基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法，属于 飞行器半实物仿真技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着高精度、大长径比飞行器的不断发展，其弹性特性变得越来越不可忽视。当弹 性飞行器在大气中飞行时，导引头等器件的测量信号将会受到弹性振动的影响。因此对弹 性飞行器进行半实物仿真时，考虑弹性振动对导引头测量信号的影响，有利于减小仿真误 差，使半实物仿真的结果更趋近于真实结果。
[0003] 目前为止，国内外对弹性飞行器的研宄已经取得了很大进展。但在半实物仿真的 研宄领域，还没有涉及到对弹性振动影响下的导引头测量信号的研宄方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了提高弹性飞行器半实物仿真中导引头测量信号的精度，提出 了一种基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法，利用射频仿真系统来模 拟弹性振动影响下的导引头测量信号。
[0005] 本发明利用射频目标模拟器模拟目标位置信息，该信息在无弹性振动影响的目标 信息基础上，利用弹性飞行器的振动特性进行修正，得到弹性振动影响下的目标信息。
[0006] 一种基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法，具体实现步骤如 下：
[0007] 步骤1 :建立飞行器与目标之间的空间几何位置关系模型，并根据仿真计算机计 算得到的目标和飞行器的运动信息，以及飞行器导引头的弹性振动信息，确定弹性振动影 响下的视线高低角与方位角。
[0008] 步骤1. 1 :根据目标和飞行器的运动信息，以及飞行器导引头的弹性位移，确定飞 行器变形后的目标视线高低角和方位角。
[0009] 定义惯性参考系Oxyz和弹体参考系obxbybz b，惯性参考系的原点0位于导弹发射 点，Ox轴与地球表面相切且指向目标方向，Oy轴垂直于地面，以向上为正，Oz轴垂直于Oxy 平面，其方向根据右手定则确定。弹体参考系的原点〇b位于导弹质心，〇bxb轴与弹体纵轴 重合且指向弹头方向，〇byb轴在弹体纵向对称平面内且垂直于0bxb轴，其方向以向上为正， 0bzb轴垂直于〇bxbyb平面，其方向按右手定则确定。
[0010] 弹体参考系相对于惯性参考系的转换矩阵为
【主权项】
1.基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法，其特征在于：具体实现 步骤如下： 步骤1 :建立飞行器与目标之间的空间几何位置关系模型，并根据仿真计算机计算得 到的目标和飞行器的运动信息，以及飞行器导引头的弹性振动信息，确定弹性振动影响下 的视线高低角与方位角； 步骤1. 1 :根据目标和飞行器的运动信息，以及飞行器导引头的弹性位移，确定飞行器 变形后的目标视线高低角和方位角； 弹体参考系相对于惯件参考系的转换矩阵为
上式中，θ、Φ和γ分别为导弹的俯仰角、偏航角和滚转角； 任意时刻在地面参考系下，弹性飞行器质心的坐标为M(x，y，z)，目标的位置为 T(xt，yt，zt);导引头位置处的弹性位移为泛，在弹体参考系下其坐标为（u xb，uyb，uzb) ;y方 向和z方向的弹性转角分别为％和朽；定义飞行器质心与目标间的相对位移为6，飞行器 质心到导引头的位移矢量为匕，则变形后的导引头到目标的位移矢量为4=6-6-?; 飞行器质心与目标间的相对位移的坐标形式为
飞行器质心到导引头位移的坐标式表示为
式中，xb(p)为导引头到飞行器质心的距离； 考虑导引头位置处的弹性变形，实际的视线高低角qjP方位角q s表示为
步骤1. 2 :根据弹性角振动对导引头测量信号的影响，确定导引头视线方向角和高低 角的测量值； 在考虑弹性振动对跟踪陀螺的影响后，测量信号与视线角之间的传递函数为
式中，I(S)表示导引头测量信号，q(s)表示视线角，㈧表示弹性转角，s为复变量， T'为时间常数，K为比例系数； 忽略时间常数T'，测量信号与视线角速度和弹性转角角速度之差成正比，最终修正后 的视线高低角和方位角分别表示为 *
(6) 步骤2 :根据经过弹性振动修正后的视线高低角和方位角，确定所模拟的目标在射频 系统天线阵列上的三元组位置，并确定三元组每组天线所需要辐射的信号； 步骤2. 1 :确定所模拟目标在射频系统天线阵列上的三元组位置； 导引头到天线阵面的距离为R，则所需模拟的目标M在阵面上的坐标为
(7) 阵面上每三个天线组成一个三元组，将三元组按阵面的行和列从上到下、从左到右依 次编号；任意一个三元组中的A、B和C三组天线的坐标分别为（xA, yA)、（xB, yB)和（X。，yc);
若满足SAABD> 0、S ACAD> O和S ΛΒα)> 0,则说明所模拟目标在此三元组内，利用式（8) 对所有三元组进行逐次搜索，确定所模拟目标在天线阵列上的三元组位置的编号； 步骤2. 2 :确定三元组三组天线所需辐射的信号； A、B和C三组天线辐射的信号分别为
式中，Qfici为相邻两列天线的方向角夹角，I。为相邻两行天线的高低角夹角；Qfil和 分别为天线A的视线方位角和高低角； 步骤3 :将步骤2所得到的三元组位置信息和各组天线所辐射的信号输入到射频仿真 系统中，使对应的天线辐射相应的信号，由此模拟弹性振动影响下的目标位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法， 其特征在于：所述惯性参考系Oxyz和弹体参考系〇bXbybzb，惯性参考系的原点O位于导弹 发射点，Ox轴与地球表面相切且指向目标方向，Oy轴垂直于地面，以向上为正，Oz轴垂直 于Oxy平面，其方向根据右手定则确定；弹体参考系的原点 〇b位于导弹质心，〇bXb轴与弹体 纵轴重合且指向弹头方向，〇by b轴在弹体纵向对称平面内且垂直于〇bxb轴，其方向以向上为 正，ObZb轴垂直于o bxbyb平面，其方向按右手定则确定。
【专利摘要】本发明涉及一种基于射频系统模拟弹性振动对导引头测量信号影响的方法，属于飞行器半实物仿真技术领域。本发明方法建立飞行器与目标之间的空间几何位置关系模型，并根据仿真计算机计算得到的目标和飞行器的运动信息，以及飞行器导引头的弹性振动信息，确定弹性振动影响下的视线高低角与方位角，确定所模拟的目标在射频系统天线阵列上的三元组位置，并确定三元组每组天线所需要辐射的信号。将三元组位置信息和各组天线所辐射的信号输入到射频仿真系统中，使对应的天线辐射相应的信号，即可模拟弹性振动影响下的目标位置信息；减小了弹性飞行器半实物仿真的误差，仅是对所需要仿真的目标信息进行修正，节约了成本，在工程上易于实现。
【IPC分类】G05B13-04
【公开号】CN104536291
【申请号】CN201410683489
【发明人】刘莉, 王岩松, 周思达, 杜小菁
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月25日