制導(dǎo)炮彈用半捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺設(shè)計與試驗

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1、2014年第3期導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)No.32014總第332期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.332文章編號:1004-7182(2014)03-0020-04DOI:10.7654/j.issn.1004-7182.20140305制導(dǎo)炮彈用半捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺設(shè)計與試驗段曉敏,劉俊,李杰,楊衛(wèi)(中北大學(xué)電子測試技術(shù)國防科技重點實驗室,太原,030051)摘要:制導(dǎo)炮彈高發(fā)射過載和高滾轉(zhuǎn)角速度的特點使得慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在其上面的應(yīng)用難以得到有效實現(xiàn),針對上述問題提出了

2、一種半捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航平臺系統(tǒng),該系統(tǒng)利用所設(shè)計的半捷聯(lián)式平臺實現(xiàn)轉(zhuǎn)移發(fā)射過載和隔離滾轉(zhuǎn)運動的功能,從而為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在制導(dǎo)炮彈上的應(yīng)用提供了條件。利用牛頓法對所設(shè)計的半捷聯(lián)式平臺進(jìn)行動力學(xué)分析,并建立動力學(xué)方程。利用龍格-庫塔法對所建立的方程進(jìn)行仿真求解,得到半捷聯(lián)式平臺內(nèi)筒的角度和角速度曲線。在飛行仿真轉(zhuǎn)臺上進(jìn)行實驗,驗證了仿真結(jié)果,為進(jìn)一步研究半捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作性能提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:慣性導(dǎo)航;半捷聯(lián)式平臺;動力學(xué)分析中圖分類號:U666.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼: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引言炮彈的導(dǎo)航系統(tǒng)。一些文獻(xiàn)對低成本、小體積、抗過大部分制導(dǎo)炮彈采用的都是滾轉(zhuǎn)彈體,這種炮彈載能力強(qiáng)的MEMS慣性傳感器

7、和地磁傳感器在炮彈導(dǎo)[3,4]在飛行過程中會保持較高的滾轉(zhuǎn)角速率,另外炮彈在航上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。另外一些研究者則對衛(wèi)星發(fā)射時會受到巨大的過載和震顫的作用,這些因素使導(dǎo)航系統(tǒng)和組合導(dǎo)航系統(tǒng)在炮彈上的應(yīng)用分別做了分[1,2][5,6]得慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在制導(dǎo)炮彈上難以應(yīng)用。制導(dǎo)炮彈析討論。目前大多數(shù)研究側(cè)重于解決非滾轉(zhuǎn)炮彈或較小的口徑、較低的成本以及發(fā)射時承受的高過載,低速滾轉(zhuǎn)炮彈的導(dǎo)航制導(dǎo)。使得體積大、造價高并且抗過載性能差的平臺式慣性本研究給出了一種面向高速滾轉(zhuǎn)炮彈慣性導(dǎo)航的導(dǎo)航系統(tǒng)難以適用。而彈體

8、高速滾轉(zhuǎn)的特性,也使得解決方案,該方案采用半捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng),利用捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)無法精確測量軸向自轉(zhuǎn)角速度,半捷聯(lián)式平臺使得安裝有慣性傳感器的內(nèi)筒在彈體滾不能建立準(zhǔn)確的姿態(tài)矩陣,因此捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸方向保持穩(wěn)定,在俯仰軸和偏航軸保持捷聯(lián)。被也無法有效使用。隔離后的慣性傳感器將不受彈體高轉(zhuǎn)速的影響,從而國內(nèi)外學(xué)者一直致力于探索能夠有效應(yīng)用于制導(dǎo)有效完成對彈體飛行參數(shù)的測量。本文對設(shè)計的平臺收稿日期:2013-03-10;修回日期:2013-04-24基金項目:國家自然科學(xué)

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