导弹自主编队互定位与目标无源定位技术研究

论文摘要

本文以导弹编队协同作战为背景,对导弹巡航段的自主导航问题和末制导前段的定位问题进行了研究,提出了巡航段捷联惯导/雷达组合导航方案与末制导前段基于单目视线角信息的无源被动定位方法。首先介绍了捷联惯导的导航原理,利用牛顿力学定律与角速度叠加定理建立了捷联惯导导航的数学模型,分别分析了计算误差、加表陀螺工具误差以及初始对准误差对捷联惯导导航精度的影响。然后针对单一捷联惯导导航误差随时间不断积累这一缺陷,提出了一种利用雷达测量来校正捷联惯导误差的互定位方法:将陀螺加表常值误差作为导航系统的内部状态变量,通过雷达测量跟随弹与领航弹的相对位置信息,采用扩展卡尔曼滤波方法在线估计补偿陀螺加表常值误差,提高捷联惯导导航精度。最后研究了地面固定目标被动定位方法,结合领航弹高精度的导航信息,利用红外探测仪测量目标视线的角度信息,采用扩展卡尔曼滤波算法估计目标位置,并通过仿真分析定位误差与红外探测仪测角精度的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 协同定位研究现状
• 1.3 组合导航技术概述
• 1.3.1 惯性/卫星组合导航系统
• 1.3.2 惯性/天文组合导航系统
• 1.3.3 惯性/多普勒雷达组合导航系统
• 1.4 无源定位研究现状
• 1.5 本文研究内容及章节安排
• 第2章 捷联惯导系统的建模与仿真
• 2.1 引言
• 2.2 导航中常用坐标系
• 2.3 坐标系间转换关系
• 2.3.1 地球固联坐标系到导航坐标系Ne
• 2.3.2 弹体坐标系到导航坐标系的转换矩阵Bn
• 2.4 捷联惯导导航方程
• 2.4.1 姿态运动学方程
• 2.4.2 位置速度方程
• 2.5 捷联惯导误差来源及仿真分析
• 2.5.1 计算误差仿真
• 2.5.2 加表工具误差仿真
• 2.5.3 陀螺工具误差仿真
• 2.5.4 初始对准误差仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 互定位导航方案建模与仿真
• 3.1 引言
• 3.2 互定位导航滤波器
• 3.2.1 互定位导航状态方程
• 3.2.2 多普勒雷达观测方程
• 3.2.3 EKF组合导航算法
• 3.3 互定位导航仿真I
• 3.4 互定位导航仿真II
• 3.5 本章小结
• 第4章 固定目标无源被动定位
• 4.1 定位总体方案
• 4.2 EKF定位方法
• 4.2.1 目标定位状态方程
• 4.2.2 目标定位观测方程
• 4.2.3 EKF被动定位算法
• 4.3 EKF定位算法仿真分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢