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速度匹配加机动辅助的滚转弹滚转角空中对准法

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兵工学报 2019年第7期40卷 1390-1400页

作者：彭博岑梦希中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司

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... 详细信息

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10s;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。

关键词：滚转弹速度匹配机动辅助卡尔曼滤波滚转角空中对准

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一种基于独立成分分析的滚转弹姿态解算

系统工程与电子技术 2008年第7期30卷 1301-1303,1369页

作者：邹益民汪渤兰州石化职业技术学院电子电气系甘肃兰州730060 北京理工大学信息技术学院自动控制系北京100081

为了获取试验弹的飞行姿态,以便为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系统的效能评估提供依据,提出了一种基于独立成分分析(independent component analysis,ICA)的滚转弹飞行姿态获取方法。该算法使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行... 详细信息

为了获取试验弹的飞行姿态,以便为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系统的效能评估提供依据,提出了一种基于独立成分分析(independent component analysis,ICA)的滚转弹飞行姿态获取方法。该算法使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用ICA算法对遥测数据进行处理,从而重构弹体飞行姿态。通过构造一个特殊的虚拟观测变量,即可借助于ICA算法将测量信号由弹体坐标系变换至准弹体坐标系,去除由于弹体滚转引入的信号调制效应,最终解算出滚转弹的姿态信息。仿真计算结果验证了算法的有效性。

关键词：导航技术姿态估计独立成分分析滚转弹遥测

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基于强跟踪滤波器的滚转弹姿态估计

兵工学报 2007年第7期28卷 854-858页

作者：邹益民汪渤兰州石化职业技术学院电子电气系甘肃兰州730060 北京理工大学信息科学与技术学院自动化控制系北京100081

给出一种基于强跟踪滤波器(STF)的滚转弹飞行姿态获取方法。为了得到试验弹的飞行姿态,使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用STF滤波器对遥测数据进行处理,以重构弹体飞行姿态,为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系... 详细信息

给出一种基于强跟踪滤波器(STF)的滚转弹飞行姿态获取方法。为了得到试验弹的飞行姿态,使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用STF滤波器对遥测数据进行处理,以重构弹体飞行姿态,为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系统的效能分析提供依据。利用低速滚转弹姿态运动模型,导出一组基于多重次优渐消因子扩展Kalman滤波器(SFEKF)的迭代滤波方程。由于SFEKF对模型参数失配的鲁棒性及对状态变化较强的跟踪能力,改善了算法的姿态估计精度。仿真计算结果验证了算法的有效性。

关键词：自动控制技术滚转弹姿态估计 Kalman滤波器强跟踪滤波器遥测

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一类滚转弹的补偿解耦方法

弹道学报 2009年第4期21卷 17-20,25页

作者：闫晓勇张成杨树兴北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

由滚转产生的舵机空间耦合传递函数得出控制力矩偏转角;按动态特性差异分别分析了马格努斯力矩、陀螺力矩,得出了弹体稳态情况下的响应力矩角偏差,对控制力矩偏转角度进行了指令补偿解耦,可以获得期望的控制效果.研究表明,引入阻尼回路... 详细信息

由滚转产生的舵机空间耦合传递函数得出控制力矩偏转角;按动态特性差异分别分析了马格努斯力矩、陀螺力矩,得出了弹体稳态情况下的响应力矩角偏差,对控制力矩偏转角度进行了指令补偿解耦,可以获得期望的控制效果.研究表明,引入阻尼回路补偿可以大大削弱陀螺效应产生的快速振荡现象,结合稳态解耦方法可以达到较好的控制精度.

关键词：滚转弹耦合空间相位

分段组合Kalman滤波在滚转弹SINS/GPS系统中的应用研究

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弹道学报 2016年第1期28卷 45-51页

作者：刘可可马国梁李元生南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 中国船舶工业系统工程研究院北京100094

为解决滚转弹SINS/GPS系统的运动参数估计问题,建立了广义误差模型,采用输出校正滤波对测量误差进行估计,进一步将输出校正滤波和反馈校正滤波进行了分段组合,给出了输出校正和反馈校正滤波原理图和分段组合流程图。根据SINS/GPS组合系... 详细信息

为解决滚转弹SINS/GPS系统的运动参数估计问题,建立了广义误差模型,采用输出校正滤波对测量误差进行估计,进一步将输出校正滤波和反馈校正滤波进行了分段组合,给出了输出校正和反馈校正滤波原理图和分段组合流程图。根据SINS/GPS组合系统松组合模型,以某滚转弹六自由度仿真数据为例进行仿真。仿真结果表明,文中提出的分段组合Kalman滤波方法提高了估计精度。研究结果可为精确测量滚转弹的运动参数问题提供有效的解决办法。

关键词：滚转弹运动参数 Kalman滤波输出校正反馈校正

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滚转弹组合导航及制导控制技术研究

滚转弹组合导航及制导控制技术研究

作者：彭博北京理工大学

学位级别：硕士

导弹采用滚转体制有利于简化制导控制系统、降低武器系统成本,并削弱了由气动、结构不对称以及质量偏心、推力偏心带来的影响,在制导武器系统中已被广泛应用。随着未来武器系统小型化、智能化、集群化以及低成本化的发展趋势,滚转弹具... 详细信息

导弹采用滚转体制有利于简化制导控制系统、降低武器系统成本,并削弱了由气动、结构不对称以及质量偏心、推力偏心带来的影响,在制导武器系统中已被广泛应用。随着未来武器系统小型化、智能化、集群化以及低成本化的发展趋势,滚转弹具有巨大的发展潜力。本文以滚转弹为研究对象,以低成本、高精度组合制导需求为背景,对滚转弹的组合导航、制导以及解耦控制技术进行研究。首先,建立滚转弹的动力学模型。针对高动态下滚转角速度无法通过陀螺仪精确测量的问题,给出一种五加速度计双陀螺仪的准无陀螺惯组（NGF-MIMU）构型方案,给出滚转角速度求解方法。针对弹上低成本MEMS特性,研究基于角速度和加速度的双子样以及龙格库塔导航算法,通过对比分析表明龙格库塔法精度较高。其次,针对滚转弹组合导航系统的初始对准问题开展空中自对准方法研究。提出一种基于卫星/NGF-MIMU的空中姿态粗对准方案;在此基础上,基于卫星/NGF-MSINS组合系统,结合卡尔曼滤波技术,提出一种侧向机动方案辅助滚转角精对准。研究表明,在含有测量误差以及高动态环境下,滚转姿态的对准精度较高,且该方案对转速具有鲁棒性。第三,在完成空中自对准和导航系统设计的基础上,建立滚转弹卫星/NGF-MSINS组合导航简化模型,完成松组合方案设计,仿真表明,弹体姿态、速度和位置误差不随时间积累,且精度较高;建立三维空间中的弹目相对关系模型,推导组合体制下的三维制导指令算法,进一步研究基于松组合方案的滚转弹组合制导技术,通过仿真分析表明,姿态稳定性和命中精度均优于惯性制导与卫星制导。第四,针对滚转弹的耦合问题开展解耦控制技术研究。建立滚转弹比例式舵机模型,考虑舵机的二阶动力学特性,设计一种双通道全解耦过载驾驶仪,通过与经典三回路过载驾驶仪以及舵机解耦过载驾驶仪进行对比,证明其可消除惯性、气动以及控制带来的耦合效应。针对滚转弹的控制参数调度问题,进一步设计一种基于BP神经网络的自适应调度法,相比于传统的插值增益调度法,效果有所提升。

关键词：滚转弹准无陀螺捷联惯导空中对准组合制导解耦控制 BP神经网络

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基于平方根无迹滤波的滚转弹姿态估计

弹箭与制导学报 2010年第4期30卷 41-44页

作者：邹益民兰州石化职业技术学院

给出一种基于平方根无迹卡尔曼滤波器（SR—UKF）的滚转弹飞行姿态获取方法。使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统，利用SR—UKF对遥测数据进行处理，以重构弹体飞行姿态。针对低速滚转弹姿态运动模型的强非线性，运用SR... 详细信息

给出一种基于平方根无迹卡尔曼滤波器（SR—UKF）的滚转弹飞行姿态获取方法。使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统，利用SR—UKF对遥测数据进行处理，以重构弹体飞行姿态。针对低速滚转弹姿态运动模型的强非线性，运用SR—UKF算法进行姿态运动估计，避免了扩展卡尔曼滤波（EKF）产生的线性化误差。运用低速滚转弹姿态运动模型，导出了一组基于SR-UKF的迭代滤波方程。将基于SR-UKF算法与EKF及UKF的估计结果进行了对比，仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：滚转弹姿态估计扩展Kalman滤波器平方根无迹Kalman滤波遥测

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基于地磁的滚转弹滚转信息测量方法研究

现代电子技术 2020年第20期43卷 9-13页

作者：张小宇刘宁苏中卫炳乾管雪元北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101 现代测控教育部重点实验室北京100101 南京理工大学弹道重点实验室江苏南京210094

针对滚转弹需要实时滚转信息进行指令控制,传统滚转角测量方法标定复杂且难以实时有效获取的难题,提出利用双轴标量地磁信息进行滚转信息解算。在研究滚转弹运动特性的基础上,确定滚转弹滚转信息解算坐标系;对固连弹体的双轴地磁传感器... 详细信息

针对滚转弹需要实时滚转信息进行指令控制,传统滚转角测量方法标定复杂且难以实时有效获取的难题,提出利用双轴标量地磁信息进行滚转信息解算。在研究滚转弹运动特性的基础上,确定滚转弹滚转信息解算坐标系;对固连弹体的双轴地磁传感器输出的标量地磁信息进行数据min-max标准化,归一与零位消除,并搭建半实物算法仿真平台。经仿真与实验结果验证,所提方法能够真实反映滚转弹飞行过程的滚转变化,响应快、误差小,且满足对滚转弹实时指令控制需要。

关键词：滚转信息测量滚转弹标量地磁信息地磁传感器半实物仿真实验验证

基于Kalman滤波的滚转弹运动参数GPS/IMU组合测量方法研究

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基于Kalman滤波的滚转弹运动参数GPS/IMU组合测量方法研究

作者：刘可可南京理工大学

学位级别：硕士

飞行器运动参数的精确测量是控制飞行器姿态和运动轨迹的必要前提,论文主要是针对具有一定转速的滚转弹运动参数的测量和估计问题展开研究工作。本文首先概述了捷联惯性导航系统的基本原理,详细地推导了运动参数(姿态角、速度、位置)的... 详细信息

飞行器运动参数的精确测量是控制飞行器姿态和运动轨迹的必要前提,论文主要是针对具有一定转速的滚转弹运动参数的测量和估计问题展开研究工作。本文首先概述了捷联惯性导航系统的基本原理,详细地推导了运动参数(姿态角、速度、位置)的非线性动态方程,并结合六自由度外弹道模型,构建了滚转弹运动参数仿真测量系统,同时论述了运动参数的生成方法。其次,根据线性化思想,推导了系统的线性误差状态方程和量测方程,建立了GPS/IMU组合测量系统的松组合模型,然后基于松组合模型,分别运用间接、输出校正法的线性卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波(EKF)对运动参数进行估计,仿真结果研究和理论分析表明,当滚转弹的转速提高时,这两种方法的估计结果都会发散。最后,采用平方根-中心差分卡尔曼滤波(SR-CDKF)对滚转弹的运动参数进行估计,仿真结果表明高转速时,SR-CDKF依然能够取得较高的估计精度。论文的研究结果为高动态飞行器运动参数的测量和估计问题提供了有效的解决途径。

关键词：滚转弹高转速捷联惯性导航系统中心差分Kalman滤波