论文摘要：高超声速飞行器组合导航系统及末制导方法研究

本文针对高超声速飞行器的飞行特点，分析目前应用较为普遍的几种导航方式及各种末制导方法，论证了在巡航段采用SINS/GPS/CNS组合导航系统作为导航方式的可行性，并提出最优制导作为再入段末制导方法的重点研究方案。以C++Builder和MATLAB混合编程制作软件，对各组合导航方案进行仿真比较，并对各制导方法在末制导段的应用情况进行了仿真。本文设计了一条从东经120度北纬40度出发的飞行轨迹，包括上升、俯冲、转弯、平飞等各种飞行状态，从轨迹发生器得到标准轨迹和惯导数据。由于没有高超声速巡航条件下实测的天文导航数据，在此情况下建立了CNS仿真器，模拟天文导航系统提供量测数据，实现对惯导系统的修正。对CNS仿真器原理进行了公式推导、方案介绍以及误差分析。采用联邦滤波的方法对组合导航系统进行滤波，并分析滤波方法中各参数的影响。SINS/CNS/GPS组合导航系统具有较高的可靠性，同时具有较好的容错与故障隔离能力。由仿真结果知道，SINS/CNS/GPS组合系统的可靠性远高于SINS/CNS或SINS/GPS子系统，当两个子系统之一发生故障时，全局估计无状态突变与发散。末制导阶段通过仿真证明传统的比例导引在一定范围内仍然适用于高超声速飞行器，而采用预报校正制导具有飞行距离短、燃料消耗量少、加速度指令要求低、鲁棒性较强的优点，最优制导律具有飞行时间短、可控制落地倾角的优点，适合高超声速飞行器快速打击目标、适应复杂地形以及突防的要求。