消除全捷联导引头制导回路刻度尺系数误差的装置和方法

摘要

本发明公开了一种消除全捷联导引头制导回路刻度尺系数误差的装置和方法，所述装置包括输入模块、滤波模块、评估模块和补偿模块，通过输入模块在过载指令信息上叠加强迫抖动信号，弹体前向通道和姿态陀螺补偿通道在经过滤波模块过滤后的信号中提取视线角速率信号弹体姿态角速率信号，通过评估模块建立状态方程和量测方程以及卡尔曼滤波方程，通过卡尔曼滤波方程评估计算刻度尺系数误差的估计值，通过补偿模块将刻度尺系数误差的估计值和弹体姿态角速率信息相乘，并将乘得的补偿信息输入至含弹体扰动的惯性系下弹目视线角速率信息中，从而完成刻度尺系数误差的补偿，消除刻度尺系数误差对制导回路稳定性的影响，并显著提高制导精度，减小脱靶量。

主权项

一种消除全捷联导引头制导回路刻度尺系数误差的装置，所述全捷联导引头制导回路包括：二次积分模块，其对接收到的目标加速度信息进行二次积分处理，并输出导弹与目标位置偏差信息；数学模块，其用于接收导弹与目标位置偏差信息，并输出弹目视线角信息；微分模块，其对弹目视线角信息进行微分计算得到弹目视线角速率信息；比例导引律模块，其接收弹目视线角速率信息，并将计算得到的过载指令信息输送至驾驶仪动力学模块；驾驶仪动力学模块，其输出导弹加速度响应信息；角速率陀螺动力学模块，其根据导弹加速度响应信息测量并输出弹体角速率信息；积分模块，其接收弹体角速率信息并对接收到的信息进行积分处理，得到弹体姿态角信息；其中，通过弹体前向通道提取弹目视线角速率信息，通过姿态陀螺补偿通道提取弹体姿态角速率信息；其特征在于，该装置包括：输入模块、滤波模块、评估模块和补偿模块，其中：输入模块用于输出强迫抖动信号，并将该强迫抖动信号叠加在由比例导引律模块输出的过载指令信息上，所述的强迫抖动信号为固定幅值和固定频率的正弦信号，其中，幅值大于或等于弹体需用过载，频率为15rad/s以上；滤波模块包括带通滤波器，带通滤波器设置于弹体前向通道和姿态陀螺补偿通道上，带通滤波器用于过滤进入弹体前向通道的信号和进入姿态陀螺补偿通道的信号，弹体前向通道和姿态陀螺补偿通道从经过带通滤波器过滤的信号中提取由强迫抖动信号引起的视线角速率信号和由强迫抖动信号引起的弹体姿态角速率信号；评估模块用于接收弹体前向通道和姿态陀螺补偿通道提取出的由强迫抖动信号引起的弹目视线角速率信息和由强迫抖动信号引起的弹体姿态角速率信息，跟据接收到的信息建立状态方程和量测方程，并根据状态方程和量测方程建立卡尔曼滤波方程，通过卡尔曼滤波方程计算得到刻度尺系数误差的估计值，把刻度尺系数误差的估计值输入至补偿模块，所述状态方程如下$\left[\begin{array}{c}\stackrel{·}{q}\\ \stackrel{··}{q}\\ \stackrel{·}{C}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 0\\ 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}q\\ \stackrel{·}{q}\\ C\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ {\mu }_s\end{array}\right]$量测方程如下${\stackrel{·}{q}}^{*}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}q\\ \stackrel{·}{q}\\ C\end{array}\right]+{\mu }_n$卡尔曼滤波方程如下$\left[\begin{array}{c}\stackrel{·}{q}\\ \stackrel{··}{q}\\ \stackrel{\stackrel{·}{^}}{C}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 0\\ 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}q\\ \stackrel{·}{q}\\ \hat{C}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{K}_1\\ K_2\\ K_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{·}{q}}^{*}-\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}q\\ \stackrel{·}{q}\\ \hat{C}\end{array}\right]\end{array}\right]$其中，q为惯性系下弹目视线角，为惯性系下弹目视线角速率，C为寄生回路刻度尺系数误差，μ_s为系统过程噪声，为含弹体扰动的惯性系下弹目视线角速率，θ为弹体姿态角，为刻度尺系数误差的估计值，μ_n为系统量测噪声，K₁、K₂、K₃为卡尔曼滤波方程增益；补偿模块用于接收评估模块输出的刻度尺系数误差的估计值，并将刻度尺系数误差的估计值乘以弹体姿态角速率得到补偿信息，补偿模块将其计算得到的补偿信息反馈至含弹体扰动的惯性系下弹目视线角速率信息中。