高精度陆用激光惯导系统及应用
完成单位:北京理工大学

支撑项目(平台):导航制导与控制技术教育部工程研究中心

参与单位:北京理工大学

所属学科:控制科学与工程

主要贡献者:付梦印、郑辛、王美玲、邓志红、肖烜、刘彤、李群

成就简介:面向陆用压制武器快速机动和精确打击需求,突破了火炮身管姿态直接测量、自主实时定位和快速行进间对准等关键技术,研制成功自主知识产权的陆用激光惯导系统,实现了系列化、产业化,打破了国外技术封锁,成为目前国际军贸市场的主流产品。

现代陆用压制武器如火炮,要实现精确打击和快速机动,必须依赖全自主的惯导系统,来提供高精度实时定位信息和身管姿态直接测量信息。在火炮发射强冲击、连续冲击及复杂环境扰动条件下,惯导系统要实现这些功能,技术难度极大,且国外对相关技术和系统严密封锁。团队历经10余年,攻克了三项关键技术:
1.火炮身管姿态直接测量技术
发明了锥、柱串联缓冲单元,研制成功U型缓冲装置,将火炮发射产生的强冲击大幅度衰减,保证了惯导系统在火炮身管上可靠地工作。
提出了结合圆锥误差修正、温度建模补偿及二级鲁棒滤波的高精度姿态实时解算方法,提高了身管姿态直接测量精度。
在突破以上技术基础上,研制成功了火炮身管姿态直接测量系统,实现了火炮射向保持和自动复位的闭环,保证了火炮快速、连续射击的打击精度。实现了对身管姿态由间接测量到直接测量的跨代发展,填补了国内空白。
2.自主高精度实时定位技术
惯导和里程计信息融合是陆用武器实现自主高精度实时定位的关键。针对陆用武器长时间、大范围机动以及火炮上装和底盘的非刚性连接,导致里程计刻度因子随机变化、惯导和里程计空间关系随时间变化的问题,提出了里程计刻度因子误差和安装俯仰角误差实时在线修正方法。同时,针对火炮在各种复杂路面运动时车体侧滑、车轮空转等不确定情况,提出了基于里程计脉冲增量和惯导速度增量判据的非完整性约束组合导航方法。
通过以上方法突破,攻克了陆用武器大范围机动、长时间工作及复杂路面条件下,惯导/里程计组合自主高精度实时定位难题,组合导航系统满足了陆用武器作战需求。
3.快速行进间对准技术
针对目前火炮配备的惯导系统只具备静态对准能力,使得武器系统机动性差,生存能力低问题,提出了全自主闭环互校行进间对准方法,达到了同静态对准相同的精度,显著提升了陆用武器系统快速反应和自我生存能力。
综合以上成果,团队攻克了我国陆用武器导航核心技术瓶颈,研制成功了具有自主知识产权的高精度陆用激光惯导系统,实现了我国陆用激光惯导系统“零”的突破。同国际上主流的陆用激光惯导系统相比,如法国SAGEM公司的SIGMA30-400等,主要性能指标达到了国内领先,国际先进水平。
实现了系列陆用激光惯导系统产业化,成为目前国际军贸市场主流产品;打破了国外技术封锁和市场垄断,提升了我国武器与美国M109A6、法国凯撒、南非G6等同台竞争的能力,赢得了国际市场。导航系统随多个武器系统出口阿尔及利亚等10 多个国家,相关成果分别获2008年国家科技进步二等奖和2002年国家科技进步一等奖。

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