復合制導信息處理中的時鐘匹配技術范文

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《彈箭與制導學報》2016年第一期

摘要：

在部分復合制導應用中不同測量系統無法使用同一時鐘也無法完成系統對時，時鐘不匹配將會產生較大誤差。針對這種情況，本文使用線性插值時間校準方法來完成時間校準，并通過仿真分析了時鐘匹配的影響以及測量值插值輸出對減小誤差的作用，結果表明測量值插值輸出可以很大程度上改善誤差，具有較強的工程實際應用價值。

關鍵詞：

復合制導；時間校準；時鐘匹配

復合制導已成為當代導彈制導技術的一個顯著特點，在精度和實時性要求較高的復合制導系統中，時鐘匹配關系對復合制導信息處理會產生不可忽略的影響，只有各量測數據在同一時刻產生，才能正確進行融合，計算出目標的真實狀態。因此，對多測量系統的數據進行時間配準是復合制導的前提條件。在部分復合制導應用中由于系統功能限制、使用流程等原因，不同測量系統無法使用同一時鐘也無法完成系統對時，時鐘不匹配將會產生較大誤差，需要使用信息處理方法來減小或者消除該誤差。

1復合制導信息處理中的時間對準

1.1時鐘匹配問題雙模復合制導實現時間校準一般需要3個嵌入式系統配合完成：測量系統A、測量系統B、信號處理單元C，實際上存在三個時間序列，信號處理單元計算周期一般與測量系統A周期相同或更短。當測量系統A和信息處理單元若使用同一時鐘，信息處理單元在其計算時間序列上獲取測量系統A數據時，由于兩者時間序列完全相同（如圖1），則數據不同存在誤差。實際實踐中，測量系統A和信息處理單元往往不能使用同一時鐘，當兩者時間序列如圖2所示時，信息處理單元獲取的數據將存在誤差。若系統具備系統對時功能，則可以通過記錄時戳的匹配來消除該誤差，而某些系統中無法完成系統對時，需要研究其他信息處理方法來減小該誤差。

1.2線性插值時間校準方法時間校準的基本原理就是根據已知時間節點的數據來估計某一時間節點的數據，將兩個測量系統的數據的時間進行對齊。首先將測量系統按照測量數據更新速率從高到底排序，然后對數據更新速率高的測量系統數據采用內插外推的方法，匹配到數據更新速率低的測量系統上。如圖3所示，測量系統A數據更新率高于測量系統B，則計算測量系統A對應于時間TBi的內插外推值。對準后，測量系統A的估計值序列和測量系統B的測量序列對應關系如圖4。基于勻速直線模型的配準時間數據的計算公式為：

2數字仿真

仿真實驗設計為測量系統A數據以DA輸出形式，信息處理單元對其數據進行采樣，分別仿真在時鐘失配和校準的情況下，信息處理單元采樣數據的誤差。仿真組成框圖分別如圖5、圖6所示。測量系統A數據輸出刷新周期為1ms，信息處理單元采樣周期為1ms。對以下幾種情況進行仿真：1）測量系統A和信息處理單元采用同樣的系統時鐘；2）測量系統A和信息處理單元1ms周期完全相同，但周期序列起始點存在0.6ms時間差；3）測量系統A的1ms周期實際值為1ms，信息處理單元的1ms周期實際值為0.9999999ms。三種情況的時鐘示意圖為：將三種情況的真值、測量系統A輸出值、信息處理單元采樣值及信息處理單元采樣值與真值之差進行比較，結果見圖8、圖9。從仿真結果可以看出，沒有校準時，在情況1）中信息處理單元采樣值沒有誤差，在情況2）中信息處理單元采樣值誤差最大值為0.038左右，在情況3）中信息處理單元采樣值誤差最大值為0.063左右。時間校準后，可以看出信息處理單元誤差分別減小至0.005和0.006左右。

3結束語

本文根據復合制導信息處理中時間對準的方法及過程，針對復合制導中不具備使用同一時鐘且無法完成系統對時功能的情況，仿真分析了不同時鐘失配情況下信息處理單元獲取數據的誤差，并提出了線性插值減小誤差的方法，具有較強的工程實際應用價值。

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作者：姚勤 單位：中國人民解放軍海軍駐上海地區航天系統軍事代表室