航天技術(shù)概論(四)課件

第四章導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)4.1概述4.1.1制導(dǎo)系統(tǒng)的功用及組成圖4.1導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成引導(dǎo)系統(tǒng)：探測(cè)或測(cè)定導(dǎo)彈相對(duì)于目標(biāo)或發(fā)射點(diǎn)的位置，按照要求的彈道，形成引導(dǎo)指令，并將引導(dǎo)指令傳送給控制系統(tǒng)。由探測(cè)設(shè)備和導(dǎo)引指令形成裝置組成?？刂葡到y(tǒng)：響應(yīng)引導(dǎo)系統(tǒng)的引導(dǎo)指令信息，產(chǎn)生作用力，迫使導(dǎo)彈改變飛行軌跡，使導(dǎo)彈沿著要求的彈道飛行;或者穩(wěn)定導(dǎo)彈的飛行。由導(dǎo)彈姿態(tài)敏感元件、操縱面位置敏感元件、計(jì)算機(jī)、作動(dòng)裝置、操縱面和彈體組成。4.1.2制導(dǎo)系統(tǒng)的分類(lèi)自主式制導(dǎo)：不需要從目標(biāo)或制導(dǎo)站獲取信息，完全由彈上制導(dǎo)設(shè)備測(cè)量周?chē)h(huán)境的物理特性產(chǎn)生導(dǎo)引信號(hào)，使導(dǎo)彈沿預(yù)定彈道飛向目標(biāo)的制導(dǎo)。遙控式制導(dǎo)：是由導(dǎo)彈以外的指揮站向?qū)棸l(fā)出引導(dǎo)信息，使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方式。自尋的制導(dǎo)：是由彈上設(shè)備直接感受目標(biāo)輻射或反射的各種信號(hào)（聲、光、電、磁、熱等）而形成控制指令實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)。圖4.2慣性制導(dǎo)原理圖4.2自主式制導(dǎo)系統(tǒng)定義

慣性制導(dǎo)系統(tǒng)是指利用彈上的慣性元件（陀螺、加速度計(jì)），測(cè)量導(dǎo)彈相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如加速度等），并在給定運(yùn)動(dòng)的初始條件的基礎(chǔ)上，由制導(dǎo)計(jì)算機(jī)算出導(dǎo)彈的速度、位置等參數(shù)，并將算出的位置信息與方案計(jì)算機(jī)的預(yù)定值進(jìn)行比較，形成引導(dǎo)指令，以導(dǎo)引導(dǎo)彈按預(yù)定彈道飛行。

4.2.1慣性制導(dǎo)1）加速度計(jì)慣性元件2）陀螺儀

陀螺+支撐及輔助裝置陀螺儀具有定軸性和進(jìn)動(dòng)性。定軸性：轉(zhuǎn)軸在慣性空間保持恒定的方向。陀螺進(jìn)動(dòng)角速度為：陀螺儀陀螺儀發(fā)展的兩個(gè)方向

1、高精度測(cè)量誤差：常值漂移和隨機(jī)漂移。高精度：0.00001°/h中等精度：0.1°/h低精度：幾度/h2、低成本、小型化陀螺的分類(lèi)

三浮陀螺（液浮、氣浮、磁懸?。?/p>

靜電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺

1983-1994美國(guó)各類(lèi)陀螺比例

陀螺穩(wěn)定平臺(tái)平臺(tái)式慣導(dǎo)制導(dǎo)原理圖慣性制導(dǎo)的分類(lèi)

平臺(tái)式慣導(dǎo)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)捷聯(lián)式慣導(dǎo)制導(dǎo)原理圖慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1）抗干擾能力和隱蔽性強(qiáng)，可提供全球?qū)Ш侥芰Γ?/p>

2）誤差隨時(shí)間累計(jì)增大，需要初始對(duì)準(zhǔn)；4.2.3地形匹配制導(dǎo)(terraincontourmatching—TERCOM)

預(yù)先用偵察衛(wèi)星或其它偵察手段，測(cè)繪出導(dǎo)彈預(yù)定飛行路線的地形高度數(shù)據(jù)并制成數(shù)字地圖，存貯在彈上制導(dǎo)系統(tǒng)中。導(dǎo)彈發(fā)射后，彈上測(cè)量裝置實(shí)際測(cè)得的地形數(shù)據(jù)與存貯在彈上的數(shù)字地圖進(jìn)行比較，利用地形等高線匹配來(lái)確定導(dǎo)彈的地理位置，并將導(dǎo)彈引向預(yù)定區(qū)域或目標(biāo)的制導(dǎo)。雷達(dá)高度表氣壓高度表4.2.4景象匹配區(qū)域相關(guān)制導(dǎo)(scenematchingareacorrelation)

利用彈上設(shè)備實(shí)拍導(dǎo)彈飛行地區(qū)的景物圖像（實(shí)時(shí)圖），經(jīng)過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換，與預(yù)存的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)陣列(基準(zhǔn)圖)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行配準(zhǔn)比較，來(lái)確定導(dǎo)彈相對(duì)于目標(biāo)位置的制導(dǎo)技術(shù)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)景象匹配制導(dǎo)。4.2.5衛(wèi)星導(dǎo)航定義：接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)解算，獲得載體的位置、速度、姿態(tài)信息，以此來(lái)形成導(dǎo)引指令的制導(dǎo)系統(tǒng)。典型的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)美國(guó)的GPS前蘇聯(lián)的GLONASS中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)1)GPS（GlobalPositioningSystem）GPS空間部分地面監(jiān)控部分用戶(hù)接收機(jī)：24顆星，軌道高度2.02萬(wàn)千米，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分.：4個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)上行注入站和1個(gè)主控站GPS的工作原理：被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航

GPS的導(dǎo)航精度

P碼目前己由16m提高到6m，C/A碼目前己由25~100m提高到12m，授時(shí)精度日前約20ns。

式中：vti(i=1、2、3、4)分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。vto為接收機(jī)的鐘差。

2）GLONASS系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在3個(gè)近圓形的軌道平面上，每個(gè)軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100公里，運(yùn)行周期11小時(shí)15分，軌道傾角64.8°。GLONASS系統(tǒng)單點(diǎn)定位精度水平方向?yàn)?6m，垂直方向?yàn)?5m。項(xiàng)目GPSGLONASS星座衛(wèi)星數(shù)2424軌道面?zhèn)€數(shù)63軌道高度20183公里19100公里運(yùn)行周期11小時(shí)58分11小時(shí)15分軌道傾角55度65度載波頻率L1:1575.42MHzL1:1602.56~1615.50MHzL2:1227.60MHzL2:1246.44~1256.50MHz傳輸方式碼分多址頻分多址調(diào)制碼C/A-碼和P-碼S碼和P碼時(shí)間系統(tǒng)UTCUTC坐標(biāo)系統(tǒng)WGS-84SGS-E903）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)

BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem

BDS空間部分：5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星地面部分：主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站用戶(hù)部分第二階段：區(qū)域性無(wú)源衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（2012-12-27）16顆導(dǎo)航衛(wèi)星第一階段：區(qū)域性有源衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，“北斗一號(hào)”2000~20033顆地球同步衛(wèi)星（2顆工作星，定點(diǎn)在東經(jīng)80°和140°1顆備份星，定點(diǎn)在東經(jīng)110.5°)覆蓋范圍東經(jīng)約70°~140°，北緯5°~55°。第三階段：全球性無(wú)源衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（2020年前）35顆導(dǎo)航衛(wèi)星開(kāi)放服務(wù)：定位精度10m，測(cè)速精度0.2m/s，授時(shí)精度10ns。指揮站發(fā)出波束(無(wú)線電波束、激光波束)，控制波束自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。彈上制導(dǎo)設(shè)備感知導(dǎo)彈偏離波束的方向和距離，并產(chǎn)生相應(yīng)的引導(dǎo)指令，操縱導(dǎo)彈始終沿著波束飛向目標(biāo)。單波束系統(tǒng)（按三點(diǎn)法導(dǎo)引），圖(a)雙波束系統(tǒng)（按前置點(diǎn)法導(dǎo)引）,圖(b)4.3遙控式制導(dǎo)4.3.1波束制導(dǎo)原理

制導(dǎo)控制指令由彈外的制導(dǎo)站產(chǎn)生，由指令傳輸通道傳輸?shù)綄?dǎo)彈上，操縱導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。組成

（1）跟蹤測(cè)量裝置：目視的、光學(xué)的、雷達(dá)的、電視的

（2）指令形成裝置

（3）指令傳輸裝置：有線的、無(wú)線的

（4）指令接收和變換裝置分類(lèi)

目視有線指令制導(dǎo)(紅箭-73)

、光學(xué)有線指令制導(dǎo)（）、

雷達(dá)無(wú)線指令制導(dǎo)（紅旗-2）、電視指令制導(dǎo)（鷹擊63）4.3.2指令制導(dǎo)

雷達(dá)指令制導(dǎo)示意圖

電視指令制導(dǎo)工作原理圖

分類(lèi)（1）主動(dòng)式自尋的

彈上有能量發(fā)射裝置。照射到目標(biāo)上，被目標(biāo)反射回來(lái)，被導(dǎo)彈接收。（2）半主動(dòng)式自尋的

在導(dǎo)彈外有照射源。照射到目標(biāo)上，被目標(biāo)反射回來(lái)，被導(dǎo)彈接收。

（3）被動(dòng)式自尋的

利用目標(biāo)輻射的紅外線或無(wú)線電波工作。4.4自尋的制導(dǎo)主動(dòng)式自尋的半主動(dòng)式自尋的被動(dòng)自尋的4.5復(fù)合制導(dǎo)目的：提高導(dǎo)引精度，增加制導(dǎo)距離和抗擾能力?！皭?ài)國(guó)者”MIM-104

制導(dǎo)方式：程序+指令+TVM

程序起飛，指令修正，彈上導(dǎo)引頭發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，進(jìn)入