制導原理簡介

1、制導原理簡介一、制導的定義所謂制導，即導引和控制飛行器按一定規(guī)律飛向目標或預定軌道的技術(shù)和方法。制導過程中，導引系統(tǒng)不斷測定飛行器與目標或預定軌道的相對位置關(guān)系，發(fā)出制導信息傳遞給飛行器控制系統(tǒng)，以控制飛行。分有線制導、無線電制導、雷達制導、紅外制導、激光制導、音響制導、地磁制導、慣性制導和天文制導等。二、常見輕型制導彈藥制導方式（一）有線制導有線制導是遙控制導的一種方式，制導站不斷跟蹤目標，形成制導指令，并將指令通過有線形式傳輸?shù)街茖淦魃蟻砜刂骑w行軌跡，使之擊中目標。有線制導系統(tǒng)主要由制導控制裝置、光學瞄準鏡、操作手柄和控制導線組成。導彈發(fā)射后，操作手需用瞄準鏡瞄準目標，同時還要跟蹤導彈，

2、并從鏡內(nèi)判斷出導彈的飛行偏差，用操作手柄產(chǎn)生控制指令不斷修正其偏差，導線把控制指令傳輸給導彈，引導導彈飛向目標。在導彈飛行過程中，傳輸制導指令信號的導線是懸在空中的，因此受導線強度及其釋放速度等因素的約束。 有線制導的優(yōu)點是設備簡單、精度高、抗干擾能力強，缺點是操作難度大，作用距離近?，F(xiàn)在先進的有線制導系統(tǒng)將金屬導線改為光纖，并增加一部紅外測角儀，由它自動跟蹤導彈并測出導彈飛行方向與瞄準線的偏角，操作手只需始終用光學瞄準鏡的十字線跟蹤瞄準目標即可。這種系統(tǒng)不僅操作簡單，而且精度高，并提高了射程和抗干擾能力。有線制導一般用于近程反坦克導彈。紅箭8L有線制導反坦克導彈陶氏反坦克導彈家族（二）雷達制

3、導雷達制導分為兩類：雷達波束制導和雷達尋的制導。 1.雷達波束制導雷達波束制導系統(tǒng)由載機上的雷達、導彈上的接收裝置和自動駕駛儀等組成。載機上的圓錐掃描雷達向目標發(fā)射無線電波束并跟蹤目標。導彈發(fā)射后進入雷達波束，導彈尾部天線接收雷達波束的圓錐掃描射頻信號，在導彈上確定導彈相對波束旋轉(zhuǎn)軸（等強線）偏離的方向，形成俯仰和航向的控制信號，通過自動駕駛儀控制導彈沿等強線飛行。等強線是指向目標的，故導彈飛向目標。 2.雷達尋的制導又稱雷達自動導引，分為主動式雷達導引、半主動式雷達導引和被動式雷達導引三種。主動式雷達導引系統(tǒng)由主動式雷達導引頭(尋的頭)、計算機和自動駕駛儀等組成，整個系統(tǒng)都裝在導彈上。主動式

4、雷達導引頭發(fā)射照射目標的電磁波并接收從目標反射的回波。導引頭內(nèi)的跟蹤裝置根據(jù)回波信號使導引頭跟蹤目標，同時這個回波信號還形成控制導彈的信號，通過自動駕駛儀控制導彈飛向目標。半主動式雷達導引系統(tǒng)由載機上的雷達，導彈上的導引頭和自動駕駛儀等組成。載機上雷達發(fā)射照射并跟蹤目標的電磁波，導引頭接收從目標反射的回波。導引頭根據(jù)回波信號跟蹤目標，同時回波信號形成控制導彈的信號，通過自動駕駛儀控制導彈飛向目標。被動式雷達導引系統(tǒng)由導彈上的導引頭和自動駕駛儀等組成。導引頭接收和處理目標輻射的無線電信號，根據(jù)這個信號跟蹤目標并控制導彈飛向目標。有的導彈備有雷達導引頭和紅外導引頭，根據(jù)天氣情況調(diào)換使用。采取主動中

5、途指令、慣性制導和雷達主動末制導的等復合制導方式的AIM-120C空空導彈采用主動雷達加捷聯(lián)慣導等復合制導方式的霹靂-12型空空導彈(三)紅外制導紅外制導是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身輻射的能量來實現(xiàn)尋地制導的技術(shù)。主要分為紅外成像制導技術(shù)和紅外非成像制導技術(shù)兩大類。 1.紅外非成像制導技術(shù)是一種被動紅外尋地制導技術(shù)，任何絕對溫度零度以上的物體，由于原子和分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱運動，而向外界輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波能量，紅外非成像制導技術(shù)就是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身所輻射的紅外能量來實現(xiàn)精確制導的一種技術(shù)手段。它的特點是制導精度高，不受無線電干擾的影響；可晝夜作戰(zhàn)；由于采用被動尋的方

6、式，攻擊隱蔽性好。但它的正常工作受云、霧和煙塵的影響；并有可能被曳光彈、紅外誘餌、云層反射的陽光和其它熱源誘惑，偏離和丟失目標。此外，紅外制導系統(tǒng)作用距離有限，所以一般用作近程武器的制導系統(tǒng)或遠程武器的末制導系統(tǒng)。 2.紅外成像制導是利用紅外探測器探測目標的紅外輻射,以捕獲目標紅外圖像的制導技術(shù),其圖像質(zhì)量與電視相近，但卻可在電視制導系統(tǒng)難以工作的夜間和低能見度下作戰(zhàn)。紅外成像制導技術(shù)已成為制導技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。實現(xiàn)紅外成像的途徑有許多，主要有以下兩種： 多元紅外探測器線陣掃描成像制導； 多元紅外探測器平面陣的非掃描成像探測器（通常稱為凝視焦面陣紅外成像制導系統(tǒng)）。紅外成像探測器從70年

7、代以來已由多元線陣發(fā)展到面陣，從近紅外發(fā)展到遠紅外。紅外凝視焦面陣列探測器的元件數(shù)，對近紅外已達107個，對于遠紅外已達105個，探測率已達10121014量級。紅外成像制導系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率都很高，動態(tài)跟蹤范圍大，可達1500 1800，有效作用距離遠，抗干擾性好。與非成像制導技術(shù)相比，紅外成像制導系統(tǒng)具有更好的目標識別能力和制導精度。全天候作戰(zhàn)能力和抗干擾能力也有較大改善。但成本較高，全天候作戰(zhàn)能力仍不如微波和毫米波制導系統(tǒng)。具備激光半主動尋的制導、紅外/射頻、紅外熱成像多種導引頭的海爾法反坦克導彈采用紅外非成像制導方式的AIM-9響尾蛇系列空空導彈采取被動紅外尋的制導的前衛(wèi)-2型單

8、兵防空導彈采用凝視焦面陣紅外成像制導方式，具備“發(fā)射后不管”能力的“標槍”反坦克導彈（四）激光制導利用激光獲得制導信息或傳輸制導指令使導彈按一定導引規(guī)律飛向目標的制導方法。 1激光駕束制導：激光接收器置于導彈上，導彈發(fā)射時激光器對著目標照射，發(fā)射后的導彈在激光波束內(nèi)飛行。當導彈偏離激光波束軸線時，接收器敏感偏離的大小和方位并形成誤差信號，按導引規(guī)律形成控制指令來修正導彈的飛行。 2激光半主動式自動導引：使用位于載機或地面上的激光器照射目標，導彈上的激光導引頭接收從目標反射的激光從而跟蹤目標并把導彈導向目標。 3激光主動式自動導引：激光照射器裝在導引頭上。這種激光制導的自動化程度高，但實際上還沒

9、有應用到反坦克導彈上。 4激光傳輸指令制導：用激光脈沖代替紅外半自動指令制導中用來傳輸控制指令的導線。彈上接收機用激光接收器。激光脈沖經(jīng)編碼后發(fā)射出去，如采用哈明碼(一種能自動糾錯的碼)對激光脈沖進行編碼。 激光波束方向性強、波束窄，故激光制導精度高，抗干擾能力強。但是0.81.8微米波段的激光易被云、霧、雨等吸收，透過率低，全天候使用受到限制。如采用10.6微米波段的長波激光，則可在能見度不良的條件下使用。 激光制導是60年代才開始發(fā)展起來的一種新技術(shù)。目前已出現(xiàn)激光半主動制導和激光駕束制導的空對地、地對空導彈以及激光制導航空炸彈。激光駕束和激光半主動制導已應用于反坦克導彈技術(shù)中。采取激光指

10、令傳輸制導的紅箭9反坦克導彈國產(chǎn)155MM激光制導炮彈國產(chǎn)激光制導炸彈（五）電視制導電視制導是利用電視來控制和導引導彈飛向目標的技術(shù)。電視制導有兩種方式，一種是電視指令制導，另一種是電視尋的制導。 1.電視指令制導系統(tǒng)。是早期的電視制導系統(tǒng)，借助人工完成識別和跟蹤目標的任務。它由裝在導彈上的電視攝像機、電視發(fā)射機、發(fā)射天線、指令接收天線、指令接收機、自動駕駛儀以及裝在載機上的電視接收天線、電視接收機、計算機、指令發(fā)射機、發(fā)射天線等組成。導彈上的電視攝像機將所攝取的目標圖像用無線電波發(fā)送到載機，飛機上操縱人員得到目標的直觀圖像，從多個目標中選取需要攻擊的目標，然后用無線電指令形式發(fā)送給導彈，通過

11、導彈上的自動駕駛儀控制導彈，使它跟蹤并飛向所選定的目標。 2.電視尋的制導系統(tǒng)。是近期發(fā)展的電視制導系統(tǒng)，它與紅外自動尋的制導系統(tǒng)相似。導彈從載機上發(fā)射后就與載機失去聯(lián)系,完全依靠導彈上的電子光學系統(tǒng)(電視自動尋的頭)自動跟蹤目標,并通過導彈自動駕駛儀控制導彈飛向目標。電視尋的制導系統(tǒng)全部裝在導彈上，由電視自動尋的頭和自動駕駛儀等組成。電視自動尋的頭是系統(tǒng)的核心部件，它由電視攝像機、圖像信息處理裝置、跟蹤伺服機構(gòu)等組成。在外界可見光照射下，外界景物經(jīng)過光學系統(tǒng)和電視攝像管變?yōu)橐曨l電信號，信息處理裝置按視頻信號的特點判定視場內(nèi)是否存在目標。無目標時，攝像機中的光學系統(tǒng)反復掃描；有目標時停止掃描并

12、給出目標方位與光學系統(tǒng)軸線之間的偏差信號。跟蹤伺服機構(gòu)根據(jù)這個信號調(diào)整光學系統(tǒng)，使光軸對準并跟蹤目標。與此同時這個偏差信號送入自動駕駛儀，按一定的導引規(guī)律控制導彈飛向目標。80年代以電荷耦合器件代替攝像管，使圖像靈敏度和清晰度大為提高。以圖像識別系統(tǒng)代替原有的簡單圖像信息處理裝置，在背景比較復雜和目標形成的電平無顯著特征的情況下，也能識別目標。 電視制導的優(yōu)點是利用目標的圖像信息對導彈進行制導,目標難以隱蔽,有較高的制導精度；缺點是不能獲得距離信息，導彈的作用距離受大氣能見度的限制，不適于全天候工作。俄羅斯KAB-500Kr型電視制導溫壓炸彈（六）GPS/GLONASS（全球衛(wèi)星定位）&

13、;慣性導航制導針對第三代激光制導炸彈在戰(zhàn)爭中暴露出來的各種缺點，發(fā)展具有晝/夜、全天候、 防區(qū)外、投射后不管、多目標攻擊能力的第四代制導炸彈。“聯(lián)合直接攻擊彈藥(JDAM)”衛(wèi)星定位/慣性導航制導炸彈就是最先研制成功的第四代制導炸彈，該炸彈在1999年北約空襲南聯(lián)盟的戰(zhàn)爭中首次使用。GPS/INS制導控制尾部裝置在外形和尺寸上，與所取代的現(xiàn)役航空炸彈的尾翼裝置相同，使得JDAM制導炸彈可以適用于原來攜帶該航空炸彈的任何作戰(zhàn)飛機。GPS/INS制導控制尾部裝置由制導控制部件(GCU)、炸彈尾錐體整流罩、尾部舵機、尾部控制舵面和電纜組件等構(gòu)成。 制導控制部件(GCU)是JDAM制導炸彈的核心部件，

14、包括GPS接收機、慣性測量部件(IMU)、任務計算機和電源模塊。各集成電路裝在截頭圓錐體內(nèi)，外部裝上錐形保護罩，以防止電磁干擾和其他環(huán)境因素影響。GPS接收機采用2個天線，分別裝在炸彈尾錐體整流罩前端上部(側(cè)向)和尾翼裝置后部(后向)，以便在炸彈離機后水平飛行段和下落飛行段時截獲并持續(xù)跟蹤飛機上GPS接收機所跟蹤的4顆衛(wèi)星。 慣性測量部件(IMU)由2個速率陀螺和3個加速度計以及相應電子線路構(gòu)成，是一種低成本的捷聯(lián)式慣性測量裝置。在結(jié)構(gòu)上，IMU與GPS接收機采用緊藕合的結(jié)合方式，適用于具有較大機動過載和立體彈道的高動態(tài)使用環(huán)境，以保證獲得更高的制導命中精度，從而使飛機具有多目標精確攻擊能力。 任務計算機根據(jù)來自GPS接收機和慣性測量部件(IMU)的炸彈位置、姿態(tài)和