惯导平台系统研究进展与发展趋势思考

现代军事应用中,远程导弹武器主要功能是精确打击关键军事目标,制导精度成为其首要性能指标。当前,国内外远程武器采用的主流惯性器件为惯导平台系统,平台框架在发射前可控制台体旋转实现自对准、自标定等功能。在导弹飞行过程中,平台控制台体稳定于惯性空间,通过隔离角运动提高惯性仪表使用精度,因而成为远程制导系统的首选惯性器件。我国惯导平台系统技术从20世纪60年代起步至今,先后经历了滚珠轴承平台、气浮陀螺平台、动调陀螺平台、静压液浮平台以及三浮平台系统的发展历程。目前,在研新型远程导弹制导系统主要采用基于三浮陀螺及陀螺加速度计的三浮平台系统,其关键技术包括亚微米精度特种材料加工与装配技术、抗高过载环境高可靠三浮惯性仪表技术、惯性/天文复合制导技术以及惯导平台自对准与自标定技术。近年来,以光学陀螺、半球谐振陀螺等为代表的新型惯性仪表的工程应用精度逐步提升。以平台稳定控制技术为基础,构建基于新型固态陀螺的惯导平台体系架构,将会推动我国远程武器性能跨越式发展。通过分析光纤陀螺、半球谐振陀螺等新型惯性仪表的技术优势以及新一代制导系统小型化、数字化、智能化等性能需求,对我国远程制导用惯导平台技术发展提出了几点建议。     

便携式防空导弹自动驾驶仪控制系统研究

根据便携式防空导弹控制系统的特点,分析了单通道旋转导弹的控制原理及系统组成,在模拟自动驾驶仪的基础上针对某型防空导弹提出了数字化自动驾驶仪的改进设计方案,通过仿真验证了数字驾驶仪有效的提高了导弹精度.     

基于捷联惯导系统的车载导弹动态快速对准技术

导弹的惯导系统初始对准时间和精度直接影响武器装备的机动性和打击精度,如何缩短弹体惯导系统的对准时长以减少车载陆基导弹发射准备时间是各国装备研发人员的重要研究方向.以基于捷联惯导系统的车载陆基导弹行进间快速对准技术为研究对象,对车载主系统和弹载子系统的动态快速传递对准原理进行了分析,建立了详细的误差模型,并进行了多种载车行进状态下的仿真分析和实验验证.研究结果表明,采用动态传递对准的方法可实现子惯导系统在50s内对准过程的姿态收敛,实现了对多种动态情况下的子系统对准精度和对准时间的分析和评估,验证了所提出方案的可行性与准确性.     

弹道导弹捷联惯导/天文组合导航方案研究

通过分析捷联惯性导航和天文导航的特点,提出利用扩展卡尔曼滤波方法融合捷联惯导和星光测量信息以提高弹道导弹落点精度的可行方案。研究了捷联惯导系统误差模型,建立了滤波误差状态方程和星敏感器原始信息测量方程。星敏感器从发动机关机后开始工作,在滤波过程中对捷联惯导测量误差进行了反馈校正。仿真结果表明,星敏感器开始工作后导弹的位置、速度和姿态误差的方差立即减小,导弹的落点精度也大幅度提高。     

导弹自动驾驶仪故障分析软件设计

为缩短导弹自动驾驶仪故障诊断时间,提高快速保障能力,根据驾驶仪工作原理和测试原理,探讨了故障分析软件在自动化测试设备上应用的可行性,建立了驾驶仪故障树和故障诊断流程,设计了导弹自动驾驶仪故障分析软件,分析了与自动化测试设备软件的兼容性。     

飞航导弹自驾仪自动测试系统的开发研究

基于虚拟仪器技术的飞航导弹自动化测试与故障诊断系统,以嵌入式工控机为核心,采用模块化仪器总线标准-PXI,集PXI卡式仪器、程控仪器和各种先进的测试诊断技术于一体,并利用自动化测试设备的硬件设施,增加了驾驶仪故障分析软件,实现了导弹自动驾驶仪故障的快速准确定位,是一套具有自动性能测试和故障诊断的综合测试系统.用于飞航导弹中电子设备的参数测量、专向性能指标测试、功能测试及故障诊断.     

岸舰导弹自动驾驶仪故障诊断模糊专家系统设计

快速准确排除岸舰导弹自动驾驶仪故障是提高部队技术保障能力的重要途径。文章结合模糊专家系统的发展,设计了用于对岸舰导弹自动驾驶仪进行自动故障排除的模糊专家故障诊断系统,介绍了系统的基本原理和结构体系。该系统结合了专家系统和模糊控制的优点,能实现在复杂战场环境下对故障的快速诊断和排除。     

基于自适应干扰估计和鲁棒控制的倾斜转弯导弹自动驾驶仪研究

针对倾斜转弯导弹自动驾驶仪的设计,提出了一种基于干扰观测器的自适应控制方案。在不考虑气动参数时变的条件下,干扰观测器曾被应用于设计倾斜转弯导弹的自动驾驶仪。但是,当存在严重干扰的情况下,这种基于干扰观测器的自动驾驶仪控制性能会受到影响。为了提高倾斜转弯导弹的鲁棒性和抗干扰性能,提出了一种自适应干扰观测器,其名义模型随气动参数的变化实时更新。最后给出的仿真表明所提出的自适应控制方法可以有效提升倾斜转弯导弹自动驾驶仪的控制性能。     

导弹武器惯导系统传递对准技术综述

按照传递对准所包含的技术内容,概述了国内外导弹武器惯导系统传递对准发展现状.分析和归纳了传递对准技术发展过程中所涉及的基础理论和模型方法,着重强调了匹配方法、异常基准信息、动态挠曲变形、数据延迟、量测噪声预处理等影响传递对准性能的重要因素,并给出了解决这些问题的基本思路.最后,初步讨论了导弹武器惯导传递对准技术的发展趋势.     

捷联式惯导系统工具误差环境函数计算模型

导弹的命中精度历来是重要的战术技术指标之一，对于发挥导弹武器系统的作战效能起着重要作用。而影响命中精度最主要的是惯导系统的工具误差。本文给出了捷联数学平台的小增量的递推表达式，为分析捷联式惯导工具误差奠定了良好的基础。     

一种非线性末制导系统模型的精确线性化

针对未来高机动目标的拦截 ,运用非线性系统几何理论中的精确线性化方法 ,设计了一种空空导弹非线性末制导系统加速度指令。假设目标做逃逸机动 ,弹体 -自动驾驶仪响应用一个二阶环节描述 ,建立了导弹目标三维相对运动方程。根据终端约束直接选取系统输出阵 ,经动态反馈线性化 ,将非线性系统模型转化为线性方程 ,求得了目标任意机动时的非线性末制导系统的加速度指令。以纵向平面为例进行了仿真计算 ,结果表明该方法是行之有效的 ,得到的解可以用来改进导弹大离轴发射角时的进攻能力。     

惯导系统误差自补偿技术发展综述

提高精度与降低成本是惯性技术发展永恒的主题,误差自补偿技术是符合该主题的重要研究方向之一。惯导系统可通过其特有的旋转机构及其周期性运动,实现惯性仪表误差的自动补偿,从而达到提高系统精度和降低系统成本的目的。论文在综合分析国内外大量相关资料的基础上,重点对国外惯导误差自补偿技术的起源、发展和应用情况进行了研究分析,同时对国内数家单位的研究工作也进行了总结,供该领域研究工作者参考。     

导弹制导系统的频域分析及设计

本文提出了一种基于频域分析法的导弹制导系统的设计方法。制导控制系统的模型反映了包括弹体及自动驾驶仪动态特性（包括阻尼、自然频率、时间常数和弹体零频率）在内的飞行控制系统的主要特性。频域响应的解析表达式以及导弹系统性能的相关表达式均已在文中给出,解算得到的解析结果可在导弹系统的设计中得到应用。     

纵向通道模糊控制自动驾驶仪设计

自动驾驶仪是导弹的重要组成部分。本文结合模糊控制和线性控制的优点，设计了模糊一线性控制自动驾驶仪，仿真结果表明，其性能优于采用单一线性控制的自动驾驶仪。     

一种基于外推信息的惯导/陆基单站导航修正方案

提出了一种基于外推信息的陆基单站测距信息惯导修正方案,该方案一方面利用陆基测距系统融合捷联惯导系统（SINS）的导航信息进行惯导误差修正,充分发挥惯导系统和陆基导航系统各自的优点,进行系统间的取长补短,有效地减小导航误差;另一方面将陆基/SINS修正结果送入状态估计器求解法向速度,解算实时载体轨迹的待修正量,进而执行载体速度和方向修正,进一步提高了导弹命中精度。     

基于Backstepping和扰动观测器的导引律

考虑目标机动和自动驾驶仪动态特性等情况,基于扰动观测器(DOB)技术及Backstepping的设计思想,提出了一种新型的三维导引律。运用Backstepping的设计思想,将包含驾驶仪动态特性的制导环路分为外环和内环两个环路。将目标机动及俯仰和偏航平面间的交叉耦合项当成外环扰动,将驾驶仪参数不确定当成内环扰动,分别设计内外扰动观测器将它们估计出来,利用估计值做前馈补偿得到的外环控制器可抑制目标机动对制导精度的影响及实现两个平面的解耦控制,内环控制器补偿驾驶仪动态特性对制导精度的影响。导引律的设计在于使得导弹的实际加速度跟踪上外环的虚拟控制。仿真结果表明:在目标做大机动、考虑驾驶仪动态特性的情况下,这种导引律仍然具有良好的制导精度。     

一种外环水平结构双轴光纤惯导系统旋转方案设计方法

目前国内外长航时高精度自主惯导系统多采用双轴旋转调制自动补偿技术,而旋转方案设计对系统导航精度影响至关重要.双轴惯导系统按结构可分为外环水平结构和外环航向结构两类.分析了外环水平结构双轴惯导系统在旋转方案设计中的局限性,考虑到光纤陀螺输出特性,指出外环水平结构双轴光纤惯导系统不宜采用传统旋转方案,并提出了一种该类双轴光纤惯导系统的旋转方案设计方法,最后对所设计旋转方案与十六位置旋转方案进行试验对比,试验表明此设计方案导航精度提升了71％.     

Robust控制器在导弹自动驾驶仪中的应用

本文提出一种改进自动驾驶仪性能的方案。在导弹自动驾驶仪原回路的基础上增加Robust控制器,这种方案可提高驾驶仪对参数变化的Robust性能。本文详细叙述了Robust控制器结合自动驾驶仪的设计方法,并用仿真结果说明了Robust控制器在本算例中所起的作用。     

光纤陀螺惯导在航海领域的发展与应用

针对航海导航领域对惯性技术发展的新需求,从系统精度、旋转调制技术、陀螺性能等方面出发,梳理了国外航海惯导技术的发展脉络。由此总结出了航海惯导三点新的发展需求,包括定位精度、研制成本、使用维护性,同时给出了满足当前发展需求的一个研究方向,那就是采用超高精度的光纤陀螺研制航海惯导。最后从陀螺精度极限、温控、全阻尼等几个方面进行简要的可行性论证,并给出了部分验证试验结果,试验结果表明光纤陀螺惯导在航海领域具有广阔的发展前景。     

基于先验信息的多光纤惯组快速检测方案研究

针对含多惯组制导弹箭的长期整弹贮存期检测问题,提出了基于先验信息比对的快速检测方案。该方案建立了光纤惯组检测适用误差模型,在弹箭内各惯组相对姿态不变的前提下,以历史检测姿态角作为先验信息,通过惯性器件输出直接计算当前惯组相对姿态角,并结合姿态矩阵正交化特性进行比对。通过该方法可检测出弹箭内各惯组器件性能是否达标,缩短了检测时间,简化了检测流程。理论分析和仿真结果验证了该方案的可行性。