半捷联式导引头视线转率提取算法

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捷联导引头视线角速率估计算法

Vol. 28 No. 4Apr. 2021第28卷第4期2021年4月电光与控制Electronics Optics & Control 引用格式:高昊,范军芳•捷联导引头视线角速率估计算法[J] ■电光与控制,2021,28(4) ：26-28, 69. GAO H, FAN J F. An algorithm for estimating line- of-sight angular rate of strapdown seeker[ J]. Electronics Optics & Control, 2021, 28(4) ：26-2& 69.捷联导引头视线角速率估计算法高昊V,范军芳"(1-北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室，北京100089；2.教育部现代测控技术重点实验室，北京100089)摘要：研究了一种用于估计制导弹药与目标之间的视线角速率算法的推导与实现。

低成本的捷联导引头的测量信息中包含了弹目在相对运动中形成的视线角和弹体姿态两部分信息，首先设计解耦算法将弹体姿态信息去除，然后采用扩展卡尔曼滤波(EKF)以及a-B 滤波这两种算法分别对视线角和视线角速率进行估计，最终的仿真结果表明采用EKF 算法能比a-0滤波算法得到更加精确的估计值。

关键词：制导弹药；捷联导引头；视线角速率；扩展卡尔曼滤波；a-0滤波中图分类号：TJ765 文献标志码：A dot : 10.3969/j. issn. 1671 -637X. 2021.04.006An Algorithm for Estimating Line-of-Sight AngularRate of Strapdown SeekerGAO Hao 1,2, FAN Junfang 1,2(1. Beijing Key Laboratory o£ High Dynamic Navigation Technology, Beijing Information Science &Technology University, Beijing 100089, China ; 2. Key Laboratory of Modern Measurement &Control Technology, Ministry of Education, Beijing 100089, China)Abstract : This paper studies the derivation and implementation of an algorithm for estimating the angularrate of Line of Sight ( LOS) angle between guided munitions and targets. The measurement information of a low-cost strapdown seeker includes two parts, namely, attitude of the missile and LOS angle, which areformed in relative motion between the missile and the target. Firstly, a decoupling algorithm is designed toremove the attitude information of the missile. Then, Extended Kalman Filter ( EKF) and a-0 filter are usedto estimate LOS angle and angular rate respectively. The final simulation results show that EKF can obtain a more accurate estimated value than a-fi filter.Key words : guided munition ； strapdown seeker ； LOS angular rate ； extended Kalman filter ； a-0 filter0引言进入21世纪以来，世界局势总体趋于缓和，而集中在中东地区的局部战争状况则愈演愈烈⑴。

半捷联雷达导引头视线角速度提取

（Ｘｉ’ａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ７１０１００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｒａｄａｒｓｅｅｋｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓｅｍｉ— ｓｔｒａｐｄｏｗｎｒａｄａｒｓｅｅｋｅｒｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｒａｔｅｇｙｒｏｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｓｔａｎｄｓｉｚｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｐｔｉｃａｌｓｅｅｋｅｒ，ｒａｄａｒｓｅｅｋｅｒｃａｎｇｅｔｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅ — ｔａｒｇｅｔｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｎｇｌｅｔｒａｃｋｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
第４５卷第１期（总第１７５期）２０１６年３月
火控雷达技术
ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＲａｄａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．４５Ｎｏ．１（Ｓｅｒｉｅｓ１７５）
Ｍａｒ．２Ｏｌ６
半捷联雷达导引头视线角速度提取
张昕张江华
（西安电子工程研究所西安７１０１００）
收稿Ｅｔ期：２０１５—１２—３０作者简介：张昕（１９９ｌ一），男，硕士研究生。研究方向为半捷联制导技术。
ｃａｎｂｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｉｇｎａｌｏｕｔｐｕｔｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅｔａｒｇｅｔｌｉｎｅ—ｏｆ—ｓｉｇｈｔ（ＬＯＳ）ｒａｔｅｕｓｅｄｆｏｒｐｒｏ－

一种捷联寻的导引头的制导信息提取方法[发明专利]

专利名称：一种捷联寻的导引头的制导信息提取方法
专利类型：发明专利
发明人：田源,黄朝东,方海红,吴昭辉,赵洋,李涛,鞠晓燕,孟刚,刘佳琪,刘志轩,苏晓东,闫新峰,秦雪,孙月光,赵春明,
孙忠旭
申请号：CN201510373110.7
申请日：20150630
公开号：CN105021092A
公开日：
20151104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种捷联寻的导引头的制导信息提取方法，包括如下步骤：(1)获取载体坐标系o-xyz下导引头的体视线方位角和体视线高低角；(2)处理捷联导引头测量信息；(3)计算载体坐标系下弹目相对距离矢量以及目标相对飞行器的运动速度在载体坐标系的分量；(4)计算载体坐标系下当前时刻飞行器的惯性视线方位角速率和当前时刻飞行器的惯性视线高低角速率；(5)将步骤(4)获得的结果作为制导信息送至捷联寻的导引头。

本发明针对现有技术的不足，直接使用体视线角测量信息和陀螺角速度测量信息提取惯性视线角速度，提高了制导精度，降低制导系统的设计难度，能够广泛应用于各种捷联寻的制导武器中。

申请人：北京航天长征飞行器研究所,中国运载火箭技术研究院
地址：100076 北京市丰台区北京9200信箱76分箱6号
国籍：CN
代理机构：中国航天科技专利中心
代理人：陈鹏
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捷联式光学导引头视线角速率解耦与估计_孙婷婷

1 坐标系及其关系
捷联导引头模型和解耦算法需要在地理坐标系、弹体坐标系、视线坐标系和体视线坐标系中进行研究。各坐标系定义如下：
(1) 地理坐标系 Oxeyeze ：取载体和地球中心连线
与地球表面交点 O 为坐标系原点， Oxe 轴取在当地水平面内指向东， Oye 轴沿当地地垂线方向并且指向天顶， Oze 轴方向按右手法则确武器的发展提出了较高要求，除了要求命中精度高外，还要求其具备重量轻、体积小、成本低、可靠性高等特点。传统框架式导引头具有较大的总视场角，且能够直接提取制导系统所需的视线角速率信息，但由于框架的存在，使其结构复杂，重量增大，且降低了系统的可靠性。随着大面阵、高分辨率成像器件的迅速发展，捷联式导引头在制导系统中应用成为重要的研究方向，并在美国 “长钉 ”导弹上得到较好应用。捷联式光学导引头将光学系统、相机和图像处理等部分直接固联在载体基座上，降低了结构复杂性与成本，提高了可靠性；取消框架使总的视场角降低，可以采用高分辨率成像器件提高角分辨率；但捷联导引头不能直接提取制导系统所需的视线角速率信号，因此，需要设计合适的解耦算法与估计算法。目前国内外学者已开展对捷联式光学导引头视线角速率估计方面的研究。 R.D.Ehrich [1] 采用附加速率补偿方法进行单通道视线角速率重构； Emmert R

半捷联红外导引头高精度稳定控制技术研究

核心，同时，为了得到快速高精度位置响应，电机选
换，实现视线的稳定，这种两轴捷联稳定平台与
用无刷电机，传感器选用多极旋转变压器，捷联稳定
收稿日期：2019-12-10
在型号上成功得到应用，本文重点讨论捷联算法的
稿件编号：201912085
作者简介：马迎晨（1994—），男，满族，辽宁辽中人，硕士研究生。研究方向：控制科学、伺服系统设计。
mirror in the inertial space is improved so that its error is less than 1.0 × 10-6rad.
Keywords: semi strapdown seeker；high precision stability；double precision；servo mirror
摘要：针对半捷联红外导引头稳定控制的目的，通过采用与导引头相关的坐标系定义，采用四元数
法进行分析，建立了导引头伺服镜在惯性空间稳定的数学公式，实现了对方位、俯仰两个通道伺服
镜的惯性空间稳定的公式分离，通过对求解方程进行离散，得出了伺服镜旋转角增量形式的公式，
并对离散方程的稳定性进行重点研究，为系统分析和设计提供理论依据，算例表明算法公式的正
自 20 世纪 90 年代，欧美国家已经陆续装备红外
AIM-9x 区别在于是采用方位-俯仰两个方向，便于
AIM-9x 和德国 BGT 公司的 IRIS-T，AIM-9x 弹径为
技术特点和实现方式。实现高精度视线稳定的关键
为 137 mm，导引头直径 100 mm，两种导引头均采用
前者要求算法稳定，后者要求位置响应频带要宽，响
第 28 卷

误差功率谱系数加权法在半捷联制导信息提取中的应用

误差功率谱系数加权法在半捷联制导信息提取中的应用误差功率谱系数加权法在半捷联制导信息提取中的应用訚胜利;明宝印;高慧斌;王涛【期刊名称】《红外与激光工程》【年(卷),期】2012(041)001【摘要】为了解决半捷联成像导引头视线角速率直接提取噪声大的问题,首先分析了半捷联导引头视线角速率随机噪声的来源,建立半捷联稳定跟踪控制回路的模型,推导出各种误差与输出之间的传递特性.在主要的随机误差源统计分析的基础上,得出主要噪声的功率谱响应,依据功率谱响应对半捷联视线角速率各构成部分进行加权得出加权视线角速率.为了验证加权视线角速率的有效性,在制导回路中进行分析仿真,结果表明:加权方法能够有效抑制导引头测量信息的噪声.以半实物的方式实现半捷联电视导引头,在电视导引头完成双闭环后进行扰动隔离及跟踪靶标,将加权视线角速率提取方法提取制导信息与直接提取方法进行比较,实验结果表明,加权提取方法的视线角速率噪声均方差为0.098(°)/s,比直接合成噪声降低了46％.综上所述,加权方法可以很好地改善半捷联视线角速率噪声大的问题.%To depress the guidance message noise of air-to-surface semi-strapdown imaging seeker, the control loop model of stability tracking was established, the transform characteristic of various error and output was derived. The power spectrum response of main noise was obtained. Then, the weighted angular rate of line of sight was gained. In order to verify the validity of the weighted angular rate of line of sight, the simulation were completed in the guidance loop. The results show that the weighted method can effectively compressed the noise。

捷联成像导引头视线角速率提取方法与仿真分析

捷联成像导引头视线角速率提取方法与仿真分析姚秀娟;王宏宇;李力文【摘要】本文以工程应用为出发点,对捷联成像导引头视线角速率的提取及滤波方法进行了有条理的叙述.建立模型进行仿真并对仿真结果进行了分析.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P92-94)【关键词】捷联;视线角速率;滤波【作者】姚秀娟;王宏宇;李力文【作者单位】西南技术物理研究所;西南技术物理研究所;西南技术物理研究所【正文语种】中文捷联成像导引头结构上与弹体固连，使其失去了直接测定视线角速率的能力，只能测量目标相对于弹体的体视线角。

捷联成像导引头测量的体视线角中包含了目标相对惯性空间的视线角和弹体运动两部分信息，制导系统要实现制导律则必须将导引头测量信号中耦合的弹体运动信息去除，提取出目标相对惯性空间的视线角及角速率。

目标视线角速率解算中用到的坐标系有：地理坐标系Oxeyeze、弹体坐标系Oxbybzb、视线坐标系Oxsyszs、体视线坐标系Oxlylzl。

其中，θ为弹体姿态俯仰角，Ψ为弹体姿态偏航角，γ为弹体姿态滚动角，qλ为视线方位角，qγ为视线高低角，qβ为体视线方位角，qα为体视线高低角。

以上各定义及坐标系之间的转换关系见文献[1]。

在捷联导引头中，导引头传感器可测得体视线高低角qα、体视线方位角qβ，要求取视线高低角qγ、视线方位角qλ转动的角速度qγ和qλ。

根据文献[1]中坐标系定义，目标在体视线坐标系和视线坐标系中的位置坐标均为( R 0 0)，则目标在体坐标系以及地理坐标系中的坐标分别为：又根据关系：得：可得：其中：式（5）（6）即为捷联成像导引头系统目标视线角解耦算法。

文献[1]中根据目标视线角、体视线角及其微分利用个坐标系之间的推导关系求取目标视线角速率。

为了避免体视线角微分误差在复杂的计算中被放大。

本文将qγ和qλ进行微分直接得到目标在地理坐标系的俯仰视线角速度和方位视线角速度。

半捷联稳定控制方案与制导信息提取方法

ｍａｅｔａｔｂｌａｉｎｃｎｒｌａｇｒｈａｄｔｅｒｌｖｎｉｅｏｉｈ（ＯＳｎｌａｅｅｔｃｔｏｈｔｍａｉｌｓｉｚｔｏｔｌｏｔｍｎｅｅａｔｌｆｓｔＬ）ａｇｅｒｔｘｒｔｍｅｄｃａｉｏｏｉｈｎｇａｈ
Ｎｅｓａｉｉａｉｎｃｎｒｌａｕｄａｃｎｆｒａｉｎｅｔａｔｗｔｂｌｔｏｏｔｏｎｄｇｉｎｅｉｏｍｔｏｘｒｃｚ
ａｐｏｃｔｅｉｓｒｐ－ｏｔｕｔｒｐｒａｈｗｉｈａｓｍ－ｔａｄｗｎｓｒｃｕｅ
ＪａＸｉｏｕｎ，ＺｈｏＣｈｏｉａｙａａａ。
（．ｃｏｌｏｅｏａｔｓＨａｂｎＩｓｔｔｆＴｃｎｌｇ，ｒｂｎ１００，ｈｎ；１ＳｈｏｆＡｒｎｕｉ，ｒｉｎｔｕｅｏｅｈｏｏｙＨａｉ５０１Ｃｉａｃｉ
贾筱媛，超赵
（．尔滨工业大学航天学院，１哈黑龙江哈尔滨１００；．５０１２北京华航无线电测量研究所，北京１０１）００３
摘要：现代战术导弹末制导系统中，联稳定方案在成本、积方面与传统的陀螺稳定方案相比在捷体具有明显优势，战术导弹导引头的发展方向，技术核心是数学稳定平台和捷联稳定算法。研究了是其半捷联末制导系统中数字稳定平台的控制算法和制导信息提取方法，给出了一套适于工程实现的数．

捷联导引头制导系统导引律及自适应滤波方案设计

g
( t ) 是目标闪烁位移等价的目标闪烁 ( 7)
Z y ( t ) = y ( t ) + y g ( t ) + r ( t ) ( t) ( t) 是导引头的测量噪声, 为高斯白噪声, 其方差值设为 10- 6 弧度2 。弹体加速度由加速度计输出 , 其表达式为: ZaM ( t) = aM ( t ) +
T
( t) T [ 1]
( t) ) - V M ( t ) co s(
M
( t) M
( t) ) ( t) )
( 1) ( 2)
r ( t) ( t) = V T ( t ) sin( 上式经过整理 , 最终可以化成 :
( t) -
( t) ) - V M ( t) sin(
( t) -
y ( t ) = - a M ( t ) + aT ( t) 其中, y ( t) = y T ( t) - y M ( t ) a M ( t) = V M ( t )
, um ax > u ( t ) > um in
u ( t) = u max u ( t) ≥ um ax u ( t) = u min u( t) < um in -( t) 、从( 10) 式, 可以看出 u ( t) 是由系统状态 X ( t ) 、等效目标机动的均值 a 和系统的噪声 W ( t ) ( 均值为 q ( t) , 方差为 Q ( t) 确定的 ) 。通常这些值是未知的 , 这里采用了自适应卡尔曼滤波的方法对 X ( t ) , a ( t) , 和 q ( t) 进行估计。然而自适应卡尔曼滤波仍然有许多不稳定的因素, 为了克服发散, 我们提出了有限记忆自适应卡尔曼滤波的算法。 ( 2) 有限记忆自适应卡尔曼滤波的设计

捷联式光学导引头视线角速率解耦与估计_孙婷婷

摘要：为准确估计捷联导引头视线角速率，建立了全捷联导引头数学模型，根据弹目运动相对关系
进行视线角速率解耦与估计算法研究。首先，建立了全捷联导引头数学模型，并利用 Taylor 级数对其进行线性化；接着，根据弹目运动几何学与坐标系相对关系推导视线角速率解耦算法；然后，针对捷联导引头无法直接测量体视线角速率的问题 , 提出微分 + 稳态 Kalman 滤波方法估计体视线角速率；最后，建立视线角速率解耦与估计算法验证系统并进行仿真实验，结果表明：解耦算法绝对误差小于 5 × 10 -5 rad/s ，相对误差小于 0.3% ，验证了解耦算法的正确性；在包含导引头数学模型的条件下，采用角频率为 19.2 rad/s 的稳态 Kalman 滤波器，视线角速率估计误差小于 4 × 10 -3 rad/s ，较直接微分方法的估计误差提高近一个量级。视线角速率解耦与估计算法同时能满足制导系统对精度与动态性能的要求。
(2) 弹体坐标系 Oxbybzb ：原点 O 选在导弹瞬时质
心上； Oxb 轴与导弹纵轴重合，指向导弹头部为正；
Oyb 轴位于导弹纵向对称面内且与 Oxb 轴垂直，指向

基于Kriging滤波的高精度视线转率估计方法

波视线角转率估计方法。该方法先进行惯性视线角的重构，再设计窗函数，通过非模型的数值方式估计出
视线角转率。仿真结果表明，该方法计算量小，不受模型约束，可以有效提高视线转率的估计精度，进而提
基于Ｋｒｉｇｉｎｇ滤波的高精度视线转率估计方法
查世政十，王永骥，苏茂
（华中科技大学自动化学院多谱信息处理技术国家级重点实验室，湖北武汉４３００７４）
摘要：针对空间目标拦截器拦截过程中，有高斯噪声干扰的视线转率估计问题，提出基于Ｋｒｉｇｉｎｇ滤
ＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎＫｒｉｇｉｎｇＦｉｌｔｅｒｉｎｇ
ＺＨＡＳｈｉ — ｚｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ — ｊｉ，ｓｕＭａｏ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｏｖｅ１ｓｏｌｕｔｉｏｎｔＯｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｉｎｅｒｔｉａｌｌｉｎｅ — ｏｆ－ｓｉｇｈｔ（ＬＯＳ）ｒａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ

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从而得到惯性视线转率．
3
视线转率误差传递特性分析
从上一节给出的视线转率提取算法可以看
出，视线转率与 11 个测量量有关系，由于这些测量量在实际中都存在一定的测量误差，因此，有必要对影响视线转率提取精度的主要因素进行分析． x2 ， x3 ， …）对于含有多变量的算式 y = f （ x1 ，有 Δy = f f f Δx + Δx + Δx + … （ 10 ） x 1 1 x 2 2 x 3 3
［3 ］
．
在导弹的导引过程中，通过导引头获得导弹和目标的相对信息是对导弹进行导引，直至命中目标的必备信息．惯性视线转率信息是寻的系统所需观测的最为重要的信息，利用视线转率，通过适当的导引方法，形成制导指令，进一步通过调整
．
近年来，微光电器件和微处理机技术的迅猛发展使成像探测坐标系统可提供更大面积的焦面阵列，成像导引头的探测视场已可以增大到取消万向支架的程度，将成像制导武器的探测装置直
［11 ］
类似的，探测坐标系与体视线坐标系不重合时，有 s = cos cos + sin － ω sx ωx bs ψ bs ω y bs · ω z cos bs sin ψ bs + ψ bs sin bs s ω sy = － ω x sin bs cos ψ bs + ω y cos bs + （ 6 ） · ω z sin bs sin ψ bs + ψ bs cos bs · s ω = ω sin ψ + ω cos ψ +
Abstract ： Optical detector of strapdown seeker was fixed rigidly to the missile body，and many traditional guidance information processing methods can not be applied directly． The half strapdown seeker was studied． According to its different structure，reconstruction algorithm of the lineofsight （ LOS ） rate was derived for rollandpitch and yawandpitch half strapdown seeker． The Influence factors and error transfer relationship for extracted accuracy of LOS rate were analyzed． Then the correctness of the algorithm was verified by Simulink． Key words： lineofsight； half strapdown seeker； guidance law
随着现代战争的发展，对武器系统的要求越来越高，除了要求导弹能够精确地击中并摧毁目标外，还要求导弹具有快速性、体积小、重量轻、作战预备时间短、视场大以及造价成本低等特点．成像导引头利用目标和背景之间的辐射差形成目标和背景的二位空间图像，可为寻的系统提供多种手段对目标进行判别，实现对目标的自动识别、瞄准点的选择以及自动决策等功能．具有更强的抗干扰能力和更高的制导精度，已经成为目前导引头的主要发展方向
p ω bpx = ψ bp sin bp p ω bpy = ψ bp cos bp · ·
0 · ψ bp 0
（ 2）
ω
p bpz
= bp
·
}
ωx ω y ω z
（ 3）
弹体姿态角速率在体视线坐标系中的表示为 ω bpx ω p = L （ bp ， ψ bp ） bpy ωp bpz
2011 年 7 月第 37 卷第 7 期
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
July 2011 Vol． 37 No. 7
半捷联式导引头视线转率提取算法
杨宝庆
摘
徐
龙
姚
郁
（哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150080 ）
即体视线坐标系相对惯性坐标系的角速度在体视线坐标系的表示，可以通过体视线坐标系相对弹体坐标系的角速度在体视线坐标系的表示和弹体姿态角速度在体视线坐标系的表示来计算．体视线坐标系相对弹体坐标系的角速率在体视线坐标系的表示为 p ω bpx 0 ω p = 0 + L （ bp ， ψ bp ） bpy · ω p bp bpz 即
· 差角速率 · εψ ， ε ． 2． 2 视线转率提取算法 · ·
假设探测坐标系与体视线坐标系重合，此时体视线坐标系的角速度可以表示为 p p p Ω p = Ω pb + Ω b （ 1）
1
半捷联导引头配置方案
半捷联式导引头的探测装置安装于万向支架
上，支架固联于弹体上，相对于常平架式导引头，框架上不安装速率陀螺，即框架不是相对于惯性既减轻了重量，同时减小了制造成空间稳定的，本．相对于捷联式导引头，探测装置可以自由运动，因此半捷联式导引头具有更大的视场．半捷联式导引头按照配置方案的不同又分为两种，即滚仰式和俯仰偏航式．滚仰式半捷联导引头，采用滚转外框架，俯仰内框架的结构，框架相对于弹体可进行滚转、俯仰运动．图 1 所示为滚仰式半捷联导引头万向支架配置图．
p
（ 4）
图1
半捷联式导引头视线转率提取算法
841
其中 L（ bp ， ψ bp ） = sin bp － cos bp sin ψ bp cos bp cos ψ bp － sin cos ψ cos bp sin bp sin ψ bp bp bp sin ψ bp 0 cos ψ bp 整理后得到 p ω px = ω x cos bp cos ψ bp + ω y sin bp － · ω z cos bp sin ψ bp + ψ bp sin bp p ω py = － ω x sin bp cos ψ bp + ω y cos bp + （ 5 ） · ω z sin bp sin ψ bp + ψ bp cos bp · p ω = ω sin ψ + ω cos ψ +
pz x bp z bp bp
0 0 cos λ IV
sin γ L cos λ IV cos γ L － cos λ L sin λ IV
cos λ L cos λ IV ω p px － sin γ L ω p py sin γ L sin λ IV ω p pz （ 9）
0810 收稿日期： 201061074160 ）基金项目：国家自然科学基金资助项目（ 60736022 ， ybq@ hit． edu． cn．作者简介：杨宝庆（ 1980 －），男，黑龙江庆安人，讲师，
840
北京航空航天大学学报
2011 年
接固联在弹体上，通常称之为捷联导引头．其最主要的缺点集中于比例导引所需的惯性视线转率信息难以精确获取，严重制约了捷联式成像导引头的广泛应用
图2
俯仰偏航式半捷联导引头万向支架配置图
2
2． 1
半捷联导引头视线转率提取算法
可用测量信息
为了提取视线转率，首先需明确可利用的测量信息，以偏航俯仰式半捷联导引头为例，可利用测量信息有速率陀螺测量的弹体姿态角速率在弹 B T 体坐标系下的表示 ωBI = ［ ω x ω y ω z］，万向支架两个框架角度 ψ bs ， bs ，框架角速率 ψ bs ， bs ，以，及探测装置探测得到的指向误差 ε ψ ε 和指向误
［1 － 2 ］
产生过载，使其沿着适当的弹道飞行，导弹姿态，完成对目标的打击．过去由于导引头视场受到成像探测技术的约束，为了维持对目标自动跟踪的物理实现要求，通常配置可提供惯性稳定的万向支架机构驱动成像探测装置跟踪目标，通常称之为常平架式成像导引头．这种导引头的瞬时视场通常很小（标称值小于 ± 3° ），需依靠万向支架的旋转扩展导引头的探测视场，其优点在于可直接测量末制导导引规律所需要的惯性视线转率，但同时存在着需要制造、维护并校准机械结构、对视线的量测受万向支架机电性能约束等缺点
要：捷联式光学导引头的探测装置直接固联于弹体上，许多现有的制导信息处理方法都不再适用．对半捷联式导引头进行研究，根据其与常平架式与捷联式导引头不同的配置方式，推导了滚仰式和偏航俯仰式半捷联导引头视线转率提取算法，并分析了影响半捷联导引头视线转率提取精度的主要因素及误差传递关系，通过 Simulink 仿真验证了算法的正确性．词：视线转率；半捷联导引头；导引律中图分类号： V 443． 2 关键文献标识码： A 5965 （ 2011 ） 07083905 文章编号： 1001-
sz x bs z bs bs p s s ω px = ω sx cos ε cos ε ψ + ω sy sin ε － s · ω sz cos ε sin ε ψ + ε ψ sin ε p s s ω py = － ω sx sin ε cos ε ψ + ω sy cos ε + （ 7 ） s · ω sz sin ε sin ε ψ + ε ψ cos ε p s s · ω pz = ω sx sin ε ψ + ω sz cos ε ψ + ε

半捷联式导引头视线转率提取算法

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