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车载子母弹动基座传递对准技术研究

李德伟  
【摘要】:弹道导弹运载子母弹头能够有效的进行远距离、大面积的打击。子弹头由于承载能力限制,通常携带体积较小、精度较低的惯性器件;而母弹头有较强的承载能力,可以携带更大、更精确的惯性器件,因而母弹头的惯性导航精度比子弹头的惯性导航精度高。由母弹头与子弹头解算的惯性导航信息差值来估计母弹与子弹的安装误差角,用此角对子弹头的捷联惯导姿态矩阵进行修正,将子弹头的低精度惯导的导航信息向母弹头高精度惯导的导航信息靠拢,这一过程称之为传递对准。车辆运载子母弹行驶至发射点过程中会由于刹车、路面坡度等原因产生各种随机激励,本文通过对这些随机激励进行双矢量动态特性检测,然后由检测结果建立不同车载惯导对母弹惯导的传递对准模型,进行车载惯导对母弹惯导的传递对准;然后分别在子母弹起竖和导弹主动段飞行过程中进行母弹惯导对子弹惯导的传递对准。利用多方案传递对准过程充分减少导弹射前准备时间,精确估计母弹与子弹之间的安装误差角,从而保证在子母弹分离瞬间子弹惯导拥有较精确的初始导航信息。由于惯导的信息不同步等原因,主子惯导数据之间存在时间延迟,本文认为延迟的时间内载体的加速度和角速度近似不变,建立基于时间延迟补偿的传递对准模型,降低时间延迟对传递对准的影响,提高传递对准的精度。母弹与子弹之间存在一定距离,且并不是严格的刚性安装,导致母弹与子弹之间存在杆臂效应和弹性形变,这些因素互相耦合降低传递对准的精度;本文利用二阶马尔科夫模型对弹性变形进行建模,对弹性变形和杆臂效应分别进行补偿,然后建立耦合的动态杆臂补偿模型,以提高最终传递对准精度。实际的惯性导航误差模型是复杂的非线性模型,需要使用如EKF、UKF等非线性的滤波进行对准,而这些滤波一般计算时间较长;而对模型进行线性化会造成截断误差,使模型偏离实际,降低对准精度。本文提出基于坐标轴虚拟旋转的二次对准方法,即首先进行第一次传递对准,然后依据第一次传递对准的估计结果对子弹惯导的坐标轴进行虚拟旋转,重新进行第二次传递对准,同时将二次对准与非线性的UKF、CKF滤波算法进行比较。结果表明,二次对准可以有效提高传递对准精度,降低对准计算时间。


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