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导引系统原理技术学习文档

第一章 导弹与制导系统基础

1.1 导弹概述与分类

导弹是具有动力装置和制导控制系统的飞行武器，根据发射点和目标位置可分为：

• 面对面导弹（如地地导弹、岸舰导弹）
• 面对空导弹（防空导弹）
• 空对面导弹（空地导弹）
• 空对空导弹

按制导方式分为：

• 战略导弹（攻击战略目标）
• 战术导弹（攻击战术目标）

按结构特征分为：

• 弹道式导弹（如V-2弹道导弹）
• 有翼式导弹（如巡航导弹）
• 飞航式导弹

1.2 制导系统组成与原理

制导系统功能模块：

1. ​制导系统​：

   • 测量导弹与目标的相对位置和运动信息
   • 形成制导指令（导引律）

2. ​控制系统​：

   • 将制导指令转化为控制指令
   • 驱动执行机构改变导弹姿态

3. ​工作阶段​：

   • 初制导段：建立预定高度、速度和姿态
   • 中制导段：控制飞行状态
   • 末制导段：精确命中目标

1.3 制导系统发展历程

1. ​第一代​（二战时期）：

   • 代表：德国V-1/V-2导弹
   • 特点：简单惯性制导，精度差

2. ​第二代​（1950-60年代）：

   • 代表：AIM-9B空空导弹、萨姆-2地空导弹
   • 特点：红外/雷达制导，抗干扰差

3. ​第三代​（1960-70年代）：

   • 代表：AGM-65电视制导导弹
   • 特点：多模式制导

4. ​第四代​（1980至今）：

   • 代表：AIM-9X、ADATS系统
   • 特点：成像制导、"发射后不管"

第二章 导引头功能与结构

2.1 导引头基本功能

• ​稳定功能​：隔离弹体姿态运动
• ​跟踪功能​：使光轴跟踪目标运动
• ​搜索功能​：发现和识别目标

2.2 工作状态

1. 角度预定状态
2. 角度搜索状态
3. 角度稳定状态
4. 角度跟踪状态

2.3 视线稳定方式

1. ​直接视线稳定​：

   • 三轴伺服稳定平台
   • 优点：精度高
   • 缺点：结构复杂

2. ​间接视线稳定​：

   • 全捷联方式：无伺服机构
   • 半捷联方式：有伺服机构
   • 优点：结构简单

2.4 稳定平台技术指标

• 稳定性：隔离度、去耦系数
• 快速性：最大角速度/加速度
• 角度范围：如AIM-9X可达±90°(俯仰)±180°(滚转)
• 跟踪精度：高精度达10角秒

第三章 光学制导基础

3.1 光波特性

• ​可见光​：380-770nm，人眼最敏感555nm(绿光)
• ​红外线​：0.76-1000μm，分近/中/远红外
• ​紫外线​：10-380nm，分UV-A/B/C

3.2 大气传输影响

1. ​衰减因素​：

   • 散射（瑞利散射、弥尔散射）
   • 吸收（水蒸气、CO2、O3）

2. ​大气窗口​：

   • 3-5μm
   • 8-14μm

3.3 光电探测器

1. ​热探测器​：

   • 响应全部波长
   • 灵敏度低，反应慢

2. ​光子探测器​：

   • 选择性响应
   • 灵敏度高，需制冷

第四章 红外点源制导系统

4.1 调制盘原理

• ​功能​：

  • 将恒稳光能变为交变信号
  • 抑制背景干扰（空间滤波）

• ​类型​：

  • 调幅式（如AIM-9B棋盘格调制盘）
  • 调频式
  • 调相式

4.2 红外制导发展

1. ​第一代​（1950s）：

   • 非制冷硫化铅(PbS)探测器
   • 仅能尾追攻击

2. ​第二代​（1960s）：

   • 制冷锑化铟(InSb)探测器
   • 攻击范围扩大

3. ​第三代​（1970s）：

   • 高灵敏度InSb探测器
   • 全向攻击能力

4. ​第四代​（2000s）：

   • 碲镉汞(HgCdTe)探测器
   • 成像制导

第五章 红外成像制导系统

5.1 成像方式

1. ​扫描成像​：

   • 物方扫描
   • 像方扫描
   • 串/并联扫描

2. ​凝视成像​：

   • 焦平面阵列
   • 取消扫描机构

5.2 影响成像因素

1. ​大气影响​：

   • 湍流导致像模糊
   • 粒子散射衰减

2. ​高速运动影响​：

   • 线运动模糊
   • 旋转模糊
   • 尺度变化

3. ​气动光学效应​：

   • 整流罩热辐射干扰

5.3 红外对抗

1. ​干扰手段​：

   • 红外烟雾
   • 红外诱饵
   • 红外干扰机

2. ​隐身技术​：

   • 降低红外特征
   • 动态伪装

第六章 电视成像制导系统

6.1 目标跟踪方法

1. ​对比度跟踪​：

   • 边缘跟踪
   • 形心跟踪
   • 矩心跟踪

2. ​相关跟踪​：

   • 模板匹配
   • 特征识别

6.2 系统特点

• ​优点​：
  • 图像信息丰富
  • 抗电磁干扰
• ​缺点​：
  • 受光照条件限制
  • 作用距离近

第七章 激光制导系统

7.1 激光特性

• 方向性好（发散角<1mrad）
• 单色性好
• 亮度高
• 相干性好

7.2 制导方式

1. ​半主动制导​：

   • 外部照射目标
   • 代表："宝石路"制导炸弹

2. ​主动制导​：

   • 弹载激光照射器
   • 代表：AGM-129A导弹

3. ​驾束制导​：

   • 激光束引导导弹
   • 代表：RBS-70导弹

第八章 雷达制导基础

8.1 雷达频段

8.2 雷达方程

基本雷达方程：

Pr​=(4π)3R4Pt​Gt​Gr​λ2σ​

其中：

• Pr​：接收功率
• Pt​：发射功率
• G：天线增益
• σ：雷达截面积
• R：距离

8.3 测角方法

1. 最大强度法
2. 相位干涉法
3. 圆锥扫描法
4. 单脉冲法

第九章 雷达导引头

9.1 测距方法

1. ​脉冲法​：

   • R=21​ctR​

2. ​调频法​：

   • 连续波调频测距
   • 脉冲调频测距

9.2 测速原理

多普勒频移：

fd​=λ2Vr​​

9.3 自动寻的制导

1. ​主动式​：

   • 弹载雷达照射
   • 代表："鱼叉"反舰导弹

2. ​半主动式​：

   • 外部照射
   • 代表："萨姆-6"地空导弹

3. ​被动式​：

   • 探测目标辐射
   • 代表："哈姆"反辐射导弹

第十章 多模复合制导

10.1 复合原则

1. 工作频率相距较远
2. 探测波段相近时选用不同制导方式
3. 探测器口径兼容
4. 功能互补

10.2 常见形式

1. ​红外/雷达复合​：

   • 毫米波/红外（如"硫磺石"导弹）

2. ​双色光学复合​：

   • 红外/紫外（如"毒刺"导弹）

3. ​电视/红外复合​

10.3 信息融合

1. ​集中式融合​：

   • 所有数据送中心处理器
   • 精度高但计算量大

2. ​分布式融合​：

   • 本地预处理后融合
   • 生存能力强

第十一章 半实物仿真

11.1 仿真原理

• 将实物（导引头、惯导等）接入仿真回路
• 验证实际部件性能

11.2 关键技术

1. ​实时性​：

   • 仿真步长可变
   • 计算与通信实时

2. ​相似性​：

   • 空间尺度相似
   • 物理作用相似

11.3 典型应用

• 导引头性能测试
• 制导算法验证
• 边界条件测试

附录：典型导弹参数

本技术文档系统整理了导引系统原理的核心内容，可作为相关专业学习和工程实践的参考资料。

西北工业大学导引系统原理课程讲义

文档概述

本Word文档是根据西北工业大学探测制导与控制专业核心专业课《导引系统原理》的PPT内容整理而成，涵盖了导引系统原理的多个核心章节和专题内容。

文档内容

第一章 导弹与制导系统

1.1 导弹概述

• 非制导武器特点：依靠人工瞄准，发射后按惯性弹道飞行，命中精度低
• 现代战争对精确打击的需求：远距离精确打击能力，精确打击运动目标能力

1.2 制导武器分类

• ​导弹​：具有动力装置和制导控制系统的飞行武器
• ​制导炸弹​：由飞机投放、无动力装置但有制导控制装置的炸弹
• ​制导炮弹​：火炮发射后无动力飞行但有制导控制装置的弹丸
• ​制导鱼雷​：水下发射航行有制导装置的潜行武器

1.3 导弹制导系统发展

• 第一发展阶段：第二次世界大战时期（如V-1、V-2导弹）
• 第二发展阶段：20世纪50-60年代（如AIM-9B空空导弹）
• 第三发展阶段：60-70年代（如AGM-65电视制导导弹）
• 第四发展阶段：80年代至今（智能化、多任务适应）

第二章 导引头的功能与结构

2.1 导引头基本功能

• 角度预定功能
• 角度搜索功能
• 角度稳定功能
• 角度跟踪功能

2.2 导引头稳定方式

• ​直接视线稳定​：三轴伺服稳定平台
• ​间接视线稳定​：
  • 全捷联方式
  • 半捷联方式

2.3 导引头平台技术指标

• 稳定性要求
• 快速性要求
• 角度范围要求
• 跟踪精度要求

第三章 光学制导基础

3.1 光波特性

• 电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线等
• 光波特性：直线传播、波动性、粒子性

3.2 红外辐射特性

• 波长范围：0.76-1000μm
• 军事应用：侦察、火控、导弹制导

3.3 光电探测器

• ​热探测器​：灵敏度不高，反应时间较长
• ​光子探测器​：灵敏度高，反应时间短
• 红外探测器类型：硫化铅、锑化铟、碲镉汞

第四章 红外点源制导系统

4.1 调制盘工作原理

• 调幅式调制盘
• 调频式调制盘
• 调相式调制盘

4.2 红外点源制导发展

• 第一代：AIM-9B（非制冷硫化铅）
• 第二代：AIM-9D（制冷硫化铅/锑化铟）
• 第三代：AIM-9L（高灵敏度锑化铟）
• 第四代：AIM-9X（制冷碲镉汞）

第五章 红外成像制导系统

5.1 红外成像特点

• 灵敏度高，适合远距离弱小目标
• 精度高，空间分辨率高
• 抗干扰能力强
• 可"发射后不管"

5.2 红外成像方式

• ​扫描成像​：
  • 物方扫描
  • 像方扫描
• ​凝视成像​：CCD器件

第六章 电视成像制导系统

6.1 电视制导特点

• 图像信息丰富
• 不受电磁和红外干扰影响
• 成像分辨率高
• 跟踪精度高

6.2 电视制导分类

• 电视自动寻的制导
• 电视遥控制导

第七章 激光制导系统

7.1 激光制导分类

• 激光半主动制导
• 激光主动制导
• 激光驾束制导

7.2 激光特性

• 方向性好
• 单色性好
• 亮度高
• 相干性好

第八章 雷达制导基础

8.1 雷达基本方程

Pr​=(4π)3R4Pt​Gt​Gr​λ2σ​

8.2 雷达截面积

σ=4π⋅入射功率密度返回接收机每单位立体角内的回波功率​

第九章 雷达导引头工作原理

9.1 雷达测角方法

• 最大强度法
• 相位干涉法
• 波束转换法
• 圆锥扫描法
• 单脉冲方法

9.2 雷达测距方法

• 脉冲法
• 相位法
• 频率法

第十章 多模导引头

10.1 多模复合原则

• 工作频率应相距较远
• 制导方式应尽量不同
• 探测波段相近时应选用不同制导方式
• 探测器口径应能兼容

10.2 常见复合形式

• 红外/雷达复合
• 红外/紫外复合
• 电视/红外复合

文档特点

1. ​系统性​：全面覆盖导引系统原理的各个方面
2. ​专业性​：包含大量专业公式和技术参数
3. ​实用性​：结合实际导弹型号和应用案例
4. ​图文结合​：保留了原始PPT中的关键图表和示意图

使用说明

本文档可作为：

• 探测制导与控制专业学生的课程参考资料
• 相关领域工程技术人员的参考手册
• 导弹制导系统研发的技术基础材料

文档内容严格按照原始PPT整理，确保了专业性和准确性。如需更详细的技术参数或公式推导，请参考相关专业文献和教材。