平方根滤波在捷联寻的制导系统中的应用研究

针对滚转迫弹,设计了基于数字平台的捷联寻的制导系统.应用等效转动矢量法解算弹体坐标系和惯性坐标系之间的姿态转换矩阵,消除了不可交换误差;利用捷联寻的导引头给出的量测信息,设计了捷联寻的制导系统的H∞平方根滤波器,估计出弹目相对运动等信息,用于迫弹的最优比例制导,导引迫弹飞向目标;基于H∞滚转迫弹非线性气动力模型的仿真结果表明,所设计的基于平方根滤波的捷联寻的制导系统能有效地对付机动目标.     

平方根滤波在捷联寻的制导系统中的应用研究

针对滚转迫弹,设计了基于数字平台的捷联寻的制导系统.应用等效转动矢量法解算弹体坐标系和惯性坐标系之间的姿态转换矩阵,消除了不可交换误差;利用捷联寻的导引头给出的量测信息,设计了捷联寻的制导系统的H∞平方根滤波器,估计出弹目相对运动等信息,用于迫弹的最优比例制导,导引迫弹飞向目标;基于H∞滚转迫弹非线性气动力模型的仿真结果表明,所设计的基于平方根滤波的捷联寻的制导系统能有效地对付机动目标.     

捷联惯性制导系统的电路设计

通过对捷联惯性制导的特殊性进行分析，找出进行捷联惯性制导系统的电路设计时所应注意的问题，在此基础上，针对一项具体的应用，用C32DSP和可编程逻辑器件，设计了一个捷联惯性制导系统的电路。     

基于脱靶量约束的捷联体制制导系统稳定域研究

针对导弹总体设计中捷联体制下合理选取制导系统隔离度指标的问题,提出了基于脱靶量约束的制导系统稳定域确定方法.首先分析了捷联相控阵雷达导引头隔离度寄生回路产生的原因,建立了含有隔离度寄生回路的比例导引制导系统模型;其次利用劳斯判据和伴随法确定了脱靶量约束下的制导系统稳定域,分析了制导参数对脱靶量约束下的制导系统稳定域的影响,并求得脱靶量约束下制导系统稳定边界的解析表达式和近似解;最后通过伴随法对确定的脱靶量约束下的制导系统稳定域进行仿真验证.研究结果表明,基于脱靶量约束下确定的制导系统稳定域满足脱靶量约束条件,可以用于指导导弹总体指标分配以及制导系统工程师对制导参数的选取.      

拦截器制导系统敏感装置捷联布局设计研究

针对在大过载直接侧向脉冲力作用下,动能拦截器捷联寻的器和捷联惯组在各自安装位置处所敏感到的、由弹性振动所导致的转角及其不一致性,耦合入制导系统后,会对拦截器高精确制导性能产生不良影响,并可能造成拦截任务失败。分析了制导系统敏感装置所敏感到的弹性振动信号对制导指令误差的影响。对捷联寻的器与捷联惯组的四种典型捷联布局形式进行了探讨。基于结构动力学观点,研究了捷联布局形式、敏感装置捷联刚度这两个设计要素对两敏感装置转角及转角差的影响;得出了弹体弹性振动条件下两设计要素对捷联敏感装置转角响应影响的特点。     

捷联惯导一种优化的惯性系粗对准方法

：捷联惯导初始对准在载体基座晃动比较强烈的情况下,陀螺仪与加速度计在的输出数据无法直接用来计算姿态矩阵,研究了一种优化后的惯性坐标系粗对准算法。算法应用惯性凝固方法通过利用重力加速度信息,将捷联惯导姿态转换矩阵分解为4个矩阵来求取,通过对所求出的姿态信息阵进行优化,有效抑制了加速度计的测量噪声,使捷联转换矩阵的求取准确度更高。理论分析和仿真表明,该方法能很好的解决捷联惯导在晃动下的粗对准问题。     

捷联惯性制导系统的电路设计

通过对捷联惯性制导的特殊性进行分析,找出进行捷联惯性制导系统的电路设计时所应注意的问题,在此基础上,针对一项具体的应用,用C32DSP和可编程逻辑器件,设计了一个捷联惯性制导系统的电路。     

基于跟踪微分器的导引头半捷联稳定系统半实物仿真研究

为计算平台惯性角速度,将跟踪微分器应用到导引头半捷联稳定系统中.介绍了跟踪微分器原理,对基于跟踪微分器的导引头半捷联稳定系统进行了数字仿真和半实物仿真,仿真结果表明导引头半捷联稳定系统的稳定性能随弹体扰动频率升高而降低,典型弹体扰动下半捷联稳定系统的稳定性能满足指标要求.     

钻地弹引信定深爆炸控制算法

为实现定深爆破,利用惯性测量原理,合理配置钻地弹引信上加速度计空间位置.通过对加速度计输出信息的实时处理,获得了钻地弹侵彻过程中加速度和角速度信息.求解四元数微分运动方程,计算出弹体坐标系和惯性坐标系之间的变换矩阵.分解了方向余弦矩阵,将加速度计输出转换为钻地弹沿惯性坐标系的加速度分量.二次积分加速度分量,得到钻地弹瞬时轨迹信息,为定深引信提供了炸深控制参数.     

机载捷联惯导的导航计算模型与精度分析

探讨了当地水平坐标系中捷联惯导的导航计算模型和详细计算步骤.通过实测数据解算,分析捷联惯导系统的误差特性.采用卡尔曼滤波进行全球定位系统/捷联惯导(GPS/SINS)松散组合,并对组合导航计算结果作卡尔曼平滑.实验表明,捷联惯导的坐标误差呈抛物线形式增长,短时间内能提供高精度的导航参数,其1 min以内的坐标误差小于2m.将SINS与GPS构成组合导航系统,可以集两者之所长,使整个系统的可靠性和完整性优于其中任何一个子系统.     

基于强迫振动的全捷联导引头隔离度在线抑制技术

基于全捷联导引头隔离度离线标定精度较差且难以有效抑制隔离度对制导控制系统造成的影响,提出了基于强迫振动的全捷联导引头隔离度在线估计与抑制算法,并研究了算法参数取值对估计和抑制效果的影响;针对隔离度抑制效果受测量噪声影响较大的问题,设计了基于卡尔曼滤波技术的改进方法.仿真结果表明,该算法可以实现对全捷联导引头刻度尺误差引起的隔离度的估计,将估计结果进行前馈补偿可有效抑制隔离度对导弹制导控制系统的影响.      

高斯混合粒子滤波器在静基座捷联惯导系统初始对准中的应用

为解决传统粒子滤波算法中影响状态估计性能的采样枯竭问题,提出一种高斯混合粒子滤波(GMPF)算法,基于Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)和粒子滤波的特点,采用加权EM算法取代传统粒子滤波的再采样过程,减弱了采样枯竭的影响,增强了算法的估计性能.对捷联惯导系统静基座大方位失准角初始对准的仿真结果表明,该算法的估计精度优于扩展卡尔曼滤波.     

R-T-S平滑算法在捷联惯性异航系统初始对准精度事后评估中的应用

捷联惯性导航系统(SINS)通常采用Kalman滤波实现初始对准．由于R-T-S最优固定区间平滑算法的精度比Kalman滤波高，采用R-T-S最优平滑算法通过事后处理SINS对准数据来计算SINS的失准角，作为参考失准角，对SINS初始对准的精度进行事后评估．以船用SINS为例进行了仿真．结果表明，R-T-S最优平滑算法的精度比Kalman滤波精度高，从而说明利用R-T-S平滑算法对SINS初始对准精度进行事后评估是可行的．     

水下攻泥器随钻姿态惯性测量方法

结合水下攻泥器钻头实际工作情况,提出了一种基于捷联惯性系统,通过扩展卡尔曼滤波算法进行钻头姿态测量的新方法. 该方法以加速度与角速度低频值作为观测量对误差进行校正,对钻头姿态进行推算. 测试结果表明,该钻头姿态测量方式是可行的,能够在不增加传感器情况下极大地提高捷联惯性系统的导航精度,使航向角的漂移从20°/h减小到3°/h.     

捷联惯导系统的可观测性和可观测度研究

可观测性和可观测度分析是确定动态系统卡尔曼滤波效果的重要环节．本文首次提出了一种时变动态系统可观测性矩阵的奇异值分解分析方法，应用于捷联惯导系统初始对准过程中系统状态的可观测度分析取得显著效果，该方法为初始对准中载体最佳机动方案选择提供了依据．计算机仿真结果表明了该方法的有效性．     

基于EPEA的SINS大失准角非线性初始对准方法

基于欧拉平台误差角(EPEA)的概念描述了理论导航坐标系到计算导航坐标系之间的失准角,推导了捷联惯导系统(SINS)在大失准角情况下进行初始对准的非线性误差模型.在系统噪声和量测噪声均为加性噪声且量测方程为线性方程时,给出了带阻尼解算的简化扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和简化无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,同时分析了不同失准角情况下初始对准过程的异同.静基座状态下的Monte Carlo仿真结果表明,大失准角和大方位失准角情况下,EKF和UKF算法都能满足对准要求,其中UKF算法较EKF算法具有对准时间更快、对准精度更高和适用范围更广的优点;小失准角情况下,由于捷联惯导系统的线性化误差变小,二者的对准时间和对准精度基本相同.     

拦截蛇形机动目标考虑自动驾驶仪动态特性的最优制导律

针对目标蛇形机动及导弹自动驾驶仪动态特性对制导精度的不利影响,基于二维制导模型,推导了拦截蛇形机动目标考虑精确自动驾驶仪动态特性最优数值制导律. 设计了蛇形机动目标特性卡尔曼滤波器,分析了该最优数值制导律的具体实现方法. 仿真结果表明,卡尔曼滤波器对蛇形机动目标跟踪性能良好;采用蒙特卡洛仿真技术,证实了该最优数值制导律比已有拦截蛇形机动目标最优制导律制导性能高,能有效降低目标蛇形机动及自动驾驶仪动态特性造成的不利影响.      

基于 VB-UKF 的 SINS/ GPS 自适应融合技术

针对SINS／GPS组合导航中量测噪声统计特性不准确引起卡尔曼滤波精度下降的问题,提出基于变分贝叶斯自适应无迹卡尔曼滤波（VB-UKF）的非线性融合方法．分析了线性的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波（VB-KF）算法的原理与性能,针对其仅适用于线性系统的问题,将VB-KF与UKF结合导出了非线性的VB-UKF算法．该算法可对系统状态和时变的量测噪声方差进行同步非线性估计,且与传统的UKF算法具有统一的形式．导航仿真结果表明：VB-UKF对于突变或慢变的量测噪声方差均能实时跟踪,较常规UKF算法可有效降低噪声统计特性不准确给系统造成的不利影响,提高定位精度．     

基于SRCKF的水下航行器动基座初始对准技术

针对当海况不佳时,水下航行器即使处于系泊状态下也会产生大幅晃动,从而使得捷联惯性导航系统（SINS）无法快速完成自主初始对准的问题,提出了利用多普勒计程仪（DVL）提供的速度信息来辅助SINS实现运动中对准的方法．同时针对该环境下SINS只能获取粗略的初始方位信息的问题,提出了基于平方根求容积卡尔曼滤波（SRCKF）的动基座对准滤波算法．该滤波算法克服了扩展卡尔曼滤波（EKF）存在的滤波精度低以及须计算雅可比矩阵的不足,并在滤波过程中以协方差平方根矩阵代替协方差矩阵进行迭代更新,从而提高了滤波算法的收敛速度和数值稳定性．仿真结果表明：该方法能够解决水下航行器的动基座初始对准问题,且对准精度高,数值稳定性好．