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捷联成像导引头视线角速率估计方法研究

李璟璟  
【摘要】: 随着捷联惯性技术以及成像技术的快速发展,捷联成像导引头成为现代导弹导引头的发展趋势。然而,与采用常平架式导引头的传统导弹相比,捷联导引头的视线角速率不能直接提取,大的视野范围也导致了大的测量噪声,针对这两个缺点,本文研究了捷联成像导引头的视线角速率的提取方法。 文章首先对常用坐标系进行了定义。针对捷联成像导引系统,引入了体视线坐标系的定义,推导了坐标系之间的转换关系矩阵,并进一步推导了视线角速率解耦公式。 其次研究了经典弹目拦截方法。分别用追踪导引法和比例导引法进行了弹目拦截仿真,获得了视线角速率数据、体视线角速率数据以及相关的坐标系转换矩阵。 然后对测量量中存在的野值进行了分析。通过对Kalman滤波方程中的“新息”进行修正,得到了抗野值Kalman滤波算法。仿真表明,基于“新息”修正的抗野值Kalman滤波算法,对孤立型野值和斑点型野值都可以有效地剔除。 最后对背景噪声进行了分析,建立了Gaussian-Laplace噪声模型,并进一步建立了实现视线角速率提取的状态方程以及观测方程,得到了捷联成像导引系统的数学模型。由于传统的扩展Kalman(EKF)滤波方法不能完全适应复杂的非线性方程及非高斯噪声,进一步研究了利用粒子滤波(PF)以及无迹Kalman(UKF)滤波方法的视线角速率估计方法。 仿真研究表明,采用UKF方法对捷联成像导引系统视线角速率进行估计,既保证了系统对实时性的要求,又达到了较高的精度。


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