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《彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)》2016年第一期
摘要:
在部分復(fù)合制導(dǎo)應(yīng)用中不同測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法使用同一時(shí)鐘也無(wú)法完成系統(tǒng)對(duì)時(shí),時(shí)鐘不匹配將會(huì)產(chǎn)生較大誤差。針對(duì)這種情況,本文使用線性插值時(shí)間校準(zhǔn)方法來(lái)完成時(shí)間校準(zhǔn),并通過(guò)仿真分析了時(shí)鐘匹配的影響以及測(cè)量值插值輸出對(duì)減小誤差的作用,結(jié)果表明測(cè)量值插值輸出可以很大程度上改善誤差,具有較強(qiáng)的工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:
復(fù)合制導(dǎo);時(shí)間校準(zhǔn);時(shí)鐘匹配
復(fù)合制導(dǎo)已成為當(dāng)代導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn),在精度和實(shí)時(shí)性要求較高的復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)中,時(shí)鐘匹配關(guān)系對(duì)復(fù)合制導(dǎo)信息處理會(huì)產(chǎn)生不可忽略的影響,只有各量測(cè)數(shù)據(jù)在同一時(shí)刻產(chǎn)生,才能正確進(jìn)行融合,計(jì)算出目標(biāo)的真實(shí)狀態(tài)。因此,對(duì)多測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間配準(zhǔn)是復(fù)合制導(dǎo)的前提條件。在部分復(fù)合制導(dǎo)應(yīng)用中由于系統(tǒng)功能限制、使用流程等原因,不同測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法使用同一時(shí)鐘也無(wú)法完成系統(tǒng)對(duì)時(shí),時(shí)鐘不匹配將會(huì)產(chǎn)生較大誤差,需要使用信息處理方法來(lái)減小或者消除該誤差。
1復(fù)合制導(dǎo)信息處理中的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)
1.1時(shí)鐘匹配問(wèn)題雙模復(fù)合制導(dǎo)實(shí)現(xiàn)時(shí)間校準(zhǔn)一般需要3個(gè)嵌入式系統(tǒng)配合完成:測(cè)量系統(tǒng)A、測(cè)量系統(tǒng)B、信號(hào)處理單元C,實(shí)際上存在三個(gè)時(shí)間序列,信號(hào)處理單元計(jì)算周期一般與測(cè)量系統(tǒng)A周期相同或更短。當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)A和信息處理單元若使用同一時(shí)鐘,信息處理單元在其計(jì)算時(shí)間序列上獲取測(cè)量系統(tǒng)A數(shù)據(jù)時(shí),由于兩者時(shí)間序列完全相同(如圖1),則數(shù)據(jù)不同存在誤差。實(shí)際實(shí)踐中,測(cè)量系統(tǒng)A和信息處理單元往往不能使用同一時(shí)鐘,當(dāng)兩者時(shí)間序列如圖2所示時(shí),信息處理單元獲取的數(shù)據(jù)將存在誤差。若系統(tǒng)具備系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能,則可以通過(guò)記錄時(shí)戳的匹配來(lái)消除該誤差,而某些系統(tǒng)中無(wú)法完成系統(tǒng)對(duì)時(shí),需要研究其他信息處理方法來(lái)減小該誤差。
1.2線性插值時(shí)間校準(zhǔn)方法時(shí)間校準(zhǔn)的基本原理就是根據(jù)已知時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),將兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的時(shí)間進(jìn)行對(duì)齊。首先將測(cè)量系統(tǒng)按照測(cè)量數(shù)據(jù)更新速率從高到底排序,然后對(duì)數(shù)據(jù)更新速率高的測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用內(nèi)插外推的方法,匹配到數(shù)據(jù)更新速率低的測(cè)量系統(tǒng)上。如圖3所示,測(cè)量系統(tǒng)A數(shù)據(jù)更新率高于測(cè)量系統(tǒng)B,則計(jì)算測(cè)量系統(tǒng)A對(duì)應(yīng)于時(shí)間TBi的內(nèi)插外推值。對(duì)準(zhǔn)后,測(cè)量系統(tǒng)A的估計(jì)值序列和測(cè)量系統(tǒng)B的測(cè)量序列對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4。基于勻速直線模型的配準(zhǔn)時(shí)間數(shù)據(jù)的計(jì)算公式為:
2數(shù)字仿真
仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為測(cè)量系統(tǒng)A數(shù)據(jù)以DA輸出形式,信息處理單元對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,分別仿真在時(shí)鐘失配和校準(zhǔn)的情況下,信息處理單元采樣數(shù)據(jù)的誤差。仿真組成框圖分別如圖5、圖6所示。測(cè)量系統(tǒng)A數(shù)據(jù)輸出刷新周期為1ms,信息處理單元采樣周期為1ms。對(duì)以下幾種情況進(jìn)行仿真:1)測(cè)量系統(tǒng)A和信息處理單元采用同樣的系統(tǒng)時(shí)鐘;2)測(cè)量系統(tǒng)A和信息處理單元1ms周期完全相同,但周期序列起始點(diǎn)存在0.6ms時(shí)間差;3)測(cè)量系統(tǒng)A的1ms周期實(shí)際值為1ms,信息處理單元的1ms周期實(shí)際值為0.9999999ms。三種情況的時(shí)鐘示意圖為:將三種情況的真值、測(cè)量系統(tǒng)A輸出值、信息處理單元采樣值及信息處理單元采樣值與真值之差進(jìn)行比較,結(jié)果見(jiàn)圖8、圖9。從仿真結(jié)果可以看出,沒(méi)有校準(zhǔn)時(shí),在情況1)中信息處理單元采樣值沒(méi)有誤差,在情況2)中信息處理單元采樣值誤差最大值為0.038左右,在情況3)中信息處理單元采樣值誤差最大值為0.063左右。時(shí)間校準(zhǔn)后,可以看出信息處理單元誤差分別減小至0.005和0.006左右。
3結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)復(fù)合制導(dǎo)信息處理中時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的方法及過(guò)程,針對(duì)復(fù)合制導(dǎo)中不具備使用同一時(shí)鐘且無(wú)法完成系統(tǒng)對(duì)時(shí)功能的情況,仿真分析了不同時(shí)鐘失配情況下信息處理單元獲取數(shù)據(jù)的誤差,并提出了線性插值減小誤差的方法,具有較強(qiáng)的工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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作者:姚勤 單位:中國(guó)人民解放軍海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室