【整理分享】 捷联惯导--导弹姿态控制和制导的关键技 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 02:10:05
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<P>国产小型化捷联惯导组合
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<P>国产小型化挠性陀螺惯性测量组合</P>
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<P>国产小型惯性测量装置</P>
<P>   说起现代战争中的精确打击武器和外科手术式战争,广大军迷们可能会津津乐道上一大堆精确制导武器,什么战斧巡航导弹、JDAM、先进地地导弹、先进中距空空弹等等,无一不是精确制导武器的典范。但是在这些战果卓著、名头响亮的武器背后,人们往往忽略了一种重要的保证设备--惯性导航设备。</P>
<P>   精确制导武器给人们印象最深的通常是最后一刻致命一击的精准和破坏力,实际中远距离射程的制导武器在到达最后攻击点前,多数都需要经过一段无制导的巡航或滑翔阶段,这个阶段需要按照一定的预定轨迹修正运动姿态,以保证在导弹或制导炸弹末段进入导引头的有效制导区域,否则就会造成目标丢失脱靶。要保证导弹按照可计算和控制的轨迹飞行,就需要提供导弹运动矢量的各种参数和相对参照坐标系,这些数据和参照坐标系的来源就是惯性导航设备。</P>
<P>   惯性导航系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。具有很好的隐蔽性,其工作环境不仅包括空中、地球表面,还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。</P>
<P>   目前,惯导可分为两大类:平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于,前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于由陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;在捷联式惯导中,陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成,故有时也称作"数学平台",它的姿态数据是通过计算得到的。惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此长射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正,JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合(GPS/INS),战斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技术,多数运载火箭采用平台式惯导等。</P>
<P>   惯导系统的机制目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式,根据环境和精度要求的不同,广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。</P>
<P>   我国在惯导研究方面起步相对较晚,但近年来已经取得了长足进步,在军民用的各个领域都发挥了重要作用。本届航展展出了多种惯性导航装置,从中我们可以看到目前我国在这方面所取得的一些成就。</P>
<P>   说起现代战争中的精确打击武器和外科手术式战争,广大军迷们可能会津津乐道上一大堆精确制导武器,什么战斧巡航导弹、JDAM、先进地地导弹、先进中距空空弹等等,无一不是精确制导武器的典范。但是在这些战果卓著、名头响亮的武器背后,人们往往忽略了一种重要的保证设备--惯性导航设备。</P>
<P>   精确制导武器给人们印象最深的通常是最后一刻致命一击的精准和破坏力,实际中远距离射程的制导武器在到达最后攻击点前,多数都需要经过一段无制导的巡航或滑翔阶段,这个阶段需要按照一定的预定轨迹修正运动姿态,以保证在导弹或制导炸弹末段进入导引头的有效制导区域,否则就会造成目标丢失脱靶。要保证导弹按照可计算和控制的轨迹飞行,就需要提供导弹运动矢量的各种参数和相对参照坐标系,这些数据和参照坐标系的来源就是惯性导航设备。</P>
<P>   惯性导航系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。具有很好的隐蔽性,其工作环境不仅包括空中、地球表面,还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。</P>
<P>   目前,惯导可分为两大类:平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于,前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于由陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;在捷联式惯导中,陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成,故有时也称作"数学平台",它的姿态数据是通过计算得到的。惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此长射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正,JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合(GPS/INS),战斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技术,多数运载火箭采用平台式惯导等。</P>
<P>   惯导系统的机制目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式,根据环境和精度要求的不同,广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。</P>
<P>   我国在惯导研究方面起步相对较晚,但近年来已经取得了长足进步,在军民用的各个领域都发挥了重要作用。本届航展展出了多种惯性导航装置,从中我们可以看到目前我国在这方面所取得的一些成就。(编辑:前线)
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<P>以上图文均采自千龙军事网。</P>

<B>(部分节选)PL-9C导弹设计师梁晓庚谈中国空军空空导弹</B></P>
摘自《兵工科技》增刊 作者:李学峰</P>
<P>记者:捷联惯导是一种什么样的制导方式? </P>
<P>梁总:它主要是采用计算机技术和惯性器件,比如激光陀螺、光纤陀螺等,这一类器件没有记忆功能,但测量精度比较高,如角加速度变化,然后把这些数据通过计算机记忆起来,计算机随时记忆角加速度和线加速度,这样就可以感知导弹的位置、姿态,通过计算机解算出来后,形成控制指令。 </P>
<P>记者:那么它与传统的机械惯性制导有何区别呢? </P>
<P>梁总:主要是在动态计算机技术方面,把过去机械的东西变为计算机的东西,这样做的好处就是动态范围大,受机械的制约小。比如过去的陀螺有位置限制,角度不能太大,太大的话陀螺就倒台了,而捷联惯导就没这一限制,只要在允许的最大角速度范围内即可。
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[此贴子已经被作者于2004-7-4 15:34:20编辑过]
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<P>国产小型化捷联惯导组合
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<P>国产小型化挠性陀螺惯性测量组合</P>
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<P>国产小型惯性测量装置</P>
<P>   说起现代战争中的精确打击武器和外科手术式战争,广大军迷们可能会津津乐道上一大堆精确制导武器,什么战斧巡航导弹、JDAM、先进地地导弹、先进中距空空弹等等,无一不是精确制导武器的典范。但是在这些战果卓著、名头响亮的武器背后,人们往往忽略了一种重要的保证设备--惯性导航设备。</P>
<P>   精确制导武器给人们印象最深的通常是最后一刻致命一击的精准和破坏力,实际中远距离射程的制导武器在到达最后攻击点前,多数都需要经过一段无制导的巡航或滑翔阶段,这个阶段需要按照一定的预定轨迹修正运动姿态,以保证在导弹或制导炸弹末段进入导引头的有效制导区域,否则就会造成目标丢失脱靶。要保证导弹按照可计算和控制的轨迹飞行,就需要提供导弹运动矢量的各种参数和相对参照坐标系,这些数据和参照坐标系的来源就是惯性导航设备。</P>
<P>   惯性导航系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。具有很好的隐蔽性,其工作环境不仅包括空中、地球表面,还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。</P>
<P>   目前,惯导可分为两大类:平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于,前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于由陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;在捷联式惯导中,陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成,故有时也称作"数学平台",它的姿态数据是通过计算得到的。惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此长射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正,JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合(GPS/INS),战斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技术,多数运载火箭采用平台式惯导等。</P>
<P>   惯导系统的机制目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式,根据环境和精度要求的不同,广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。</P>
<P>   我国在惯导研究方面起步相对较晚,但近年来已经取得了长足进步,在军民用的各个领域都发挥了重要作用。本届航展展出了多种惯性导航装置,从中我们可以看到目前我国在这方面所取得的一些成就。</P>
<P>   说起现代战争中的精确打击武器和外科手术式战争,广大军迷们可能会津津乐道上一大堆精确制导武器,什么战斧巡航导弹、JDAM、先进地地导弹、先进中距空空弹等等,无一不是精确制导武器的典范。但是在这些战果卓著、名头响亮的武器背后,人们往往忽略了一种重要的保证设备--惯性导航设备。</P>
<P>   精确制导武器给人们印象最深的通常是最后一刻致命一击的精准和破坏力,实际中远距离射程的制导武器在到达最后攻击点前,多数都需要经过一段无制导的巡航或滑翔阶段,这个阶段需要按照一定的预定轨迹修正运动姿态,以保证在导弹或制导炸弹末段进入导引头的有效制导区域,否则就会造成目标丢失脱靶。要保证导弹按照可计算和控制的轨迹飞行,就需要提供导弹运动矢量的各种参数和相对参照坐标系,这些数据和参照坐标系的来源就是惯性导航设备。</P>
<P>   惯性导航系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。具有很好的隐蔽性,其工作环境不仅包括空中、地球表面,还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。</P>
<P>   目前,惯导可分为两大类:平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于,前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于由陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;在捷联式惯导中,陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成,故有时也称作"数学平台",它的姿态数据是通过计算得到的。惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此长射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正,JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合(GPS/INS),战斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技术,多数运载火箭采用平台式惯导等。</P>
<P>   惯导系统的机制目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式,根据环境和精度要求的不同,广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。</P>
<P>   我国在惯导研究方面起步相对较晚,但近年来已经取得了长足进步,在军民用的各个领域都发挥了重要作用。本届航展展出了多种惯性导航装置,从中我们可以看到目前我国在这方面所取得的一些成就。(编辑:前线)
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<P>以上图文均采自千龙军事网。</P>

<B>(部分节选)PL-9C导弹设计师梁晓庚谈中国空军空空导弹</B></P>
摘自《兵工科技》增刊 作者:李学峰</P>
<P>记者:捷联惯导是一种什么样的制导方式? </P>
<P>梁总:它主要是采用计算机技术和惯性器件,比如激光陀螺、光纤陀螺等,这一类器件没有记忆功能,但测量精度比较高,如角加速度变化,然后把这些数据通过计算机记忆起来,计算机随时记忆角加速度和线加速度,这样就可以感知导弹的位置、姿态,通过计算机解算出来后,形成控制指令。 </P>
<P>记者:那么它与传统的机械惯性制导有何区别呢? </P>
<P>梁总:主要是在动态计算机技术方面,把过去机械的东西变为计算机的东西,这样做的好处就是动态范围大,受机械的制约小。比如过去的陀螺有位置限制,角度不能太大,太大的话陀螺就倒台了,而捷联惯导就没这一限制,只要在允许的最大角速度范围内即可。
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[此贴子已经被作者于2004-7-4 15:34:20编辑过]
[此贴子已经被作者于2004-7-4 15:43:27编辑过]
这个话题要深入讨论的话就全部是计算公式了,恐怕没有人喜欢看呢。
<P>我通俗说一下,各位专家看看对否,其实惯导,特别是捷联惯导,就是象人的运动神经的平衡功能,他工作起来就像人体对自身运动微小变化的调节,比如目标是A,如果路不平,人体会以轻微的“S”型前进,当然,如果是刮大风,那就“S”得更厉害啦</P><P>[em01][em01]当然还是惯导更厉害,它可是在完全没有外部信息沟通的情况下,就象盲人那样,光凭对身体运动的微小感觉(偏左,还是偏上,快了,还是慢啦)精确的到达指定目标哦~</P>[em05][em05][em05]