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導引系統原理技術學習文檔

第一章 導彈與制導系統基礎

1.1 導彈概述與分類

導彈是具有動力裝置和制導控制系統的飛行武器，根據發射點和目標位置可分為：

• 面對面導彈（如地地導彈、岸艦導彈）
• 面對空導彈（防空導彈）
• 空對面導彈（空地導彈）
• 空對空導彈

按制導方式分為：

• 戰略導彈（攻擊戰略目標）
• 戰術導彈（攻擊戰術目標）

按結構特征分為：

• 彈道式導彈（如V-2彈道導彈）
• 有翼式導彈（如巡航導彈）
• 飛航式導彈

1.2 制導系統組成與原理

制導系統功能模塊：

1. ?制導系統?：

   • 測量導彈與目標的相對位置和運動信息
   • 形成制導指令（導引律）

2. ?控制系統?：

   • 將制導指令轉化為控制指令
   • 驅動執行機構改變導彈姿態

3. ?工作階段?：

   • 初制導段：建立預定高度、速度和姿態
   • 中制導段：控制飛行狀態
   • 末制導段：精確命中目標

1.3 制導系統發展歷程

1. ?第一代?（二戰時期）：

   • 代表：德國V-1/V-2導彈
   • 特點：簡單慣性制導，精度差

2. ?第二代?（1950-60年代）：

   • 代表：AIM-9B空空導彈、薩姆-2地空導彈
   • 特點：紅外/雷達制導，抗干擾差

3. ?第三代?（1960-70年代）：

   • 代表：AGM-65電視制導導彈
   • 特點：多模式制導

4. ?第四代?（1980至今）：

   • 代表：AIM-9X、ADATS系統
   • 特點：成像制導、"發射后不管"

第二章 導引頭功能與結構

2.1 導引頭基本功能

• ?穩定功能?：隔離彈體姿態運動
• ?跟蹤功能?：使光軸跟蹤目標運動
• ?搜索功能?：發現和識別目標

2.2 工作狀態

1. 角度預定狀態
2. 角度搜索狀態
3. 角度穩定狀態
4. 角度跟蹤狀態

2.3 視線穩定方式

1. ?直接視線穩定?：

   • 三軸伺服穩定平臺
   • 優點：精度高
   • 缺點：結構復雜

2. ?間接視線穩定?：

   • 全捷聯方式：無伺服機構
   • 半捷聯方式：有伺服機構
   • 優點：結構簡單

2.4 穩定平臺技術指標

• 穩定性：隔離度、去耦系數
• 快速性：最大角速度/加速度
• 角度范圍：如AIM-9X可達±90°(俯仰)±180°(滾轉)
• 跟蹤精度：高精度達10角秒

第三章 光學制導基礎

3.1 光波特性

• ?可見光?：380-770nm，人眼最敏感555nm(綠光)
• ?紅外線?：0.76-1000μm，分近/中/遠紅外
• ?紫外線?：10-380nm，分UV-A/B/C

3.2 大氣傳輸影響

1. ?衰減因素?：

   • 散射（瑞利散射、彌爾散射）
   • 吸收（水蒸氣、CO2、O3）

2. ?大氣窗口?：

   • 3-5μm
   • 8-14μm

3.3 光電探測器

1. ?熱探測器?：

   • 響應全部波長
   • 靈敏度低，反應慢

2. ?光子探測器?：

   • 選擇性響應
   • 靈敏度高，需制冷

第四章 紅外點源制導系統

4.1 調制盤原理

• ?功能?：

  • 將恒穩光能變為交變信號
  • 抑制背景干擾（空間濾波）

• ?類型?：

  • 調幅式（如AIM-9B棋盤格調制盤）
  • 調頻式
  • 調相式

4.2 紅外制導發展

1. ?第一代?（1950s）：

   • 非制冷硫化鉛(PbS)探測器
   • 僅能尾追攻擊

2. ?第二代?（1960s）：

   • 制冷銻化銦(InSb)探測器
   • 攻擊范圍擴大

3. ?第三代?（1970s）：

   • 高靈敏度InSb探測器
   • 全向攻擊能力

4. ?第四代?（2000s）：

   • 碲鎘汞(HgCdTe)探測器
   • 成像制導

第五章 紅外成像制導系統

5.1 成像方式

1. ?掃描成像?：

   • 物方掃描
   • 像方掃描
   • 串/并聯掃描

2. ?凝視成像?：

   • 焦平面陣列
   • 取消掃描機構

5.2 影響成像因素

1. ?大氣影響?：

   • 湍流導致像模糊
   • 粒子散射衰減

2. ?高速運動影響?：

   • 線運動模糊
   • 旋轉模糊
   • 尺度變化

3. ?氣動光學效應?：

   • 整流罩熱輻射干擾

5.3 紅外對抗

1. ?干擾手段?：

   • 紅外煙霧
   • 紅外誘餌
   • 紅外干擾機

2. ?隱身技術?：

   • 降低紅外特征
   • 動態偽裝

第六章 電視成像制導系統

6.1 目標跟蹤方法

1. ?對比度跟蹤?：

   • 邊緣跟蹤
   • 形心跟蹤
   • 矩心跟蹤

2. ?相關跟蹤?：

   • 模板匹配
   • 特征識別

6.2 系統特點

• ?優點?：
  • 圖像信息豐富
  • 抗電磁干擾
• ?缺點?：
  • 受光照條件限制
  • 作用距離近

第七章 激光制導系統

7.1 激光特性

• 方向性好（發散角<1mrad）
• 單色性好
• 亮度高
• 相干性好

7.2 制導方式

1. ?半主動制導?：

   • 外部照射目標
   • 代表："寶石路"制導炸彈

2. ?主動制導?：

   • 彈載激光照射器
   • 代表：AGM-129A導彈

3. ?駕束制導?：

   • 激光束引導導彈
   • 代表：RBS-70導彈

第八章 雷達制導基礎

8.1 雷達頻段

8.2 雷達方程

基本雷達方程：

Pr?=(4π)3R4Pt?Gt?Gr?λ2σ?

其中：

• Pr?：接收功率
• Pt?：發射功率
• G：天線增益
• σ：雷達截面積
• R：距離

8.3 測角方法

1. 最大強度法
2. 相位干涉法
3. 圓錐掃描法
4. 單脈沖法

第九章 雷達導引頭

9.1 測距方法

1. ?脈沖法?：

   • R=21?ctR?

2. ?調頻法?：

   • 連續波調頻測距
   • 脈沖調頻測距

9.2 測速原理

多普勒頻移：

fd?=λ2Vr??

9.3 自動尋的制導

1. ?主動式?：

   • 彈載雷達照射
   • 代表："魚叉"反艦導彈

2. ?半主動式?：

   • 外部照射
   • 代表："薩姆-6"地空導彈

3. ?被動式?：

   • 探測目標輻射
   • 代表："哈姆"反輻射導彈

第十章 多模復合制導

10.1 復合原則

1. 工作頻率相距較遠
2. 探測波段相近時選用不同制導方式
3. 探測器口徑兼容
4. 功能互補

10.2 常見形式

1. ?紅外/雷達復合?：

   • 毫米波/紅外（如"硫磺石"導彈）

2. ?雙色光學復合?：

   • 紅外/紫外（如"毒刺"導彈）

3. ?電視/紅外復合?

10.3 信息融合

1. ?集中式融合?：

   • 所有數據送中心處理器
   • 精度高但計算量大

2. ?分布式融合?：

   • 本地預處理后融合
   • 生存能力強

第十一章 半實物仿真

11.1 仿真原理

• 將實物（導引頭、慣導等）接入仿真回路
• 驗證實際部件性能

11.2 關鍵技術

1. ?實時性?：

   • 仿真步長可變
   • 計算與通信實時

2. ?相似性?：

   • 空間尺度相似
   • 物理作用相似

11.3 典型應用

• 導引頭性能測試
• 制導算法驗證
• 邊界條件測試

附錄：典型導彈參數

本技術文檔系統整理了導引系統原理的核心內容，可作為相關專業學習和工程實踐的參考資料。

西北工業大學導引系統原理課程講義

文檔概述

本Word文檔是根據西北工業大學探測制導與控制專業核心專業課《導引系統原理》的PPT內容整理而成，涵蓋了導引系統原理的多個核心章節和專題內容。

文檔內容

第一章 導彈與制導系統

1.1 導彈概述

• 非制導武器特點：依靠人工瞄準，發射后按慣性彈道飛行，命中精度低
• 現代戰爭對精確打擊的需求：遠距離精確打擊能力，精確打擊運動目標能力

1.2 制導武器分類

• ?導彈?：具有動力裝置和制導控制系統的飛行武器
• ?制導炸彈?：由飛機投放、無動力裝置但有制導控制裝置的炸彈
• ?制導炮彈?：火炮發射后無動力飛行但有制導控制裝置的彈丸
• ?制導魚雷?：水下發射航行有制導裝置的潛行武器

1.3 導彈制導系統發展

• 第一發展階段：第二次世界大戰時期（如V-1、V-2導彈）
• 第二發展階段：20世紀50-60年代（如AIM-9B空空導彈）
• 第三發展階段：60-70年代（如AGM-65電視制導導彈）
• 第四發展階段：80年代至今（智能化、多任務適應）

第二章 導引頭的功能與結構

2.1 導引頭基本功能

• 角度預定功能
• 角度搜索功能
• 角度穩定功能
• 角度跟蹤功能

2.2 導引頭穩定方式

• ?直接視線穩定?：三軸伺服穩定平臺
• ?間接視線穩定?：
  • 全捷聯方式
  • 半捷聯方式

2.3 導引頭平臺技術指標

• 穩定性要求
• 快速性要求
• 角度范圍要求
• 跟蹤精度要求

第三章 光學制導基礎

3.1 光波特性

• 電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、紫外線等
• 光波特性：直線傳播、波動性、粒子性

3.2 紅外輻射特性

• 波長范圍：0.76-1000μm
• 軍事應用：偵察、火控、導彈制導

3.3 光電探測器

• ?熱探測器?：靈敏度不高，反應時間較長
• ?光子探測器?：靈敏度高，反應時間短
• 紅外探測器類型：硫化鉛、銻化銦、碲鎘汞

第四章 紅外點源制導系統

4.1 調制盤工作原理

• 調幅式調制盤
• 調頻式調制盤
• 調相式調制盤

4.2 紅外點源制導發展

• 第一代：AIM-9B（非制冷硫化鉛）
• 第二代：AIM-9D（制冷硫化鉛/銻化銦）
• 第三代：AIM-9L（高靈敏度銻化銦）
• 第四代：AIM-9X（制冷碲鎘汞）

第五章 紅外成像制導系統

5.1 紅外成像特點

• 靈敏度高，適合遠距離弱小目標
• 精度高，空間分辨率高
• 抗干擾能力強
• 可"發射后不管"

5.2 紅外成像方式

• ?掃描成像?：
  • 物方掃描
  • 像方掃描
• ?凝視成像?：CCD器件

第六章 電視成像制導系統

6.1 電視制導特點

• 圖像信息豐富
• 不受電磁和紅外干擾影響
• 成像分辨率高
• 跟蹤精度高

6.2 電視制導分類

• 電視自動尋的制導
• 電視遙控制導

第七章 激光制導系統

7.1 激光制導分類

• 激光半主動制導
• 激光主動制導
• 激光駕束制導

7.2 激光特性

• 方向性好
• 單色性好
• 亮度高
• 相干性好

第八章 雷達制導基礎

8.1 雷達基本方程

Pr?=(4π)3R4Pt?Gt?Gr?λ2σ?

8.2 雷達截面積

σ=4π?入射功率密度返回接收機每單位立體角內的回波功率?

第九章 雷達導引頭工作原理

9.1 雷達測角方法

• 最大強度法
• 相位干涉法
• 波束轉換法
• 圓錐掃描法
• 單脈沖方法

9.2 雷達測距方法

• 脈沖法
• 相位法
• 頻率法

第十章 多模導引頭

10.1 多模復合原則

• 工作頻率應相距較遠
• 制導方式應盡量不同
• 探測波段相近時應選用不同制導方式
• 探測器口徑應能兼容

10.2 常見復合形式

• 紅外/雷達復合
• 紅外/紫外復合
• 電視/紅外復合

文檔特點

1. ?系統性?：全面覆蓋導引系統原理的各個方面
2. ?專業性?：包含大量專業公式和技術參數
3. ?實用性?：結合實際導彈型號和應用案例
4. ?圖文結合?：保留了原始PPT中的關鍵圖表和示意圖

使用說明

本文檔可作為：

• 探測制導與控制專業學生的課程參考資料
• 相關領域工程技術人員的參考手冊
• 導彈制導系統研發的技術基礎材料

文檔內容嚴格按照原始PPT整理，確保了專業性和準確性。如需更詳細的技術參數或公式推導，請參考相關專業文獻和教材。