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基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究

胡欧磊,  王江,  林德福,  韩丁丁

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胡欧磊, 王江, 林德福, 韩丁丁. 基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217006-1217006(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
引用本文: 胡欧磊, 王江, 林德福, 韩丁丁. 基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217006-1217006(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
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Hu Oulei, Wang Jiang, Lin Defu, Han Dingding. Online compensation method for disturbing torque of laser gimbaled seeker using STUKF[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1217006-1217006(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
Citation: Hu Oulei, Wang Jiang, Lin Defu, Han Dingding. Online compensation method for disturbing torque of laser gimbaled seeker using STUKF[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1217006-1217006(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
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基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究

doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
  • 1.

    北京理工大学 宇航学院,北京 100081

基金项目: 

国家自然科学基金（61172182）

详细信息
    作者简介:

    胡欧磊(1990-),男,硕士生,主要从事飞行器制导控制方面的研究。Email:huoulei1215@163.com

  • 中图分类号: TJ765.3

Online compensation method for disturbing torque of laser gimbaled seeker using STUKF

  • 1.

    School of Aerospace Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China

  • 摘要: 隔离度会降低导引头输出信息的精度，增加导弹的脱靶量。针对激光平台导引头的隔离度问题，首先建立了考虑隔离度寄生回路的制导系统模型，经分析确定干扰力矩为引发隔离度的主要原因，并提出采用滤波算法对其进行估计补偿的方案。之后依据平台导引头的基本结构与干扰力矩的产生机理建立了用于在线辨识隔离度的非线性滤波模型，采用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法（STUKF）补偿建模误差，解决了干扰力矩难以精确建模的问题，以对其进行在线辨识与前馈补偿。最后对所提方法进行了数学仿真与半实物仿真实验论证，实验结果表明：所提方法可增强导引头光轴对弹目视线角速度的跟踪能力，改善导引头输出制导信息的品质，并有效地抑制隔离度，达到提升系统制导精度的目的。
    Abstract: Disturbance rejection rate(DRR) not only affects output accuracy of the seeker but also worsens the performance of missile guidance system. The main factor which causes the problem of DRR with laser gimbaled seeker is the disturbing torque. Aiming at the problem caused by DRR, a real time method for compensating disturbing torque based on Strong Tracking Unscented Kalman Filter(STUKF) was proposed. With the analysis of gimbaled seeker's operational principle and disturbing torque's mechanism, the nonlinear filter model for estimating the damping and spring torque was built. The STUKF algorithm was adopted to estimate the disturbing torque quickly and accurately, and the DRR was inhibited by the proposed method. Finally a math simulation and a hardware-in-loop simulation were put forward, the simulation results indicate that the accuracy of the seeker's output and stable performance of guidance system are improved after the disturbing torque is compensated.
  • [1] Song Tao, Lin Defu, Qi Zaikang. Analysis on the models of seeker disturbance rejection rate[J]. Transactions of Beijing Institution of Technology, 2013, 33(6):575-580. (in Chinese)宋韬, 林德福, 祁载康. 平台导引头隔离度模型辨析[J]. 北京理工大学学报, 2013, 33(6):575-580.
    [2] Huang Jipeng, Wang Yanjie, Sun Honghai, et al. Precise position measuring system for laser spot[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(4):841-848. (in Chinese)黄继鹏, 王延杰, 孙宏海, 等. 激光光斑位置精确测量系统[J]. 光学精密工程, 2013, 21(4):841-848.
    [3] Masten M K. Applications of control theory to design of line-of-sight stabilization systems[C]//American Control Conference, IEEE, 1985:1219-1222.
    [4] Song Tao, Lin Defu, Qi Zaikang, et al. Analysis on the characteristic of seeker disturbance rejection rate parasitical loop[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12):3309-3314. (in Chinese)宋韬, 林德福, 祁载康, 等. 平台导引头隔离度寄生回路特性分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12):3309-3314.
    [5] Du Yunli, Xia Qunli, Qi Zaikang. Research on effect of seeker disturbance rejection rate with phase lag on stability of parasitical loop[J]. Acta Armamentarii, 2011, 32(1):28-32. (in Chinese)杜运理, 夏群利, 祁载康. 导引头隔离度相位滞后对寄生回路稳定性影响研究[J]. 兵工学报, 2011, 32(1):28-32.
    [6] Wang Jiaxin, Lin Defu, Qi Zaikang, et al. Effect of strapdown seeker disturbance rejection rate on stability of PNG system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(10):2608-2613. (in Chinese)王嘉鑫, 林德福, 祁载康, 等. 全捷联导引头隔离度对制导稳定性的影响[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(10):2608-2613.
    [7] Yuan Yifang, Lin Defu, Yang Tao, et al. Effect of ground attack strapdown guided weapons seeker disturbance rejection rate on the performance of guidance system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(6):1956-1962. (in Chinese)袁亦方, 林德福, 杨涛, 等. 全捷联对地攻击制导武器导引头隔离度对制导系统性能的影响[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(6):1956-1962.
    [8] Kwon Y S, Hwang H Y, Choi Y S. Stabilization loop design on direct drive gimbaled platform with low stiffness and heavy inertia[C]//International Conference on Control, Automation and Systems, 2007:320-325.
    [9] Lin C L, Hsiao Y H. Adaptive feedforward control for disturbance torque rejection in seeker stabilizing loop[J]. Control Systems Technology, IEEE Transactions on, 2001, 9(1):108-121.
    [10] Xu Jiao, Wang Jiang, Song Tao, et al. A disturbance observer-based inhibition method for disturbance rejection rate of seeker[J]. Acta Armamentarii, 2014, 35(11):1790-1798. (in Chinese)徐娇, 王江, 宋韬, 等. 基于扰动观测器的导引头隔离度抑制方法研究[J]. 兵工学报, 2014, 35(11):1790-1798.
    [11] Zhang Nawen, Wang Yun, Liu Changyun, et al. Srtong tracking unscentad Kalman filter for tracking a ballistic target based on a maximum posterior estimation[J]. Journal of Air Force Engineering University(Nature Science Edition), 2014, 15(5):25-29. (in Chinese)张纳温, 汪云, 刘昌云, 等. 基于极大后验估计的STUKF算法跟踪再入弹道目标[J]. 空军工程大学学报:自然科学版, 2014, 15(5):25-29.
    [12] Wang Lei, Xia Qunli, Meng Xiuyun, et al. The study on proportional navigation based on the method of adjoint[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2012, 32(4):64-68. (in Chinese)王磊, 夏群利, 孟秀云, 等. 基于伴随法的比例导引制导精度研究[J]. 弹箭与制导学报, 2012, 32(4):64-68.
    [13] Nesline F W, Zarchan P. Radome induced miss distance in aero-dynamically controlled homing missile[C]//Proceedings of AIAA Guidance and Control Conference, 1984.
    [14] Zarchan P. Tactical and Strategic Missile Guidance[M]. US:AIAA, 2007.
  • [1] 徐洋, 方洋旺, 伍友利, 肖冰松, 张丹旭, 刘欢.  红外诱饵干扰下导引头视线角速度跳变特征建模 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 504001-0504001(11). doi: 10.3788/IRLA201948.0504001
    [2] 张文杰, 李威, 夏群利, 杜肖.  基于滑模扰动观测器的导引头隔离度在线抑制 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 23-30. doi: 10.3788/IRLA201948.S213002
    [3] 霍鑫, 吴瑷菁, 王孟渝, 邢宝祥.  基于位置域迭代学习的激光导引头测试系统时变周期干扰抑制 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 913002-0913002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0913002
    [4] 陈开伟, 温求遒, 夏群利.  半捷联导引头混合自抗扰控制系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1131001-1131001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1131001
    [5] 王伟, 纪毅, 石忠佼, 林德福, 林时尧.  基于扩展卡尔曼滤波器的捷联导引头刻度尺参数辨识 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 417003-0417003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0417003
    [6] 李慧, 梁巍巍, 殷瑞光, 王敏, 许振领, 王彦斌.  干扰和噪声对激光制导性能及精度的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206005-0206005(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0206005
    [7] 胡欧磊, 王江, 黄鹏, 林德福, 杨哲.  半捷联导引头隔离度影响与STUKF在线补偿 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 331002-0331002(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0331002
    [8] 刘仲宇, 张涛, 王平, 王统军.  红外导引头稳定平台主框架拓朴优化设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 218001-0218001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0218001
    [9] 胡欧磊, 王江, 王庆权, 林德福, 雷红波.  全捷联图像导引头隔离度辨识及其抑制技术应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1031001-1031001(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1031001
    [10] 张跃, 储海荣.  半捷联导引头机电平台观测器的角速率估计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3794-3800.
    [11] 曹阳, 郭靖.  粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3098-3102.
    [12] 郭冰涛, 王晓蕊, 王小兵, 袁宏学, 杨红坚.  诱饵弹作用后导引头成像特征建模及跟踪性能分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2027-2033.
    [13] 赵乾, 刘志国, 王仕成, 张帅.  高重频激光对激光导引头解码干扰的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1438-1443.
    [14] 刘磊, 沈宏海, 张葆.  卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2240-2244.
    [15] 范世鹏, 林德福, 路宇龙, 王广帅, 臧路尧.  激光导引头跟踪回路的设计与半实物仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3603-3607.
    [16] 刘俊辉, 单家元, 刘永善.  动力陀螺式导引头跟踪能力分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2209-2215.
    [17] 王恩德, 朱枫, 肖阳辉, 王小春, 邹勇, 张弛.  回元导引头跟踪收敛性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2599-2602.
    [18] 钱方, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰.  调幅式红外导引头干扰机理 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1432-1436.
    [19] 宋韬, 林德福, 祁载康, 孙宝彩.  平台导引头隔离度寄生回路特性分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3309-3314.
    [20] 周桃品, 李友年.  位标器干扰力矩的分析与自适应补偿 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1830-1834.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-11
  • 修回日期:  2016-05-20
  • 刊出日期:  2016-12-25

基于STUKF的激光平台导引头干扰力矩在线补偿方法研究

doi: 10.3788/IRLA201645.1217006
  • 1. 北京理工大学 宇航学院,北京 100081
    • 作者简介:

    胡欧磊(1990-),男,硕士生,主要从事飞行器制导控制方面的研究。Email:huoulei1215@163.com

  • 收稿日期: 2016-04-11
  • 修回日期: 2016-05-20
  • 刊出日期: 2016-12-25
基金项目:

国家自然科学基金（61172182）

  • 中图分类号: TJ765.3

摘要: 隔离度会降低导引头输出信息的精度，增加导弹的脱靶量。针对激光平台导引头的隔离度问题，首先建立了考虑隔离度寄生回路的制导系统模型，经分析确定干扰力矩为引发隔离度的主要原因，并提出采用滤波算法对其进行估计补偿的方案。之后依据平台导引头的基本结构与干扰力矩的产生机理建立了用于在线辨识隔离度的非线性滤波模型，采用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法（STUKF）补偿建模误差，解决了干扰力矩难以精确建模的问题，以对其进行在线辨识与前馈补偿。最后对所提方法进行了数学仿真与半实物仿真实验论证，实验结果表明：所提方法可增强导引头光轴对弹目视线角速度的跟踪能力，改善导引头输出制导信息的品质，并有效地抑制隔离度，达到提升系统制导精度的目的。

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