[发明专利]基于扩维模型的容积卡尔曼滤波提取捷联导引头制导信息的方法

摘要

基于扩维模型的容积卡尔曼滤波提取捷联导引头制导信息的方法，属于制导与控制技术领域。本发明为了解决现有捷联导引头制导信息提取精度较低的问题。它通过捷联导引头量测获得弹体系下的体视线角；建立弹目相对运动方程，对弹目相对运动方程两次求导获得惯性视线角速度的二阶导数与弹目相对加速度的关系方程；利用状态变量建立状态方程；再建立观测方程；最后应用五阶容积卡尔曼滤波提取捷联导引头制导信息。本发明用于获取捷联导引头的制导信息。

主权项

1.一种基于扩维模型的容积卡尔曼滤波提取捷联导引头制导信息的方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：通过捷联导引头量测获得弹体系下的体视线角；步骤二：建立弹目相对运动方程，对弹目相对运动方程两次求导获得惯性视线角速度的二阶导数与弹目相对加速度的关系方程；步骤三：利用状态变量建立状态方程；步骤四：根据弹体系到地面系的坐标转换，推导由惯性视线角结合弹体姿态信息，得到弹体系下体视线角的转换方程；并推导弹目距离变化率与弹载GPS输出的高度变化率的关系方程；将以上两方程结合建立观测方程；步骤五：应用五阶容积卡尔曼滤波提取捷联导引头制导信息；步骤二中弹目相对运动方程的获得过程为：根据导弹和目标的空间几何关系和运动学关系建立以下关系式：式中r为惯性系下导弹与目标的相对位置矢量，rT为目标在惯性系下的位置矢量，rM为导弹在惯性系下的位置矢量，V为导弹与目标在惯性系下的相对速度矢量，VT为目标在惯性系下的速度矢量，VM为导弹在惯性系下的速度矢量，a为惯性系下导弹与目标的相对加速度矢量，aT为目标在惯性系下的加速度矢量，aM为导弹在惯性系下的加速度矢量；视线坐标系相对惯性坐标系的旋转角速度ωs为：qγ为惯性视线高低角，qλ为惯性视线方位角，is为视线坐标系的x轴单位向量，js为视线坐标系的y轴单位向量，ks为视线坐标系的z轴单位向量；在视线坐标系中，同理：则：基于弹目相对运动关系，得到弹目相对运动方程：式中axs为导弹相对目标的加速度在视线坐标系的Oxs轴上的分量，ays为导弹相对目标的加速度在视线坐标系的Oys轴上的分量，azs为导弹相对目标的加速度在视线坐标系的Ozs轴上的分量；导弹与目标的相对位置矢量r的估计方法如下：式中，ym为弹载GPS输出的高度，yt为目标点高程；弹目距离变化率由式(2)两边对t求导获得：其中，弹载GPS输出的高度变化率，为目标高度变化率，对地面目标近似为零；步骤三中，利用状态变量建立状态方程的具体方法为：取状态量为联立式(1)～(3)，建立扩维状态方程：式中x1～x6为状态量x中第1～6个元素。