Improved Angular Velocity Compensation Method for Strapdown Seeker Beam Stability

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2025.05.013

Abstract

Abstract:

The strapdown seeker beam stability of phased array radar seekers can be easily affected by the rate gyro and wave control system. To address this problem， this paper proposed an improved angular velocity compensation method for strapdown seeker beam stability. The strategies and principles of the stabilization loop were studied， and an engineering-oriented algorithm derivation was provided. A mathematical platform for strapdown seeker beam stability of phased array radar seekers was constructed to improve performance. Through mathematical simulation， it was verified that this method can effectively eliminate the impact of rate gyro measurement deviation， dynamic lag， transmission delay， as well as execution deviation and transmission delay of the wave control system， thereby effectively improving the performance of strapdown beam stability. The method is also easy to implement in engineering applications.

Key words: strapdown beam stability, angular velocity compensation, strapdown seeker, strapdown decoupling, phased array seeker, mathematical stabilization platform

摘要：

针对相控阵雷达导引头捷联波束稳定性能易受速率陀螺、波控系统等环节影响的问题，提出一种改进角速度补偿型捷联波束稳定方法，研究稳定环校正策略及原理，给出了工程化算法推导，构建出相控阵雷达导引头捷联波束稳定数学平台，对捷联波束稳定性能进行改善。通过数字仿真，验证了采用该方法能有效消除速率陀螺测量偏差、动态滞后、传输延迟以及波控系统执行偏差、传输延迟等因素对波束稳定性能的影响，能有效提升捷联波束稳定性能，且工程上易于实现。

关键词: 捷联波束稳定, 角速度补偿型, 捷联导引头, 捷联去耦, 相控阵导引头, 数学稳定平台

CLC Number:

TJ765.2

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Figures/Tables 11

Fig. 1 Beam pointing angle relationship of PARS

Fig. 2 Schematic diagram of improved principle of angular velocity compensation for strapdown seeker beam stability method

Fig. 3 Relationship diagram between the measurement coordinate system of seeker and the projectile coordinate system

Fig. 4 Model of improved principle of angular velocity compensation for strapdown seeker beam stability method

Fig. 5 Improvement comparison chart of the strapdown seeker seam stability

Fig. 6 Comparison chart of decoupling performance in simulation scenario 1(1 Hz)

Fig. 7 Comparison chart of decoupling performance in simulation scenario 1(3 Hz)

Table 1 Comparison table of decoupling performance in simulation scenario 1

采用方法	扰动频率/ Hz	速率陀螺传递系数	波控系统传递系数	速率陀螺传输延迟/ms	波控系统传输延迟/ms	去耦系数（高低）/%	去耦系数（方位）/%
已有方法	1	1.0	1.0	1	0.2	2.13	2.36
已有方法	3	1.0	1.0	1	0.2	3.06	3.13
本文方法	1	1.0	1.0	1	0.2	0.61	0.67
本文方法	3	1.0	1.0	1	0.2	0.82	0.83

Fig. 8 Comparison chart of decoupling performance in simulation scenario 2(1 Hz)

Fig. 9 Comparison chart of decoupling performance in simulation scenario 2(3 Hz)

Table 2 Comparison table of decoupling performance in simulation scenario 2

采用方法	扰动频率/ Hz	速率陀螺传递系数	波控系统传递系数	速率陀螺传输延迟/ms	波控系统传输延迟/ ms	去耦系数（高低）/%	去耦系数（方位）/%
已有方法	1	1±0.01	1±0.01	1	0.2	3.59~3.77	3.91~4.08
已有方法	3	1±0.01	1±0.01	1	0.2	3.37~3.39	3.36~3.40
本文方法	1	1±0.01	1±0.01	1	0.2	0.61~0.79	0.78~0.88
本文方法	3	1±0.01	1±0.01	1	0.2	0.95~0.99	0.96~1.02

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