探测制导原理课件PPT文档格式.ppt

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从理论上讲，可以有很多条甚至无数条弹道保证导弹与目标相遇，但实际上对每一种导弹只选取一条在特定条件下的最佳弹道，所以导弹的弹道不能是任意的，而是受一定条件的限制，有一定的规律，这个规律就是制导规律，也称导引规律或导引方法。

从运动学的观点来看，导引方法能确定导弹飞行的理想弹道，所以选择导弹的导引方法，就是选择理想弹道，即在制导系统理想工作情况下导弹向目标运动过程中所应经历的轨迹。

理想弹道表示了导引方法的特性，不同的导引方法，弹道的曲率不同，系统的动态误差不同，过载分布的特点及导弹、目标速度比的要求也不同。

导引方法是借助于包含在制导系统内的有关仪器实现的，根据制导方式的不同，这些仪器可以在导弹上或在弹外的制导站。

选择导引方法的根据是目标的运动特性、环境和制导设备的性能以及使用要求。

对导引方法一般有以下要求：

（1）保证系统有足够的制导准确度；

（2）导弹的整个飞行弹道，特别是攻击区内，理想弹道曲率应尽量小，保证所需的导弹过载小；

（3）保证飞行的稳定性，导弹的运动对目标运动参数的变化不敏感；

（4）制导设备尽可能简单。

制导设备根据每瞬时导弹的实际位置与理想弹道间的偏差形成导引指令，去控制导弹飞行。

为研究导引规律，须先作如下假定：

（1）把导弹和目标作为几何质点；

（2）导弹和目标的速度认为是已知的；

（3）制导系统是理想的，即制导系统能保证导弹的运动在每一瞬间都符合制导规律的要求。

在导弹飞行过程中，导引方法决定导弹和目标或导弹、目标和制导站之间的运动学关系。

在遥控和自动导引中常用的导引方法有以下几种：

三点法、前置角法、追踪法、平行接近法和比例导引法等。

为了满足某些性能指标要求而引用优化理论得到的导引规律，可看成是对某种导引方法的改进。

n4.14.1自寻的制导规律自寻的制导规律n4.24.2遥控制导规律遥控制导规律4.14.1自寻的制导规律自寻的制导规律自寻的制导规律多属于速度导引，即对导弹的速度矢量给出某种特定的约束。

自寻的制导是一种仅涉及导弹与目标相对运动的制导方式，因此，在运动学上它只涉及目标与导弹的相对运动。

而速度导引的导引规律，就是约束这种相对运动的一种准则。

例如，它可以是对导弹速度矢量或目标视线提出特定要求。

速度导引所需设备大都安装在导弹上，因此，弹上设备较复杂，但是，在改善制导精度方面，这种导引方法有较大的作用。

4.1.14.1.1自寻的制导规律分类自寻的制导系统的制导规律与导引头有着密切关系，由导引头完成特定制导规律所需参量的测量。

按导引头测量坐标系在弹体上定位的方法，自寻的制导规律可分为三类：

4.1.1.1对导弹弹轴相对于目标视线的位置进行控制的情况a）弹轴与目标视线的夹角为零的导引方法，又叫直线瞄准法。

这种导引方法，实现起来很简单，用固定式导引头（导引头的测量坐标系与弹体坐标系重合）即可；

但弹道特性不好，越接近目标弹道的曲率越大。

b）弹轴与目标视线的夹角为常数。

这种导引方法弹道特性稍有改善，但没有消除根本缺点，也存在理论上的误差，制导精度差。

c）弹轴与目标视线的夹角为变量。

这种导引方法接近于比例导引法。

4.1.1.2对导弹速度矢量相对于目标视线的位置进行控制的情况a）速度追踪法，它要求导弹在接近目标的过程中，导弹的速度矢量与导弹、目标连线（视线）重合。

这种导引方法导弹的末段弹道曲率较大，导弹最后总是绕到目标后方去攻击，不能实现对目标的全方向拦截。

在目标作等速直线飞行的情况下，对准目标尾部发射导弹和对准目标头部发射导弹时，弹道才是直线。

在初始条件相同时，速度比值不同，理想弹道的曲率也不同。

这种导引方法一般用于攻击低速或静止目标的导弹，或向目标尾部发射的情况。

b）广义追踪法，它要求导弹速度矢量相对于导弹与目标连线（视线）的夹角为常数，也称固定前置角法。

导弹在飞行中，其速度矢量沿着目标飞行方向超前目标视线（即瞄准线）一个固定的角度。

选择适当的可以在任意初始条件下得到直线弹道。

当速度比和前置角形成大于1时，弹道是相对目标的无数螺旋线，导弹和目标不能遭遇。

因此前置角给定时，对速度比的限制更苛刻了。

这种导引方法适用于攻击低速目标的导弹或其他特殊情况。

c）导弹速度矢量相对于目标视线的夹角为变量的导引方法属于此类的方法有平行接近法及广泛应用的比例导引法。

4.1.1.3稳稳定定目目标标视视线线的的情情况况（目目标标视视线线在在空空间间方方向向不不变变））属于稳定目标视线的情况有平行接近法。

4.1.2自寻的制导规律分析4.1.2.1平行接近法平行接近法要求在制导过程中始终保持目标视线在空间沿给定方向平行移动，即视线角速度为零，如图4-1所示。

为此，要求导弹速度矢量和目标速度矢量在与目标视线垂直方向上的投影必须始终保持相等。

或者说，在任意瞬时，导弹的速度矢量必须指向瞬时遭遇点。

所谓瞬时遭遇点，指的是在任意瞬时，假设目标和导弹由此开始均保持等速度直线运动时导弹与目标的相遇点。

而为了满足这个要求，导弹速度矢量相对目标视线的指向，在任意时刻，必须达到该时刻所要求的前置角（即速度矢量超前于目标视线的角度）。

平行接近法导引方程的表达形式有：

a）根据平行接近的含义（4-1）式中：

为目标速度矢量与目标视线的夹角；

为导弹速度矢量与目标视线的夹角。

b）根据视线角速度为零的含义，（4-2）c）根据瞬时前置角的含义（4-3）由式（4-1）可以看出，当目标、导弹都做等速直线运动时，导弹、目标将同时飞行到空间某一点，即遭遇点；

当目标机动运动、导弹速度也变化时，假设目标从某时刻t*开始停止机动运动，做等速直线运动，导弹也同时开始做等速直线运动，运动方向指向与目标相遇点B（t*），即瞬时遭遇点。

导弹向瞬时遭遇点运动的方向满足下面的方程因目标做机动运动，导弹速度也在变化，所以每瞬时t都有一个瞬时遭遇点B（t），瞬时遭遇点在空间的位置不断变化。

导弹向瞬时遭遇点运动的方向，每时刻都按下面条件变化即按平行接近法导引时，导弹速度矢量每一时刻都指向瞬时遭遇点，因此，平行接近法也叫瞬时遭遇点法。

用平行接近法导引时，由于保持目标视线与基准线的夹角为常数，所以如保持导弹速度矢量前置角不变，则导弹的弹道就为一条直线。

由式（4-1）不难看出，只要满足速度比、为常数，便为常数。

所以在目标做直线运动情况下，用平行接近法导引时，只要速度比保持常数（k1），导弹从任何方向攻击目标，都能得到直线弹道。

当目标做机动运动，导弹速度变化时，前置角必须相应变化，此时理想弹道是弯曲的。

但用平行接近法导引时，导弹的需用法向过载总是比目标的法向过载小。

设目标、导弹速度的大小不变，目标在方向上机动，对式（4-1）求时间的导数得式中为目标的法向加速度，；

为导弹的法向加速度，。

即又知其中（见式（4-1）将上式代入式（4-1），整理后得式中，根据式（4-1）知，时，在中，所以，即按平行接近导引时，导弹的法向过载总是小于目标的法向过载。

可见，只要，导弹的法向加速度总小于目标的法向加速度，即导弹的弹道曲率总比目标航迹曲率要小。

设目标、导弹速度的大小不变，目标在方向上机动，对式（4-1）求时间的导数得式中为目标的法向加速度，；

即又知其中（见式（4-1）将以上三个式子整理后得式中，根据式（4-1）知，时，在中，所以，即按平行接近导引时，导弹的法向过载总是小于目标的法向过载。

平行接近法的特点平行接近法的特点各种导引方法中，平行接近法是比较理想的导引方法，与其他导引方法相比，导弹飞行弹道比较平直、曲率比较小；

当目标保持等速直线运动、导弹速度保持常值时，导弹的飞行弹道将成为直线；

当目标机动、导弹变速飞行时，导弹的飞行弹道曲率较其他方法小，且弹道需用法向加速度不超过目标机动的法向加速度，即受目标机动的影响较小。

但是，保持这些优点的前提是，在制导过程中，任何时刻都必须严格准确地实现导引方程，例如保证前置角达到要求的数值。

从上面所列出的导引方程可以看出，实现导引规律所需测量的参量不易测量，制导系统比较复杂，成本高，因此，这种方法在实际应用上存在一定的困难。

4.1.2.2比例导引法比例导引法要求导弹飞行过程中，保持速度矢量的转动角速度与目标视线的转动角速度成给定的比例关系。

比例导引法的导引方程为（4-4）将上式两边积分得（4-5）式中：

k为导引系数，也称导航比；

为导引开始时目标视线与基准线的夹角；

为导引开始时导弹速度矢量与基准线的夹角。

由导引方程可以看出，时为追踪法的弹道，为有限量，则，则为平行接近法的弹道，时为比例导引法的弹道，如图4-2所示。

比例导引法的特点采用比例导引法时，导弹的理想弹道的曲率，介于平行接近法和追踪法之间。

追踪法导引时弹道曲率最大，导弹的速度矢量时刻指向目标，最后导致尾追；

采用平行接近法导引时，导弹的速度矢量时刻指向目标前方瞬时遭遇点，并保持目标视线平行移动；

采用比例导引法时导弹速度矢量虽然也指向目标前方，但前置角比平行接近法时小，允许目标视线有一定的角速度。

的大小与导引系数有关，k越大，越小。

当k值确定后，目标视线角速度开始较大，随着导弹与目标的接近，逐渐减小。

因导引开始时，导弹速度矢量的角速度为目标视线角速度的k倍，自动建立起前置角，导致目标视线角速度逐渐减小。

所以，采用比例导引法时，弹道初始段和追踪法相近，弹道末段和平行接近法相近。

但k值不是越大越好，如果k值很大，即使值不大，也可能使导弹的需用过载很大。

因此，导弹可用过载限制了k的上限值。

k值过大还可能导致制导系统的稳定性变差，因为很小的变化，将引起较大的变化。

比例导引法在各种导弹中得到了广泛的应用，因为无论从对快速机动目标的响应能力来看，还是从制导精度上看，比例导引法都有明显的优点，且比例导引法在工程上易于实现。

4.24.2遥控制导规律遥控制导规律遥控制导的制导规律属于位置导引，即对导弹在空间的运动位置，给出某种特定的约束。

位置导引中，导引规律的形成与遥控制导的特点密切相关。

遥控制导的基本组成包括三个主要部分，即制导站、导弹和目标。

导弹位置在空间的变化与观测、跟踪和导引作用的制导站的位置，以及作为拦截对象的目标的位置在空间的变化相关。

位置导引的导引规律就是对这三者位置关系的约束准则。

位置导引的主要特点是它所需要的设备一般均设置在制导站，形成导引规律所需的观测信息较少，因此，就制导规律而言，制导站和弹上相应的设备均较简单。

4.2.14.2.1遥控制导的导引方程遥控制导的导引方程遥控制导系统中，制导站测量装置（如雷达测角仪、红外测角仪等）在测量坐标系内确定导弹、目标间的运动学关系。

为简化讨论，设导弹、目标在垂直平面内运动。

如某瞬时导弹、目标分别位于D、M点，如图4-3，由ODM可得导弹、目标位置的几何关系为（4-6）式中r为目标、导弹的斜距差；

为垂直平面（即高低角平面）内，人为