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现代局部战争对制导武器提出精确化、小型化、成本低的发展要求,导引头是精确制导武器的核心部件,在很大程度上决定了制导武器的打击精度与成本。随着大面阵高分辨率探测器件与MEMS捷联惯导系统(MEMS SINS)的迅速发展,全捷联制导技术已成为制导领域研究的一个重要方向,国外已将其研究成果应用于战术武器。本文重点研究全捷联制导系统中的视线角速率解耦与估计算法及其误差灵敏度分析,MEMS SINS实验室标定与传递对准等关键技术,最后通过半物理仿真实验验证视线角速率估计算法与传递对准算法的正确性与精度。为深入研究全捷联制导系统关键技术,给出了涉及的坐标系及相互间转换关系,建立了全捷联导引头的数学模型并进行线性化;为去除体视线角信息中包含了弹体运动信息,构建数学平台研究了视线角速率解耦算法;使用误差理论分别推导了体视线角、体视线角速率、弹体角速率与姿态角相对于视线角速率的误差灵敏度,通过仿真分析得到影响视线角速率精度的主要因素。在此基础上,详细分析了各误差源的形成原因与补偿校正方法。在研究MEMS SINS关键技术过程中,建立了MEMS IMU系统误差模型并提出整体标定补偿算法,使补偿后的MEMS IMU全温零偏最大误差由原来的1.27°/s与145.0mg提高到0.20°/s与6.5mg,大大提高了使用精度。针对MEMS SINS精度对视线角速率精度影响较大,且实际应用过程中系统过程噪声与量测噪声协方差未知且时变等问题,推导了MEMS SINS力学编排方程与误差模型,提出了基于改进自适应增量Kalman滤波的“速度+姿态”匹配传递对准算法,对MEMS IMU的随机零偏误差与姿态角初始值进行在线估计与修正。仿真结果表明该算法估计精度比标准Kalman滤波器估计精度提高5倍以上,且对准快速性得到提高,为全捷联制导系统应用提供了重要的理论依据。在全面有效提高体视线角精度、弹体角速率与姿态角精度的基础上,根据弹目相对运动学关系与弹体姿态运动学建立视线角速率估计的非线性模型;依赖于全捷联导引头与MEMS SINS的测量信息建立其量测模型;采用无迹Kalman滤波器(UKF)估计视线角速率,其估计精度为0.21°/s,能够满足制导系统精度要求。另外,仿真分析表明视线角、视线角速率估计精度与陀螺精度呈现近似线性关系,刻度因数大约分别为0.0012°/°/h与0.0002°/s/°/h。最后,设计了全捷联制导系统半物理仿真实验对上述研究进行实验验证,陀螺与加速度计零偏估计误差分别小于0.5°/h与1mg,收敛时间小于3s,视线角速率估计精度约为0.16°/s,半物理仿真实验结果与数字仿真吻合较好,验证了全捷联制导系统的相关关键技术,为实际工程应用提供了理论支撑与实验依据。