LQG最优制导规律在地空导弹中的应用

研究了基于线性二次型高斯（LQG）的中远程空空导弹最优制导规律,给出了有效导航比可变的LQG最优制导规律的简化形式,对有效导航比和比例系数进行了适当简化．为了实现LQG最优制导规律,提出了由LQG最优制导规律与卡尔曼滤波器相结合的最优制导／滤波系统．以中远程地空导弹为背景,对地空导弹的导引头回路、舵机回路、阻尼回路、加速度回路和滚动回路进行了理论分析．利用简易的控制系统设计方法标准系数法设计了加速度稳定回路和滚动稳定回路．     

平台式导引头跟踪回路对制导系统的影响

针对应用速率陀螺的伺服平台式导引头跟踪回路的导弹制导控制系统特点,分析了伺服平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性、弹体的运动耦合以及导引头天线罩斜率等不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及制导回路最终脱靶量的影响。对上述的影响因素分别进行了理论推导与数学仿真,仿真结果表明,上述不确定性对制导系统有重要的影响。该研究对平台导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。     

采用弹体追踪导引律的旋转弹锥形运动稳定性

针对旋转弹采用捷联导引头和弹体追踪导引律时可能导致锥形运动失稳的问题，推导了捷联导引头在非旋转弹体坐标系下的动力学模型，建立了复数形式的弹体追踪制导控制系统数学模型；在不同弹体转速及阻尼回路增益情况下，分别考虑导引头响应延迟和陀螺标度因数误差，分析了上述制导控制系统的稳定性，并使用数值方法求得使其稳定的特征参数取值范围。研究结果表明：导引头延迟角越大，使系统稳定的制导回路增益上限越小；陀螺标度因数误差系数大于1时，使系统稳定的制导回路增益上限会变大，当陀螺标度因数误差系数小于1时，使系统稳定的制导回路增益稳定上限会变小。     

空空导弹SINS/GPS紧组合导航系统仿真

为了满足空空导弹远程发射要求,采用基于伪距、伪距率的SINS/GPS组合导航系统作为空空导弹的中制导。建立了惯性器件和GPS的误差模型,设计了Kalman组合滤波器,用MATLAB软件对紧组合系统进行了仿真研究。仿真结果表明,紧组合导航系统导航精度满足空空导弹中制导设计要求。     

惯性导航传感器

在诸多导航应用领域,最重要的需求并非是提高导航系统的精度／性能,而是在满足性能需求的前提下降低成本、减小体积。特别是小型导航传感器使得制导、导航、控制产品应用到以前认为不可能的应用场合的时候（如炮弹、制导弹药）。环形激光陀螺（RLG）、光纤陀螺（FOG）和微机电系统（MEMS）陀螺及加速度计这三大技术推动了导航技术在军事和商业领域的发展。环形激光陀螺和光纤陀螺已经成熟,但后者仍在持续发展,MEMS技术则是一个非常活跃的研发领域。本文对于这几方面的进展情况都将进行描述,重点放在MEMS传感器的设计和性能方面,与特定传感器性能相关的一些的推动因素将被提及。文章的最后对各种传感器技术的未来发展及应用进行了预测。     

惯性导航传感器

在诸多导航应用领域．最重要的需求并非是提高导航系统的精度／性能，而是在满足性能需求的前提下降低成本、减小体积。特别是小型导航传感器使得制导、导航、控制产品应用到以前认为不可能的应用场合的时候（如炮弹、制导弹药）。环形激光陀螺（RLG）、光纤陀螺（FOG）和微机电系统（MEMS）陀螺及加速度计这三大技术推动了导航技术在军事和商业领域的发展。环形激光陀螺和光纤陀螺已经成熟，但后者仍在持续发展，MEMS技术则是一个非常活跃的研发领域。本文对于这几方面的进展情况都将进行描述，重点放在MEMS传感器的设计和性能方面，与特定传感器性能相关的一些的推动因素将被提及。文章的最后对各种传感器技术的未来发展及应用进行了预测。     

陀螺的可靠性试验

一、前言陀螺是一种器件,它利用转子的动力特性产生一个和旋转速率成比例的信号。陀螺用来保持惯性基准平台的对准。根据阿波罗的经验,制导、导航和控制系统的可靠性在很大程度上取决于惯性基准陀螺的可靠性。在制导、导航和控制系统设计的开始阶段就应该重视陀螺的可靠性。     

惯性导航传感器

在诸多导航应用领域,最重要的需求并非是提高导航系统的精度/性能.而是在满足性能需求的前提下降低成本、减小体积.特别是小型导航传感器使得制导、导航、控制产品应用到以前认为不可能的应用场合的时候(如炮弹、制导弹药).环形激光陀螺(RLG)、光纤陀螺(FOG)和微机电系统(MEMS)陀螺及加速度计这三大技术推动了导航技术在军事和商业领域的发展.环形激光陀螺和光纤陀螺已经成熟,但后者仍在持续发展,MEMS技术则是一个非常活跃的研发领域.本文对于这几方面的进展情况都将进行描述,重点放在MEMS传感器的设计和性能方面,与特定传感器性能相关的一些的推动因素将被提及.文章的最后对各种传感器技术的未来发展及应用进行了预测.     

捷联导引头寄生回路分析及其品质测试研究

为研究隔离度寄生回路对捷联图像导引头的影响,建立了捷联导引头隔离度寄生回路模型。通过无量纲化后得到无量纲特征方程,利用劳斯判据研究了制导参数、陀螺和探测器的刻度尺偏差和动力学偏差对稳定域的影响,并分析寄生回路对制导动力学的影响,建立非线性仿真模型;利用蒙特卡洛法研究脱靶量随刻度尺偏差和动力学偏差的变化规律,建立了半实物开环仿真测试系统,对隔离度寄生回路品质进行了评价。研究结果表明：角速率陀螺与探测器之间的刻度尺误差和动力学不匹配是引起隔离寄生回路的主要因素,其差值的正负分别代表隔离度寄生回路反馈的正负特性;正反馈的稳定域要远小于负反馈的稳定域,并且脱靶量对制导系统偏差的敏感度更大;为了提高系统阻尼,提高导弹末制导精度,需采用五轴转台半实物仿真测试系统对隔离度寄生回路的阻尼特性进行测试标定,或者消除刻度尺误差,完成动力学匹配,进而消除寄生回路的影响,或者构造负反馈寄生回路以减弱其影响。     

光纤陀螺仪在稳定平台上的应用

讨论了一种由两个光纤陀螺与两个石英加速度计构成的两轴稳定平台,着重对光纤陀螺在稳定回路中应用进行了分析与设计,并针对光纤陀螺较为特殊的随机游走误差对稳定系统的影响进行了分析.     

一种惯性导航与瞄准线稳定组合的陀螺平台设计

阐述了惯性导航平台与瞄准线稳定平台对稳定回路设计的不同要求。针对雷达／惯性中段制导、红外末段制导的需要,设计一种惯性导航与瞄准线稳定组合的三轴陀螺平台,惯性测量器件与红外探测器件均置于平台之上。平台选用速率陀螺反馈,通过极点配置的方法设计了一种PⅡ2加前置滤波器的校正形式,能够实现较大的平台进动速率和保证平台稳定角度无静差。获得了较好的动静态性能,实验验证同时满足了惯性导航系统与瞄准线稳定系统的性能要求。     

光纤陀螺技术的新动向

光纤陀螺技术的新动向光纤陀螺正稳步踏进实用阶段。第一代产品除了用于最新型客机波音７７７的惯导装置外，还被广泛采用于导航、天线、摄像机的稳定结构、天车控制等领域。新一代光纤陀螺的研究正引起人们的关注。１光纤陀螺的现状光纤陀螺自１９７６年提出了原理方案以...     

MEMS陀螺/半捷联稳定平台信息融合技术

采用小型MEMS陀螺敏感导引头平台和利用导航IMU的陀螺信息和框架角速度信息共同解算的半捷联技术是目前导引头小型化和结构紧凑化的最有效途径。但是,目前采用这两种方法进行导引头稳定平台控制与制导信息生成时与传统导引头控制方法相比仍存在噪声较大的问题。本文利用“虚拟陀螺”技术将这两种信号相互融合,提升信号精度、降低噪声。在分析半捷联信号生成原理、信号特性的基础上,建立了其噪声模型,利用该模型并结合MEMS陀螺的噪声模型,建立了MEMS陀螺和半捷联信号融合系统的状态方程和量测方程,并利用卡尔曼滤波方法实现对真实信号的估计,采用连续卡尔曼理论分析了稳态条件下模型中关键参数对滤波效果和带宽的影响。仿真和实验结果表明,融合系统能够大幅降低原始信号的噪声。     

遥控武器站跟踪线隔离连续射击扰动分析

根据跟踪线和火力线方位共轴的遥控武器站的架构特点,分析连续射击的冲击力对跟踪线产生的扰动的动力学特性,提出了电机控制回路耦合扰动的概念。通过对比分析图像闭环和内环稳定2种模式的隔离扰动性能,设计了将光纤陀螺作为反馈器件的内环稳定控制器隔离射击扰动并获取足够带宽,有效降低了射击扰动对跟踪线跟踪精度的影响。根据分析结果,设计了图像闭环和内环稳定2种隔离模式的SIMULINK仿真模型,仿真结果表明,内环稳定模式能提高隔离扰动的性能。     

基于红外导引头的制导信息提取算法

对红外制导空空导弹来言,许多制导信息如弹目相对距离、接近速度、目标加速度等无法直接测量,考虑红外导引头的测量特性,从制导信息重构的角度出发,研究如何利用导弹导引头及惯导等传感器的信息来精确的重构出几种先进制导律所需的制导信息,并将其引入到制导控制回路中,通过仿真验证了重构算法的正确性和实用性。     

光纤陀螺仪在航天、航海和航空上的应用

光纤陀螺仪（ＦＯＧ）在杭尼韦尔公司正开发为下一代主要的惯性传感器。开环光纤陀螺技术已成功地用于姿态航向参考系统（ＡＨＲＳ）的生产，并已有了结果。目前，正在开发准备用于高性能航天和导航级航空应用的闭环光纤陀螺技术。用于航天的高精度光纤陀螺的结果已有报告；用于导航级航空的光纤陀螺是改进的消偏型光纤陀螺技术，这将降低导航级传感器的生产成本。     

人在回路对导弹制导性能的影响研究

为了研究人在回路制导方式对导引头控制系统及对比例导引和弹道成型等典型末制导回路的影响,本文在固有射手模型的基础上建立了数字传输人在回路导引头模型,对比分析了自寻的模式、光纤传输人在回路和无线电数字传输人在回路导引头模型的特性;基于无线电数据传输的人在回路模式必然存在的较大的数据传输延时环节,对比研究了不同数据传输延时对导引头控制系统稳定性和快速性的影响。将自寻的导引头模型、光纤传输人在回路导引头模型和无线电数字传输导引头模型分别引入比例导引及弹道成型制导回路中,对比分析了三种模型对制导回路脱靶量的影响;在此基础上分析了延时500 ms时在延时和角度约束条件的脱靶量变化规律及最小末制导时间分布特点,进一步在特定任务下分析了其对导弹飞行过程中过载变化及探测器误差的影响,探讨了人在回路制导模式在比例导引及弹道成型制导律中的可行性。     

大离轴角发射导弹导引头跟踪回路对制导系统影响分析

针对大离轴角发射的红外型导弹采用平台式导引头跟踪回路的特点,分析了平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性以及弹体的运动耦合这三个不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及最终脱靶量的影响。通过仿真表明,这三个不确定性对制导系统有重要的影响。文中研究对导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。     

光纤陀螺在潜艇导航中的应用初探

光纤陀螺(FOG)与GPS结合组成惯性导航系统,其光纤陀螺精度高适用于潜艇导航、战术/战略导航控制.光纤陀螺仪及其导航系统作为新一代精确惯性导航系统用于潜艇导航,并将全面取代传统惯性与静电陀螺(SEG)潜艇导航.     

光纤惯组温度补偿模型和测试技术研究

光纤惯性导航系统中的光纤陀螺和石英加速度计的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。现在工程上采用的温控技术虽然保证了光纤陀螺工作环境温度的稳定,但其需要在陀螺内增加温控设置,并对设置的温度控制性能提出了较高的要求,这样必定会增加光纤陀螺的体积、质量和成本,同时温控精度也受到制约。提出了一种基于光纤惯性测量组合的温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪和加速度计的零偏和标度因数进行了温度补偿。试验验证,提出的温度模型准确有效,有利于补偿因温度变化引起的加速度计和陀螺仪的零偏和标度因数影响,达到提高惯性导航系统的导航精度的目的。