远程火箭发射初态误差传播及影响特性研究

发布时间：2021-11-17 00:27

　　远程火箭发射前需要进行平台的调平和对准,为其在惯性空间中提供参考基准。由于地球并非一个匀质参考椭球体,表面及内部结构都极为复杂,这样就使得惯性导航系统定向所依据的大地水准面垂线方向和参考椭球面法线方向存在差异,这一差异倾角即为垂线偏差。另外,机动发射的远程火箭还会产生初始定位误差,瞄准过程会带来发射方位角偏差。通常的弹道分析、导航制导计算会忽略这些初态误差的影响,于是通过动力学方程会产生明显的飞行状态偏差和落点偏差。目前,随着惯性器件精度的不断提高,工具误差的影响在不断下降,初态误差作为一种模型误差对落点精度的影响越来越明显。因此,为了提高打击精度研究重点开始锁定在初态误差的影响上。本文研究了发射初态误差对弹道设计、导航计算、制导精度、误差统计特性的影响规律,主要包括以下几部分:首先,研究了发射初态误差的形成机理。梳理出初态误差的来龙去脉是分析其对弹道设计、导航制导影响规律的重要前提。文中建立了发射惯性系和发射坐标系中精确动力学方程,给出了发射初态误差源对动力学方程中各加速度项的具体影响关系式,对发射初态误差源进行了分类,梳理了各项的传播过程,得到了传播路径图。仿真计算出初始定位误差、... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 初态误差对弹道影响的研究现状
    1.3 初态误差对导航精度的研究现状
    1.4 初态误差对制导精度的研究现状
    1.5 初态误差对终端状态统计特性分析的研究现状
    1.6 主要研究内容和章节安排
第2章 发射初态误差的形成机理
    2.1 引言
    2.2 坐标系的定义及相互关系
        2.2.1 坐标系的定义
        2.2.2 坐标系转换关系
    2.3 精确动力学模型
        2.3.1 发射惯性系中精确动力学模型
        2.3.2 发射坐标系中精确动力学模型
    2.4 初态误差源分析
        2.4.1 各加速度项和初始速度项分析
        2.4.2 发射初态误差源分类
    2.5 发射初态误差的影响量级分析
        2.5.1 坐标基准误差影响分析
        2.5.2 初始定位误差影响分析
        2.5.3 初始速度误差影响分析
    2.6 本章小结
第3章 发射初态误差对弹道参数的影响特性研究
    3.1 引言
    3.2 状态空间摄动理论
    3.3 发射初态误差对状态偏差影响分析
        3.3.1 发射初态误差的影响分析方法
        3.3.2 旋转项偏差和初值项偏差
    3.4 平移项偏差传播模型
        3.4.1 平移项偏差摄动方程
        3.4.2 引力加速度偏差
        3.4.3 科氏加速度偏差
        3.4.4 离心加速度偏差
        3.4.5 推力和气动加速度偏差
        3.4.6 平移项偏差解析解
    3.5 发射初态误差传播模型
    3.6 仿真分析
        3.6.1 固定发射方位角
        3.6.2 不同发射方位角
        3.6.3 不同发射点
        3.6.4 高程偏差影响
    3.7 本章小结
第4章 发射初态误差对导航精度的影响特性分析
    4.1 引言
    4.2 考虑视加速度耦合时导航误差
        4.2.1 导航误差形成机理
        4.2.2 视加速度耦合偏差
        4.2.3 初始速度误差
    4.3 考虑视加速度耦合时传播模型
        4.3.1 导航摄动方程
        4.3.2 导航误差传播模型解析解
    4.4 仿真分析
        4.4.1 固定发射方位角
        4.4.2 不同发射方位角
        4.4.3 单项干扰分析
        4.4.4 垂线偏差作用下纬度变化的影响
    4.5 本章小结
第5章 发射初态误差对制导精度的影响特性分析
    5.1 引言
    5.2 初态误差对飞行弹道的影响
    5.3 初态误差影响摄动制导精度的计算方法
        5.3.1 摄动制导原理
        5.3.2 制导精度计算方法
    5.4 初态误差对摄动制导精度影响仿真分析
        5.4.1 初态误差对主动段参数的影响
        5.4.2 单因素初态误差的影响
        5.4.3 Monte Carlo打靶
    5.5 初态误差影响最优闭环制导精度的计算方法
        5.5.1 最优闭环制导原理
        5.5.2 制导精度计算方法
    5.6 初态误差对最优闭环制导精度影响仿真分析
        5.6.1 初态误差对主动段参数的影响
        5.6.2 单因素初态误差的影响
        5.6.3 Monte Carlo打靶
    5.7 本章小结
第6章 基于协方差分析描述函数法的导弹误差传播
    6.1 引言
    6.2 线性系统协方差分析基本理论
    6.3 非线性系统协方差分析基本理论
        6.3.1 非线性系统协方差分析
        6.3.2 基于正态分布的描述函数
    6.4 基于协方差分析描述函数法的误差传播方程求解
        6.4.1 主动段协方差传播方程
        6.4.2 被动段协方差传播方程
        6.4.3 Monte Carlo状态统计
    6.5 仿真分析
        6.5.1 初始状态误差传播
        6.5.2 飞行过程加速度误差传播
        6.5.3 综合误差分析
    6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]长征运载火箭制导方法[J]. 吕新广,宋征宇.  宇航学报. 2017(09)
[2]基于摄动制导的运载火箭一子级落点控制[J]. 唐明亮,邱伟,王颖,张学功.  导弹与航天运载技术. 2017(04)
[3]A rapid compensation method for launch data of long-range rockets under influence of the Earth’s disturbing gravity field[J]. Baolin MA,Hongbo ZHANG,Wei ZHENG,Jie WU.  Chinese Journal of Aeronautics. 2017(03)
[4]火星探测捕获的误差传播分析[J]. 罗绪盛,荆武兴,高长生.  系统工程与电子技术. 2017(07)
[5]发射点垂线偏差对导弹惯性制导精度的影响分析[J]. 夏巍巍,牟建华,王旭.  弹箭与制导学报. 2016(05)
[6]初态误差对显式制导弹道导弹命中精度的影响特性[J]. 马宝林,张洪波,吴杰.  弹道学报. 2016(03)
[7]重力扰动矢量对惯导系统影响误差项指标分析[J]. 王晶,杨功流,李湘云,周潇.  中国惯性技术学报. 2016(03)
[8]自适应卡尔曼滤波在航空重力异常解算的应用研究[J]. 郑崴,张贵宾.  地球物理学报. 2016(04)
[9]基于Kalman滤波原理对惯导中重力扰动的估计及补偿方法[J]. 周潇,杨功流,王晶,史俊,刘元元,李晶.  中国惯性技术学报. 2015(06)
[10]地球模型偏差对远程弹箭弹道仿真的影响及修正[J]. 李伟明,申景诗,孙瑞胜,刘鹏云.  火力与指挥控制. 2015(03)

博士论文
[1]地球物理摄动因素对远程弹道导弹命中精度的影响分析及补偿方法研究[D]. 郑伟.国防科学技术大学 2006

硕士论文
[1]基于伴随方法的末制导系统脱靶量分析[D]. 陈天衡.哈尔滨工业大学 2016
[2]弹道导弹自由段弹道误差传播理论与应用[D]. 徐秦.国防科学技术大学 2014
[3]大气层外拦截弹末段制导控制精度分析[D]. 张涛涛.国防科学技术大学 2012
[4]基于相对高程异常差平差法的区域似大地水准面精化[D]. 朱雷鸣.解放军信息工程大学 2011



本文编号：3499863