半捷联雷达导引头视线角速度提取

（Ｘｉ’ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ ７ １０１００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｍ ｉｎｉａｔｕｒｉｚｅ ｒａｄａｒ ｓｅｅｋｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｓｅｍｉ— ｓｔｒａｐｄｏｗｎ ｒａｄａｒ ｓｅｅｋｅｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ ｒａｔｅ ｇｙｒｏ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｅｋｅｒ，ｒａｄａｒ ｓｅｅｋｅｒ ｃａｎ ｇｅｔ ｔｈｅ ｍｉｓｓｉｌｅ — ｔａｒｇｅｔ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ
第 ４５卷 第 １期 （总 第 １７５期 ） ２０１６年 ３月
火 控 雷 达 技 术
Ｆｉｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒａｄａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．１（Ｓｅｒｉｅｓ １７５）
Ｍ ａｒ． ２Ｏｌ６
半捷 联 雷 达导 引头 视 线 角 速 度 提 取
张 昕 张 江 华
（西 安 电 子 工 程 研 究 所 西安 ７１０１００）
收 稿 Ｅｔ期 ：２０１５—１２—３０ 作 者 简 介 ：张 昕 （１９９ｌ一），男 ，硕 士 研 究 生 。研 究方 向 为半 捷 联 制 导 技 术 。
ｃａｎ ｂｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｌｉｎｅ—ｏｆ—ｓｉｇｈｔ（ＬＯＳ）ｒａｔｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏ－
ｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｆｒｏｍ ｓｅｍ ｉ— ｓｔｒａｐｄｏｗｎ ｒａｄａｒ ｓｅｅｋｅｒ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｌｉｎｅ— ｏｆ— ｓｉｇｈｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ． ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｎｅ — ｏｆ— ｓｉｇｈｔ ｒａｔｅ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｒｅｅｏｎ—
【摘 要 】在 雷达导 引头小型化 的应 用 背景 下 ，半捷 联 雷 达 导 引 头省去 了稳 定 平 台上 的速 率 陀螺 ，满
足 了 降 低 成 本 和 减 小 体 积 的 要 求 。 与 光 学 导 引 头 相 比 ，雷 达 导 引 头 还 可 以 获 得 弹 目相 对 距 离 ，综 合
距 离与 角度 跟踪信 息可 以进 一 步提 高信 号输 出品质 。但 半捷联 雷达 导 引头无 法 直接 获 取 用于 比例
导 引的 目标 视 线 角速 度 ，本 文提 出在 天线 坐标 系下 建立 目标视 线微 分 方程 ，利 用 自适应 卡 尔曼滤 波
进 而 结 合 导 弹 弹 体 扰 动 信 息 、天 线 相 对 运 动 信 息 重 构 视 线 角速 度 信 号 ，用 于 比 例 制 导 系统 。
头伺 服系统 不包 含 速率 陀螺 ，利 用 弹体 陀 螺 实 现 空 间稳 定 ，由于省 去 了高 品质速率 陀 螺 ，有 利于 减小 伺 服 系统载 荷 ，利 于小 型化 实现 ，同时还 可 以大 幅度 降 低导 引头 伺 服系统 的成本 。
目前 ，寻 的制导 空 一空导 弹 和空 ～地导 弹 ，基本 上 都采 用 比例导 引或 修 正 比例 导 引 规律 ，导 引头 作 为寻 的制导 控制 回路 的测 量 敏 感 部 件 ，需要 提 供 实 现 导 引规律 所需要 的导弹 一目标 惯性 视线 角速 度信 号 ，采 用传 统速率 陀 螺 稳 定 平 台 的导 引 头 角 跟 踪 系 统 可 以直接 提取 惯 性 视 线 角速 度 ，而采 用 半 捷 联 方 案后 ，角跟 踪 系统 失去 了直 接 测定 视 线 角 速 度 的 能 力 ，视 线角 速度 通过 数学 计算 的方 法来 提取 。因 此 ，
关键 词 ：半 捷 联 ；比侧 导 引 ；卡 尔 曼滤 波
中 图分 类 号 ：ＴＰ９１１．ห้องสมุดไป่ตู้２，ＴＰ３９１．９
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００８—８６５２（２０１６）Ｏ１－０３８－０５
Ｌｏｓ Ｒａｔｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｅｍ ｉ— Ｓｔｒａｐｄｏｗ ｎ Ｒ ａｄａｒ Ｓｅｅｋｅｒ Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｈｕａ
０ 引 言
毫米 波 导 引头 主要 用 于近 程 对地 、反舰 导 弹精 确制 导 ，对 导引头体 积 、成本 都 有 严 格 要求 ，比例 导 引 系统对 视线 角速 度 品 质 有着 较 高 要 求 ，常 规 雷 达 导 引头采 用 两轴速 率 陀 螺 稳 定结 构 实 现 ，利 用 陀 螺 的空 间测 速 反馈实 现 稳 定 跟 踪 ，为 此要 求 伺 服 系 统 必 须选择 高 品质 速率 陀螺 ，给导 引头小 型化 、低 成本 实 现都 带来 相 当困难 。２０世 纪末 以来 ，国外 开始 出 现 半捷 联制 导体 制导 引头 ，如美 国的 ＡＩＭ 一９Ｘ 空空 导 弹 、德 国 的 ＩＲＩＳ—Ｔ导 弹 等 。这 种 半 捷 联 导 引
ｓｔｒｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ—ａｄａｐｔｉｖｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｍｉｓｓｉｌｅ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ
ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｉｎｆｏ ｒｍ ａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎｔｅｎｎａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍ ｏｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｓｅｍｉ— ｓｔｒａｐｄｏｗｎ； ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ； Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ