再入飞行器传递对准建模与仿真

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1、第28卷第8期计算机仿真2011年8月文章编号：1006—9348(2011)08—0083—04再入飞行器传递对准建模与仿真徐林，李世玲，屈新芬(中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900)摘要：在新型再入飞行器的研究中，保证飞行器落点精度，是通过传递对准技术对飞行器惯性测量系统(InertialMeasunementSystem。IMS)进行初始对准。针对再入飞行器用IMS的传递对准问题和惯性传感器误差特性，提出建立线性速度与姿态匹配传递对准模型，设计了模块化的传递对准仿真系统，并利用两种典型的再入轨迹进行仿真。仿真结果表明，模型的卡尔曼滤波器能够快速、精确地估

2、计出飞行器子惯性测量系统的姿态误差(20s内估计误差小于0．02。)，同时滤波器对陀螺常值漂移有较好的估计效果。关键词：惯性测量系统；传递对准；数学模型；卡尔曼滤波；再入飞行器中图分类号：V249．32文献标识码：BModelingandSimulationofTransferAlignmentforReentryVehicleXULin，LIShi—Ling，QUXin—fen(InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China)ABSTRA

3、CT：Applicationoftransferalignmenttechnologyininertialmeasurementsystem’sinitialalignmentisapossibleimprovementforfuturenew—stylereentryvehicle．Todealwiththisproblem，alineartransferalignmentmodelwithvelocityplusattitudematchingisderivedfromerrortheoriesofinertialsensorsandIMS．Modularizedsire-

4、ulationenvironmentisdesignedandtwotypicalreentrytrajectofiesareadoptedinsimulation．Simulationresultsinch-carethatattitudeei"／DrofslaveIMSCanbeestimatedrapidlyandpreciselybyKalmanfilterbasedonmodelproposedinthispaper，withestimationerrorlessthan0．020within20seconds，andgyroscope’smainfixedbiasc

5、analsobeestimated．KEY-WORDS：Inertialmeasurementsystem(IMS)；Transferalignment；Mathematicmodel；Kalmanfilter；Reentryvehicle1引言正确町靠的飞行控制对于保证再人飞行器的落点精度至关重要，而飞行器的姿态、速度和位置等又是实施控制所必需的信息，因此在再入飞行器的研制中，必须解决相关信息的实时、精确测磺问题。鉴于惯性测最的优越性(全自主、抗干扰、信息全面)，在飞行器上装备惯性测量系统(InertialMeasurementSystem。IMS)便是一种必然的选择。在未来

6、新型再人飞行器中，为满足不同分离部分对惯性测量信息的需求，需要在飞行器七装备多套IMS。但受飞行器整体空间、功耗、成本等因素的限制，较好的方式是装备一套高精度的平台式惯性测量系统(GimbaledIMS，GIMS)和若干套性价比高的捷联式惯性测量系统(Strap—down1MS．SIMS)。虽收稿刚明：2010一07—30然SIMS的测虽误差随时间增长很快，但只要不对SIMS进行过早的初始对准，即缩短工作时间，其测量误差仍町得到控制。利用GIMS对SIMS进行传递对准是实现这一目的的可能途径。目前，传递对准技术在车载武器、机载武器、舰载武器和空问武器等应用领域中已取得r许多研究

7、成果¨。4J，但针对再入飞行器的传递对准研究还未见公开报道。为研究该设想方案的可行性，本文从IMS误差理论出发，结合再入飞行器用IMS传递对准nⅡ题的特点，建立了传递对准数学模型，并进行了仿真研究。2传递对准问题描述惯性测量系统的传递对准是指以主惯性测鼍系统(简称主系统)的测最信息作为参考，对子惯性测量系统(简称子系统)进行初始对准的方法㈨。在本文所要探讨的传递对准问题中，主系统为高精度的平台式惯性测龉系统，子系统则为一83—巾低精度的捷联式惯性测最系统。由于载体结构变形以及安装误差等因素的