20世纪以来,科技迅猛发展,随之而来的战争形势也发生了巨大变化,战争进程大大缩短,这就要求武器装备的命中精度大大提高。因此,各国在研究新型装甲车辆时,除继续保持大口径火炮,提高初速并且不断研制新弹种外,都把火控系统的研制摆在首要位置。瞄准线稳定技术作为装甲车辆火控系统的关键技术,一直是各国研究的重点。西方发达国家在19世纪90年代已成功将上反稳瞄技术应用于装甲车辆火控系统当中,而我国对上反稳瞄技术的研究起步较晚,早期技术不够成熟,部队现役大量的装甲装备还是简易火控,99式主战坦克火控系统采用的是较先进的下反稳像技术,近几年随着上反稳瞄技术的发展成熟,96A式坦克火控系统、99A式坦克火控系统、04式步兵战车火控系统、05式两栖装甲突击车火控系统、8×8轮式装甲突击车火控系统相继定型列装部队,虽然已经填补了技术空白,但在稳定精度、适应战车的机动性,可靠性等方面与国外仍有较大差距,因此开展上反稳瞄系统关键技术研究,对装甲装备火控系统性能的提升具有重要的指导意义。本课题以“××型装甲车辆火控系统”研制课题为背景,将陀螺理论、机电一体化设计理论、控制理论、误差分析理论、可靠性设计理论与现场试验相结合,开展了典型双轴陀螺平台稳定机理的研究,并结合该课题产品样机的研制,进一步研究了上反稳瞄系统的若干关键技术问题,研制了上反稳瞄系统原理样机,并将其成功应用于某型步兵战车火控系统当中。论文完成的主要工作如下:研制了装甲车辆上反稳瞄系统,该系统由双轴陀螺稳定平台（上反组件）和稳瞄控制组合构成。从二自由度陀螺基础理论出发,分析了其运动特性,研究了由二自由度陀螺构成的陀螺稳定平台类型及其典型应用。陀螺稳定平台采用半液浮积分陀螺作为惯性传感元件,用于敏感载体的扰动角速率;与稳定伺服校正电路、功率放大电路和力矩电机构成稳定控制系统,完成瞄准线相对大地空间的稳定。其中陀螺稳定平台作为控制对象,主要编排有陀螺传感元件和电机执行元件,将敏感到的载体扰动送至稳瞄控制组合,同时接收经校正放大后的驱动信号,由力矩电机拖动反射镜实现瞄准线稳定。稳瞄控制组合接收火控计算机的控制逻辑和控制信号,完成系统的上电时序控制、工况转换、传感器数据处理、陀螺供电、稳定误差信号校正、功率放大、瞄准跟踪控制及伺服信号的校正放大,从而实现瞄准线双向稳定控制、跟踪控制、目标角速度输出、瞄线手动调漂及瞄准线伺服于火炮线的伺服控制等功能,并将火控计算机所需的状态信号和传感器信号发送给火控计算机。针对经典PID控制抗干扰能力差、控制精度低的缺陷,采用经典控制理论和现代控制相结合,对比研究了多种控制策略;基于滑模变结构控制理论和自抗扰控制理论,为系统设计了相应的控制器,通过仿真实验和实物测试验证了控制器的有效性。充分考虑武器装备工作的特殊性,针对目前国产装备可靠性低的现状,应用FMECA方法对上反稳瞄系统进行了可靠性设计,为本系统建立了可靠性数学模型,提出了模型假设条件,分别对稳瞄控制组合和上反射镜组件以及稳瞄系统总体进行了可靠性预计,并提出了可靠性技术设计概念。针对不同作战地形条件对瞄准线的运动特性进行了分析,并以此为基础对上反稳瞄系统的各项功能指标进行了实验分析与验证。