第5章 制導(dǎo)方案及制導(dǎo)律

飛行器制導(dǎo)與控制技術(shù)——

制導(dǎo)概念及制導(dǎo)律主講教師：熊芬芬fenfenx@圖.導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)示意圖第五章制導(dǎo)相關(guān)概念及制導(dǎo)律制導(dǎo)方案：飛行器整個(gè)飛行過程中的涉及到的制導(dǎo)方法(采用何種元件、如何測得導(dǎo)彈和目標(biāo)的位置)、制導(dǎo)律等，如：初始段利用程序制導(dǎo)，中段利用慣性制導(dǎo)，末段利用自尋的制導(dǎo)。自尋的制導(dǎo)、遙控指令制導(dǎo)、方案制導(dǎo)、慣性制導(dǎo)、復(fù)合制導(dǎo)制導(dǎo)律：導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的規(guī)律，決定飛行軌跡。幾種常見的制導(dǎo)方式：軌跡跟蹤制導(dǎo)、預(yù)測制導(dǎo)。35.1制導(dǎo)方案4制導(dǎo)方案由彈道形式?jīng)Q定采取什么樣的制導(dǎo)方案，與什么有關(guān)呢？飛行器的彈道形式?jīng)Q定過了制導(dǎo)方案！

制導(dǎo)方案分類5制導(dǎo)系統(tǒng)

實(shí)際上制導(dǎo)方式很多、很亂，不易理清、也不易理解，建議采用如下方式分類和理解。1）飛行器相對(duì)于慣性空間的導(dǎo)引，導(dǎo)彈需提前預(yù)知目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息

慣性導(dǎo)航（誤差隨時(shí)間累積）

程序制導(dǎo)（不能自適應(yīng)隨機(jī)擾動(dòng)）GPS/星光/GLONASS/伽利略/北斗

地形/圖像匹配2）飛行器相對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)引，導(dǎo)彈需實(shí)時(shí)感知目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息

指令制導(dǎo)

尋的制導(dǎo)6提前預(yù)知目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息：

慣導(dǎo)、程序制導(dǎo)、GPS目標(biāo)信息提前已知，目標(biāo)不在制導(dǎo)回路中導(dǎo)彈監(jiān)測系統(tǒng)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操縱導(dǎo)彈7實(shí)時(shí)感知目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息：

指令制導(dǎo)、尋的制導(dǎo)目標(biāo)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測，目標(biāo)在制導(dǎo)回路中導(dǎo)彈監(jiān)測系統(tǒng)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)目標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)85.1.1程序制導(dǎo)導(dǎo)引導(dǎo)彈按預(yù)先擬制好的計(jì)劃飛行，導(dǎo)彈在飛行中的導(dǎo)引指令根據(jù)導(dǎo)彈的實(shí)際參量值與預(yù)定值的偏差來形成.程序制導(dǎo)也稱方案制導(dǎo)系統(tǒng),自主制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用場景：垂直發(fā)射轉(zhuǎn)彎、機(jī)載/艦載發(fā)射離軌、越肩發(fā)射、巡航彈主動(dòng)段等.執(zhí)行方式：控制彈道曲線、控制彈體姿態(tài).特點(diǎn)：設(shè)備簡單，制導(dǎo)系統(tǒng)與外界無聯(lián)系，抗干擾性好.通常不能獨(dú)立完成全程導(dǎo)航，單從制導(dǎo)技術(shù)層面講，沒有什么關(guān)鍵問題.95.1.2慣性導(dǎo)航（INS，InertialNavigationSystem）利用彈上慣性元件，測量導(dǎo)彈相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，由制導(dǎo)計(jì)算機(jī)計(jì)算出導(dǎo)彈的速度、位置及姿態(tài)等參數(shù)，形成控制信號(hào)，導(dǎo)引導(dǎo)彈完成預(yù)定飛行任務(wù)的一種自主制導(dǎo)系統(tǒng)。慣導(dǎo)基本概念I(lǐng)NS（inertialnavigationsystem）IMU（inertialmeasurementunit）慣性導(dǎo)航的傳感器技術(shù)

MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）慣性導(dǎo)航的原理

平臺(tái)式;捷聯(lián)式（姿態(tài)解算）慣性導(dǎo)航的優(yōu)缺點(diǎn)及修正方法

位置信息修正;姿態(tài)信息修正105.1.3衛(wèi)星導(dǎo)航組合導(dǎo)航(INS/GPS)

松組合、緊組合、超緊組合卡爾曼濾波技術(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航的精度與頻率衛(wèi)星導(dǎo)航接收天線與仿真

位置信息、速度信息、轉(zhuǎn)速GPS信號(hào)模擬器115.1.4自尋的制導(dǎo)（homingguidance）利用彈上導(dǎo)引頭感受目標(biāo)輻射或反射的能量(如無線電波、紅外線、激光、可見光、聲音等)，測量目標(biāo)、導(dǎo)彈相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并形成相應(yīng)的導(dǎo)引指令，控制導(dǎo)彈飛行，使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)系統(tǒng)。聲學(xué)自尋的系統(tǒng)：多用于水下自尋的魚雷雷達(dá)自尋的系統(tǒng)：廣泛應(yīng)用的自尋的制導(dǎo)系統(tǒng)，因?yàn)楹芏嘬娛律系闹匾繕?biāo)本身就是電磁能的輻射源，如雷達(dá)站、無線電干擾站、導(dǎo)航站等等。分類：主動(dòng)式、半主動(dòng)式、被動(dòng)式；按照頻率12(a)主動(dòng)式13照射目標(biāo)的能源在導(dǎo)彈上，對(duì)目標(biāo)輻射能量，同時(shí)有導(dǎo)引頭接收目標(biāo)反射回來的能量的尋的制導(dǎo)方式.采用主動(dòng)尋的制導(dǎo)的導(dǎo)彈，當(dāng)彈上的主動(dòng)導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)并轉(zhuǎn)入正常跟蹤后，就可以完全獨(dú)立地工作，不需要導(dǎo)彈以外的任何信息。隨著能量發(fā)射裝置的功率增大，系統(tǒng)作用距離也增大，同時(shí)彈上設(shè)備的體積和重量也增大，彈上不可能有功率很大的發(fā)射裝置。因而主動(dòng)式尋的系統(tǒng)作用的距離一般不是太遠(yuǎn)，已實(shí)際應(yīng)用的典型的主動(dòng)式尋的系統(tǒng)主要是雷達(dá)尋的系統(tǒng)。（b）半主動(dòng)式照射目標(biāo)的能源不在導(dǎo)彈上，彈上只有接收裝置，能量發(fā)射裝置設(shè)在導(dǎo)彈以外的制導(dǎo)站或其他位置。功率可以很大，半主動(dòng)式尋的制導(dǎo)系統(tǒng)的作用距離比主動(dòng)式要大。14（c）被動(dòng)式D—導(dǎo)彈；M—目標(biāo)目標(biāo)本身就是輻射源，不需要發(fā)射裝置，由彈上導(dǎo)引頭直接感受目標(biāo)輻射的能量，導(dǎo)引頭將以目標(biāo)的特定物理特性作為跟蹤的信息源。被動(dòng)式自尋的系統(tǒng)的作用距離不大，典型的被動(dòng)式自尋的系統(tǒng)是紅外自尋的系統(tǒng)。15自尋的制導(dǎo)系統(tǒng)的組成自尋的系統(tǒng)的制導(dǎo)設(shè)備全部在彈上，具有發(fā)射后不管的特點(diǎn)，可攻擊高速目標(biāo)，制導(dǎo)精度較高?？縼碜阅繕?biāo)輻射或反射的能量來測定導(dǎo)彈的飛行偏差，作用距離有限，抗干擾能力差。一般用于空對(duì)空、地對(duì)空、空對(duì)地導(dǎo)彈和某些彈道導(dǎo)彈，用于巡航導(dǎo)彈的末飛行段，以提高末段制導(dǎo)精度。16自尋的制導(dǎo)系統(tǒng)涉及關(guān)鍵技術(shù)導(dǎo)引頭裝置及其工作原理波段目標(biāo)識(shí)別、成像技術(shù)信號(hào)處理、濾波技術(shù)捷聯(lián)導(dǎo)引頭的概念17廣播：87.5MHz~108.0MHz雷達(dá):300MHz~40GHz毫米波：40GHz～300GHz亞毫米波：300GHz～400GHz激光：遠(yuǎn)紅外、近紅外、紅、藍(lán)、綠、紫外18自尋的制導(dǎo)另一種分類方式：按照頻段波普5.1.5遙控指令制導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)引指令在制導(dǎo)系統(tǒng)中形成的部位不同，遙控制導(dǎo)分為：波束制導(dǎo)(BeamRiding)：制導(dǎo)站發(fā)出波束(無線電波束、激光波束)，導(dǎo)彈在波束內(nèi)飛行，彈上的制導(dǎo)設(shè)備感受它偏離波束中心的方向和距離，并產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)引指令，操縱導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。在多數(shù)波束制導(dǎo)系統(tǒng)中，制導(dǎo)站發(fā)出的波束應(yīng)始終跟蹤目標(biāo)。遙控指令制導(dǎo)：由制導(dǎo)站的導(dǎo)引設(shè)備同時(shí)測量目標(biāo)、導(dǎo)彈的位置和其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并在制導(dǎo)站形成導(dǎo)引指令，該指令通過無線電波或傳輸線傳送至彈上，彈上控制系統(tǒng)操縱導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。195.1.6

復(fù)合制導(dǎo)當(dāng)對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)要求較高時(shí)，如導(dǎo)彈必須擊中很遠(yuǎn)的目標(biāo)或者必須增加