[發明專利]一種空對地制導武器捷聯尋的視線重構方法

有效

• 申請號: 201410100244.7
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103822636A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 金岳;謝竹峰;溫陽;王懷野;張軍;王毅;林任
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種末制導信號提取方法，特別涉及一種空對地制導武器捷聯尋的視線重構方法，屬于制導與控制領域。

背景技術

自上世紀六十年代，隨著探測與成像技術的不斷發展，導引頭瞬時視場已經達到可以去掉萬向支架的程度，捷聯導引頭及其尋的制導技術也就應運而生。捷聯尋的制導技術作為一種低成本、高可靠性的新型制導技術，受到了各軍事強國的重視，并得到了迅速發展，并在新式低成本精確制導武器中得到了實際應用。由于擺脫了機械結構的限制，使導引頭的可靠性增加、視線跟蹤角速率不受限制、俯仰和方位跟蹤通道之間的摩擦交叉耦合消失、系統的結構復雜性和價格下降。

由于世界各國對該項技術的高度保密，至今國外早期的研究報告仍未解密。確認西方捷聯成像尋的制導技術的研究現狀及實戰應用情況比較困難。但軍事大國為突破捷聯成像尋的制導的有關技術，如穩定性、濾波、先進的制導算法技術方面投入了大量的財力與人力，僅僅美國海軍研究所1999年在捷聯導引頭DAMASK的先期研制上就耗資1500萬美元。可以肯定的是捷聯導引頭是解決國內低成本末制導武器的一種有效途徑，國內也逐漸重視捷聯控制技術的應用，本文提出的一種空對地制導武器的捷聯尋的視線重構方法旨在作為GPS輔助制導，以提高制導精度，解決了應用中的幾個重要制約難題：低精度的慣組捷聯導航誤差累積快；短時GPS信號屏蔽、中斷或星數小于4顆時仍可提供導航信息輸出；彈體姿態運動對視線角的耦合影響，制導所需的視線角速率信號不能直接量測，測量噪聲對控制系統影響。

捷聯尋的制導技術的應用簡化了傳統導引頭的伺服機構，結構設計簡單，便于維護，可靠性高，在成本、功耗、體積和重量等方面具有明顯的優勢，是未來低成本精確制導武器發展的一個重要方向。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種空地制導武器捷聯成像導引頭視線重構方法，為捷聯導引頭在低成本空地制導武器上的實際應用提供技術支持。

本發明技術解決方案：一種空對地制導武器捷聯尋的視線重構方法。采用自適應卡爾曼濾波設計基于偽距、偽距率的SINS/GPS緊耦合組合導航系統，以提高低精度的捷聯慣性導航系統和GPS導航系統的組合導航精度，獲得彈體姿態信息，通過坐標系轉換，推導了捷聯成像導引頭視線角解耦算法并實現了彈體姿態運動的解耦，得到慣性系下的導引頭視線角，然后通過小波濾波算法對慣性系視線角進行降噪處理，通過跟蹤微分器提取慣性系視線角微分信號，得到慣性系下的視線角速率，最后通過坐標轉換得到彈體系下的導引頭視線角速率，完成捷聯尋的視線重構。具體實現步驟如下：

第一步，通過導引頭得到彈體系下的視線角；

第二步，通過自適應卡爾曼濾波對捷聯慣性導航和GPS導航的緊耦合組合導航方式進行最優估計獲得實時彈體姿態信息；

第三步，根據彈體姿態信息，進行體系轉慣性系坐標變換，將導引頭輸出的體視線角轉換成慣性系下視線角；

第四步，對得到的慣性系下的視線角進行小波濾波，設計縱向小波濾波器，選取濾波參數，對縱向視線角中的噪聲進行處理，得到慣性系下濾波后的縱向視線角信號；同時，設計側向小波濾波器，選取濾波參數，對側向視線角中的噪聲進行處理，得到慣性系下濾波后的側向視線角信號；

第五步，通過微分環節計算慣性系下角速率信號，設計縱向與側向兩套跟蹤微分器（TD），得到輸入視線角的微分信號，并且有效抑制數字微分過程的噪聲，其中縱向跟蹤微分器輸入視線高低角，輸出視線高低角速率，側向跟蹤微分器輸入視線方位角，輸出視線方位角速率；

第六步，再次根據緊耦合組合導航輸出的彈體姿態信息進行慣性系轉體系坐標變換，將第五步得到的視線角速率信號轉換成體系下的視線角速率信號；

第七步，最后將體系下視線角速率信號輸出到導引環節解算制導指令。

所述步驟二，緊耦合組合導航方式具體實現過程如下：

（1）通過捷聯慣組測量彈體信息，包括速度、位置和姿態，根據捷聯慣組輸出的彈體位置和速度得到基于捷聯慣組的偽距和偽距率；

（2）通過GPS接收機測量GPS的偽距、偽距率等信息；

（3）自適應卡爾曼濾波環節，把步驟（1）、步驟（2）得到的偽距和偽距率求差作為觀測量建立組合導航系統的量測方程，以彈體的東北天速度偏差、經緯高位置偏差、俯仰偏航滾動姿態偏差和GPS的時鐘偏差以及時鐘漂移11個參數作為狀態量建立狀態方程，通過自適應卡爾曼濾波器進行最優估計；