陈红英, 罗文田

(1.中国民用航空飞行学院 飞行技术学院, 四川 广汉 618307;2.中国民用航空飞行学院 航空工程学院, 四川 广汉 618307)

基于弹体动力学信息的速率陀螺滤波

陈红英1, 罗文田2

(1.中国民用航空飞行学院 飞行技术学院, 四川 广汉 618307;2.中国民用航空飞行学院 航空工程学院, 四川 广汉 618307)

摘要:针对使用低精度惯性器件的战术制导武器中速率陀螺精度低、噪声大的问题,提出了一种基于弹体动力学信息降低陀螺噪声的方法。该方法通过将弹体姿态动力学方程与扩展卡尔曼滤波算法相结合来构建滤波器,并在飞行过程中利用导弹的先验特征信息和实测的执行机构信息来实时校正陀螺的测量值;然后从理论上证明了所建立非线性滤波系统是局部可观测和有效的。仿真结果表明,该滤波方法可以有效地抑制速率陀螺的测量误差。

关键词:速率陀螺; 弹体动力学; 扩展卡尔曼滤波器; 局部可观测性; 半实物仿真

0引言

速率陀螺是导弹姿态控制系统的基本测量装置,对于小型战术导弹,由于其作用对象、作用距离和成本等原因,越来越多地使用微机械电子系统(MEMS)陀螺。MEMS陀螺具有成本低、尺寸小、重量低等优点;但因其精度较低,且需要直接安装在弹体上测量弹体的角速度而制约了其应用。由于飞行过程中的动态环境较为恶劣,使得陀螺的输出信号有更大的噪声,提取的角速度信息有很大误差。针对这种情况,传统的解决思路是对陀螺系统本身和其误差机理建模分析,并设计相应的降噪算法[1-2]。……