制导炮弹用半捷联式惯性导航系统平台设计与试验

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1、2014年第3期导弹与航天运载技术No.32014总第332期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.332文章编号：1004-7182(2014)03-0020-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140305制导炮弹用半捷联式惯性导航系统平台设计与试验段晓敏，刘俊，李杰，杨卫（中北大学电子测试技术国防科技重点实验室，太原，030051）摘要：制导炮弹高发射过载和高滚转角速度的特点使得惯性导航系统在其上面的应用难以得到有效实现，针对上述问题提出了

2、一种半捷联式惯性导航平台系统，该系统利用所设计的半捷联式平台实现转移发射过载和隔离滚转运动的功能，从而为惯性导航系统在制导炮弹上的应用提供了条件。利用牛顿法对所设计的半捷联式平台进行动力学分析，并建立动力学方程。利用龙格-库塔法对所建立的方程进行仿真求解，得到半捷联式平台内筒的角度和角速度曲线。在飞行仿真转台上进行实验，验证了仿真结果，为进一步研究半捷联式惯性导航系统的工作性能提供了依据。关键词：惯性导航；半捷联式平台；动力学分析中图分类号：U666.1文献标识码：ADesignandTestof

3、PlatformwithPartialStrapdownInertialNavigationSystemforGuidedProjectileDuanXiaomin,LiuJun,LiJie,YangWei(ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory,NorthUniversityofChina,Taiyuan,030051)Abstract:Thehighlaunchoverloadandhighrollratechara

4、cteristicsofguidedprojectilemakeitdifficultforapplicationofinertialnavigationsystem.Toaddressthisproblem,asolutionofpartialstrapdowninertialnavigationsystemisproposed.Thesystemusesthepartialstrapdownplatformtotransferthelaunchoverloadingandisolatether

5、ollingmovement,inordertoprovidetheconditionsfortheinertialnavigationsystemapplicationinguidedprojectile.DynamicanalysisisaccomplishedforpartialstrapdownplatformusingtheNewtonmethod.Thedynamicalequationisestablished,andissolvedusingtheRunge-Kuttamethod

6、.Thecurveofangleandangularvelocityfortheplatformareobtained.Turntableexperimentswereconductedtoverifythesimulationresults.KeyWords:Inertialnavigation;Partialstrapdownplatform;Dynamicanalysis0引言炮弹的导航系统。一些文献对低成本、小体积、抗过大部分制导炮弹采用的都是滚转弹体，这种炮弹载能力强的MEMS惯性传感器

7、和地磁传感器在炮弹导[3,4]在飞行过程中会保持较高的滚转角速率，另外炮弹在航上的应用进行了研究。另外一些研究者则对卫星发射时会受到巨大的过载和震颤的作用，这些因素使导航系统和组合导航系统在炮弹上的应用分别做了分[1,2][5,6]得惯性导航系统在制导炮弹上难以应用。制导炮弹析讨论。目前大多数研究侧重于解决非滚转炮弹或较小的口径、较低的成本以及发射时承受的高过载，低速滚转炮弹的导航制导。使得体积大、造价高并且抗过载性能差的平台式惯性本研究给出了一种面向高速滚转炮弹惯性导航的导航系统难以适用。而弹体

8、高速滚转的特性，也使得解决方案，该方案采用半捷联式惯性导航系统，利用捷联式惯性导航系统无法精确测量轴向自转角速度，半捷联式平台使得安装有惯性传感器的内筒在弹体滚不能建立准确的姿态矩阵，因此捷联式惯性导航系统转轴方向保持稳定，在俯仰轴和偏航轴保持捷联。被也无法有效使用。隔离后的惯性传感器将不受弹体高转速的影响，从而国内外学者一直致力于探索能够有效应用于制导有效完成对弹体飞行参数的测量。本文对设计的平台收稿日期：2013-03-10；修回日期：2013-04-24基金项目：国家自然科学