SINS/GPS制导弹药导航坐标转换算法研究

首先,以大地测量领域中常用的高斯投影法作为导航坐标系转换基准,并建立了高斯投影算法模型;其次,分析了基于SINS/GPS制导体制的制导弹药常用导航坐标转换算法及其误差;最后,在其基础上提出了一种基于地球模型改进的导航坐标转换算法。仿真结果表明该算法计算量小、可靠性高、转换精度显著高于常用算法,适应于SINS/GPS制导弹药导航坐标转换数学仿真和工程化应用。

SINS／GPS制导炸弹俯仰平面制导控制一体化设计

根据SINS/GPS制导炸弹动力学特性,首先推导了俯仰通道的制导控制一体化状态模型。然后在充分考虑制导和控制回路的不确定性基础上,利用terminal滑模控制方法,设计了制导控制一体化状态反馈控制律,所设计的控制器一方面保证制导炸弹满足打击精度和末端落角约束要求,另一方面保证控制回路的稳定性与鲁棒自适应性。采用模糊控制克服了变结构控制项引起的系统抖振。最后,分别进行了极端气动条件与取投放域边界值情况下的某型SINS/GPS制导炸弹六自由度飞行控制弹道仿真,仿真结果验证了此方法的有效性。

SINS/GPS组合导航和末端寻的复合制导半实物仿真

针对采用SINS/GPS组合导航及末端寻的复合制导体制的制导弹药,为检验组合导航系统和制导控制系统的工作性能,设计了半实物仿真系统框架结构.设计半实物仿真时序,采用基于频率调度(FBS)机制,实现仿真的实时性和同步性.探讨并解决了仿真中多CPU时钟同步问题.仿真结果表明,捷联惯导算法正确,解算时延较小,GPS修正效果良好,组合导航系统可顺利完成中末制导交班;制导控制系统设计合理,对于静止和机动目标,落点射击精度和落角均满足设计要求.

基于模型参考的SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航控制

由于SINS/GPS制导炸弹俯仰偏航要进行大空域的机动飞行,导致了其作为被控对象的状态方程参数变化剧烈,就要求飞控系统具有更强的适应能力和鲁棒性。因此,设计了基于模型参考变结构控制方法的鲁棒自动驾驶仪,具有良好的瞬态性能和抗参数大范围变化能力强等优点。以某型SINS/GPS制导炸弹为例,选取典型的气动恶劣条件,进行了按给定制导指令飞行的六自由度全弹道飞行控制仿真。仿真结果表明,该自动驾驶仪能对制导炸弹实现鲁棒自适应控制,为飞控系统设计提供了重要参考。

航空制导炸弹挠性SINS/GPS组合导航系统研究

针对航空制导炸弹对低成本、高精度、高可靠性导航系统的需求,利用小型化挠性惯性测量组合(IMU)与高精度、高数据更新率的GPS-OEM板组成高精度、低成本的SINS/GPS组合导航系统。SINS和GPS采用速度、位置综合模式,利用Kalman滤波进行数据融合。最后对该组合导航系统进行了数学仿真试验和车载试验。研究表明,此低成本的组合导航系统具有精度高、成本低、可靠性好、体积小等优良指标。

SINS/GPS组合导航半实物仿真系统设计

SINS/GPS组合导航具有精度高、抗干扰性好等优点,被广泛应用于各个领域,通常采用半实物仿真的方法检测其性能。针对由于仿真系统参试设备多、设备接口复杂、数据传输量大而导致的仿真实时性难以保证的问题,提出了一种基于光纤网络的半实物仿真方法,利用光纤网络虚拟共享内存的特点,对系统的各设备进行统一管理,保障了系统的实时性。系统的仿真应用和试验结果表明,半实物仿真系统设计合理,具有良好的人机交互能力、数据处理能力和异常状态处理能力。该仿真系统具有良好的通用性和可扩展性,具有一定的推广使用价值。

基于仿真实验对SINS/GPS制导炸弹干扰效能评估的方法

针对传统静态解析方法评估GPS干扰效能局部片面,难以直观反映GPS干扰规律的问题,提出以一种基于仿真实验评估GPS干扰效能的动态方法。根据制导炸弹运动、引导原理和GPS干扰原理,建立相应数学模型,并使用Simulink软件模拟SINS/GPS制导炸弹受到GPS干扰后的弹道轨迹,以炸弹落点偏差为效能指标评估GPS干扰效能。最终通过仿真实验数据分析,得出GPS干扰源在不同部署方式下的干扰效能优劣结论。

SINS/GPS简易制导航弹倾斜稳定回路的分析与设计

结合 SINS/GPS 简易制导航弹倾斜运动的模型,介绍了一种基于经典控制理论对制导炸弹倾斜回路稳定的设计方法,利用控制理论进行时域和频域的分析计算,设计出倾斜回路的控制参数,进行仿真计算。

一种制导炸弹MINS／GPS导航系统误差分析与分配

研究了对准误差和惯性敏感器主要误差对制导炸弹捷联惯导位置误差的影响,并从捷联惯导位置导航精度要求反推出对准误差和微机械惯性敏感器工具误差的分配原则和方法。分析了微机械陀螺和微机械加速度计的误差模型,并说明在短时间工作过程中均可简化为零偏叠加随机噪声。捷联惯导系统误差模型研究和弹道仿真表明,水平姿态对准误差和惯性敏感器零偏是制导炸弹惯导误差的主要误差源,用GPS辅助的组合导航可对所有主要误差源的误差进行估计并补偿。根据理论分析和仿真结果,以及误差源的误差和系统导航位置误差存在的正比关系,分析了MINS/GPS制导炸弹捷联导航的误差分配原则和方法,并给出了误差分配样例。

INS/GPS制导炸弹非奇异Terminal滑模制导律设计与仿真

针对INS/GPS制导炸弹的特点,提出了有落角约束的非奇异terminal滑模鲁棒制导律。该制导律能够保证在末制导阶段获得一个陡峭的飞行弹道,以减小高度测量误差的影响;同时具有强鲁棒性,能抑制视线角速度测量噪声,确保炸弹在大空域工作环境下有高的制导精度。以某型INS/GPS制导炸弹为例进行了仿真计算,仿真结果表明该制导律的有效性与可行性,为INS/GPS制导炸弹制导和控制系统设计提供了一种适用的方法。

低成本制导弹药虚拟运动预测组合导航方法

采用捷联惯导/卫导松组合导航系统的低成本制导弹药在执行任务时,卫星导航信号闪烁、断续、丢失等情况时有发生,严重降低了导航精度。为解决卫导信号短时缺失条件下的精确导航问题,提出了一种基于虚拟运动状态预测和自适应卡尔曼滤波器的卫导信号补偿导航方法。首先,建立卫导接收机正常工作时的状态与量测方程,构建三维空间下弹药制导过程的动力学模型。其次,根据制导律与动力学特性预测制导弹药的虚拟运动状态,并将其输入卡尔曼滤波器,在一定程度上替代卫导信号。最后,设计一种自适应卡尔曼滤波器,该滤波器可根据新息序列实际协方差与理论协方差的不匹配度自动调节增益。仿真结果表明,在卫导信号短时缺失的情况下,相比基于扩展卡尔曼滤波器的松组合导航方法,所提方法可将平均定位精度提升55%以上,为卫导信号短时缺失条件下的组合导航提供新思路。

惯性/卫星制导炸弹鲁棒制导律设计

针对"惯性/卫星"制导炸弹特点和技战术要求,设计了一种带落角约束的满足L2增益指标的鲁棒制导律。制导律以控制视线角稳定为目标,选取状态变量简单,不要求炸弹速度可控,避免了求解复杂的Hamilton-Jacob i不等式,求解过程简便,便于工程应用。最后选取两种恶劣投弹环境进行了六自由度仿真,仿真结果表明:制导律对外界干扰和模型不确定性有很强的鲁棒性,并且能够很好地约束弹着角,同时较大地提高了投弹攻击区范围。

卫星制导炸弹控制回路中的自抗扰控制

针对卫星制导炸弹在实际应用中控制系统所面临的问题,提出了将自抗扰控制用于卫星制导炸弹控制回路中的控制方法,即利用扩张状态观测器对系统的干扰进行实时估计与补偿,将被控对象变成积分器串联型,进行非线性PD控制。分析及数值仿真结果表明,该控制方法具有较强的抗干扰能力,具有控制品质优良、精度高、算法简单等特点,是一种可应用于实际系统中的理想姿态控制方案。

从精确制导武器的发展看惯性技术的新贡献

高度有效的精确制导武器已在近几年来的战场上发挥了重大作用 ,而精确制导技术是精确制导武器中的关键技术。本文从未来战争对精确制导武器所提出的新要求入手 ,提出了制导技术的发展是推动精确制导武器发展的动力。本文结合今年的伊拉克战争 ,介绍了精确制导武器的应用和发展 。

一种无人机载制导炸弹姿态测量方法

针对无人机载制导炸弹姿态测量问题的研究,提出了利用GPS搭载地磁等传感器来实时确定制导炸弹在飞行时的诸多姿态参数,经过理论推导给出了姿态测量方程,并设计了姿态测量的硬件系统及相应软件流程,试验表明,这种测量方法有效可行,而且具有精度高、可靠性好、体积小、成本低等特点。

具有终端约束的制导炸弹模糊变结构制导律设计

针对INS/GPS制导炸弹对地面目标的精确打击问题,提出带落角约束的模糊变结构制导律。在变结构制导律的基础上,引入终端落角约束项,应用模糊规则对所设计制导律中的变结构开关项系数增益进行在线调节。仿真结果表明,在对地面目标进行攻击时,该制导律降低变结构控制系统的抖振,同时满足制导精度和期望落角的要求,具有有效性和鲁棒性。

基于低成本传感器的航弹组合导航算法

为了降低航弹成本、提升装备效费比,以低成本航空制导炸弹的组合导航系统为研究对象进行算法研究。利用扩展卡尔曼滤波算法构建以MEMS陀螺和加速计为核心,GPS辅助的低成本、高精度组合导航系统,采用无人机飞行试验对该系统的导航性能进行评估,得出误差数据,并与纯惯性导航结果相对比。实验结果表明:该导航系统定位精度能达到2 m以内,系统解算精度满足航空制导炸弹飞行要求,对常规航弹制导化改造具有工程实际意义。