1. Visão geral dos mísseis
Um míssil é uma arma guiada de precisão, que depende do seu próprio sistema de propulsão e usa um sistema de orientação profissional para controlar a sua trajetória de voo.guiando com precisão a ogiva para atingir e destruir alvosCom longo alcance, alta velocidade, precisão excepcional e poderosa capacidade de ataque, os mísseis são equipamentos fundamentais do combate moderno de precisão.
De acordo com os modos de voo e ataque, os mísseis são divididos em duas categorias: mísseis alados que atingem alvos como um corpo integrado completo,e mísseis balísticos que separam a ogiva do corpo do míssil após atingirem uma altitude e posição pré-estabelecidasEm termos de carga útil de combate,Os mísseis são classificados como mísseis convencionais equipados com explosivos comuns e mísseis nucleares que transportam ogivas nucleares..
2Princípio básico da orientação inercial
A orientação inercial é a tecnologia de orientação autônoma mais fundamental e dominante para mísseis e veículos de lançamento.Calcula os parâmetros de movimento em tempo real do portador através de dispositivos de medição inercial de alta precisão, gera comandos de orientação através de computadores de bordo, e ajusta a magnitude, direção e duração do impulso do motor para guiar automaticamente o míssil para a área alvo pré-definida.
A vantagem mais proeminente da orientação inercial étotal autonomiaTodo o processo de navegação e orientação não requer sinais externos ou informações ambientais, isolado completamente de interferências externas.Tem excelente capacidade anti-interferência e alta ocultação, tornando-se a solução de orientação padrão para modernos mísseis táticos terra-terra, mísseis balísticos estratégicos e veículos de lançamento aeroespacial.
Um sistema completo de orientação inercial consiste em três partes principais: unidade de medição inercial (IMU), computador transportado no míssil e servo-atuador, todos totalmente integrados dentro do porta-mísseis.
3Composição e mecanismo de trabalho da unidade de medição inercial
A unidade de medição inercial é o componente central de detecção do sistema de orientação inercial, composto principalmente por umacelerômetro de três eixose umGiroscópio de três eixosO sistema transmite continuamente dados de aceleração de três eixos e velocidade angular de três eixos em tempo real sob o sistema de coordenadas de portadora.fornecimento de todos os dados originais de detecção de movimento para resolução de atitude e cálculo de navegação.
Através da resolução de dados e da fusão de algoritmos, a IMU pode obter informações completas sobre a posição e o movimento do portador: os dados de aceleração resolvem os ângulos de rolagem e de passo,com filtragem Kalman aplicada para eliminar o ruído dos sensores e melhorar a estabilidadeOs dados de velocidade angular resolvem o ângulo de inclinação, que é calibrado e compensado por um magnetômetro de três eixos.A velocidade de voo em tempo real e o ângulo de rotação acumulado de cada eixo podem ser obtidos integrando os dados de aceleração e velocidade angular, respectivamente.
3.1 Princípio de funcionamento do acelerómetro de três eixos
O mecanismo de trabalho de um acelerômetro pode ser visualizado através de um modelo mecânico simplificado: uma bola de massa é fixada no centro de uma concha cúbica por molas elásticas.Em um ambiente estático sem gravidade, a bola de massa permanece centrada com aceleração zero em todos os três eixos.
Quando o portador gera aceleração linear, a concha se move sincronicamente com o portador, enquanto a bola de massa interna permanece relativamente estacionária devido à inércia,agarrado ao lado correspondente da conchaO sensor capta o deslocamento da bola de massa e converte o deslocamento mecânico em sinais eléctricos, resolvendo a aceleração linear dos três eixos ortogonais do portador.
3.2 Princípio de funcionamento do giroscópio de três eixos
Os giroscópios são sensores centrais para medir a velocidade angular do portador e a deflexão de posição.Giroscópios de fibra óptica (FOG) e giroscópios micro-eletromecânicos MEMSO seu princípio físico básico é o efeito giroscópico: sob rotação inicial e torque externo, o motor de tração é ao giroscópio giratório de alta velocidade mantém uma direção de eixo fixo e gera precessão em torno do eixo fixo.
Ao capturar o estado de precessão do rotor, o giroscópio pode detectar com precisão a velocidade angular e o ângulo de rotação das mudanças de posição de três eixos do portador.Realização de monitorização em tempo real da deflexão de voo e rotação de posição.
4Método de resolução da atitude da UMI
Tomando o MPU6050 sensor de posição de alta precisão como exemplo,O dispositivo integra um acelerômetro de três eixos e um giroscópio de três eixos para completar a percepção de atitude em dimensões completasQuando o sensor está fixamente instalado coincidindo com o sistema de coordenadas do corpo do míssil (eixo Z verticalmente para cima), o vetor de aceleração a ((x, y,z) na direcção vertical pode ser adquirida num estado de movimento uniforme.
Com base na operação do produto interno do vetor e no cálculo geométrico, dois ângulos de posição do míssil podem ser resolvidos com precisão:ângulo de inclinaçãoé o ângulo incluído entre o vetor de aceleração e a sua projeção no plano de guiamento;ângulo de rolagemé o ângulo incluído entre o vetor de aceleração e o plano XOZ. Combinado com dados de velocidade angular do giroscópio e algoritmo de filtragem de Kalman, alta precisão,A saída de dados de baixa ruído e estável de atitude completa é finalmente realizada.
5Resumo técnico
A navegação inercial dos mísseis depende da capacidade de detecção autónoma de acelerômetros e giroscópios.Realiza um processo completo de resolução de atitudes autônomas, cálculo da trajetória e controlo de orientação em circuito fechado.Anti-interferência e alta ocultação tornam a orientação inercial insubstituível no campo das armas de ataque de precisão e navegação de veículos aeroespaciais.
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