制導飛行器低成本MEMS陀螺的漂移辨識方法

本發(fā)明涉及制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，屬于飛行器制導控制。

背景技術：

1、精確打擊是精確制導飛行器最重要的性能指標，現有技術中，使用最為廣泛的精確打擊手段是慣性/衛(wèi)星組合導航技術。

2、雖然組合導航技術相比于其它制導方法具有較大的優(yōu)點，但是該種制導方法依賴高精度的慣性器件。

3、當該種制導方法應用于低成本飛行器中時，由于低成本飛行器中采用的是低成本慣性器件，低成本慣性器件精度低且飄逸難以辨識，會對組合導航的性能造成惡劣影響。

4、進一步地，在低成本飛行器中，除了存在低成本慣性器件精度低的問題，低成本飛行器還普遍采用大量程mems陀螺，其漂移更大，彈體滾轉角速度的測量精度不足，這導致無法獲取精確的滾轉角來進行控制指令分解。

5、因此，為提高低成本飛行器精確打擊的精準度，有必要對于采用組合導航的制導飛行器進行深入研究，以解決低成本mems陀螺的漂移無法準確辨識的問題。

技術實現思路

1、為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了深入研究，設計出一種制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，包括以下步驟：

2、s1、對原始陀螺數據進行頻譜分離處理，消除滾轉軸的陀螺漂移；

3、s2、設置捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，采用分離處理后的陀螺數據進行捷聯(lián)慣導解算，獲得初步導航參數；

4、s3、衛(wèi)星導航輸出的參數與初步導航參數進行融合估計，獲得修正導航參數；

5、s4、采用修正導航參數進行飛行器的制導。

6、在一個優(yōu)選的實施方式中，s1中，通過設置帶通濾波器對原始陀螺數據進行頻譜分離處理。

7、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述帶通濾波器為二階帶通濾波器，通過頻率分離處理，將非正交誤差導致的低頻段誤差消除，實現消除滾轉軸的陀螺漂移。

8、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述二階帶通濾波器表示為：

9、ωx＝k1ω′x(i-1)-k2ω′x(i-2)+k3(ω′x(i)-ω′x(i-1))

10、ωz＝k1ω′z(i-1)-k2ω′z(i-2)+k3(ω′z(i)-ω′z(i-1))

11、其中，ωx、ωz為通過帶通濾波后的x、z軸陀螺數據；ω′x、ω′z為陀螺采樣的原始數據，遞推初值均設置為0，k1、k2、k3為可設置參數；i為當前時刻。

12、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述捷聯(lián)慣導系統(tǒng)設置為：

13、

14、

15、

16、x(t)為捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的狀態(tài)，設置為：

17、

18、其中，f(t)為時變的狀態(tài)轉移矩陣，由捷聯(lián)慣導計算得到的參數獲?。籫(t)為噪聲分配矩陣；w(t)為系統(tǒng)噪聲向量；fn×為彈體比力在導航系上的投影所構成的叉乘矩陣；代表導航系n與彈體系b之間的方向余弦矩陣的第m行第n列的數值；rm、rn、h、l分別代表地球子午圈半徑、卯酉圈半徑、彈體海拔和緯度；φe、φn、φu為捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的數學平臺與實際導航系坐標系(即東北天坐標系)之間的誤差角在東、北、天方向的分量；δve、δvn、δvu為東、北、天方向的速度誤差，δl、δλ、δh為緯度、經度、海拔誤差，為加速度計零偏，為陀螺在y軸分量的漂移。

19、在一個優(yōu)選的實施方式中，在s3中，所述融合估計是指設置誤差量測系統(tǒng)，通過卡爾曼濾波對量測系統(tǒng)狀態(tài)進行估計，獲得當前時刻系統(tǒng)誤差估計值，以系統(tǒng)誤差估計值修正當前時刻的初步導航參數，獲得修正導航參數。

20、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述誤差量測系統(tǒng)中，量測值包括位置誤差。

21、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述誤差量測系統(tǒng)中，量測值還包括偏航角誤差量。

22、在一個優(yōu)選的實施方式中，初步導航參數計算出的彈道偏角ψins和衛(wèi)星導航提供的彈道偏角ψgps相減即可獲得偏航角誤差量測值zψ。

23、在一個優(yōu)選的實施方式中，所述誤差量測系統(tǒng)設置為：

24、z(t)＝h(t)x(t)+v(t)

25、

26、

27、

28、其中，z(t)為量測值，h(t)為量測矩陣；v(t)為量測噪聲，視為白噪聲環(huán)節(jié)；

29、vsins為初步導航參數中的速度，vgps為衛(wèi)星導航輸出的速度，

30、lsins為初步導航參數中的緯度，lgps為衛(wèi)星導航輸出的緯度，λsins為初步導航參數中的經度，λgps為衛(wèi)星導航輸出的經度，hsins為初步導航參數中的海拔，hgps為衛(wèi)星導航輸出的海拔。

31、本發(fā)明所具有的有益效果包括：

32、(1)本發(fā)明提供的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，可以提升獲得的姿態(tài)信息精準度，提升飛行器飛行平穩(wěn)度；

33、(2)本發(fā)明提供的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，能夠消除滾轉角誤差震蕩現象，提升陀螺儀測量精度，從而提高制導精度，實現飛行器的精確打擊；

34、(3)本發(fā)明提供的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，克服了低成本mems慣性器件的缺陷，可以實現對陀螺漂移的精確估計。

技術特征：

1.一種制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

3.根據權利要求2所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

4.根據權利要求3所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

6.根據權利要求1所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

7.根據權利要求6所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

8.根據權利要求7所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

9.根據權利要求8所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

10.根據權利要求9所述的制導飛行器低成本mems陀螺的漂移辨識方法，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明公開了一種制導飛行器低成本MEMS陀螺的漂移辨識方法，包括以下步驟：對原始陀螺數據進行頻譜分離處理，消除滾轉軸的陀螺漂移；設置捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，采用分離處理后的陀螺數據進行捷聯(lián)慣導解算，獲得初步導航參數；衛(wèi)星導航輸出的參數與初步導航參數進行融合估計，獲得修正導航參數；采用修正導航參數進行飛行器的制導。本發(fā)明公開的制導飛行器低成本MEMS陀螺的漂移辨識方法，可以提升獲得的姿態(tài)信息精準度，提升飛行器飛行平穩(wěn)度，克服了低成本MEMS慣性器件的缺陷，可以實現對陀螺漂移的精確估計，從而提高制導精度，實現飛行器的精確打擊。

技術研發(fā)人員：王江,楊啟帆,范世鵬,胡少勇,毛寧,劉暢
受保護的技術使用者：北京理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/31