一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法技术

本发明专利技术公开了一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。显然，这种方法不存在姿态耦合问题，使得过载反馈的信息更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法
：本专利技术属于导弹控制领域，涉及一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法。
技术介绍
制导弹药大多具有欠阻尼特性，当飞行环境较为恶劣、外界干扰因素较大时，极易由于弹体的剧烈振荡而失稳掉弹；由于现代战场对制导弹药增速增程的要求，制导弹药必须改善其在高空域低密度环境下带宽降低、响应变慢、静稳定度变差、机动能力变差的情况。设计自动驾驶仪可以有效改善制导弹药的动态响应特性。通常把伺服机构、控制面或推力矢量元件、弹体和传感器及相应反馈电路元件所组成的控制系统称为自动驾驶仪。过载驾驶仪是自动驾驶仪的一种，其包含一条弹体的纵向过载反馈回路，可通过其配置弹体控制回路极点，优化其响应速度与稳定裕度。在目前的工程应用领域，简单的阻尼回路驾驶仪已经在部分型号的制导弹药上装备，但是过载驾驶仪的制导弹药领域应用较少。其原因是：制导弹药通常要求低成本、小型化，限制了高精度的惯导系统的应用，而低成本的MEMS加速度计(以下简称加速度计)无法隔离弹体自身的弹性振动，其输出噪声较大且难以滤除，不能在控制系统中使用；且制导弹药通常具有自旋特性，加速度计的输出经过自旋调制成正弦信号，若需构建足够精度的过载信号，需要较高精度的滚转角信号，如果滚转角信号存在常值偏差，将使过载驾驶仪通道耦合，轻则影响制导弹药命中精度，重则导致制导弹药脱靶。以上都是过载驾驶仪难以在常规制导弹药上广泛应用的原因。在以上研究背景下，本专利提出一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，只需要在弹上搭载卫星导航系统，就可以利用卫星导航信息生成过载反馈信号，构建过载驾驶仪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。显然，这种方法不存在姿态耦合问题，使得过载反馈的信息更加精确。下面详述专利方案的实现方法。(1)定义发射坐标系：原点o——发射点x轴——水平面内的发射方向y轴——位于包含水平面内的发射方向的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向z轴——与x、y轴构成右手坐标系定义速度坐标系：原点o——弹体的质心x轴——与速度矢量方向重合y轴——位于包含速度矢量的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向z轴——与x、y轴构成右手坐标系(2)弹载计算机中装定射向——发射方向在水平面的投影与正北方向的夹角，以北偏西为正。(4)卫星导航系统在捕星、定位后实时的输出弹体的运动信息，主要包含定位信息：经度longM、纬度latM、高度altM和测速信息：东速VE、北速VN、天速VV。信号频率一般是10Hz。(5)弹载计算机执行如下步骤：(5.1)每更新一次卫星导航信号，执行一次以下运算：VYg＝VVVXg,VYg,VZg——弹药在发射坐标系内的x、y、z向速度θ——弹道倾角，弹体速度与发射坐标系xoz面的夹角ψV——弹道偏角，弹体速度在发射坐标系xoz面的投影与发射坐标系x轴的夹角(5.2)以启控时间前1s为时间基准点，弹载计算机分配一块内存用于存储以下数据：(t,θ,ψV)，其中t代表计算机时间。自时间基准点起连续存储10组数据(ti,θi,ψVi)(i＝1～10)。当存储够10组数据后，每更新一次新的(t,θ,ψV)数据，将存储数据中的第一包数据舍弃，并将新的数据加入数据包的末尾，保证存储数据中的10组数据是最新的。(5.3)到达启控时间，弹载计算机执行以下算法：(5.3.1)求解弹道倾角变化率弹道偏角变化率(5.3.2)构建虚拟过载信号：其中：ayv——速度坐标系xoy面内的过载，也称y向过载azv——速度坐标系xoz面内的过载，也称z向过载将ayv、azv用于过载反馈回路的构建即可。概念定义二符号列表有益效果：本专利技术的本专利提出一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，只需要在弹上搭载卫星导航系统，就可以利用卫星导航信息生成过载反馈信号，构建过载驾驶仪。附图说明：图1两回路过载驾驶仪结构简图；图2应用本专利技术的两过载驾驶仪结构简图；图3本专利方案辨识的虚拟过载与真实过载的对比图；图4加速度计敏感的过载与真实过载的对比图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：常见的过载驾驶仪的有两回路过载驾驶仪和三回路过载驾驶仪，以两回路过载驾驶仪为例，说明本专利的过载驾驶仪构建思路。两回路过载驾驶仪结构如图1所示。图1中，由角速率陀螺测量的弹体角速率信息构建的反馈回路称为阻尼回路，阻尼回路可以改善弹体的欠阻尼特性；由加速度计测量的过载信息构建的反馈回路称为过载回路，过载回路可以改善控制系统整体的频率特性。由于加速度计一般不在弹体质心安装，所以加速度计的输出信号中会包含弹体姿态信息的二阶微分量，称为姿态耦合，其幅度与加速度计的安装位置距质心的距离正相关。本专利提出一种利用卫星导航系统测量的数据辨识弹体过载并构建过载回路的方法，不使用加速度计，其改进的结构如下：由图2所示，通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。显然，这种方法不存在姿态耦合问题，使得过载反馈的信息更加精确。下面详述专利方案的实现方法。(1)定义发射坐标系：原点o——发射点x轴——水平面内的发射方向y轴——位于包含水平面内的发射方向的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向z轴——与x、y轴构成右手坐标系定义速度坐标系：原点o——弹体的质心x轴——与速度矢量方向重合y轴——位于包含速度矢量的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向z轴——与x、y轴构成右手坐标系(2)弹载计算机中装定射向——发射方向在水平面的投影与正北方向的夹角，以北偏西为正。(4)卫星导航系统在捕星、定位后实时的输出弹体的运动信息，主要包含定位信息：经度longM、纬度latM、高度altM和测速信息：东速VE、北速VN、天速VV。信号频率一般是10Hz。(5)弹载计算机执行如下步骤：(5.1)每更新一次卫星导航信号，执行一次以下运算：VYg＝VVVXg,VYg,VZg——弹药在发射坐标系内的x、y、z向速度θ——弹道倾角，弹体速度与发射坐标系xoz面的夹角ψV——弹道偏角，弹体速度在发射坐标系xoz面的投影与发射坐标系x轴的夹角(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，其特征在于：通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种无加速度计的卫星制导弹药的过载驾驶仪构建方法，其特征在于：通过卫星导航系统测量弹体的运动信息，利用运动信息，通过过载辨识算法计算弹体的过载，构建过载回路。


2.如权利要求1所述的过载驾驶仪构建方法，其特征在于，按照如下步骤：
(1)定义发射坐标系：
原点o——发射点
x轴——水平面内的发射方向
y轴——位于包含水平面内的发射方向的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向；
z轴——与x、y轴构成右手坐标系
定义速度坐标系：
原点o——弹体的质心
x轴——与速度矢量方向重合
y轴——位于包含速度矢量的铅锤面内，垂直于x轴向上的方向
z轴——与x、y轴构成右手坐标系
(2)弹载计算机中装定射向

——发射方向在水平面的投影与正北方向的夹角，以北偏西为正；
(4)卫星导航系统在捕星、定位后实时的输出弹体的运动信息，主要包含定位信息：经度longM、纬度latM、高度altM和测速信息：东速VE、北速VN、天速VV；信号频率一般是10Hz；
(5)弹载计算机构建虚拟过载信号。


3.如权利要求2所述的过载驾驶仪构建方法，其特征在于，步骤(5)按照如下步骤：
(5.1)每更新一次卫星导航信号，执行一次以下运算：



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【专利技术属性】
技术研发人员：韩丁丁，张勇为，王刚，袁毅，卢朝林，李兴国，
申请(专利权)人：西安睿高测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61