捷联惯导系统动基座传递对准算法研究

• 作 者: 侯光涛
• 机 构: 航天科工集团第二研究院
• 出 处: 中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 捷联惯导系统 动基座 机载战术武器 传递对准 方向余弦法 卡尔曼滤波

以惯性导航系统作为导航设备的机载战术武器在现代战争中的应用越来越广泛。当机载武器从飞机上发射时，需要提前对其进行对准。如何快速而准确地在载机上对战术武器的惯性导航系统进行传递对准，这成为惯性导航研究中的一项关键的技术。
由于机载战术武器的导航系统一般都是捷联式惯性导航系统，且在传递对准的过程中，飞机仍保持飞行机动。因此本文针对机载战术武器的捷联惯性导航系统在飞机这种动基座上的传递对准算法进行了研究。本文的主要研究工作包括：
1.介绍了捷联式惯性导航系统的基本知识，常用坐标系以及坐标系之间的相互转换关系，分析了捷联惯导系统力学编排。由于捷联惯导系统不像平台惯导系统具有实际的物理平台，因此建立一个数学平台式是捷联惯导系统的关键，本文对建立数学平台的方法进行了介绍，并重点分析了方向余弦法。从误差传播的机理出发，推导了捷联式惯导系统的误差方程。
2.根据所用匹配量的不同，将传递对准匹配算法分为两大类，并且对其基本原理进行分析。由于在进行传递对准的时候，载机与机载武器之间存在着空间距离且机翼还存在弹性变形，随后分析了机载主惯导和机载子惯导之间存在的杆臂效应，分析研究了杆臂效应的补偿算法，建立了弹性变形的数学模型。
3.介绍了误差估计中的重要理论——卡尔曼滤波理论，连续系统状态方程的离散化以及使用卡尔曼滤波时候的要点。
4.研究了传递对准的基本匹配方案，推导了速度匹配、姿态匹配的状态空间模型，设计了两种机动方式——S机动和摇翼机动，并且针对两种机动方式对速度匹配传递对准方案进行了数学仿真，根据仿真结果进行比较得出一些结论。
5.研究了速度加姿态匹配传递对准方案，建立了系统的状态空间模型，随后对摇翼机动进行了数学仿真，并对结果进行了分析。