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滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析

董期林,张卫国,赵创社,王超,袁屹杰,伊兴国,刘万刚,程勇栋

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董期林, 张卫国, 赵创社, 王超, 袁屹杰, 伊兴国, 刘万刚, 程勇栋. 滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析[J]. , 2024, 17(3): 630-639. doi: 10.37188/CO.2023-0188
引用本文: 董期林, 张卫国, 赵创社, 王超, 袁屹杰, 伊兴国, 刘万刚, 程勇栋. 滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析[J]. , 2024, 17(3): 630-639.doi:10.37188/CO.2023-0188
DONG Qi-lin, ZHANG Wei-guo, ZHAO Chuang-she, WANG Chao, YUAN Yi-jie, YI Xing-guo, LIU Wan-gang, CHENG Yong-dong. Realization and error analysis of geographical guidance for roll-pitch electro-optical pod[J]. Chinese Optics, 2024, 17(3): 630-639. doi: 10.37188/CO.2023-0188
Citation: DONG Qi-lin, ZHANG Wei-guo, ZHAO Chuang-she, WANG Chao, YUAN Yi-jie, YI Xing-guo, LIU Wan-gang, CHENG Yong-dong. Realization and error analysis of geographical guidance for roll-pitch electro-optical pod[J].Chinese Optics, 2024, 17(3): 630-639.doi:10.37188/CO.2023-0188

滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析

doi:10.37188/CO.2023-0188
基金项目:国防装备预研项目(No. YY222021J0XX-X)
详细信息
    作者简介:

    董期林(1979—),男,山东德州人,高级工程师,2006年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士学位,主要研究方向为光电系统设计与伺服控制研究。E-mail:fox503@163.com

    张卫国(1975—),男,陕西武功人,硕士,研究员,博士生导师,主要从事光电系统设计及体系论证研究。E-mail:zzwwgg1975@163.com

  • 中图分类号:TN209

Realization and error analysis of geographical guidance for roll-pitch electro-optical pod

Funds:Supported by National Defense Equipment Pre-Research Project of China (No. YY222021J0XX-X)
More Information
  • 摘要:

    为了提升地理导引精度和成功率,根据滚仰式光电吊舱的结构特点,通过建立坐标系统、目标坐标求解和框架角解算三个步骤,完整构建了地理导引的数学模型,并在此基础上引入了速度前馈和小区域搜索模式。同时,对受惯导测量误差和目标距离影响的框架角解算误差进行了数据仿真。结果表明:经纬误差和航向角误差对俯仰角的解算误差影响较大;而高程误差和水平姿态角误差则对横滚角的解算误差影响较大。提升惯导的定位精度,可进一步减小框架角解算误差,从而提升地理导引精度,而当航向角<0.1°,水平姿态角<0.05°时,姿态角误差的影响权重会变小,再通过减小姿态角误差提升导引精度的作用已不明显。随着目标距离的增大,框架角解算误差会急剧减小。最后进行了导引试验,其俯仰、横滚角均方差均小于0.12°,表明了算法的准确性和仿真分析的有效性。

  • 图 1地理导引实现过程

    Figure 1.Geographical guidance implementation process

    图 2坐标变换过程

    Figure 2.Coordinate transformation process

    图 3速度前馈的实现

    Figure 3.Realization of velocity feedforward

    图 4回型扫描曲线

    Figure 4.Back-shaped scanning curve

    图 5框架角解算与真值对比

    Figure 5.Comparison between calculated value of frame angle and true value

    图 6框架角解算误差分布

    Figure 6.Error distribution of frame angle calculation

    图 7惯导各分误差影响

    Figure 7.Influence of each error with inertial navigation

    图 8目标距离影响

    Figure 8.Influence of target distance

    图 9航向角−84.5°导引结果

    Figure 9.Guidance results for the heading angle of −84.5°

    图 10航向角−169.9°导引结果

    Figure 10.Guidance results for the heading angle of −169.9°

    图 11航向角−7.4°导引结果

    Figure 11.Guidance results for the heading angle of −7.4°

    表 1不同圆误差概率与均方差换算关系

    Table 1.Conversion relation between different CEPs and mean square error

    圆概率误差 CEP50 CEP90 CEP95 CEP99
    均方差 1.1774$ \sigma $ 2.1459$ \sigma $ 2.4477$ \sigma $ 3.4393$ \sigma $
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    表 2惯导精度指标

    Table 2.Inertial navigation system accuracy index

    科目 水平位置 高程 航向角 水平姿态角
    精度指标 3 m(50%CEP) 5 m(1σ) 0.04°(1σ) 0.01°(1σ)
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    表 3导引试验数据

    Table 3.Guidance test data (°)

    航向角 1#目标 2#目标
    横滚均方差 俯仰均方差 横滚均方差 俯仰均方差
    −84.5 0.115 0.106 0.110 0.106
    −169.9 0.117 0.110 0.116 0.108
    −7.4 0.113 0.104 0.115 0.107
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出版历程
  • 收稿日期:2023-10-24
  • 修回日期:2023-11-17
  • 网络出版日期:2024-02-02

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