运载火箭全捷联惯性/星光复合制导研究

全捷联惯性/星光复合制导是运载火箭空间快速响应发射的重要途径.针对捷联惯性制导系统中初始定位定向误差、初始调平对准误差及惯性器件漂移等3类主要误差因素,建立了运载火箭的数字平台基准偏差模型和导航误差模型,并提出了一种双星修正策略方案.数值仿真分析了各误差因素对捷联惯性导航精度的影响,并进一步验证了该复合制导方案的可行性...     

捷联星光制导仿真方法研究

捷联星光制导方案是把星跟踪器安装在平台基座上，利用星跟踪器和平台框架角的测量信息解算出因初始定位定向误差引起导弹的落点偏差，由末助推控制系统完成弹道修正。有关捷联星光制导方案的地面仿真原理、方法、组成，选星及大气修正计算原则、地球旋转影响在本文中作了论述，并给出仿真原理框图、硬件设备组成和功能、接口要求以及系统工作程序框图。     

星图匹配制导中的关键技术

为了提高新一代弹道导弹的快速、机动反击能力和射击精度，采用星光，惯性组合制导足最佳的选择。本论文给出了基于双星敏感器的、星图匹配制导系统的关键技术。提出了根据弹道设计导航星表．极大地简化了弹载星表；提出了一种适用于星光制导的凸多边形箅法，合理地减少了匹配的星对角距数目。这两项技术保证了星图匹配制导技术的实用性。提出了一种分离初始定位、定向误差及平台漂移误差方法。采用凸多边形的星图识别算法可同时获得多颗星的瞬时位置，结合恒星在像平面的位置可解算导弹在赤道惯性系和发射点惯性系的三轴姿态，最后，给出了导弹初始定位、定向误差的数学表达式。仿真结果表明了该方法的有效性。     

星光/惯性组合制导方案与位置误差分析

根据捷联星光制导双星方案和星光/惯性组合制导基本原理,提出了一种以惯性导航为主、星光制导为辅的导弹组合导航方法。建立了组合导航位置误差计算模型。对星光惯性组合制导精度的分析表明,该法提高了对星光导航测量信息的利用度,改善了导航精度。     

我国星跟踪器的研制和应用

星跟踪器是高精度和高灵敏度的导航和制导用传感设备,它利用天上的恒星为系统提供方向基准。本文对星跟踪器的研制和应用作了简要的介绍,叙述了星跟踪器的软件和硬件的组成及其功能,综述了系统的技术参数。此外,还对星跟踪器在空间和陆基两种环境下的应用作了简单的说明。     

单星-星光制导方案

从原理上论述星跟踪器捷联安装的单星－星光制导原理，推导利用星光信息来修正导弹团初始定位定向误差引起落点偏差的数据处理方法、公式，对两种主要的误差源进行了数学仿真计算，结合仿真试验分析了单星方案的可行性。     

平台回转情况下的火箭飞行状态计算及其在星光-惯性制导中的应用

本文给出了惯性平台制导系统工作过程中,平台的回转方程与火箭的飞行姿态方程。方程中考虑了惯性制导系统的各种工具误差,可在弹道计算与制导飞行的精确描述中使用。本文还给出了方程的简化形式。介绍了在惯性制导的不同领域内使用这种方程的方法,叙述了星光-惯性制导的弹道跟踪方案及其实现方法以及星光自动瞄准的设想。     

捷联惯性/大视场星光组合导航方法研究

近年来,使用星敏感器的导弹、火箭惯性组合导航成为国内外研究的热点.本文对捷联惯性/大视场星光组合导航方法进行了研究,建立了卡尔曼滤波方程,并利用SINS误差转移矩阵方法估计主动段导航误差.数学仿真表明:捷联惯性/大视场星光组合导航方法不仅可以修正姿态角偏差和陀螺常值漂移,还可以对主动段的速度、位置误差有很好的估计效果.     

捷联惯导与星跟踪器组合导航算法研究

捷联惯导与小视场星跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,核心思想是利用星体跟踪器的高精度测角信息设计滤波修正算法对捷联惯导的导航姿态、方位和位置误差进行滤波估计并修正,以限制捷联惯导系统导航误差随时间的发散,最终提高系统长航时导航的导航精度。在分析小视场星体跟踪器量测量与SINS导航误差之间关系的基础上,设计了两种不同的组合导航算法：位置+方位修正算法和误差角组合导航修正算法。在此基础上对两种算法的导航精度进行了理论分析,并通过长航时仿真飞行数据进行了仿真验证。结果表明：位置+方位修正算法不受载体的位置误差的影响,更适用于星体跟踪器间断工作的情况;误差角组合算法不受载体姿态误差的影响,更适用于SINS初始位置误差得到有效修正的情况。     

平台单星复合制导方法研究

为了提高武器命中精度,开展了平台单星复合制导方法研究。通过建立星敏感器观测量、平台失调角与落点偏差之间的联系,构建星光修正模型;同时利用数值寻优方法确定最佳星方位。仿真证实,平台单星制导方法能够有效降低制导工具误差,是提高导弹命中精度的有效手段。     

基于状态转移阵的SINS/星光组合速度位置误差估计方法

惯性/星光组合制导系统,在一般弹道导弹的制导中,星光工作前产生的速度、位置误差无法直接测量,导致较大的关机点速度和位置误差.为了提高导航系统精度,本文针对弹载捷联惯性/星光组合导航系统,深入分析了组合导航系统的各项误差特性,根据最优估计的一步状态传播特性,构建了一种误差传播转移矩阵,先估计关机点前一段时间的误差积累,然后,结合卡尔曼滤波对关机点速度和位置误差进行了有效地估计和修正.仿真结果表明,这种方法同未修正时的结果相比,速度和位置精度提高近一个量级,具有很强的工程应用价值.     

升力式再入侧向制导的无奇异方位误差算法

升力式再入侧向制导的传统方位误差算法在地球南北极点处有奇异,在极点附近呈现病态;使用该算法的侧向制导律在极点处无法产生制导信号,在极点附近制导信号错乱。根据方位误差的物理意义,结合无奇异的再入飞行器质心运动方程,利用位置和速度三元数,提出了无奇异的方位误差算法。针对某假想的在极区再入的升力式再入飞行器,在固定纵向控制参量的情况下,进行仅检测侧向制导在极区的有效性的再入过程仿真。算例显示,对于同一侧向制导律,使用无奇异算法可避免传统算法在极区存在的奇异性问题。此外,新算法的计算细节无需因地球模型和再入飞行的地域不同而进行调整,与传统算法相比有更好的普适性,适合需要满足全球到达飞行任务要求的制导律使用。     

捷联式惯性制导系统初始水平基准的确定

捷联式惯性制导系统是由与弹体固联的陀螺仪、加速度表和制导计算机组成。一般分为位置捷联和速率捷联两种类型。所谓位置捷联就是用自由陀螺仪(亦称位置陀螺仪)来敏感角度信息,而速率捷联就是用速率陀螺仪来敏感角速度信息。与平台惯性制导系统一样,精确的确定惯性测量元件敏感轴的初始基准是实现制导功能的重要一环。地—地弹道式导弹或     

反雷达导弹惯性末制导基准轴误差的修正

本文采用广义卡尔曼滤波方法解决空地反雷达导弹抗雷达关机方案中出现的惯性末制导基准轴指向误差的修正这一问题。最后举出了导弹运动模型的实例。     

弹载导航星表的设计与实现

根据弹道导弹飞行时间短,飞行姿态相对稳定的特性,提出了一种弹载导航星表的设计方法。分析了导弹飞行轨迹投影的特点,其在天球上投影为大圆,在地心惯性坐标系XOY平面上的投影为椭圆,并对飞行轨迹进行分类。根据限制条件,确定出星敏感器扫描的视场区域,挑选出视场中的恒星,构建出弹载导航星表,并与传统的三角形星表进行比较。仿真结果表明,该方法简单、易行,存储容量较小,同时避免了在两极的情况下,赤经难以表示的问题。减少了星图识别时间,提高了星光制导的数据输出率,满足了星光制导在弹道导弹上应用的要求。     

侏儒导弹的三种候选制导方案

本文简要介绍了侏儒导弹的三种候选制导方案——小型浮球平台系统,星光/惯性平台系统和激光陀螺捷联系统及洲际导弹制导系统和惯性器件的发展走势。     

方位对准误差对制导精度影响的研究

本文分析了在不同发射条件下,惯性导航系统方位对准误差对制导精度的影响。研究结果表明,对于空射型导弹,惯性导航系统方位对准误差对制导精度的影响与地面发射时有很大的不同,因而可以降低对方位对准精度的要求。     

一种深空天文测角导航中的星历误差抑制方法

以火星探测器为例，提出一种以星光角距/时间差分星光角距作为量测量的星历误差抑制方法，分析了火卫一星历误差对导航精度的影响，建立了火卫一时间差分星光角距的量测模型。通过将火星星光角距和火卫一星光角距相结合，发挥了两种量测的优势，实现了对火卫一星历误差的抑制。仿真结果表明，基于星光角距/时间差分星光角距天文导航方法的位置误差是传统基于星光角距天文导航方法的64%，是基于时间差分星光角距导航方法的58%。此外，还分析了导航恒星个数、火星敏感器精度、火卫一敏感器精度、星历误差大小和滤波周期对导航性能的影响。     

全姿态惯性平台的连续校正和对准技术

全自主式惯性平台的校正和对准技术包括决定陀螺和加速度表误差系数的大小(校正)和惯性平台相对于计算坐标系(它的位置是精确地知道的)的水平和方位失准。本文着重讨论全自主式校正和对准技术,它不应用任何外部基准和仪器(如自动准直仪、水平检测仪或平台棱镜)。     

空地反辐射导弹对抗雷达关机全弹道仿真研究

对抗雷达关机是反辐射导弹一项重大关键技术。本文采用了被动雷达寻的复合惯性末制导做为反辐射导弹的抗雷达关机方案；通过卡尔曼滤波方法解决了惯性基准轴误差修正问题；最后结合导弹运动方程组对导弹从发射点开始至雷达关机点，直到导弹落地的飞行全过程进行了全弹道仿真。仿真结果说明了抗雷达关机方案的有效性。