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1、系统工程与电子技术第25卷第10期SystemsEngineeringandElectronicsVol25No10,2003文章编号:1001506X(2003)10120003捷联式天线平台的角跟踪系统设计112周瑞青,吕善伟,刘新华(1.北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083;2.中国航天科工集团二院25所,北京100854)摘要:捷联式雷达导引头的角跟踪系统采用弹体姿态角补偿法可实现天线的捷联纯稳定,但无法直接得到用于比例导引的惯性视线角速率。为此,提出一种新的设计思路,将天线稳定与目标跟踪独立进行设计
2、,即在捷联稳定的基础上,采用卡尔曼滤波方法来估计目标视线角速度。仿真结果表明,相同参数条件下,卡尔曼滤波法比微分法精度高,对测量噪声较大的情况更为有效。该设计方法对于捷联稳定导引头如何实现比例导引具有指导意义。关键词:捷联式陀螺仪;天线平台;卡尔曼滤波;视线角速率中图分类号:V448.133文献标识码:ADesignofanAngleTrackingSystemWithStrapdownAntennaPlatform112ZHOURuiqing,LShanwei,LIUXinhua(1.SchoolofElectronicsand
3、InformationEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China;2.No.25InstituteoftheSecondAcademy,CASIC,Beijing100854,China)Abstract:Theattitudeanglecompensationcanbeusedtostabilizeastrapdownseekerantenna,butinertiallineofsight(LoS)rateforproporti
4、onalnavigationcannotbeobtaineddirectly.Forthispurposeanewdesignmethodisputforward.Antennastabilizationandtargettrackingaredesignedseparately.AdaptiveKalmanfilterisappliedtotheestimationoftheLoSrate.ItisshownthattheperformancecanbeimprovedbyuseofaKalmanfiltercomparedwithadiff
5、erentialfiherwiththesameparameters,anditismoreeffectivewhenthereisasensornoise.Thismethodispracticalforastrapdownstabilizationseekertoaccomplishproportionalnavigation.Keywords:Strapdowngyroscope;Antennaplatform;Kalmanfilter;LoSrate接测定视线角速率的能力,只能提供弹体坐标系内对目标位1引言置即视线角的测量数值,
6、且具有较大的测量噪声。理论上,目前,采用角速率陀螺反馈来稳定天线是雷达导引头角为实现比例导引需要的惯性视线角速率,可对弹体坐标系内[2]跟踪回路最常用的方案之一。这种方案是将两个体积小、精视线角取导数,并变换到惯性坐标系内得到,但具体实现度高的角速率陀螺,沿导引头的方位轴和俯仰轴方向安装在过程中存在微分运算对测量噪声的放大问题。天线的背面,作为天线稳定回路的反馈通道,与天线伺服系针对上述情况,本文采用卡尔曼滤波方法来估计比例导统闭合。而对于空间受限制的战术导弹,必须将天线背面的引所需视线角速率。卡尔曼滤波用于运动载体目标跟踪较[3~5]角速率陀
7、螺移走,以简化封装,减小体积。在这种条件下,天早出现在机载雷达上,有关导引头应用的文献报道不[6,7][6]线的稳定是利用已有的自动驾驶仪陀螺来实现的,这种稳定多。其中,Ekstrand对导引头视线运动方程进行了讨[1]论,并运用观测器方法给出了一种基于预测/更新机制的二方式称为捷联稳定(或远程稳定)。采用这种方案的系统[7]结构紧凑小巧,费用相对合理,在限定的战术技术条件下有阶滤波器设计。沈亮简单论述了一种采用卡尔曼滤波器较好的精度,而且同一惯性器件既可以用于天线平台的稳来提高导引头跟踪精度的方法。但是上述文献并未对稳定定,又可以为飞行控制系
8、统提供稳定与控制需要的弹体角速回路作明确的说明。本文考虑了数字稳定平台的实现,并重率信息,这就为天线平台与驾驶仪平台的一体化设计提供了点讨论导引头角跟
