制导.docx

制导.docx

《制导.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制导.docx（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

制导

制导

什么是惯性制导

惯性制导,简称惯导,是指利用物体的惯性特性来进行制导的一种制导方式.它是根据牛顿第二定律实现的.其基本原理是:

首先利用加速度仪测得导弹的加速度,然后,通过积分仪进行一次和二次积分运算,得到导弹的飞行速度和位置信息.导弹中的程序装置将由此得到的每一瞬时导弹飞行的空间位置与事先输入给的导弹应在的位置（理想位置）进行比较,并将比较结果的偏差转换成误差控制信号,再通过执行机构控制导弹,使导弹始终沿预定弹道飞行.因此,对于惯性制导系统中测量装置来说,其主要测量参数也就是敏感导弹的飞行加速度.

目前,导弹上常用的加速度仪有线性位移式,摆式,陀螺积分式等.其中,线性位移式加速度仪的原理示意图如图所示.它由质量块,支撑弹簧,锁定器,电位计式传感器,壳体等部分组成.联结质量块两弹簧的轴线方向称为加速度仪的敏感轴,该轴与导弹的某个轴平行,以便测得导弹在飞行时沿该轴的加速度.导弹发前,通过电磁锁定机构将质量块固定在某一位置.导弹发后,解除锁定,质量块处于活动状态.当导弹作匀速运动时,其两侧弹簧的拉力相等,质量块位于平衡位置,电位器没有电压输出.当导弹沿图中方向加速运动时,质量块由于惯性而相对于壳体产生位移,由于弹簧弹力的作用,质量块便平衡于某个位置,导致与质量块相联的电位器的电刷移动了一个距离,电位器上就有电压输出.设弹簧有效劲度系数为k,质量块m发生的位移为x,当t时刻导弹的加速度为时,根据牛顿第二定律,有

（1）

根据预先设计,电位式传感器的游标所反映出来的电压U与质量块所产生的位移x成正比,因此

（2）

由

（1）,

（2）两式得

（3）

为保证测量范围的线性度,需要求为常数（由此通常将称为稳定传递函数）,因此,稳态输出电压与加速度成正比.这样,导弹加速度经过稳定传递函数的转换再通过电压信号便被表示出来.

加速度仪的测量范围是10-6—10-9g,由于它所感受的加速度是包含重力加速度g在内的加速度（常称为视加速度）,重力加速度分量将影响惯性制导的精度,故在惯性制导系统中需要再次通过修正才能得到导弹的惯性加速度.另外,惯性制导系统由于全部安装在导弹内部,不会受外界电磁波,光波及周围气象条件的干拢,也不向外界发射任何能量,因而具有较强的抗干扰能力和良好的隐敝性.也正因如此,惯性制导原理普遍被人们广泛应用于弹导式战略导弹,潜艇,飞机,宇宙飞船等的制导中.

红外制导

科技名词定义

中文名称：

红外制导

英文名称：

infraredguidance

定义：

利用目标的红外辐射能获取制导信息，控制导弹飞向目标的制导技术。

所属学科：

航空科技（一级学科）；航空武器系统（二级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

　　红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技术。

红外制导技术是精确制导武器一个十分重要的技术手段，红外制导技术分为红外成像制导技术和红外非成像制导技术两大类。

　　红外非成像制导技术是一种被动红外寻地制导技术，任何绝对温度零度以上的物体，由于原子和分子结构内部的热运动，而向外界辐射包括红外波段在内的电磁波能量，红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现精确制导的一种技术手段。

它的特点是制导精度高，不受无线电干扰的影响；可昼夜作战；由于采用被动寻的方式，攻击隐蔽性好。

但它的正常工作受云、雾和烟尘的影响；并有可能被曳光弹、红外诱饵、云层反射的阳光和其它热源诱惑，偏离和丢失目标。

此外，红外制导系统作用距离有限，所以一般用作近程武器的制导系统或远程武器的末制导系统。

　　红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射,以捕获目标红外图像的制导技术,其图像质量与电视相近,但却可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。

红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向。

实现红外成像的途径有许多，主要有以下两种：

（1）多元红外探测器线阵扫描成像制导；

（2）多元红外探测器平面阵的非扫描成像探测器（通常称为凝视焦面阵红外成像制导系统）。

红外成像探测器从70年代以来已由多元线阵发展到面阵，从近红外发展到远红外。

红外凝视焦面阵列探测器的元件数，对近红外已达107个，对于远红外已达105个，探测率已达1012～1014量级。

红外成像制导系统的灵敏度和空间分辨率都很高，动态跟踪范围大，可达1500～1800，有效作用距离远，抗干扰性好。

与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度。

全天候作战能力和抗干扰能力也有较大改善。

但成本较高，全天候作战能力仍不如微波和毫米波制导系统。

　　最初出现的精确制导技术主要包括有线指令制导、微波雷达制导、电视制导、红外非成像制导、激光制导等，利用这些制导技术研制的精确制导武器易受各种气候及战场情况的影响，抗干扰能力差；而正在发展的新的精确制导技术途径如红外成像制导、毫米波制导、合成孔径雷达制导、激光成像制导、以及双色红外、红外与毫米波复合、多摸导引头等制导技术成为目前精确制导武器制导系统主要的发展方向，具有广泛的应用前景。

红外制导

红外制导方式可分为两大类，一类为点源制导，另一类为红外成像制导。

红外制导的发展有近50年的历史，从点源发展到成像，现在还在向着“智能化”方向发展。

红外制导主要用于空空导弹、空地导弹和地空导弹。

红外点源制导是把目标看成是一个热点源，导弹上的红外导引头搜索、镇定、跟踪目标的最热部分。

在导引头的像平面上放置一个光学调制盘，通过调制盘调制射的辐射能量，由于目标的辐射能量与背景的辐射能量不同，所以能调制出目标的辐射能量，达到区分目标即捕捉目标的目的。

简单地说，就是由导引头中的红外探测元件敏感到目标点源、井产生电信号。

所以，探测元件是红外导引头中最关键的元件。

第一代红外导弹的导引头上采用的探测元件是不致冷的硫化铅，它的缺点是作用距离近，导弹只能对目标进行尾追攻击，因为目标排气流的热量最高，探测元件只能探测高的热源。

第二代采用了能致冷的锑化铟元件，无论从抗干扰能力及作用距离都大大提高，并且使导引头有更大的视角和跟踪加速度，攻击角可达270度。

点源制导的优点是设备简单，体积小，价格低，其角分辨率比雷达高1—2个数量级，比可见光有更强的穿透雾、霾的能力，缺点是不能全天候工作，不能全向攻击，抗干扰能力差，点源制导正在被成像制导取代。

红外成像制导从原理上讲，任何温度高于绝对零度的物体都有热辐射，不同温度物体的热辐射效率不同。

红外成像制导系统所要探测的目标（飞机、导弹、坦克、车辆），其发射的热辐射效率大大高出天空背景的热辐射效率。

因此，红外成像制导系统可以根据目标和背景之间不同的热辐射效率，利用红外探测器描绘出一幅如同电视图像一样清晰可见的温差图像，从而实现对目标的识别、捕捉、钡定、跟踪。

红外成像制导是通过红外导引头的摄像部件摄取被分成有限象素的两维图像，经过数字转换为数字图像，然后利用图形识别和图像处理技术进行背景抑制，目标图像增强、目标提取和识别特征工作，自动跟踪目标，同时制导导弹攻击目标。

红外成像制导的导引头能对目标实现边搜索边跟踪。

它的工作波段一般选择在中波3—5微米和长波8—12微米的红外波段上。

红外成像制导主要有两种方式:

第一种是多元红外探测器线阵成像系统（线阵成像）,目前红外成像制导便携式地空导弹大多采用线阵成像制导.第二种是多元红外探测器面阵凝视成像

系统（凝视成像）,红外凝视成像制导系统由成千上万个红外探测单元排成二维阵列（相当于人眼睛视网膜的敏感细胞）,并与先进的信号处理电路集成在一起.它可以象人眼一样紧紧盯住目标,同时敏感元件感测目标的红外辐射,用电子方法将其转换成热图像.其关键技术是红外电荷耦合器件（CCD）焦平面阵列技术,在相当于一张普通邮票大小的光学系统焦平面芯片上不仅集成了数以万计的红外探测器,而且与各

探测器相匹配的光机扫描器,缩小了体积,降低了功耗,由于CCD成像器件具有更高的灵敏度和热分辨率,显著提高了探测距离和目标识别能力.红外凝视成像制导与红外点光源制导相比,抗干扰能力更强,可全向攻击,命中精度高,抗干扰能力强.特别是将它和微处理器,模式识别装置集成一体,既能进行目标探测,又能进行复杂的目标处理,还能自动从图像信息中识别真假目标.因此,采用红外制导方式的便携式地空导弹正在向红外凝视成像制导方式转变。

卫星制导即GPS（全球定位系统）制导

GPS（全球定位系统）制导的工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号，来修正导弹的飞行路线，提高制导精度。

例如，美国“战斧”巡航导弹已改装成BlockⅢ型，其主要改进GPS接受机和天线系统，改装后的导弹，其圆概率误差由原来的9米降为3米。

该导弹在科索沃战争中发挥出色。

GPS制导的固有弹点　对于一些飞行时间长的GPS制导导弹来说，很易受干扰，在干扰有效的情况下根本无法收到GPS制导信号。

在导弹飞行的最初阶段，当制导系统以CA编码信号工作时，一般来说，24分贝以上的干扰就足以封锁GPS信号；当导弹的制导系统转变成Y编码模式时，干扰／信号比为54分贝以上的信号就足以干扰制导系统。

在导弹飞行的末段，干扰信号可能会阻止导弹到达目标“框”中，在这种情况下，即使导弹还具有其它弹载导引系统也已不能再将其导向预定的目标点。

现在最先进的是卫星定位/惯性导航（GPS/INS）组合制导技术，是目前最先进的、全天候、自主式制导技术，有广泛应用前景，是国外正在发展的第四代中/远距精确制导空地武器、尤其是第四代精确制导炸弹普遍采用的一项关键技术。

最早采用GPS/INS组合制导技术的机载精确制导武器，是美国海军的舰载攻击机A-7E装备使用的“斯拉姆”（SLAM）AGM-84E空舰导弹。

该弹采用GPS/INS组合制导为中段制导，红外成像加视频数据链遥控为末段制导，在1991年初爆发的海湾战争中，以其很高的命中精度取得引人注目的战绩。

海湾战争之后该弹的改进型——“增敏斯拉姆”（SLAM-ER）AGM-84H和“大斯拉姆”（GrandSLAM）空舰导弹，中段制导均采用GPS/INS组合制导。

目前已经采用GPS/INS组合制导技术的新一代机载精确制导空地武器有：

美国的AGM-86C空射巡航导弹、AGM-130空地导弹、AGM-142空地导弹、CBU-97/B传感器引爆（SFW）子母炸弹和GBU-29/31“杰达姆”（JDAM）制导炸弹。

“杰达姆”由B-2A隐身战略轰炸机携带，首次大量用于1999年3月24日至6月10日对南联盟持续78天的狂轰滥炸中，并于5月8日野蛮轰炸我驻南使馆。

计划加装该组合制导的机载精确制导武器有：

AGM-154“杰索伍”（JSOW）联合防区外发射武器、“贾斯姆”（JASSM）联合防区外空地导弹和“杰达姆”（JDAM）第2、3阶段制导炸弹等。

激光制导

利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹按一定导引规律飞向目标的制导方法。

激光制导炸弹（如美国“宝石路”）、激光制导导弹（如美国“海尔法”反坦克导弹）和激光制导炮弹（如“铜斑蛇”）1．激光驾束制导：

激光接收器置于导弹上，导弹发射时激光器对着目标照射，发射后的导弹在激光波束内飞行。

当导弹偏离激光波束轴线时，接收器敏感偏离的大小和方位并形成误差信号，按导引规律形成控制指令来修正导弹的飞行。

2．激光半主动式自动导引：

使用位于载机或地面上的激光器照射目标，导弹上的激光导引头接收从目标反射的激光从而跟踪目标并把导弹导向目标。

3．激光主动式自动导引：

激光照射器装在导引头上。

这种激光制导的自动化程度高，但实际上还没有应用到反坦克导弹上。

4．激光传输指令制导：

用激光脉冲代替红外半自动指令制导中用来传输控制指令的导线。

弹上接收机用激光接收器。

激光脉冲经编码后发射出去，如采用哈明码（一种能自动纠错的码）对激光脉冲进行编码。

激光波束方向性强、波束窄，故激光制导精度高，抗干扰能力强。

但是0.8—1.8微米波段的激光易被云、雾、雨等吸收，透过率低，全天候使用受到限制。

如采用10.6微米波段的长波激光，则可在能见度不良的条件下使用。

采用半主动激光制导的AGM-114A“海尔法”反坦克导弹