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。     

捷联式天线平台的角跟踪系统设计

捷联式雷达导引头的角跟踪系统采用弹体姿态角补偿法可实现天线的捷联纯稳定 ,但无法直接得到用于比例导引的惯性视线角速率。为此 ,提出一种新的设计思路 ,将天线稳定与目标跟踪独立进行设计 ,即在捷联稳定的基础上 ,采用卡尔曼滤波方法来估计目标视线角速度。仿真结果表明 ,相同参数条件下 ,卡尔曼滤波法比微分法精度高 ,对测量噪声较大的情况更为有效。该设计方法对于捷联稳定导引头如何实现比例导引具有指导意义。     

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。     

机载合成孔径雷达两种天线配置的实现

机载合成孔径雷达中,天线稳定平台用于隔离载机的姿态变化和机械振动对天线指向的影响,并通过伺服系统控制平台支承轴的转动稳定波束指向。仿真了两种不同天线伺服配置对点目标成像的影响,分析了两种伺服方法的实现原理。通过比较两种伺服方法的特点及优劣,对不同机载SAR成像条件下对天线稳定平台控制方式的选择提供参考。     

极坐标捷联式视觉导引平台的机电建模与仿真

极坐标结构捷联式视觉导引平台为系统的轻小型化提供了一种解决方案,同时也具有较好坐标捷联式框架的运动学关系:基于刚体定点运动欧拉动力学原理,建立板坐标捷联式视觉导引平台的动力学模型;针对两轴框架的驱动电机,进一步建立包含电机电流环和力矩环的机电模型.最后结合实际数据,对所建的机电模型进行了仿真验证,并对干扰力矩和机体运动耦合作用对框架角速度和角度的影响进行了分析.仿真和分析结果表明:干扰力矩对框架角速度和角度有较大幅值的影响,需要机械的方法和增加补偿环节的方法加以消除;机体运动耦合作用对框架角速度和角度也有影响,并且这是系统固有的特性,只能通过补偿环节加以消除.     

弹体截断对弹载天线辐射特性的影响

本文应用几何绕射理论（ＧＴＤ）计算了弹载天线的辐射方向图。分析了弹体尾部圆柱部分在不同截断长度的情况下对弹载天线辐射特性的影响。结果表明,弹体截断对弹载天线辐射特性的影响很小,完全可以在弹载天线的测量中对弹体进行截断处理。     

天线不对称对宽带单脉冲测角的影响及补偿

宽带比相单脉冲雷达要求天线幅度、相位特性完全对称,否则将会对角误差测量结果造成一定影响。推导了天线幅度、相位不对称对宽带比相单脉冲测量目标角误差的影响公式。分析了天线幅度、相位不对称对测量角误差的影响性质,可为提出天线设计的对称精度要求提供参考,并提出了天线幅度、相位不对称的补偿方法。     

平台式/捷联式惯导传递对准仿真平台的实现

讨论了一种在Matlab中建立快速传递对准数学模型,并在VC 下运用MATCOM实现传递对准仿真平台的方法。传递对准采用“速度/角速度匹配”方案,仿真结果证明,该方案的对准精度优于国内传递对准的仿真精度要求,具有实际参考价值。传递对准仿真平台能够设置主、子惯导的各项仿真参数,适应不同精度的惯导系统的仿真要求,并能够规划多种航迹,用于传递对准方案的精度评估,为实际飞行中的动基座快速对准提供参考,并大大降低了传递对准仿真的工作量。     

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GPU的天线组阵信号时延补偿方法

针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理器(graphic processing unit, GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先,分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性,设计了基于数据块重叠保留的整数时延补偿方法。然后,对比了典型的小数时延补偿方法的优劣,设计了适合于GPU并行加速的频域小数时延补偿方法。最后,对基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法进行了实验验证。多次实验测试结果表明,在确保时延补偿正确性的基础上,基于GPU的时延补偿方法相比传统串行CPU时延补偿方法加速比提升了约18倍,采用基于GPU的时延补偿方法可实现对多天线信号的实时合成。     

基于超螺旋滑模的船载稳定平台镇定控制

针对存在动态不确定与未知外界扰动的船载稳定平台, 提出基于超螺旋扩张状态观测器(super-twisting extended state observer, STESO)的超螺旋滑模(super-twisting sliding mode, STSM)镇定控制方案。构造STESO, 为平台的动态不确定以及未知外界扰动引起的总扰动提供在线估计, 再依据超螺旋算法设计船载平台STSM镇定控制律, 使得船载平台上支撑面渐近调节于惯性空间中某一期望的位姿不变。仿真及比较结果验证了所设计的船载平台镇定控制律具有较高的鲁棒性、扰动估计精度及镇定控制精度。     

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。     

飞机姿态角稳定系统的标准系数法研究

基于标准系数法应用研究结果,对某型飞机纵向通道俯仰角稳定系统、横向通道倾斜角稳定系统和航向通道内的航向稳定系统进行了标准系数法应用研究。采用标准的数法设计PID控制器,能确切地给出系统的过渡时间和超调量,可以根据不同的航道参数的计算多回路控制参数,可以离线地计算出多个典型航道控制器参数。仿真结果表明应用标准系数法对飞机姿态角稳定系统进行设计是有效的。     

双轴连续旋转激光捷联惯导误差高精度补偿方法

为进一步提高旋转调制惯导系统的自补偿精度,对旋转调制激光捷联惯导系统误差补偿技术进行了研究。针对双轴转位调制补偿精度有限的问题,提出了一种新的双轴连续正反旋转调制方法。以激光陀螺仪为对象,通过理论分析确定了连续旋转调制内外框架的调制速率;然后在常值误差补偿及有害误差效应补偿机理分析基础上,设计了双轴连续最佳旋转方案,在有效补偿激光捷联惯导系统项误差的同时,抑制了旋转所带来的有害误差效应,实现了旋转激光捷联惯导系统误差的高精度补偿。仿真结果验证了方法的有效性。     

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。