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一、基本信息：

單位：西北工業(yè)大學

期刊：Aerospace science and technology

影響因子：5.8

二、論文內容簡介

針對制導炮彈發(fā)射后上電的工作方式產生的空中自對準精度差，滾轉角難以觀測造成的大失準角下組合導航的問題，本文提出了基于李群的發(fā)射系無線性化誤差慣導/衛(wèi)星（SINS/GNSS）組合導航算法。證明了算法在特殊歐式群描述失準角誤差模型原理上不存在線性化誤差，并將方法用于制導炮彈的大失準角組合導航。在此基礎上，通過仿真對比了傳統(tǒng)EKF及state transformation extended Kalman filter (STEKF)以及LGEKF算法，開展了蒙特卡洛仿真對比。仿真結果表明，基于李群模型建立的誤差狀態(tài)方程，能夠有效克服大失準角對組合導航的影響，收斂速度和精度方面表現得比其余三種算法更好。在滾轉角誤差±140°的條件下，李群組合導航算法在四種算法中是唯一能始終保持收斂的算法。

三、研究背景

制導炮彈導航由于發(fā)射時存在大沖擊，通常發(fā)射后上電，采用空中對準的對準方式。空中對準無外部姿態(tài)信息，且受限于沖擊后器件精度惡化，通常對準精度不高。為組合導航帶來了大失準角的挑戰(zhàn)。迫切需要一種能夠在大失準角下有效收斂的組合導航算法，以提升組合導航系統(tǒng)的可靠性和精度。

此外，在復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下，如果協(xié)同系統(tǒng)中的某些導彈發(fā)生故障，故障信號會通過通訊網絡傳播，造成協(xié)同任務失敗。因此，考慮導彈故障情況，實現多導彈的可靠協(xié)同制導，對提高協(xié)同系統(tǒng)的可靠性至關重要。

 四、創(chuàng)新內容與工程應用價值

論文證明了算法在特殊歐式群建立的狀態(tài)空間模型與自身狀態(tài)誤差無關，避免了“大失準角”誤差引入狀態(tài)方程而導致狀態(tài)方程建模與實際偏離，設計了卡爾曼濾波器，并將方法用于制導炮彈的大失準角組合導航。論文仿真結果表明，所提模型能夠有效克服大失準角影響，具備更好的穩(wěn)定性和收斂精度。在滾轉角誤差±140°的條件下，李群組合導航算法在四種算法中是唯一能始終保持收斂的算法。

所提算法針對制導炮彈在實際工程應用中，高過載發(fā)射的場景限制，以及可用信息受限導致空中對準精度惡劣，組合導航系統(tǒng)初始姿態(tài)誤差大的問題開展研究，有效提升了飛行器初始姿態(tài)誤差較大條件下的組合導航性能，目前已經過型號搭載試驗驗證。

五、基于靈思創(chuàng)奇設備應用價值

文中提及算法搭載于MEMS慣導并開展了跑車驗證，為了嚴格將四種算法在跑車環(huán)境下展開對比，將跑車采集的原始數據加載到實時仿真軟件Links-RT，使用了下位機型號Links C-3U，將原始數據注入導航計算機進行實時仿真，分別驗證了四種算法的處理精度。