适应补偿算法的可行性。俯仰单通道仿真结果表明,摩擦自适应补偿算法能准确估计出模型参数,且在弹体扰动幅值为1,频率为2 Hz时,系统在摩擦自适应补偿后,俯仰框隔离度提高了97.14%。实验结果显示,在弹体扰动幅值为1,频率为2 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为1.58%和1.81%;在弹体扰动幅值为3,频率为3 Hz时,导引头俯仰框和偏航框的隔离度分别为2.84%和2.15%。     

一种匹配滤波方法在导引头捷联稳定平台中的应用研究

提出导引头捷联稳定平台总体概念并进行相应数学分析,建立了导引头捷联稳定平台基本数学模型,分析了QRS／FOG(石英晶体速率陀螺和光纤陀螺)两种捷联陀螺速率稳定回路,对导引头捷联稳定平台控制系统进行稳定性分析研究,提出采取匹配滤波方法提高捷联稳定平台解耦精度并对匹配滤波器参数进行优化设计及仿真,为导引头捷联稳定平台的结构设计提供理论支持。     

平台导引头隔离度寄生回路特性分析

平台导引头隔离度的存在不仅降低了导引头跟踪精度,其引起的隔离度寄生回路对导弹制导系统存在严重的影响。通过对平台导引头隔离度产生机理进行分析,分别建立了弹簧力矩和阻尼力矩引起的隔离度模型,在此模型的基础上利用劳斯判据分析了隔离度寄生回路稳定边界,并研究了寄生回路对制导系统有效时间常数和有效比例导引系数的影响。结果表明:为了保证隔离度寄生回路的稳定,需要限制制导控制系统主要参数的取值范围;在寄生回路的作用下制导系统有效时间常数和有效比例导引系数与原设计值发生偏差,需要重点关注。所得结论可以为导弹制导控制系统初步设计以及导引头总体指标确定提供理论参考。     

高精度惯导速度信息辅助的导引头量测误差抑制方法

 针对利用惯导信息抑制末制导导引头量测随机误差的问题,提出了一种高精度惯导速度信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法.利用高精度惯导速度信息描述导弹自身运动,采用一阶马尔科夫过程描述目标机动,构建基于弹目信息状态变量系统的弹目相对运动模型,通过扩展卡尔曼滤波方法实现对导引头测量随机误差的抑制.新方法实现了惯导信息、导引头量测信息的融合,克服了已有滤波方法运动模型建模时需考虑导弹制导控制因素的难点.仿真实验结果验证了该方法在导弹末制导过程中的有效性.     

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.     

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。     

美国弹道导弹防御系统的红外系统与技术的发展

红外传感器是弹道导弹防御系统可靠监视、探测、识别、瞄准与拦截目标的关键。过去二十几年中,美国的弹道导弹防御系统逐渐从构想成为现实,其中一个重要原因就是由于红外焦平面阵列技术的迅速发展,用于弹道导弹防御的红外传感器取得了突破性的进展。目前用于弹道导弹防御系统的红外传感器和动能拦截器红外导引头已从过去的基于红外探测器线列或较小规模的红外焦平面阵列(64×64)的系统发展到基于较大规模的凝视红外焦平面阵列的系统,红外传感器与拦截器红外导引头的性能有了很大的提高。但由于弹道导弹防御本身的复杂性,目前的导弹防御系统仅是初步的,为此,美国还在继续发展完善其弹道导弹防御系统,包括进一步发展更先进的红外焦平面阵列,改进红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头。综述了美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的发展现状与趋势。     

测距成像一体化引信信息融合方法

为了提高防空导弹引信的起爆控制精度,即得到更为准确的起爆延迟时间,提出了一种基于粒子滤波的红外成像导引头以及激光测距仪测量数据的一体化信息融合方法。在对多模信息进行处理时,由于不同传感器的开机时间和采样频率的不同造成了两传感器的测量数据不在同一个时间基准上,所以,选择在典型弹目交会的环境下,针对激光测距仪的高频采样与红外导引头的低频采样,使用了一种基于线性插值法的量测数据的时间对准方法,从而将传感器测量所得数据应用到延迟时间模型的计算中去。在该模型的基础上,提出了一种基于粒子滤波的一体化传感器集中式数据滤波算法,并通过与传统扩展卡尔曼滤波算法的对比仿真实验得到:在该信息融合方法下,得到的探测角、方位角测量精度均有较大提高,起爆延迟时间的精度因此也得到了提高,从而验证了论文中所提数据融合方法的有效性。     

防空导弹导引头建模与仿真

防空导弹的系统建模仿真是防空武器系统研制的重要手段。以脉冲多普勒雷达（PD）导引头为例,建立了雷达导引头接收信号模型,详细介绍了雷达导引头速度跟踪和角度跟踪的方法,并根据PD雷达导引头的制导方式,对典型场景下导弹攻击目标的全过程进行了动态仿真。仿真验证了系统模型的有效性。