高超聲速飛行器慣性-天文傳遞對準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、高超聲速技術(shù)是21世紀(jì)航空航天技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，高超聲速飛行器具有速度快、突防能力強(qiáng)等特點(diǎn)，成為當(dāng)今世界軍事強(qiáng)國關(guān)注的戰(zhàn)略發(fā)展方向。高超聲速飛行器武器系統(tǒng)傳遞對準(zhǔn)的時間及精度決定了武器系統(tǒng)的反應(yīng)速度及打擊目標(biāo)的精確度。本文針對高超聲速飛行器的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，建立了慣性/天文傳遞對準(zhǔn)模型，包括:基于小失準(zhǔn)角假設(shè)的線性模型、基于大失準(zhǔn)角假設(shè)的非線性模型以及基于加性四元數(shù)的模型。分別搭建了基于卡爾曼濾波器以及無跡卡爾曼濾波器的數(shù)學(xué)仿真平臺，

2、對慣性/天文傳遞對準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。論文主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)給出了高超聲速飛行器傳遞對準(zhǔn)技術(shù)所涉及的空間坐標(biāo)系以及各坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。介紹了四元數(shù)的基本理論并給出了四元數(shù)的微分方程以及誤差方程。結(jié)合X-43A的試飛軌跡，給出了高超聲速飛行器的理想軌道數(shù)學(xué)模型，并利用Simulink對軌道的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真。
　　(2)分析了捷聯(lián)慣系統(tǒng)誤差，推導(dǎo)了發(fā)射點(diǎn)慣性坐標(biāo)系下的失準(zhǔn)角微分方程、速度誤差微分方程位置誤差

3、微分方程、加性四元數(shù)誤差微分方程以及基于加性四元數(shù)形式的速度誤差微分方程、位置誤差微分方程。分析了影響高超聲速飛行器傳遞對準(zhǔn)精度的誤差源，包括慣性器件誤差、撓曲變形誤差和桿臂效應(yīng)誤差，并對這些誤差源進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。
　　(3)介紹了星敏感器的基本原理及姿態(tài)解算算法，推導(dǎo)了TRIAD算法以及QUEST算法。根據(jù)不同的姿態(tài)解算算法，可獲得不同形式的姿態(tài)信息。利用星敏感器輸出的不同形式的姿態(tài)信息，在發(fā)射點(diǎn)慣性坐標(biāo)系下，分別建立了基于小失