李 曦（91550部隊(duì)91分隊(duì)，遼寧大連，116023）

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發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航誤差對(duì)反艦導(dǎo)彈捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)影響分析

李 曦
（91550部隊(duì)91分隊(duì)，遼寧大連，116023）

摘要：建立動(dòng)基座條件下反艦導(dǎo)彈捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播方程，分析發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差對(duì)導(dǎo)彈慣導(dǎo)定位誤差的影響，得出了相關(guān)的結(jié)論。研究結(jié)果可以為武器試驗(yàn)鑒定工作提供支撐。

關(guān)鍵詞：發(fā)射平臺(tái)；反艦導(dǎo)彈；捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和慣性器件的發(fā)展，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（SINS）在戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)中占有越來(lái)越重要的地位，是實(shí)現(xiàn)武器精確制導(dǎo)的基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)。

由于在SINS中，慣性器件直接與載體固聯(lián)，工作環(huán)境惡劣，誤差影響因素及傳遞特性具有其特殊性，文獻(xiàn)［1］和［2］就此進(jìn)行了分析和研究，但是均未涉及發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差對(duì)導(dǎo)彈SINS的影響。

受戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境影響，在沒有預(yù)設(shè)發(fā)射陣地時(shí)，艦艇、潛艇或者陸基發(fā)射平臺(tái)的導(dǎo)航設(shè)備輸出參數(shù)均存在誤差。隨著反艦導(dǎo)彈武器系統(tǒng)向著大射程、高精度方向的發(fā)展，這些誤差對(duì)導(dǎo)彈SINS的影響越來(lái)越不可以忽略。本文將就此做進(jìn)一步分析和研究。

1 SINS誤差模型

SINS的誤差傳遞特性由其誤差模型來(lái)描述。從實(shí)際使用情況出發(fā)，假設(shè)加表刻度系數(shù)誤差和陀螺刻度系數(shù)誤差在標(biāo)校時(shí)已完全補(bǔ)償。以掠海飛行反艦導(dǎo)彈為例，不考慮天向通道，系統(tǒng)狀態(tài)方程可以化為：

2 發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差對(duì)SINS初始狀態(tài)的影響

發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差包括發(fā)射平臺(tái)姿態(tài)角誤差、發(fā)射平臺(tái)速度誤差和發(fā)射平臺(tái)位置誤差。以下就其對(duì)導(dǎo)彈SINS初始狀態(tài)影響分別進(jìn)行分析。

2.1 發(fā)射平臺(tái)姿態(tài)角誤差的影響

反艦導(dǎo)彈SINS初始對(duì)準(zhǔn)一般采用自對(duì)準(zhǔn)方式，引入外速度阻尼，通過阻尼回路使SINS數(shù)學(xué)平臺(tái)工作在水平附近，并運(yùn)用狀態(tài)估計(jì)理論，采用卡爾曼濾波對(duì)調(diào)平誤差角進(jìn)行估計(jì)。由慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)原理，發(fā)射平臺(tái)姿態(tài)角誤差不影響武器SINS初始對(duì)準(zhǔn)結(jié)果，調(diào)平誤差角只與陀螺漂移和加表零偏有關(guān)：方向最小失準(zhǔn)角

2.2 發(fā)射平臺(tái)速度誤差的影響

導(dǎo)彈SINS初始對(duì)準(zhǔn)結(jié)束之后，一般需要經(jīng)過一段時(shí)間的修正才能發(fā)射。根據(jù)系統(tǒng)修正模型，發(fā)射平臺(tái)速度誤差對(duì)武器初始對(duì)準(zhǔn)結(jié)果有一定影響。以SINS北向失準(zhǔn)角為例，有：

由于修正周期較短（一般不超過10min）且在每個(gè)修正周期結(jié)束后對(duì)失準(zhǔn)角進(jìn)行重新估計(jì)，所以發(fā)射平臺(tái)速度誤差對(duì)SINS失準(zhǔn)角的影響可以歸納到初始對(duì)準(zhǔn)算法中一并考慮。實(shí)際上由于發(fā)射平臺(tái)一般處于靜止?fàn)顟B(tài)或者有多普勒計(jì)程儀輔助進(jìn)行測(cè)速，此項(xiàng)誤差一般較小，在此忽略不計(jì)。

由初始對(duì)準(zhǔn)方式知SINS初始速度由發(fā)射平臺(tái)直接裝訂。假設(shè)發(fā)射平臺(tái)初始速度誤差為東向、北向各1m/s，則：

2.3 發(fā)射平臺(tái)位置誤差的影響

SINS初始位置同樣由發(fā)射平臺(tái)直接裝訂。由位置誤差引起的附加陀螺漂移為：天向陀螺漂移

以北緯30o，發(fā)射平臺(tái)位置誤差北向、東向各5Km計(jì)算，則：

由（8）、（9）得由發(fā)射平臺(tái)位置誤差引起的系統(tǒng)附加陀螺漂移分別為：

3 SINS仿真誤差分析

將式（2）作拉氏變換有：

故初始值的誤差傳遞方程為：

將式（12）作拉氏反變換可得誤差的解析解。在這里用計(jì)算機(jī)仿真來(lái)完成。

表1 典型飛行軌跡

在完成初始對(duì)準(zhǔn)情況下，受舒拉周期調(diào)諧影響，發(fā)射平臺(tái)速度誤差在SINS誤差傳遞中無(wú)明顯發(fā)散；影響反艦導(dǎo)彈SINS誤差的主要因素是發(fā)射平臺(tái)北向位置誤差，該影響在高精度SINS中表現(xiàn)尤其明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)研究了發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差對(duì)反艦導(dǎo)彈SINS的影響因素和傳遞特性。通過使用不同性能的慣性器件和采用不同的飛行軌跡，得出了相關(guān)的結(jié)論。通過研究，在進(jìn)行高精度SINS反艦導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定工作時(shí)，必須綜合考慮發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航參數(shù)誤差和導(dǎo)彈SINS慣性器件性能，以便對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)技戰(zhàn)術(shù)性能做出客觀評(píng)定。

參考文獻(xiàn)

［1］王新龍等.捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)基座上的建模及誤差傳播特性研究［J］.宇航學(xué)報(bào)， 2006.11

［2］陳靜等.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差分析［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2006.4

［3］秦永元. 慣性導(dǎo)航［M］.北京：科學(xué)出版社，2006

［4］崔鵬程，邱宏波.艦載導(dǎo)彈用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)研究［J］.中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，2（1）

Analysis of the influence of launching platform navigation error on the strapdown inertial navigation system of anti ship missile

Li Xi
（91 troops， 91550 division， Dalian， Liaoning， 116023）

Abstract：Based on the error propagation equation of the strapdown inertial navigation system of the anti ship missile under the condition of moving base，the influence of the navigation parameters of the launching platform on the positioning error of missile inertial navigation system is analyzed， and the related conclusion is drawn.The results of the study can provide support for the weapon test and appraisal work.

Keywords：launch platform；anti ship missile；strapdown inertial navigation system

作者簡(jiǎn)介

李曦，男（1982-），四川漢源人，工學(xué)碩士，助理工程師，主要從事無(wú)人飛行器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制的研究。