【摘 要】
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对于弹箭姿态测量问题,低成本单一测姿系统存在测姿精度低、工作稳定性差、容错率低等局限性。考虑到MIMU测系统集成度高、技术成熟的优点,MIMU/GPS组合测姿技术受到许多学者
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对于弹箭姿态测量问题,低成本单一测姿系统存在测姿精度低、工作稳定性差、容错率低等局限性。考虑到MIMU测系统集成度高、技术成熟的优点,MIMU/GPS组合测姿技术受到许多学者的研究。虽然MIMU/GPS组合测姿系统有着其易于工程实现性的优点,但是GPS卫星导航信息的控制权在于他国,使得我国的武器系统缺乏信息安全保障。基于以上问题,本文以高精度稳定可靠测量弹箭姿态的应用需求为背景,提出MIMU/BDS/GM组合系统测姿方案,其中BDS为北斗导航卫星系统(Bei Dou Navigation Satellite System),GM 为地磁(Geomagnetism)测姿单元,并通过 Kalman滤波技术提高组合系统测姿精度。本文首先描述了MIMU/BDS/GM组合测姿系统的发展现状并对组合测姿系统发展趋势做出总结;以常规导弹为研究对象,对测姿坐标系进行介绍并推导坐标系之间转换关系,为滤波系统观测量提供理论依据;接着根据各个子单元基本测姿原理,推导导弹姿态角、速度、位置的更新算法,并建立各个测姿子单元误差模型,作为滤波系统子滤波器设计的参考;然后设计组合式姿态测量系统的滤波器,并采用分散式联邦Kalman滤波方法对组合式姿态测量系统的状态误差进行了估计;最后采用Matlab数值仿真软件对设计的组合式姿态测量系统的滤波算法进行仿真实验。在MATLAB数值仿真软件中搭建组合式姿态测量系统滤波器,对组合式姿态测量系统滤波算法进行仿真实验,仿真结果表明MIMU/BDS/GM组合测姿系统的测姿误差不发散,测姿精度高,验证了组合测姿系统及滤波方法满足弹箭姿态测量的应用需求。
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