当前位置:问答库>论文摘要

题目:捷联惯导系统传递对准模型及滤波技术研究

关键词:机载导弹,捷联惯导系统,传递对准,滤波

  摘要



    机载导弹是未来高技术局部战争中夺取制空权和实施精确打击的重要武器。为了增加制导距离,机载导弹普遍采用捷联惯导系统作为中制导手段,通常利用高精度主惯导信息进行传递对准。传递对准的快速性和精确性直接影响到机载导弹的反应速度和制导精度。

论文的主要研究成果如下:

1)针对有些陀螺直接输出角速率且通带内增益不一致(频率特性),而传统角速率输入圆锥补偿算法要求输入理想的角速率,提出了一种根据陀螺实际频率特性进行圆锥误差补偿算法,补偿精度明显优于传统理想角速率输入圆锥补偿算法。

2)为解决传递对准中主惯导信息滞后问题,提出了一种工程实用的主惯导信息滞后补偿方法,将主惯导信息滞后补偿分为可测量滞后时间补偿和不可测量随机滞后时间补偿,仿真结果表明能有效降低主惯导信息滞后对传递对准的影响。

3)为了获得传递对准模型中每一个状态变量的可观测度,从误差衰减角度提出了一种可观测度分析方法,可以有效地对传递对准模型中的各个状态变量进行可观测度分析。

4)为了提高传递对准滤波的准确性和鲁棒性,设计了一种混合H2/H∞滤波的传递对准算法。将受机翼挠曲变形影响且影响量级很难确定的姿态量测噪声建模为能量有限噪声,而将其他噪声建模为高斯白噪声,建立了观测噪声中既有高斯白噪声又有能量有限噪声的快速传递对准模型,设计了滤波性能优化指标,将滤波问题转化为最小最大问题,通过求解该问题得到了混合H2/H∞滤波。仿真结果表明滤波方法稳定性强、精度高。

5)基于两个相对惯性空间指向不变的坐标系,将传递对准的任务转换为估计一个常值四元数或常值姿态矩阵,提出了任意失准角线性滤波传递对准方法。改变了传统传递对准匹配量的选取方式,建立了速度加姿态匹配的线性传递对准模型,设计了自适应滤波对常值四元数进行估计,解决了传统线性滤波传递对准对小失准角假设的局限。

6)针对大失准角时传递对准问题,进行了非线性高斯滤波研究,采用乘性四元数描述姿态误差,得到了大失准角时的传递对准模型,考虑到描述旋转的四元数具有规范化和符号相反的四元数表示相同旋转的性质,对现有的CKF进行了改进,提出了QCKF传递对准算法,结果表明在大失准角时比传统小失准角假设的传递对准在精度上有较大提高。

       7)考虑到实际工程应用中,非线性动态系统的过程噪声和量测噪声经常存在相关性,基于贝叶斯滤波框架,提出了过程噪声和量测噪声相关的非线性高斯滤波框架,高斯滤波框架的核心是求解多维高斯加权积分,采用三阶径向容积规则求解多维高斯加权积分,得到了可以处理过程噪声和量测噪声相关的CKF,仿真证明能有效地利用相关信息,提高滤波精度。