【摘 要】
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传统的激光制导武器能精确的击中目标,战场价值很高,作战性能相当可观。但是存在成本过高、结构过于复杂的缺点使得各个国家很难实现武器装备的完全精确化制导的目标。而现代战争对战场弹药的效费比提出了越来越高的要求,因此将传统的无控弹药进行低成本的精确化改造成为了近年来的研究热点。本文基于位置敏感探测器和卫星导航定位技术对弹丸和目标的测姿定位技术进行了研究。使用位置敏感探测器解算弹丸的滚转角和弹目视线角;使
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传统的激光制导武器能精确的击中目标,战场价值很高,作战性能相当可观。但是存在成本过高、结构过于复杂的缺点使得各个国家很难实现武器装备的完全精确化制导的目标。而现代战争对战场弹药的效费比提出了越来越高的要求,因此将传统的无控弹药进行低成本的精确化改造成为了近年来的研究热点。本文基于位置敏感探测器和卫星导航定位技术对弹丸和目标的测姿定位技术进行了研究。使用位置敏感探测器解算弹丸的滚转角和弹目视线角;使用卫星定位技术对弹丸进行定位,然后基于小攻角理论解算出弹丸的俯仰角和偏航角;最终根据弹丸的位姿信息以及弹目视线角信息完成对目标的跟踪定位。(1)为了提高弹丸的战场适应性,保证卫星导航系统能够正常工作,基于激光半主动制导炮弹平台的特征,在光学镜头表面设计了两款能同时覆盖GPS L1和北斗B3频段的共形四臂螺旋天线以及相应的馈电网络。最终选择了性能更好的双频四臂螺旋天线进行实物加工,并进行了外场卫星定位试验验证。试验结果表明天线在定位试验中接收的信号信噪比高,并且在各方位的弹体飞行姿态下均能实现较好的搜星定位效果。(2)为了降低设计成本以及减少系统的复杂度,仅使用卫星导航系统和位置敏感探测器对弹丸的位姿信息进行测量。使用卫星定位技术对弹丸位置进行定位,然后基于小攻角理论解算出弹丸的俯仰角和偏航角;使用位置敏感探测器解算弹丸的滚转角(地磁仅用于初值获取和辅助测量)。由于得到的解算数据误差较大,因此最后ELM算法对弹丸位姿信息进行预测,然后用卡尔曼滤波对弹丸的位姿信息进行最优值估计,仿真结果表明该算法能明显降低弹丸位姿信息的误差。(3)为了实现对目标的定位,通过位置敏感探测器解算得到了目标相对于弹丸的实现高低角和视线方位角。分析了对于目标定位研究的优缺点,依据弹丸的位置、姿态、视线角信息,提出了基于视线相交模型的目标自主定位方法。然后建立了目标定位的误差模型,直观的反应了各个参数对最终定位误差的影响。最后对目标定位的综合误差和最终定位效果进行了分析,仿真结果表明弹丸在捕获目标2.5s后的定位误差小于5m。
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