航空航天技术——制导系统技术

1、1 制导系统技术制导系统技术 1 导弹制导原理概述导弹制导原理概述 2 自主制导系统自主制导系统 3 遥控制导系统遥控制导系统 4 自动寻的制导系统自动寻的制导系统 2 1 导弹制导原理概述导弹制导原理概述 制导系统是完全操纵导弹飞向目标任务的所有设备的总和。制导系统是完全操纵导弹飞向目标任务的所有设备的总和。 导弹从准备发射到摧毁目标，需要经过导弹从准备发射到摧毁目标，需要经过发射控制发射控制、飞行控制飞行控制、 爆炸控制爆炸控制三个阶段。三个阶段。我们这里只讨论狭义的制导系统我们这里只讨论狭义的制导系统，包括从，包括从 探测导弹及目标的相对位置形成控制指令，到操纵导弹飞行的探测导弹及目标的

2、相对位置形成控制指令，到操纵导弹飞行的 所有设备，所有设备，也就是飞行控制系统也就是飞行控制系统，这些设备的作用是使导弹保，这些设备的作用是使导弹保 持在理想弹道附近飞行。持在理想弹道附近飞行。 1.1 导弹制导原理概述导弹制导原理概述 3 l导弹制导系统从功能上可分为导弹制导系统从功能上可分为导引系统导引系统和和控制系统控制系统 两部分。两部分。 4 导弹制导系统分类导弹制导系统分类 5 2 自主制导系统自主制导系统 2.1 自主制导系统概述自主制导系统概述 制导系统与目标、制导站不发生联系的制导系统，称为自制导系统与目标、制导站不发生联系的制导系统，称为自 主制导系统。主制导系统。 （1

3、1）自主制导系统定义）自主制导系统定义 导弹发射前，预先确定了导弹的弹道。导弹发射后，弹上制导弹发射前，预先确定了导弹的弹道。导弹发射后，弹上制 导系统的敏感元件不断测量预定的参数，如导弹的加速度、导弹导系统的敏感元件不断测量预定的参数，如导弹的加速度、导弹 的姿态角、天体位置、地貌特征等，这些参数在弹上经适当处理，的姿态角、天体位置、地貌特征等，这些参数在弹上经适当处理， 与预定弹道该时刻的参数进行比较，一旦出现偏差，便产生引导与预定弹道该时刻的参数进行比较，一旦出现偏差，便产生引导 指令，使导弹飞向预定的目标。指令，使导弹飞向预定的目标。 （2 2）自主制导系统基本原理）自主制导系统基本原

4、理 6 自主制导系统中，由于导弹在飞行过程中自主制导系统中，由于导弹在飞行过程中不与目标、制导不与目标、制导 站发生联系站发生联系，故，故隐蔽性好隐蔽性好，不易被干扰不易被干扰。导弹的射程远，制导。导弹的射程远，制导 精度也较高。精度也较高。 但导弹一旦发射出去，其飞行但导弹一旦发射出去，其飞行弹道就不能再改变弹道就不能再改变，所以，所以只只 能攻击固定目标或能攻击固定目标或已知其飞行轨迹的目标已知其飞行轨迹的目标。 （3 3）自主制导系统优缺点）自主制导系统优缺点 自主制导系统一般用于自主制导系统一般用于弹道导弹、巡航导弹和某些战术导弹道导弹、巡航导弹和某些战术导 弹的初始飞行段弹的初始飞行

5、段。 （4 4）自主制导系统适用范围）自主制导系统适用范围 7 2.2 测量、敏感装置测量、敏感装置 特性：特性：定轴性定轴性陀螺转子主轴在惯性空间方位保持不变。陀螺转子主轴在惯性空间方位保持不变。 (1) (1) 陀螺仪陀螺仪 陀螺仪模型图陀螺仪模型图 1转子；2内环；3外环 组成：组成：转子、内环架、转子、内环架、 外环架等组成；外环架等组成； 8 需要指出，陀螺仪的定轴性的条件是没有外力矩的作用，需要指出，陀螺仪的定轴性的条件是没有外力矩的作用， 实际上，由于轴承与传感器存在实际上，由于轴承与传感器存在摩擦摩擦，以及陀螺仪本身制造上，以及陀螺仪本身制造上 的的不对称和不平衡不对称和不平衡

6、等原因，经常有干扰力矩作用在陀螺仪上，等原因，经常有干扰力矩作用在陀螺仪上， 它它引起转子轴的缓慢进动引起转子轴的缓慢进动，使之渐渐地偏离其原始方向，这种，使之渐渐地偏离其原始方向，这种 现象称为现象称为陀螺仪的漂移陀螺仪的漂移。陀螺仪的缓慢进动角速度称为。陀螺仪的缓慢进动角速度称为漂移率漂移率 或漂移速度或漂移速度，通常用，通常用每小时每小时漂移的度数来表示。漂移率是衡量漂移的度数来表示。漂移率是衡量 陀螺稳定性和工作精度的重要指标，它严重地影响到制导的精陀螺稳定性和工作精度的重要指标，它严重地影响到制导的精 度。例如射程为度。例如射程为10000km10000km的洲际导弹，其陀螺稳定平台

7、的常值的洲际导弹，其陀螺稳定平台的常值 漂移率为漂移率为0.020.02h h，引起约，引起约400m400m的落点偏差。的落点偏差。 9 减小漂移率可采用减小漂移率可采用增加转子的动量矩增加转子的动量矩和和减小干扰力减小干扰力的办法。的办法。 为了减小支架轴承所导致的摩擦力矩，出现了液浮陀螺仪，气为了减小支架轴承所导致的摩擦力矩，出现了液浮陀螺仪，气 浮陀螺仪，挠性陀螺仪，静电陀螺仪，激光陀螺仪以及半球式浮陀螺仪，挠性陀螺仪，静电陀螺仪，激光陀螺仪以及半球式 固体波陀螺仪等。固体波陀螺仪等。 10 （2 2）定位陀螺仪）定位陀螺仪 定位陀螺仪简图定位陀螺仪简图 1滚转传感器；滚转传感器；2俯

8、仰传感器；俯仰传感器； 3外环；外环；4内环内环 定位陀螺仪有定位陀螺仪有三个自由度三个自由度，能，能 测量导弹测量导弹两个方向的角偏移两个方向的角偏移，采，采 用了滚转电位计用了滚转电位计l l和俯仰电位计和俯仰电位计2 2 作为传感器。作为传感器。 11 （3 3）速率陀螺仪）速率陀螺仪 速率陀螺具有两个自由度，它速率陀螺具有两个自由度，它 是用来测量导弹绕某一坐标轴的转是用来测量导弹绕某一坐标轴的转 动角速度的。动角速度的。 它应用陀螺的进动特性。它应用陀螺的进动特性。 12 （4 4）积分陀螺仪）积分陀螺仪 在速率陀螺仪的基础上取消恢复弹簧，加大阻尼约束，在速率陀螺仪的基础上取消恢复弹

9、簧，加大阻尼约束， 能测量导弹一个方向的角偏移；能测量导弹一个方向的角偏移； 13 （5 5）加速度计）加速度计 弹簧弹簧-质量块式质量块式加速度计简图加速度计简图 14 （6 6）飞行高度表）飞行高度表 为了测量导弹的飞行高度，可为了测量导弹的飞行高度，可 采用采用气压式高度表气压式高度表以及脉冲式或连以及脉冲式或连 续波式的续波式的无线电高度表无线电高度表。 气压式高度表用普通气密性的气压式高度表用普通气密性的 真空气压盒作为构件，真空式气压真空气压盒作为构件，真空式气压 盒随着外界压力的不同而改变它的盒随着外界压力的不同而改变它的 体积。气压式高度表测出的是体积。气压式高度表测出的是绝对

10、绝对 高度高度，也就是距海平面的高度。，也就是距海平面的高度。 无线电高度表测出的是无线电高度表测出的是相对高相对高 度度，即导弹距地面的高度，即导弹距地面的高度 无线电高度表工作原理无线电高度表工作原理 15 2.3 惯性制导系统惯性制导系统 惯性制导系统是一种利用装在弹上的惯性仪表惯性制导系统是一种利用装在弹上的惯性仪表测量测量导弹运导弹运 动的动的速度和坐标速度和坐标而而形成指令信息形成指令信息来导引导弹的系统。来导引导弹的系统。 这种制导系统的基本原理是应用这种制导系统的基本原理是应用惯性加速度计惯性加速度计，在三个互，在三个互 相垂直轴的方向上测出导弹质心运动的加速度分量，然后用相相

11、垂直轴的方向上测出导弹质心运动的加速度分量，然后用相 应的应的积分装置积分装置将加速度分量积分一次得到速度分量，把速度分将加速度分量积分一次得到速度分量，把速度分 量再积分一次得到坐标分量。由于导弹发射点的坐标和初始速量再积分一次得到坐标分量。由于导弹发射点的坐标和初始速 度是已知的，因而可以计算出导弹在每一时刻的速度值和坐标度是已知的，因而可以计算出导弹在每一时刻的速度值和坐标 值。把这些值与程序值进行比较，便能得出偏差量而进行修正。值。把这些值与程序值进行比较，便能得出偏差量而进行修正。 这样就保证了导弹沿着预先规定的运动程序飞向目标。这样就保证了导弹沿着预先规定的运动程序飞向目标。 （1

12、 1）作用）作用 （2 2）工作原理）工作原理 16 u平台惯导系统平台惯导系统 （3 3）种类）种类 由于导弹在飞行过程中姿态是在不断变化的，如果直接由于导弹在飞行过程中姿态是在不断变化的，如果直接 将加速度计安装在弹体上，则加速度计敏感轴的方向将随之将加速度计安装在弹体上，则加速度计敏感轴的方向将随之 变化，这样一来，测量出的加速度就不再是原定方向上的加变化，这样一来，测量出的加速度就不再是原定方向上的加 速度。为了解决这一问题，可以将加速度计安装在陀螺稳定速度。为了解决这一问题，可以将加速度计安装在陀螺稳定 平台上，利用平台提供一个在空间稳定不变的加速度测量基平台上，利用平台提供一个在空

13、间稳定不变的加速度测量基 准。准。 17 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 18 u捷联惯导系统捷联惯导系统 加速度计组件 陀螺仪组件 载体加速度信息 载体角运动信息 导航计算机 进行姿态解 算，位置、 速度、路程 计算 姿态 速度及路程 位置 控制信号 这种系统直接把陀螺仪和加速度计与弹体固连，用计算这种系统直接把陀螺仪和加速度计与弹体固连，用计算 机来处理导弹姿态角变化对加速度输出的影响，也就是用计机来处理导弹姿态角变化对加速度输出的影响，也就是用计 算机代替平台的作用。其算机代替平台的作用。其缺点缺点是加速度计直接与导弹固连而是加速度计直接与导弹固连而 处于相当苛刻的振动环境之中，因而影响导引精

14、度。其处于相当苛刻的振动环境之中，因而影响导引精度。其优点优点 是简化了系统，可靠性高。是简化了系统，可靠性高。 19 惯性制导系统完全自动地制导导弹飞行，具有很强的抗惯性制导系统完全自动地制导导弹飞行，具有很强的抗 干扰能力。但是，由于该系统中陀螺仪存在着干扰能力。但是，由于该系统中陀螺仪存在着漂移误差漂移误差，这，这 种种误差会积累误差会积累，对于飞行时间长（射程大）的导弹，误差就，对于飞行时间长（射程大）的导弹，误差就 增大。所以，惯性制导系统一般增大。所以，惯性制导系统一般不单独使用不单独使用。如单独使用，。如单独使用， 则对陀螺仪的精度要求就非常高。则对陀螺仪的精度要求就非常高。 2

15、0 利用测量恒星的方法来确定导弹在地面的位置；一般利用测量恒星的方法来确定导弹在地面的位置；一般 测量两个恒星的位置。测量两个恒星的位置。 2.4 天文制导系统天文制导系统 21 天文制导系统完全自动化，不受天文制导系统完全自动化，不受 外界干扰，其准确度取决于设备外界干扰，其准确度取决于设备 中仪器的误差。但是，利用天文中仪器的误差。但是，利用天文 制导系统，一旦六分仪看不见恒制导系统，一旦六分仪看不见恒 星时，则整个系统就陷于停顿，星时，则整个系统就陷于停顿， 所以天文制导一般不单独使用，所以天文制导一般不单独使用， 往往往往和惯性制导系统一起使用和惯性制导系统一起使用， 以它作为整个制导

16、系统的校正装以它作为整个制导系统的校正装 置。天文制导系统的设备复杂、置。天文制导系统的设备复杂、 重量大，故重量大，故一般用于远程导弹一般用于远程导弹上。上。 22 2.5多普勒制导系统多普勒制导系统 利用多普勒效应。利用多普勒效应。 多普勒系统能用于各种气候条件和地形条件，由于测量多普勒系统能用于各种气候条件和地形条件，由于测量 仪器的发展完善和小型化，目前仪器的发展完善和小型化，目前可用于各种飞行器上可用于各种飞行器上。但由。但由 于测量仪器的积累误差，多普勒系统会随着射程的增加而使于测量仪器的积累误差，多普勒系统会随着射程的增加而使 误差放大。导弹在飞行中有误差放大。导弹在飞行中有发射

17、信号发射信号，故可能被对方发现进，故可能被对方发现进 行干扰。所以，多普勒系统往往行干扰。所以，多普勒系统往往用于复合制导系统用于复合制导系统中，用来中，用来 校正其它系统的误差校正其它系统的误差。 23 多普勒系统方框图多普勒系统方框图 1积分器；积分器；2频率计；频率计；3放大器；放大器； 4混频器；混频器；5发射机；发射机；6接收机；接收机；7天线天线 一个波束：只能测速度一个波束：只能测速度 和射程和射程 两个波束：纵向、横向两个波束：纵向、横向 速度速度 24 2.6 2.6 图像匹配制导系统图像匹配制导系统 利用地球表面的某些特征确定导弹位置：利用地球表面的某些特征确定导弹位置：

18、地形起伏地形起伏 无线电波反射无线电波反射 微波辐射微波辐射 红外辐射红外辐射 25 26 2.7 2.7 程序制导程序制导 程序制导是预先将导弹命中目标所需要的飞行弹程序制导是预先将导弹命中目标所需要的飞行弹 道，存储在程序控制机构内。导弹发射后，弹上道，存储在程序控制机构内。导弹发射后，弹上 程序控制机构按照预先安排好的飞行方案，按时程序控制机构按照预先安排好的飞行方案，按时 输出控制指令，按部就班地控制导弹按预定弹道输出控制指令，按部就班地控制导弹按预定弹道 飞向目标。程序制导系统又称为飞向目标。程序制导系统又称为“方案制导系方案制导系 统统”。 其优点是设备简单，制导系统与外界无联系，

19、抗其优点是设备简单，制导系统与外界无联系，抗 干扰性好，但导引误差会随飞行时间的增加而增干扰性好，但导引误差会随飞行时间的增加而增 加。加。 程序制导常用于弹道导弹的主动段、有翼战术导程序制导常用于弹道导弹的主动段、有翼战术导 弹的初始段和中段制导以及无人驾驶侦察机和靶弹的初始段和中段制导以及无人驾驶侦察机和靶 机的全程制导。机的全程制导。 27 3 遥控制导系统遥控制导系统 3.1 遥控制导系统概述遥控制导系统概述 由由导弹以外导弹以外的制导站向导弹发出的制导站向导弹发出引导信息引导信息的制导系统，称的制导系统，称 为遥控制导系统。为遥控制导系统。 遥控系统根据导引信号形式的不同，可分为遥控

20、系统根据导引信号形式的不同，可分为 u指令系统指令系统 u波束制导系统波束制导系统 u无线电导航制导系统无线电导航制导系统 （1 1）遥控制导系统定义）遥控制导系统定义 （2 2）遥控制导系统分类）遥控制导系统分类 28 遥控制导系统的制导精度较高，遥控制导系统的制导精度较高，作用距离作用距离可以比自寻的稍可以比自寻的稍 远远些，弹上制导些，弹上制导设备简单设备简单。但其。但其制导精度制导精度随导弹与制导站的随导弹与制导站的距距 离增大而降低离增大而降低，且，且易受外界干扰易受外界干扰。 （3 3）遥控制导系统优缺点）遥控制导系统优缺点 （4 4）遥控制导系统适用范围）遥控制导系统适用范围 遥

21、控制导系统多用于遥控制导系统多用于地对空导弹地对空导弹和一些和一些空对空空对空、空对地空对地导导 弹，有些战术巡航导弹也用遥控指令制导来修正其航向。早期弹，有些战术巡航导弹也用遥控指令制导来修正其航向。早期 的反坦克导弹多采用的反坦克导弹多采用有线遥控指令制导有线遥控指令制导。 29 3.2 指令系统指令系统 u指令系统中导弹的运动规律是由指令系统中导弹的运动规律是由指控点指控点决定的。决定的。 u为了形成导引信号，指控点必须不断地根据目标和导弹的运动为了形成导引信号，指控点必须不断地根据目标和导弹的运动 参数和导引方法进行计算，计算出导弹在航迹上的误差，形成指参数和导引方法进行计算，计算出导

22、弹在航迹上的误差，形成指 令信号送给导弹。因此，指控点必须令信号送给导弹。因此，指控点必须不断不断地对目标和导弹地对目标和导弹进行观进行观 测测。 u指令制导系统包括指令制导系统包括观测装置观测装置、指令形成装置指令形成装置、控制线控制线等部分。等部分。 u通常指令制导系统可分为：通常指令制导系统可分为：有线指令系统有线指令系统、无线电指令系统无线电指令系统、 电视指令系统电视指令系统等。等。 30 （1 1）有线指令制导系统）有线指令制导系统 有线指令制导导弹有线指令制导导弹 1光学仪器；光学仪器；2指令仪器；指令仪器；3导线的线圈导线的线圈 在有线指令制导系统中最简单的一种是目视跟踪、手动

23、控在有线指令制导系统中最简单的一种是目视跟踪、手动控 制的有线制导系统。下图所示为一目视跟踪、手控、有线制导制的有线制导系统。下图所示为一目视跟踪、手控、有线制导 的反坦克导弹。的反坦克导弹。 31 l这种系统的优点是设备简单，成本低，不易受敌方干扰。这种系统的优点是设备简单，成本低，不易受敌方干扰。 l但是由于要射手手控发送指令，因而要对射手训练很严格，但是由于要射手手控发送指令，因而要对射手训练很严格， 而且作战效果与射手的生理、精神状态有关。而且作战效果与射手的生理、精神状态有关。 l导弹的速度较低，一般不高于导弹的速度较低，一般不高于200m200ms s左右，否则射手来不左右，否则射

24、手来不 急反应。急反应。 l导弹的射程，作战地形都严重受到限制，最大射程不超过导弹的射程，作战地形都严重受到限制，最大射程不超过 4km4km。 l这种导弹是所谓的这种导弹是所谓的第一代反坦克导弹第一代反坦克导弹的制导方式。的制导方式。 32 光纤制导光纤制导 控制指令通过光纤传给导弹的制控制指令通过光纤传给导弹的制 导系统导系统 由光纤、弹上导引头、制导发射由光纤、弹上导引头、制导发射 装置装置 光纤传输的信息量大、频带宽、光纤传输的信息量大、频带宽、 功耗低、自身辐射极小，所以光功耗低、自身辐射极小，所以光 纤制导导弹的目标识别能力强、纤制导导弹的目标识别能力强、 制导精度高、抗干扰性好。

25、制导精度高、抗干扰性好。 美国陶式反坦克导弹后继型，射美国陶式反坦克导弹后继型，射 程大于程大于10km，最大飞行速度，最大飞行速度 350m/s 33 （2 2）无线电指令制导系统）无线电指令制导系统 无线电指令制导系统有无线电指令制导系统有目视目视和和雷达自动跟踪雷达自动跟踪两种形式。目两种形式。目 视系统与有线指令方式的区别是把导线换成无线电通讯线路。视系统与有线指令方式的区别是把导线换成无线电通讯线路。 无线电发射机安装在指控点，而弹上装有接收机。操纵人员由无线电发射机安装在指控点，而弹上装有接收机。操纵人员由 光学装置观察目标和导弹，而用发射机发出无线电指令来控制光学装置观察目标和导

26、弹，而用发射机发出无线电指令来控制 导弹。这种系统易受干扰。导弹。这种系统易受干扰。 无线电自动指令制导系统大多用在无线电自动指令制导系统大多用在地（舰）对空导弹地（舰）对空导弹上。上。 其其工作原理工作原理是，目标飞行情况由指控点的搜索雷达获得，导是，目标飞行情况由指控点的搜索雷达获得，导 弹只接受指控点的指令，并把自己本身的位置，飞行情况报弹只接受指控点的指令，并把自己本身的位置，飞行情况报 告给地面指控点，导弹导向目标完全通过指控点的命令进行。告给地面指控点，导弹导向目标完全通过指控点的命令进行。 34 防空导弹的自动飞行制导系统方框图防空导弹的自动飞行制导系统方框图 1应答机；应答机；

27、2接收机；接收机；3译码器；译码器；4自动驾驶仪；自动驾驶仪；5发射机；发射机； 6编码器；编码器；7防空导弹跟踪雷达；防空导弹跟踪雷达；8计算机；计算机；9目标跟踪雷达目标跟踪雷达 35 这种自动指令制导系统的这种自动指令制导系统的优点优点是装在弹上的设备较简单。是装在弹上的设备较简单。 缺点缺点是由于地面设备测量的是角度引导误差，所以导弹的是由于地面设备测量的是角度引导误差，所以导弹的 导引误差（射程在导引误差（射程在20km20km时，导引误差约为时，导引误差约为50m50m）与飞行距离成比）与飞行距离成比 例。例。 36 （3 3）电视指令制导系统）电视指令制导系统 在导弹上应用的电视

28、导引系统可分为两类，一类是属于在导弹上应用的电视导引系统可分为两类，一类是属于自自 动寻的式电视制导系统动寻的式电视制导系统；另一类是；另一类是遥控式电视指令制导系统遥控式电视指令制导系统。 前一类我们将在自动寻的式制导系统中介绍，后一类在这里作前一类我们将在自动寻的式制导系统中介绍，后一类在这里作 简要介绍。简要介绍。 电视指令式制导示意图电视指令式制导示意图 37 电视指令式系统观测目标的基准在弹上，它和前面叙述的电视指令式系统观测目标的基准在弹上，它和前面叙述的 观测基准在指控站的情况不一样，是在导弹上测出目标相对导观测基准在指控站的情况不一样，是在导弹上测出目标相对导 弹的位置。弹的位

29、置。 电视指令式系统的电视指令式系统的优点优点是导引精度高，操纵人员能选择目是导引精度高，操纵人员能选择目 标；标；缺点缺点是易受敌方干扰和天气的影响。是易受敌方干扰和天气的影响。 38 3.3 波束制导系统波束制导系统 波束导引导弹示意图波束导引导弹示意图 1捕获波（宽、低能）；捕获波（宽、低能）；2制导波制导波 （狭、高能）；（狭、高能）；3追踪波追踪波 39 波束制导系统可分为波束制导系统可分为无线电波束制导系统无线电波束制导系统和和激光波束制激光波束制 导系统导系统两种。两种。 无线电波束制导系统无线电波束制导系统可以看作是无线电指令制导系统的可以看作是无线电指令制导系统的 特例，特例

30、，它向导弹发出的不是指令，而是雷达波束它向导弹发出的不是指令，而是雷达波束。雷达在空。雷达在空 间形成一个狭窄的锥形波束，导弹间形成一个狭窄的锥形波束，导弹自动地沿雷达波束飞行自动地沿雷达波束飞行， 由雷达波束将导弹导向目标，弹上设备的任务是使导弹在整由雷达波束将导弹导向目标，弹上设备的任务是使导弹在整 个飞行期间都保持在波束轴上。因而，在导弹上装有测定导个飞行期间都保持在波束轴上。因而，在导弹上装有测定导 弹偏离波束轴偏移量的装置和产生所需控制信号的装置。弹偏离波束轴偏移量的装置和产生所需控制信号的装置。 这种系统的优点是导弹上面的设备比较简单，其缺点是这种系统的优点是导弹上面的设备比较简单

31、，其缺点是 导引精度随飞行距离增加而降低。导引精度随飞行距离增加而降低。 40 激光波束制导系统激光波束制导系统的原理和无线电波束制导系统的原理相的原理和无线电波束制导系统的原理相 同，只不过将无线电波换成了激光波束。同，只不过将无线电波换成了激光波束。 激光波束的优点是不易被干扰，精度高。但由于受功率等激光波束的优点是不易被干扰，精度高。但由于受功率等 因素的限制，一般只用在近距离战术导弹，如反坦克导弹上。因素的限制，一般只用在近距离战术导弹，如反坦克导弹上。 41 为了对高速运动目标或多目标进行探测和跟踪，相控雷达阵得为了对高速运动目标或多目标进行探测和跟踪，相控雷达阵得 到了发展和应用。

32、这种雷达的天线由几百个或几千个辐射元件排列到了发展和应用。这种雷达的天线由几百个或几千个辐射元件排列 成阵列，每个辐射元件都与计算机控制的移相器连接，用移相器来成阵列，每个辐射元件都与计算机控制的移相器连接，用移相器来 控制辐射元件所发射的无线电波的相位，可以按需要改变每个阵面控制辐射元件所发射的无线电波的相位，可以按需要改变每个阵面 场的相位分布，这样就形成了场的相位分布，这样就形成了 一个指向可以改变的波束，在一个指向可以改变的波束，在 空间实现扫瞄。这种雷达的天空间实现扫瞄。这种雷达的天 线没有机械运动，用电子扫瞄线没有机械运动，用电子扫瞄 代替了机械扫瞄，扫瞄速度提代替了机械扫瞄，扫瞄

33、速度提 高了百万倍。高了百万倍。 相控阵雷达简介相控阵雷达简介 42 n 优点优点 波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高； 一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、 跟踪、制导、无源探测等多种功能；跟踪、制导、无源探测等多种功能； 目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标； 对复杂目标环境的适应能力强；对复杂目标环境的适应能力强； 抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高，即

34、使少量 组件失效仍能正常工作。组件失效仍能正常工作。 n 缺点：缺点： 相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限， 最大扫描角为最大扫描角为90120，当需要进行全方位监视时，当需要进行全方位监视时， 需配置需配置34个天线阵面。个天线阵面。 43 3.4 无线电导航制导系统无线电导航制导系统 双曲线导航（测距差导航）双曲线导航（测距差导航） 一条双曲线上的任意点到两个焦点的距离差为常数一条双曲线上的任意点到两个焦点的距离差为常数 双曲线导航原理图双曲线导航原理图 44 卫星导航系统卫星导航系统 45 4 自动寻的制导系统自动寻的制导系

35、统 自寻的系统也称为自动导引系统，是自寻的系统也称为自动导引系统，是利用目标辐射或反射的能利用目标辐射或反射的能 量，制导导弹去攻击目标量，制导导弹去攻击目标。 由弹上由弹上导引头感受目标辐射或反射的能量导引头感受目标辐射或反射的能量( (如无线电波，红外线，如无线电波，红外线， 激光，可见光，声音等激光，可见光，声音等) )，测量目标、导弹相对运动参数，并形成相，测量目标、导弹相对运动参数，并形成相 应的引导指令应的引导指令控制导弹飞行，使导弹飞向目标的制导系统，称为自控制导弹飞行，使导弹飞向目标的制导系统，称为自 寻的系统。寻的系统。 为了使自寻的系统正常工作，首先必须能准确地从目标背景中

36、为了使自寻的系统正常工作，首先必须能准确地从目标背景中 发现目标，为此要求目标本身的物理特性与其背景或周围其他物体发现目标，为此要求目标本身的物理特性与其背景或周围其他物体 的特性必须有所不同，即使它具有的特性必须有所不同，即使它具有对背景足够的能量对比性对背景足够的能量对比性。 根据信号的来源，自动寻的制导系统，可分为根据信号的来源，自动寻的制导系统，可分为被动式被动式、主动式主动式 和和半主动式半主动式三种基本类型。三种基本类型。 4.1 自动寻的制导系统简介自动寻的制导系统简介 46 照射目标的照射目标的能源在导弹上能源在导弹上，对目标辐射能量，同时由导引头接收，对目标辐射能量，同时由导

37、引头接收 目标反射回来的能量的寻的制导方式。采用主动寻的制导的导弹，当目标反射回来的能量的寻的制导方式。采用主动寻的制导的导弹，当 弹上的主动导引头截获目标并转入正常跟踪后，就可以完全独立的工弹上的主动导引头截获目标并转入正常跟踪后，就可以完全独立的工 作，不需导弹以外的任何信息。作，不需导弹以外的任何信息。 （1 1）主动式：）主动式： 主动式寻的制导主动式寻的制导 47 照射目标的照射目标的能源不在导弹上能源不在导弹上，弹上只有接收装置弹上只有接收装置，发射装置，发射装置 设在导弹以外的制导站或其他位置。因此它的功率可以很大，半设在导弹以外的制导站或其他位置。因此它的功率可以很大，半 主动

38、式寻的制导系统的作用距离比主动式要大。主动式寻的制导系统的作用距离比主动式要大。 (2)(2)半主动式半主动式 半主动式寻的制导半主动式寻的制导 D导弹导弹 M目标目标 R照射雷达照射雷达 48 目标本身就是辐射能源目标本身就是辐射能源，不需要发射装置不需要发射装置，由弹上导引头直接，由弹上导引头直接 感受目标辐射的能量，导引头将以目标的特定物理特性作为跟踪的感受目标辐射的能量，导引头将以目标的特定物理特性作为跟踪的 消息源。被动式自寻的系统的作用距离不大，典型的被动式自寻的消息源。被动式自寻的系统的作用距离不大，典型的被动式自寻的 系统是系统是红外自寻的系统红外自寻的系统。 (3)(3)被动

39、式被动式 被动式寻的制导被动式寻的制导 D导弹导弹 M目标目标 49 4.2 雷达自动寻的系统雷达自动寻的系统 分类： 1 1 微波雷达自寻的制导微波雷达自寻的制导 主动式雷达自寻的制导 半主动式雷达自寻的制导 被动式雷达自寻的制导 2 2 毫米波雷达自寻的制导毫米波雷达自寻的制导 50 微波的定义微波的定义 微波是指是频率在微波是指是频率在300MHz300GHz的的 电磁波（即波长在电磁波（即波长在100cm至至1mm范围内），范围内）， 也就是说波长在红外线与无线电波之间。微也就是说波长在红外线与无线电波之间。微 波波段中，波波段中，波长在波长在1-25cm 的波段专门用于雷的波段专门用

40、于雷 达达，其余部分用于电讯传输。为了防止民用，其余部分用于电讯传输。为了防止民用 微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达 等造成干扰，国际上规定工业、科学研究、等造成干扰，国际上规定工业、科学研究、 医学及家用等民用微波的频率为医学及家用等民用微波的频率为2450 50MHz。因此，微波仪器所使用的频率基。因此，微波仪器所使用的频率基 本上都是本上都是2450MHz，家用微波炉也如此。，家用微波炉也如此。 51 微波的特性微波的特性 （1）频率较普通无线电波）频率较普通无线电波 高，可用频带宽，信息高，可用频带宽，信息 容量大容量大 （2）穿透大气的损失

41、较红）穿透大气的损失较红 外、激光、可见光小外、激光、可见光小 52 主动式微波雷达自寻的制导主动式微波雷达自寻的制导 在导弹弹体内装有雷达发射机和接收机，可以 独立地捕获和跟踪目标。导弹愈接近目标，对目标 的角位置分辨能力愈强，因而具有较高的制导准确 度。 但是发射机功率有限，作用距离近。通常用做 导弹飞行末段制导系统，而用微波雷达指令制导、 波束制导以及半主动式寻的制导作为中段制导。 53 半主动式微波雷达自寻的制导半主动式微波雷达自寻的制导 半主动式雷达寻的制导系统中有用于跟踪和照射的两部雷达。半主动式雷达寻的制导系统中有用于跟踪和照射的两部雷达。 导弹上的雷达接收机用前部天线接收目标反

42、射的雷达波束能量，导弹上的雷达接收机用前部天线接收目标反射的雷达波束能量， 用后部天线接收雷达直接照射信号，提取目标的角位置和距离信用后部天线接收雷达直接照射信号，提取目标的角位置和距离信 息，弹上计算机计算出飞行偏差，控制导弹击中目标。息，弹上计算机计算出飞行偏差，控制导弹击中目标。 54 半主动式雷达寻的制导系统的特点半主动式雷达寻的制导系统的特点 制导精度高；制导精度高； 全天候能力强；全天候能力强； 作用距离大；作用距离大； 与主动式相比，弹上设备简单，体积较小，成与主动式相比，弹上设备简单，体积较小，成 本较低；本较低； 易受干扰；易受干扰； 照射雷达本身容易暴露，易受对方反辐射导弹

43、照射雷达本身容易暴露，易受对方反辐射导弹 的打击。的打击。 55 被动式微波雷达自寻的制导被动式微波雷达自寻的制导 被动式雷达自寻的制导系统中，弹上载有高灵敏被动式雷达自寻的制导系统中，弹上载有高灵敏 度的宽频带接收机，利用目标雷达、通信设备和干扰度的宽频带接收机，利用目标雷达、通信设备和干扰 机等辐射的微波波束能量及其寄生的辐射电波作为信机等辐射的微波波束能量及其寄生的辐射电波作为信 号源，捕获、跟踪目标，提取目标角位置信号，使导号源，捕获、跟踪目标，提取目标角位置信号，使导 弹命中目标。以弹命中目标。以微波辐射源、雷达微波辐射源、雷达作为主要攻击对象。作为主要攻击对象。 由于本身不辐射雷达

44、波，也不用照射雷达对其目由于本身不辐射雷达波，也不用照射雷达对其目 标进行照射，因而攻击隐蔽性好，对敌方的雷达、通标进行照射，因而攻击隐蔽性好，对敌方的雷达、通 信设备及其载体有很大的威胁和压制能力。信设备及其载体有很大的威胁和压制能力。 56 毫米波雷达自寻的制导毫米波雷达自寻的制导 n毫米波通常指波长为毫米波通常指波长为1 110mm10mm的电磁波，的电磁波， 其对应的频率为其对应的频率为3030300GHz300GHz，毫米波的，毫米波的 波长和频率介于微波与红外波段之间，兼波长和频率介于微波与红外波段之间，兼 有这两个波段固有的特性。有这两个波段固有的特性。 n毫米波制导有五种方式：

45、指令制导、波束毫米波制导有五种方式：指令制导、波束 制导、主动式寻的制导、被动式寻的制导制导、主动式寻的制导、被动式寻的制导 和主动式寻的制导。和主动式寻的制导。 n多用于精确制导武器多用于精确制导武器 57 毫米波制导系统的特点毫米波制导系统的特点 制导设备体积小、质量轻尺寸与波长成比例制导设备体积小、质量轻尺寸与波长成比例 测量精度高、分辨能力强测量精度高、分辨能力强 抗干扰能力强抗干扰能力强 鉴别金属目标能力强鉴别金属目标能力强 l穿透大气的损失较微波大穿透大气的损失较微波大 l探测目标的距离短。探测目标的距离短。 58 n原理：红外导引头跟踪目标的发热部位，探测导弹和目原理：红外导引头

46、跟踪目标的发热部位，探测导弹和目 标的相对位置，形成控制指令；标的相对位置，形成控制指令； n分类：分类：红外点源：红外点源：将目标看作一点；将目标看作一点； 红外成像制导系统：红外成像制导系统：物体表面温度的空间分布物体表面温度的空间分布 n应用：广泛应用于空空、地空导弹应用：广泛应用于空空、地空导弹 n红外自寻的系统一般由红外导引头、弹上控制系统、弹红外自寻的系统一般由红外导引头、弹上控制系统、弹 体及导弹目标相对运动环节等组成。红外导引头用来接收体及导弹目标相对运动环节等组成。红外导引头用来接收 目标辐射的红外能量，确定目标的位置及角运动特性，形目标辐射的红外能量，确定目标的位置及角运动特性，形 成相应的跟踪和引导指令。成相应的跟踪和引导指令。 4.3 红外线自寻的制导系统红外线自寻的制导系统 59 红外点源自寻的制导系统的优缺点红外点源自寻的制导系统的优缺点 优点优点 1 制导精度高；制导精度高； 2 可以发射后不管；可以发射后不管； 3 弹上制导设备简单，体积小、质量轻、成本低、工作可靠。弹上制导设备简单，体积小、质量轻、成本低、工作可靠。 缺点缺点