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.     

双轴转位式捷联惯导系统安装误差分析

研究舰船导航系统,双轴转位旋转调制技术是一种系统自补偿技术,可以有效提高捷联惯导系统的精度.对双轴转位式捷联惯导系统安装误差的传播形式和公式,并分析研究了双轴转位方案系统安装误差的调制作用以及转位运动对调制效果的影响,对系统分别存在正交安装误差、非正交安装误差的情况下旋转调制前后的系统误差进行仿真.仿真结果表明,双轴转位方案能够有效补偿系统正交安装误差.转位运动会耦合非正交安装误差产生误差积累以致抵消调制效果较好,可为设计提供参考依据.     

高精度游移方位捷联惯导系统的数字仿真

捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和三样子划船误差补偿来提高捷联惯导系统的精度和稳定性,并进行了仿真比较.     

射频仿真系统空域特性对导引头测角的影响

导引头性能测试中,射频仿真的关键在于天线阵列辐射被试设备所需的目标回波,但天线三元组阵列的辐射特性即射频仿真系统的空域特性与导引头真实回波之间存在差异,并且难以解析表达,使得导引头测角误差的量化分析比较困难.针对上述问题,采用天线阵列电磁建模结合雷达导引头数学建模的方法,得到系统空域特性,计算其在不同目标位置引起的导引头测角误差.结果表明:射频仿真系统的空域特性会影响导引头的测角灵敏度和测角精度,而建立的模型能准确量化误差,便于修正三元组幅度控制指令以补偿测角误差,提高导引头接收信号角位置精度,增强导引头性能测试的可靠性.     

机载安装误差对捷联惯导系统的综合影响研究

机载惯导系统的安装误差会引起加速度计输出中的附加干扰加速度,以及陀螺仪输出中的陀螺漂移,从而对惯导系统产生影响。针对捷联惯导系统(SINS)中的机载安装误差进行了深入全面的研究,推导出角安装误差和位置安装误差同时存在时系统的误差模型,并对机载安装误差给导航系统精度带来的影响进行了系统仿真。仿真结果表明:安装角误差和位置误差对于惯导系统的精度带来不可忽视的影响,将会引起惯导系统的迅速发散,必须对其加以补偿。该研究对于提高SINS的对准精度提供了理论依据,具有较好的工程应用价值。     

拦截器末制导段误差模型的建立与仿真

针对大气层外高速飞行的动能拦截器,描述了末制导段拦截器的六自由度运动学方程.考虑到拦截器实时飞行过程中存在一定的误差,包括惯导误差、导引头测角偏差、动力系统误差和质心漂移,建立了拦截器在末制导段的误差模型.采用修正比例导引法设计末制导轨控规律及时补偿拦截器的法向需用过载,并使拦截器的姿态始终跟踪弹目视线.仿真结果验证了该误差模型的合理性,并在保证拦截器姿态稳定的情况下能有效实现拦截器末制导段的制导控制,且满足一定的脱靶量要求.     

基于潜器空间运动的捷联式惯导系统误差仿真算法研究

针对捷联式惯性导航系统的导航定位误差受运载体运动特征影响的问题,首先以潜器空间六自由度解算模型为基础,建立了考虑风、浪、流影响因素的潜器空间操纵运动模型.通过分析动系、载体系和地理系的关系,建立了3个坐标系之间的坐标变换关系.而后以潜器空间运动模型为基础,设计了合适的变换算法,建立了潜器空间运动输出与捷联式惯导系统解算输入的合理衔接,并完成了变换算法的正确性仿真验证,从而建立了接近实际运动状态下的捷联惯导系统误差仿真算法.该算法对研究受运载体特殊工况影响的惯导系统误差传播规律,具有重要的实际研究意义.     

基于捷联导引头的制导信息解耦及滤波方法

近年来,随着现代化战争对导弹低成本、小体积要求的不断提高,捷联导引头制导体制逐渐成为了发展趋势。但是,与传统的平台导引头相比,捷联导引头的测量系统固连于弹体上,且在导弹飞行过程中,由于弹体运动的耦合效应,无法获取导弹在惯性空间下的视线角速度信息。本文研究了一种应用于捷联导引头平台的导弹制导信息解耦及滤波方法,解算出能够用于导弹比例导引的有效制导信息,并结合工程实际进行了数字仿真分析和中靶精度统计。仿真结果表明,该方法能够准确隔离弹体姿态对制导信息的影响,并能精确命中目标,为捷联导引头体制工程化应用提供了有效参考。     

仿真转台误差分析及误差建模

该文针对某型三轴仿真转台的结构和工作原理，探讨了影响系统空间误差的各个误差源，总结出三轴转台的全部几何运动误差。基于多体系统运动学的基本原理，阐述了系统的拓扑结构，分析了多体系统有误差运动的基本规律，推导出特征矩阵构建方法，研究了根据特征矩阵得到三轴转台的综合空间误差。此空间误差包括了系统的空间指向误差和空间位置误差，为转台的误差补偿和精度分配提供了理论依据。该方法也可为其他类型的多自由度运动系统的误差建模及误差补偿提供理论参考。     

三轴导弹仿真转台指向误差分析

仿真误差为仿真设备的精度估算评定与误差补偿提供依据.针对射频仿真系统中转台内框轴的空间误差中的指向误差,分析它与系统各部件几何误差和运动误差之间的关系,阐述数学模型的建立方法,并通过特征转换矩阵得到指向误差模型.对原始模型,充分考虑各误差因素影响对模型进行分析处理,以使具有较强的应用性.最后结合某型导弹转台将其应用于某一飞行试验模型来说明方法,计算结果表明:模型的简化对指向误差的分析的影响可以忽略,同时减小了计算量.分析方法也适应于其他飞行试验模式.     

水下航行器轨迹跟踪控制与仿真

为了使水下航行器按照预定的轨迹运动,需要水下航行器的控制系统具有较强的鲁棒性和抗干扰能力,因此该文提出了采用横向轨迹误差法和视线法组合导引的基于滑模的水平面轨迹控制方案,针对“211AUV”自治式水下航行器,给出了简化的水下航行器水平面运动模型,分别给出横向轨迹误差法和视线法的滑模控制方程。并分别对横向轨迹误差法、视线法以及横向轨迹误差法和视线法组合导引法三种方法进行仿真分析,最终的仿真结果表明横向轨迹误差法无法单独完成轨迹导引,视线法的轨迹跟踪误差较大,而横向轨迹误差法和视线法组合导引法具有良好的轨迹跟踪能力,能够保证水下航行器进行各种循迹航行任务。     

捷联导引头目标视线角速率重构方法研究

捷联导引头测量信息中耦合有弹体姿态信息不能直接被比例导引所用.实现了从捷联导引头和弹体角速率信息中重构出目标视线角速率,并运用四阶龙格库塔法建立离散模型,避免迭代发散.捷联导引头大的瞬时视场带来大的背景噪声,任何用于重构系统的测量信息噪声都会反映到重构出的目标视线角速率中去.针对系统模型参数噪声与状态噪声并存的问题,从模型中分离开参数和状态,设计了Joint UKF和Dual UKF提取目标视线信息,简化了系统噪声模型,降低滤波器对噪声标定不准确的敏感性.通过弹目拦截仿真验证了目标视线角速率重构方法的正确性,验证了采用离散方法的合理性,验证了设计的滤波器能有效提取目标视线角速率.     

导引头仿真测试一体化设计方法与研究

导引头仿真与测试是导引头研制和生产过程中的关键技术验证手段和操作流程.传统的导引头仿真和测试是两个比较独立的系统,由于缺乏必要的系统集成,仿真与测试不利于及时高效地迭代分析.为了降低成本、提高设备利用率,提出了一种仿真测试一体化设计方案.该方案按照功能集成化设计思路,以LabVIEW RT为运行环境,在RT-LAB实时仿真平台基础上建立了一个包含测试环境设定、转台运动控制等功能的仿真测试系统,实现了导引头数字仿真、半实物仿真以及导引头性能测试等功能.经过实践验证:该仿真测试一体化系统配合良好、操作方便、扩展性好,能够进行导引系统快速反复设计、逐步优化和调整.     

激光半主动寻的导引头目标捕获概率仿真研究

该文针对某型激光制导航空炸弹系统,在加入各种干扰因素的基础上进行了全弹道计算机数学仿真,采用蒙特卡洛法估算了该激光制导航空炸弹在各种干扰下对目标的捕获概率,分析了风场、投弹篮框和初始离轴发射角三种扰动因素对目标的捕获概率的影响,并在此基础上提出了两种提高捕获概率的方法。仿真结果表明,所述方法对提高导引头对目标的捕获概率效果明显,可以应用到激光制导航空炸弹的制导与控制系统中。     

红外制导半实物仿真及目标模拟器研究

导弹仿真技术为红外制导导弹提供了一个精确、可控和可重复的试验条件,而半实物仿真作为仿真技术的一种,除了可以提高系统的研制质量以外,还可使无法准确建立模型的实物直接进入仿真回路,并可直接检验制导控制系统各部分功能.利用红外目标模拟器系统,可为导引头性能测试提供一种方便、可行、价廉的实验手段,可提供不同气象条件、不同背景下的不同目标的红外特征,以便较全面地测试导引头的各种性能,并可节省大量的实验经费.针对红外制导导弹的半实物仿真系统进行了概述,并结合具体示例介绍了红外制导导弹半实物仿真系统组成.详细论述了一种带一个目标和两个干扰的点源红外目标模拟器的原理与实现.     

Time-varying line-of-sight rate estimator with a single modified tracking index for RF homing guidance

A practical time-varying line-of-sight (LOS) rate estimator is proposed for surface-to-air missile (SAM) guidance using an RF seeker. The range-dependant LOS rate dynamics and variances of boresight error (BSE) measurements constitute the Kalman filtering problem associated with the timevarying matrix differential Riccati equation (DRE). Since the conventional gain-scheduled steady-state Kalman filter derived by solving an algebraic Riccati equation (ARE) cannot fully consider the time-varying nature of LOS rate dynamics, it might not be appropriate for volatile missile-target engagement scenarios. This motivates us to investigate a pseudo-analytic solution to the time-varying Kalman filtering problem based on the algebraic transform of the given DRE. Apart from the previous works, the explicit form of time-varying Kalman gain is expressed in terms of a single filter design parameter, called modified tracking index. The proposed time-varying filter is not only able to effectively handle the time-varying LOS rate dynamics but is also affordable for real-time implementation. Adjoint analysis results for a homing guidance loop show that the proposed LOS rate estimator could improve guidance performance and be an excellent choice for SAM applications.     

红外成像导引头抗干扰性能评估仿真研究

针对日益复杂的战场对抗环境,导引头抗干扰能力已成为非常重要的指标,红外成像制导武器因具有高命中率、高效费比及强抗干扰能力而广泛应用。随着红外成像导引头识别跟踪算法的蓬勃发展,红外成像导引头的抗干扰能力已经不能简单以武器打击精度为单一的评估手段,文中提出了一种基于目标识别、图像特征、跟踪精度的红外成像导引头抗干扰能力评估体系,通过构建仿真对抗场景,对红外成像导引头抗干扰性能进行仿真,仿真结果验证了该方法的合理性和有效性。     

A guidance‐based motion‐planning methodology for the docking of autonomous vehicles

In this paper, a generic line‐of‐sight‐sensing (LOS)‐based guidance methodology is proposed for the docking of autonomous vehicles/robotic end‐effectors: A multi‐LOS task‐space sensing system is used in conjunction with a guidance algorithm in a closed‐loop feedback environment. The novelty of the overall system is its applicability to cases that do not allow for the direct proximity measurement of the vehicle's pose (position and orientation). In such instances, a guidance‐based technique must be employed to move the vehicle to its desired pose using corrective actions at the final stages of its motion. Namely, after the vehicle/end‐effector has failed to move to its desired docking pose within acceptable tolerances, LOS sensors initiate short‐range corrective motion commands. The objective of the proposed guidance method is, thus, to successfully minimize the systematic errors of the vehicle, accumulated after a long‐range motion, while allowing it to converge within the random noise limits. An additional advantage of the proposed system is its applicability to varying vehicle mobility requirements for high‐precision docking. The proposed system was successfully tested via simulation on a 6 degree‐of‐freedom (DOF) vehicle. Numerous simulation tests of the behavior of the vehicle under the command of the guidance algorithm were conducted, one of which is presented herein. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.     

被动式导引头数字仿真

导引头作为精确制导武器能否准确攻击目标的关键,其作用是建立弹身与目标的相对位置,控制导弹攻击目标.文中仿真系统相对于其他导引头的仿真实现更注重于从功能的角度出发,模拟导引头运行过程中遇到的干扰,实现导引头攻击目标的过程,完成了导引头的任务.从通用的角度对导引头进行了功能性的仿真,根据输入的雷达信号的参数,经过接收机噪声,干扰,大气环境,信噪比等模型的建立和计算,得出导引头的最大作用距离,发现目标概率,目标的相对坐标和俯仰、方位角,提供给弹身进行姿态控制,从而准确地攻击目标.在该系统中同时进行了诱饵模型的建立,旨在对导引头进行拉偏.它的模型实现可以作为一个独立的攻击过程存在,同时可以作为一个大型系统的部分模块存在,配合完成整个仿真任务.这样的一套数字仿真,已经成功的应用于大型的基于HLA的闭环系统中,得到了有效的验证.     

Robust adaptive motion/force tracking control design for uncertain constrained robot manipulators

In the presence of uncertain constraint and robot model, an adaptive controller with robust motion/force tracking performance for constrained robot manipulators is proposed. First, robust motion and force tracking is considered, where a performance criterion containing disturbance and estimated parameter attenuations is presented. Then the proposed controller utilizes an adaptive scheme and an auxiliary control law to deal with the uncertain environmental constraint, disturbances, and robotic modeling uncertainties. After solving a simple linear matrix inequality for gain conditions, the effect from disturbance and estimated parameter errors to motion/force errors is attenuated to an arbitrary prescribed level. Moreover, if the disturbance and estimated parameter errors are square-integrable, then an asymptotic motion tracking is achieved while the force error is as small as the inversion of control gain. Finally, numerical simulation results for a constrained planar robot illustrate the expected performance.