机载导弹传递对准匹配方案研究

传递对准是解决机载战术导弹在空中动基座条件下初始对准问题的有效方法。为有效估计机载战术导弹系统的姿态误差角,文中在基本匹配方案的基础上,详细研究了"角速率+比力"匹配和"速度+全姿态矩阵"匹配这两种传递对准的匹配方案,分别推导了其数学模型,并进行了数字仿真,最后对仿真的结果进行了比较、分析,结果表明该方法能够有效的估计姿态误差角,并能够在较短时间内以一定精度完成初始对准。     

不同机动方式对机载武器系统传递对准性能影响研究

建立了“速度＋姿态角”匹配下传递对准滤波器模型。详细研究了不同机动方式对机载武器捷联惯导系统传递对准性能的影响，并对计算机仿真结果进行了深入的分析。该研究成果为实现机载武器动基座快速精确初始对准技术在工程中的应用提供了理论依据。     

惯导传递对准中的两种滤波算法对比分析

为了克服传递对准中系统噪声不确定带来的影响．将次优H∞滤波方法用于捷联惯导动基座传递对准,针对速度匹配传递对准的全维模型和降维模型进行了卡尔曼滤波和次优H∞鲁棒滤波仿真研究,给出了白噪声下失准角的估计曲线。仿真结果表明速度匹配传递对准具有较高的对准精度．卡尔曼滤波的估计精度比次优H∞鲁棒滤波高,但收敛速度和鲁棒性不如次优H∞鲁棒滤波。     

水下航行器速度和姿态匹配的动基座快速对准滤波方法

研究了水下航行器动基座对准问题,建立了动基座对准误差模型,在对准时水下航行器在阵风、海浪的干扰下做直线加速运动,利用GPS提供的速度和姿态信息进行辅助对准,并建立了系统的观测方程.提出了一种基于四元数姿态更新的速度、姿态匹配方式的对准方法,并用该方法估计3个失准角.理论研究与仿真结果表明,该方法不但满足水平失准角估计的速度和精度要求,而且能快速、精确地估计出方位失准角.     

速度匹配动基座对准杆臂效应补偿试验研究

利用速度匹配方法进行了动基座水平对准,对速度误差观测量进行了杆臂效应补偿,对该方法进行了动基座对准摇摆试验.试验结果表明,杆臂效应补偿对失准角和陀螺漂移的估计具有显著改善效果,该方法可以推广到其它利用速度误差观测信息进行对准的其它方案中去.     

基于逆坐标系的极区传递对准技术研究

针对舰船惯导在极区导航时,高纬度地区经度线快速收敛导致传统基于地理坐标系的传递对准模型和方程不适用的问题,文中提出了一种基于逆坐标系的传递对准方法。设计了基于逆坐标系的"速度+姿态"匹配传递对准的滤波模型,对舰船主子惯导之间的固定安装误差角进行估计,解决了在高纬度以及极区附近无法进行传递对准的问题。通过仿真验证了该算法的有效性。     

快速传递对准滤波器设计及其计算复杂度分析

机载武器传递对准时,机翼挠曲变形等因素都会对子惯导的对准精度产生影响。针对空基导弹捷联惯导系统动基座传递对准的工程需要,重点考虑机翼挠曲变形带来的对准误差影响,采用"速度+姿态"的匹配方案设计了降维传递对准滤波器,并对其进行了仿真验证及计算复杂度分析。仿真结果表明,设计的17维设计快速传递对准滤波在4～6s内已收敛到亚毫弧度级,在保证对准性能的同时明显减小系统的计算复杂度。     

速度匹配动基座对准杆臂效应补偿试验研究

利用速度匹配方法进行了动基座水平对准，对速度误差观测量进行了杆臂效应补偿，对该方法进行了动基座对准摇摆试验。试验结果表明，杆臂效应补偿对失准角和陀螺漂移的估计具有显著改善效果，该方法可以推广到其它利用速度误差观测信息进行对准的其它方案中去。     

潜射导弹捷联惯导系统传递对准技术研究

随着现代战争的发展,潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量,快速而准确地在潜艇上对其捷联惯导系统进行传递对准,成为潜射导弹的一项关键技术。该文通过研究主、子惯导之间产生的固定安装误差角和挠曲变形角,运用鲁棒滤波技术,采用＂角速度＋加速度＂匹配的传递对准方法进行了建模和仿真。结果表明,该技术可以实现潜射导弹捷联惯导系统的快速高精度对准,而潜艇不必做其他机动,为导弹快速高精度初始对准提供了一定的理论依据。     

传递对准中主惯导数据延时的LCKF算法研究

瞄准吊舱进行传递对准时,主惯导数据到达吊舱惯导系统存在延时,影响滤波收敛速度和估计精度。文中提出了一种基于延时卡尔曼滤波的主惯导数据延时补偿算法(LCKF算法),将时间基准统一到主惯导数据时刻进行卡尔曼滤波,修正子惯导姿态信息,再利用子惯导的实时IMU数据进行捷联更新,获得子惯导当前时刻的姿态信息。基于比力积分匹配传递对准,对LCKF算法进行仿真,结果表明该方法明显提高了传递对准收敛速度和估计精度。     

基于航弹的动基座传递对准研究

在几种传递对准方法和航弹传递对准特点的基础上,提出采用速度+姿态传递对准方案.根据实际情况合理简化传递对准数学模型,采用改进的卡尔曼滤波方法分别对速度匹配和姿态匹配子系统误差估计,同时还对陀螺漂移进行估计,然后采用联邦滤波算法对子系统的公共状态进行信息融合得到全局估计,提高系统的计算能力和可靠性.仿真试验表明姿态误差在20'以下,速度误差在0.1m/s以下,该方法适合航弹传递对准要求.     

一种快速直升机载导弹传递对准机动方式

为了建立一种适合直升机载导弹传递对准方案,考虑了数据传输延迟的影响,详细推导了"速度+姿态"匹配方案中卡尔曼滤波器方程,针对直升机载武器的特点及作战方式,设计了适合直升机的机动方式。仿真结果表明,失准角很短时间就可以估计出来。相比传统方案,该机动方式简单,易于实现,是直升机载导弹传递对准中一种较好的方案。     

车载导弹光学辅助数学传递对准方法

从发射准备时间和对准精度等方面分析现代战争环境下车载导弹对初始对准的要求,提出利用自准直仪进行光学辅助数学传递对准的方法。给出光学辅助数学传递对准系统搭建方案,推导主、子惯导方位光学传递关系,将光学准直得到的相对方位测量角引入到“角速度+加速度”匹配模式中构成新的量测方程,对主、子惯导安装角进行滤波估计。在实验室条件下对方位光学传递算法的正确性和精度进行了验证,并对光学辅助数学传递对准方法进行了数学仿真分析,仿真结果表明,该方法具有较快的对准速度和较高的对准精度,能够满足现代车载导弹快速高精度初始对准的要求。     

引入角加速度测量的柔性飞行器姿态控制方法

讨论大气层外细长型柔性飞行器的姿态控制问题,该问题的本质是在测量器件附加柔性影响的情况下控制刚体姿态跟踪指令。提出动态面姿态控制方法,以实现姿态指令跟踪。建立柔性形变的2阶动态模型,结合刚体角速度与柔性形变的关系建立非线性模型并设计卡尔曼滤波器。针对轨控发动机质心偏移等因素产生的干扰力矩,引入角加速度计的测量,经过陷波滤波器处理后得到各轴向的估计力矩,将其作为卡尔曼滤波器的输入。仿真结果表明,对于柔性飞行器,采用所提出的状态估计及控制方法,可以保证姿态跟踪误差在0.5°以内。     

三种传递对准延时误差补偿方法的比较研究

以一种典型的速度加姿态匹配传递对准模型为例,系统地分析和介绍3种延时误差补偿方法：外推―滤波法、滤波―更新法和建模补偿法。为验证和比较这3种方法的补偿效果,采用S行飞行轨迹进行计算机仿真。仿真结果表明,在该种飞行条件下,3种方法都能够有效地减小传递对准延时误差,其中滤波―更新法对延时误差的补偿最为彻底。     

速度匹配加机动辅助的滚转弹滚转角空中对准法

针对卫星与惯性速度匹配法对滚转角的空中对准精度不高这一问题,提出一种卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法。在卫星与惯性组合制导方式下,以可观测性分析为基础,机动辅助采取纵向比例导引加重力补偿制导律形式,结合卡尔曼滤波完成滚转角的空中对准,并分析机动辅助策略在不同导航比、重力补偿系数下对滚转角对准效果的影响,以及弹体名义转速拉偏、惯性组件误差拉偏对机动辅助策略的影响。仿真结果表明：在考虑卫星定速及惯性组件误差情况下,该方法能够在全弹道内实现滚转角的精对准,误差在2°以内,收敛时间10 s;可通过调节重力补偿系数改变对准的速度、精度,导航比用来保证制导稳定。卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法相比于卫星与惯性速度匹配法,对准效果更好;在弹体名义转速以及惯性组件误差存在拉偏情况下,对准效果受影响较小,抗干扰性较强。     

基于无迹卡尔曼滤波的火箭弹姿态估计

针对某尾翼稳定火箭弹姿态估计的问题,以姿态角、位置、速度参数作为状态变量,建立了火箭弹运动参数的捷联惯性解算模型,将GPS的位置和速度测量值作为输出变量,构成组合滤波模型,并分别采用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波方法进行滤波处理。仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波在滚转速率变化较快、模型非线性较强的情况下不能达到预期的滤波效果,而基于无迹卡尔曼滤波的组合滤波方法更为有效,相比扩展卡尔曼滤波,其俯仰、偏航角估计误差均方根降低了一半,滚转角估计误差均方根降低了三分之二,满足姿态估计的需求。     

基于水下地形匹配大姿态误差角捷联惯导系统误差估计方法

传统的基于线性滤波的误差估计方法常采用基于咖角法的捷联惯导系统（SINS）线性误差模型,但当姿态误差角较大时,估计效果不稳定且精度较差。为此,提出了基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的误差估计方法。通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型,以地形匹配和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,设计了扩展状态UKF滤波器,在大姿态误差角下仿真研究了其估计效果。结果表明,在大姿态误差角下,本文所提出的方法可行且具有较好的估计效果,为匹配区内修正捷联惯导系统导航误差提供了参考。     

基于弱可观状态分离估计的机载灵巧弹药快速传递对准方法

为了解决机载灵巧弹药微机电系统(MEMS)惯性导航传递对准时间过长、严重制约载机安全的问题,提出了MEMS陀螺零偏两点估计算法和弱可观测状态分离估计的快速传递对准算法。该方法基于对Kain等^［1］提出的速度+姿态匹配快速传递算法的可观测度分析,解决了陀螺零偏弱可观测状态的分离估计。采用系统噪声变分贝叶斯-卡尔曼滤波自适应算法处理快速传递对准算法中分离估计器参数对滤波器收敛的影响。仿真和靶场试验结果表明,在2.5 s内两点估计法估计准确度至少达到88%,对应的传递对准时间缩短到8 s.