四元数理论在捷联制导系统中的应用

本文推导了四元数微分方程的递推解和初始条件的确定,并巧妙地应用四元数法于弹道式导弹捷联制导系统。     

捷联寻的器比例因子误差对最优制导的影响

小型寻的器比例因子误差对最优制导的主要影响可以根据自动寻的导弹(它采用捷联寻的器拦截随机机动目标)的某些限制来确定。这些影响包括改变反馈增益和增加快速波动的加速度分量。后者主要用于改善比例因子的估算,即使这个参数误差在最优制导律的性能判据中不会明显地恶化。该判据是标准的二次判据,它主要是使导弹终端速度和拦截概率的加权平均值达到最大。对于二次判据来说,如果没有比例因子误差,比例导航就是最优制导律。文中给出了有关具体例子的数值结果。     

导弹速率捷联姿态控制系统三通道半实物仿真试验方法研究

本文提出了导弹速率捷联姿态控制系统三通道仿真试验中不需要三轴模拟飞行转台参与的试验方法,论述了试验原理、试验编排程序和试验步骤。举出了某战术地地导弹速率捷联姿态控制系统仿真试验实例及其飞行试验结果来说明试验原理的正确性、方法的可行性和适用性。研究表明:导弹速率捷联姿态控制系统三通道仿真试验,按本文提出的方法实施,可以简化试验程序,节省试验周期和经费,提高试验效率,获得满意的试验结果。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

再入飞行器的捷联制导工具误差分段补偿研究

针对再入飞行器的捷联惯性仪表误差模型不能满足“天地一致性”,导致了在地面试验环境下标定的仪表误差模型不是真实飞行环境下的误差模型。提出了按照再入飞行器的纵向过载变化大小对惯性仪表误差进行分段辨识和分段补偿的方法,以提高再入飞行器的制导精度。最后通过计算机仿真试验验证了此方法的正确性,为实际应用提供了理论依据。     

崛起的捷联式制导系统

惯性制导系统按惯性测量组合形式不同有捷联式制导和惯必稳定平台制导之分。本文介绍捷联式制导系统的发展过程及特点,并从性能、应用领域方面与惯性稳定平台制导系统作了一般性比较,概括地论述了速率捷联制导的发展趋势。     

基于Matlab/Simulink捷联惯导系统快速设计

详细介绍了在Matlab/Simulink仿真环境下的捷联惯导仿真器的结构设计与开发过程.首先针对捷联惯导系统建立了数学模型,按照其功能进行模块划分,给出各个模块的具体实现方法与过程,建立了系统仿真平台;然后给出了完整的惯导系统仿真框图,并在仿真平台上实现了捷联算法及捷联惯导系统的性能分析与验证.结果表明,该仿真平台有效、可靠,具有可视化,大大的缩短了开发的周期,为捷联惯导系统的设计提供了一种图形化、模块化的快捷途径.     

捷联系统初始对准的H_∞优化设计

本文将Ｈ∞最优化方法应用于舰载武器捷联惯性导航系统的自对准过程，对失准角和仪表误差进行估计，克服了系统的动态和噪声统计不确切已知的情况下，传统卡尔曼（Ｋａｌｍａｎ）滤波器的性能恶化问题，不仅具有较好的鲁棒性，而且可以较好地解决系统所要求的快速性和准确性之间的矛盾。文章推导了动基座对准的方程并给出仿真结果。     

脉冲直接力控制简易制导弹药命中精度研究

研究了基于弹体捷联激光四象限探测器体制下,利用脉冲力进行质心控制的弹道修正技术.通过外弹道模型的建立和数值仿真,研究了弹丸落角、脉冲发动机作用位置偏离质心距离、脉冲发动机工作宽度和总冲散布等因素对于弹道修正精度的影响,对比得出了影响弹丸修正精度的主要因素,为工程实现提供理论支持.     

捷联式惯性系统陀螺仪数据分析与温度建模

由于惯性元件在系统上的工作环境和元件测试的工作环境不同,因此在系统上进行陀螺仪数据的分析和建模是非常有必要的。根据实际系统的测试数据,发现陀螺仪的性能与陀螺仪内部的温度和陀螺仪再平衡回路的温度变化有关。在对多次测量数据进行分析后,进行了陀螺仪数据的温度建模,并将建立的温度模型应用于实际系统中,使陀螺仪的精度从0.2°/h提高到0.05°/h。这种方法可以应用到其他类型陀螺仪的温度建模上。     

基于多观测量的舰载惯导传递对准精度评估方法

针对传递对准精度评估采用差分GPS作为基准量存在对载体机动特性要求高的问题,以舰载惯导传递对准精度评估为研究对象,引入差分GPS速度、位置和舰载主惯导姿态为参考信息;以捷联惯导系统误差方程为基础,推导了状态方程和量测方程;设计了基于固定点的卡尔曼平滑算法;考虑不同主惯导姿态误差条件情况,与传统的传递对准精度评估方法的评估效果进行了比对仿真分析,给出了分析结论。仿真结果表明,基于多观测量的精度评估方法仅通过舰船的摇摆运动,能实现对舰载惯导姿态误差的有效估计。     

捷联惯性导航系统飞行轨迹数据生成与惯性器件建模

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据，而各类导航系统软硬件性能测试验证又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数。为此，作者提出了一种生成测试用飞行轨迹，并能为惯性器件建模的解析式思想。用这种思想产生的飞行轨迹数据和惯性器件的模型，在硬件平台软硬件系统测试验证中得到了成功地应用，取得了很好的效果。     

自适应联邦H∞滤波在水下组合导航系统中的应用

为了提高自主水下航行器组合导航系统精度,选择了捷联式惯性导航系统、多普勒速度声纳、电子磁罗经和海底地形匹配作为水下航行器组合导航系统导航传感器,建立了水下航行器组合导航系统的状态模型和导航传感器观测模型,提出了一种基于RBF神经网络进行联邦滤波信息分配的自适应联邦滤波信息融合方法并进行了计算机软件仿真试验,仿真实验结果表明:采用RBF神经网络进行信息分配系数的自适应调整的改进自适应联邦滤波器的水下航行器组合导航系统的导航姿态、速度和位置精度得到了提高,满足高精度水下组合导航的要求.新型信息融合方法克服了传统滤波容易发散的缺点,有效地提高了水下航行器组合导航系统的容错性能和导航精度.     

一种余度捷联惯导系统标定结果的验证方法

以余度捷联惯导系统为研究对象,提出了一种使用余度系统传感器冗余信息对标定结果进行检验的方法.该方法利用已有标定结果对惯性器件进行补偿,然后选取与标定过程不同的敏感轴向组合构建系统并重复标定过程,可以获得标定验证结果.通过对标定验证结果的量级大小进行判断来检测标定结果是否达到预期要求,或者标定过程是否合理.给出了应用该方法的具体过程,通过仿真试验证明该方法的有效性.     

基于位置观测信息的Davenport四元数DVL标定方法

多普勒计程仪(Doppler velocity log, DVL)能够实时为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)提供外部速度辅助信息，准确稳定的DVL标定工作对提升SINS/DVL组合导航系统的性能具有重要意义。为有效解决此问题，提出了一种基于位置观测信息的Davenport四元数标定方法。在所提方法中，通过基于多普勒测速原理的位置观测推算标定刻度因子误差以减小速度量测噪声的不利影响，利用基于Davenport四元数方法的位置观测矢量方程解算标定安装角误差以增强旋转矩阵求解的稳定性。船载湖试结果表明，相比于现有方法，所提标定方法在简单和复杂的机动情况下均具有更高的准确度和更好的稳定性。     

捷联式天线平台数字稳定技术及仿真研究

针对弹载捷联式天线平台的视线稳定问题，提出了补偿与反馈控制相结合的方法。通过分析，给出了捷联式稳定的数字实现方法，并考虑实际系统中陀螺非线性、测量噪声和加速度敏感度等因素的影响，对平台稳定性能进行了仿真研究。结果表明：该方法能够使弹体扰动造成的误差明显减小，在一定的测量噪声和加速度敏感度范围内，算法能有效隔离弹体扰动。     

捷联式猎雷声纳基阵动力学建模研究

运用刚体体动力学原理和船舶运动建模理论,建立了以猎雷艇为动基座的声纳基阵动力学模型。在定义了所需的坐标系基础上,给出了声纳基阵各轴框架坐标第的速度及角速度矢量表示及刚体一矩阵在坐标系平移及旋转情况下的表示;根据动量矩定理导出了声纳基阵动力学模型,并对模型特性进行了分析。仿真结果表明了模型的正确性。本文为设计高精度的控制稳定系统提供了理论基础。     

基于DIS的水下制导系统数据库设计

主要介绍了基于分布交互式仿真 ( DIS)的水下制导系统数据库构成的基本原则和体系结构 ,给出了技术实现途径和方法 ,并对数据的连接与控制进行了分析。对数据类型、分布操作和动态操作过程进行了说明 ,介绍了管理系统的总体设计思想、方法 ,给出了系统总体设计方案     

捷联式天线平台双通道耦合目标跟踪滤波器设计与仿真研究

采用传统速率陀螺稳定平台的导引头角跟踪系统可以直接提取用于比例导引的惯性视线角速率，而采用捷联稳定方案后，天线平台的角跟踪系统失去了直接测定视线角速率的能力，视线角速率需要通过数字计算的方法来提取。同时由于视线的旋转，实际的角跟踪系统方位和俯仰两个通道之间存在交叉耦合，与速度跟踪系统之间也具有参数耦合关系。针对上述问题，提出双通道耦合目标跟踪滤波器的设计方法，并在考虑与捷联稳定控制系统及速度跟踪系统信息相互融合的情况下，对整个角跟踪系统进行了闭环仿真，对捷联式天线平台角跟踪系统的性能进行了系统的分析。结果表明：角跟踪系统方位与俯仰通道滤波值能很好跟踪真值，提出的设计方法在捷联式天线平台角跟踪系统中的应用是有效的。