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捷联成像导引头视线角速率估计方法研究

作 者: 李璟璟
导 师: 伊国兴
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 捷联 视线角速率 野值 UKF
分类号: TJ765
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 180次
引 用: 2次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题的来源及研究的目的和意义  8-9
  1.2 当前国内外研究现状及分析  9-12
  1.3 论文主要内容简介  12-14
第2章 视线角速率解耦公式  14-27
  2.1 坐标系定义及坐标转换  14-22
    2.1.1 坐标系定义  14-15
    2.1.2 坐标系之间的转换  15-22
  2.2 视线角速率解耦公式的推导  22-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 弹目拦截仿真  27-38
  3.1 弹目拦截方程组  27-30
    3.1.1 导弹空间运动方程组  27-29
    3.1.2 常用导弹导引方法  29-30
  3.2 弹目拦截仿真  30-37
    3.2.1 二维追踪法弹目拦截方程  30-31
    3.2.2 二维追踪法弹目拦截仿真  31-33
    3.2.3 三维比例法弹目拦截方程  33-35
    3.2.4 三维比例法弹目拦截仿真  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章 抗野值方法研究  38-45
  4.1 野值  38-39
    4.1.1 野值产生的原因  38
    4.1.2 抗野值方法  38-39
  4.2 抗野值Kalman 方法  39-44
    4.2.1 抗野值Kalman 方法介绍  39-40
    4.2.2 抗野值Kalman 方法仿真  40-44
  4.3 本章小结  44-45
第5章 视线角速率估计  45-56
  5.1 捷联成像导引系统模型  45-50
    5.1.1 噪声模型  45-48
    5.1.2 状态方程  48-50
    5.1.3 观测方程  50
  5.2 角速率估计方法介绍  50-52
  5.3 滤波仿真分析比较及结论  52-55
    5.3.1 观测噪声为高斯噪声  52-53
    5.3.2 观测噪声为非高斯噪声  53-54
    5.3.3 分析比较  54-55
  5.4 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火箭、导弹 > 导弹 > 制导与控制
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