1. Resumen de los misiles
Un misil es un arma guiada de precisión que depende de su propio sistema de propulsión y utiliza un sistema de guía profesional para controlar su trayectoria de vuelo.guiando con precisión la ojiva para atacar y destruir objetivosCon un largo alcance, alta velocidad, una precisión excepcional y una poderosa capacidad de ataque, los misiles son el equipo central del combate de precisión moderno.
De acuerdo con los modos de vuelo y ataque, los misiles se dividen en dos categorías: misiles alados que golpean objetivos como un cuerpo completo integrado,y misiles balísticos que separan la ojiva del cuerpo del misil después de alcanzar una altitud y posición preestablecidasEn términos de carga útil de combate, la carga útil de combate de la bomba es la carga útil de la bomba.Los misiles se clasifican como misiles convencionales equipados con explosivos ordinarios y misiles nucleares que llevan ojivas nucleares..
2Principio básico de la guía inercial
La guía inercial es la tecnología de guía autónoma más básica para misiles y vehículos de lanzamiento.Calcula los parámetros de movimiento en tiempo real del portador mediante dispositivos de medición inercial de alta precisión., genera comandos de guía a través de computadoras de a bordo, y ajusta la magnitud, dirección y duración del empuje del motor para guiar automáticamente el misil al área de objetivo preestablecida.
La ventaja más destacada de la guía inercial esAutonomía totalTodo el proceso de navegación y guía no requiere señales externas o información ambiental, aislándose completamente de interferencias externas.Tiene una excelente capacidad anti-interferencia y alta ocultación, por lo que es la solución de guía estándar para los modernos misiles tácticos tierra-tierra, misiles balísticos estratégicos y vehículos de lanzamiento aeroespacial.
Un sistema de guía inercial completo consta de tres partes principales: unidad de medición inercial (IMU), computadora portada en el misil y servoactuador, todos completamente integrados dentro del portador de misiles.
3Composición y mecanismo de trabajo de la unidad de medida de inercia
La unidad de medición inercial es el componente de detección central del sistema de guía inercial, compuesto principalmente por unacelerómetro de tres ejesy agiroscopio de tres ejes. Produce continuamente datos de aceleración de tres ejes y velocidad angular de tres ejes en tiempo real bajo el sistema de coordenadas portadoras,proporcionando todos los datos originales de detección de movimiento para la resolución de actitud y el cálculo de navegación.
Mediante la resolución de datos y la fusión de algoritmos, la UMI puede obtener información completa sobre la actitud y el movimiento del portador: los datos de aceleración resuelven los ángulos de rodadura y paso,con filtro Kalman aplicado para eliminar el ruido del sensor y mejorar la estabilidad; los datos de velocidad angular resuelven el ángulo de inclinación, que se calibra y compensa con un magnetómetro de tres ejes.La velocidad de vuelo en tiempo real y el ángulo de rotación acumulado de cada eje se pueden obtener integrando datos de aceleración y velocidad angular respectivamente.
3.1 Principio de funcionamiento del acelerómetro de tres ejes
El mecanismo de trabajo de un acelerómetro se puede visualizar a través de un modelo mecánico simplificado: una bola de masa está fijada en el centro de una cáscara cúbica por resortes elásticos.En un entorno estático sin gravedad, la bola de masa permanece centrada con aceleración cero en los tres ejes.
Cuando el portador genera una aceleración lineal, la concha se mueve sincrónicamente con el portador, mientras que la bola de masa interna permanece relativamente estacionaria debido a la inercia,que se adhieren al lado correspondiente de la cáscaraEl sensor captura el desplazamiento de la bola de masa y convierte el desplazamiento mecánico en señales eléctricas, resolviendo la aceleración lineal de los tres ejes ortogonales del portador.
3.2 Principio de funcionamiento del giroscopio de tres ejes
Los giroscopios son sensores centrales para medir la velocidad angular del portador y la desviación de posición.Ciroscopios de fibra óptica (FOG) y giroscopios microelectromecánicos MEMSSu principio físico básico es el efecto giroscópico: bajo la rotación inicial y el par externo, la velocidad de rotación de la máquina se reduce a una velocidad de rotación de la máquina.el giroscopio giratorio de alta velocidad mantiene una dirección del eje fijo y genera precesión alrededor del eje fijo.
Al capturar el estado de precesión del rotor, el giroscopio puede detectar con precisión la velocidad angular y el ángulo de rotación de los cambios de posición de los tres ejes del portador.Realizar el monitoreo en tiempo real de la desviación del vuelo y la rotación de la posición.
4. Método de resolución de la actitud de la UMI
Tomando el sensor de actitud MPU6050 de alta precisión como ejemplo,el dispositivo integra un acelerómetro de tres ejes y un giroscopio de tres ejes para completar la percepción de actitud en dimensiones completasCuando el sensor está fijamente instalado coincidiendo con el sistema de coordenadas del cuerpo del misil (eje Z vertical hacia arriba), el vector de aceleración a(x, y,z) en la dirección vertical puede adquirirse en un estado de movimiento uniforme.
Sobre la base de la operación del producto interno del vector y el cálculo geométrico, dos ángulos de posición centrales del misil se pueden resolver con precisión:ángulo de inclinaciónes el ángulo incluido entre el vector de aceleración y su proyección en el plano de guiado;Ángulo de rodamientoes el ángulo incluido entre el vector de aceleración y el plano XOZ. Combinado con datos de velocidad angular del giroscopio y el algoritmo de filtración de Kalman, de alta precisión,Finalmente se realiza la salida de datos de baja ruido y de actitud completa estable.
5Resumen técnico
La navegación inercial del misil se basa en la capacidad de detección autónoma de acelerómetros y giroscopios.Se da cuenta de todo el proceso de resolución de actitud autónoma, el cálculo de la trayectoria y el control de la guía de circuito cerrado.Anti-interferencia y alta ocultación hacen que la guía inercial sea irremplazable en el campo de las armas de ataque de precisión y la navegación de vehículos aeroespaciales.
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