1. Visualizzazione dei missili
Un missile è una tipica arma guidata con precisione, si basa sul proprio sistema di propulsione e usa un sistema di guida professionale per controllare la traiettoria di volo.Guidare con precisione la testata per colpire e distruggere obiettiviDotati di lunga portata, velocità elevata, precisione eccezionale e capacità di colpo potente, i missili sono l'attrezzatura fondamentale del moderno combattimento di precisione.
Secondo le modalità di volo e di attacco, i missili sono divisi in due categorie: missili alati che colpiscono obiettivi come un corpo completo integrato,e missili balistici che separano la testata dal corpo del missile dopo aver raggiunto un'altitudine e una posizione prestabilitiIn termini di carico utile di combattimento,i missili sono classificati come missili convenzionali dotati di esplosivi ordinari e missili nucleari con testate nucleari.
2Principio fondamentale della guida inerziale
La guida inerziale è la tecnologia di guida autonoma più fondamentale e diffusa per missili e veicoli lanciatori.calcola i parametri di movimento in tempo reale del vettore attraverso dispositivi di misurazione inerziale ad alta precisione, genera comandi di guida tramite computer di bordo e regola la magnitudine, la direzione e la durata della spinta del motore per guidare automaticamente il missile verso l'area bersaglio prestabilita.
Il vantaggio più importante della guida inerziale èpiena autonomiaL'intero processo di navigazione e guida non richiede segnali esterni o informazioni ambientali, isolandosi completamente dalle interferenze esterne.Ha un'eccellente capacità anti-interferenza e un elevato livello di occultamento, che lo rende la soluzione di guida standard per i moderni missili tattici terra-terra, missili balistici strategici e veicoli lanciatori aerospaziali.
Un sistema completo di guida inerziale è composto da tre parti principali: unità di misura inerziale (IMU), computer a bordo del missile e servo attuatore, tutti completamente integrati all'interno del veicolo missilistico.
3. Composizione e meccanismo di lavoro dell'unità di misurazione inerziale
L'unità di misura inerziale è il componente centrale di rilevamento del sistema di guida inerziale, composto principalmente da unaccelerometro a tre assie agiroscopio a tre assiEsso emette continuamente in tempo reale dati di accelerazione a tre assi e velocità angolare a tre assi sotto il sistema di coordinate portante,fornire tutti i dati originali di rilevamento del movimento per la risoluzione dell'atteggiamento e il calcolo della navigazione.
Attraverso la risoluzione dei dati e la fusione degli algoritmi, l'IMU può ottenere informazioni complete sull'atteggiamento e sul movimento del vettore: i dati di accelerazione risolvono gli angoli di rotolamento e di passo,con filtraggio Kalman applicato per eliminare il rumore dei sensori e migliorare la stabilitàI dati della velocità angolare risolvono l'angolo di deviazione, che viene ulteriormente calibrato e compensato da un magnetometro a tre assi.La velocità di volo in tempo reale e l'angolo di rotazione cumulativo di ciascun asse possono essere ottenuti integrando rispettivamente i dati di accelerazione e velocità angolare.
3.1 Principio di funzionamento dell'accelerometro a tre assi
Il meccanismo di lavoro di un accelerometro può essere visualizzato attraverso un modello meccanico semplificato: una palla di massa è fissata al centro di un guscio cubo da molle elastiche.In un ambiente statico senza gravità, la sfera di massa rimane centrata con accelerazione zero su tutti e tre gli assi.
Quando il vettore genera un'accelerazione lineare, il guscio si muove in sincronia con il vettore, mentre la sfera di massa interna rimane relativamente ferma a causa dell'inerzia,aderente al lato corrispondente della conchigliaIl sensore cattura lo spostamento della sfera di massa e converte lo spostamento meccanico in segnali elettrici, risolvendo l'accelerazione lineare dei tre assi ortogonali del vettore.
3.2 Principio di funzionamento del giroscopio a tre assi
I giroscopi sono sensori di base per misurare la velocità angolare del vettore e la deflessione dell'atteggiamento.altri apparecchi per la trasmissione di dati, compresi i dispositivi per la trasmissione di datiIl suo principio fisico di base è l'effetto giroscopico: sotto rotazione iniziale e coppia esterna, il motore di rotazione si muove verso l'esterno.il giroscopio rotante ad alta velocità mantiene una direzione di asse fisso e genera precisione attorno all'asse fisso.
Il giroscopio, catturando lo stato di precessione del rotore, può rilevare con precisione la velocità angolare e l'angolo di rotazione dei cambiamenti di atteggiamento dei tre assi del vettore.realizzare il monitoraggio in tempo reale della deviazione del volo e della rotazione dell'atteggiamento.
4. Metodo di risoluzione dell'atteggiamento dell'IMU
Prendendo come esempio il sensore di posizione MPU6050 di alta precisione,il dispositivo integra un accelerometro a tre assi e un giroscopio a tre assi per completare la percezione dell'atteggiamento a tutte le dimensioniQuando il sensore è installato fisso in coincidenza con il sistema di coordinate del corpo del missile (asse Z verticalmente verso l'alto), il vettore di accelerazione a(x, y,z) in direzione verticale può essere acquisita in uno stato di movimento uniforme.
Sulla base dell'operazione del prodotto interno vettoriale e del calcolo geometrico, possono essere risolti con precisione due angoli di posizione del missile:angolo di passoè l'angolo compreso tra il vettore di accelerazione e la sua proiezione sul piano di guancia;angolo di rotolamentoè l'angolo compreso tra il vettore di accelerazione e il piano XOZ. Combinato con i dati di velocità angolare del giroscopio e l'algoritmo di filtraggio di Kalman, alta precisione,L'uscita di dati a bassa rumorosità e stabile è finalmente realizzata.
5. Riassunto tecnico
La navigazione inerziale dei missili si basa sulla capacità di rilevamento autonomo di accelerometri e giroscopi.realizza il processo completo di risoluzione autonoma dell'atteggiamento, calcolo della traiettoria e controllo della guida a circuito chiuso.L'anti-interferenza e l'elevato occultamento rendono la guida inerziale insostituibile nel campo delle armi da attacco di precisione e della navigazione dei veicoli aerospaziali.
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