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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 导弹制导系统
发信站: 紫 丁 香 (Tue Oct 12 21:16:26 1999), 转信

　导弹，其得名来源于它是能“自动导向目标的弹”，因此能自己奔着目标去是导弹的
根本特点。实现这个特点主要得靠
导弹制导系统
　　导弹制导系统是导引和控制导弹按选定的导引规律飞向目标的全部装置和软件的总
称，也称导弹导引和控制系统。
　　导弹之所以能有很高的命中率，是因为它在飞行过程中不断接近目标，最后能直接
接触到目标，或接近到目标一定距离内，然后利用战斗部杀伤目标。
　　导弹既然要接近目标，那就得首先知道自己与目标之间的位置关系。因此，测量目
标和自己之间的位置关系就成了导弹制导系统的第一项工作。完成这项工作的是各种测
量装置，比如陀螺仪、速度表、高度计、雷达、热像仪等。要使导弹不断接近目标，就
得控制导弹的飞行方向，甚至包括速度，这就得靠弹上的执行装置来完成，比如用舵机
控制弹翼、燃气舵，用姿态发动机改变飞行方向等。控制执行装置，需要制导指令。导
弹上的计算装置根据测量装置测得的数据，再结合选定的导引规律加以计算，就可以获
得制导指令。现代导弹上的计算装置主要是电子计算机。因此，导弹的制导系统一般由
测量装置、计算装置、执行装置三部分组成。
　　显然，执行装置必须在导弹上，而测量装置、计算装置就未必了。根据后两者，特
别是计算装置的安装位置、工作方式不同，导弹制导系统主要分为自主、自寻的、遥控
这三类。制导系统的流程可以参见右图。
自主制导系统
　　自主制导系统的测量装置、计算装置都在导弹上，由弹上的测量装置测量导弹的位
置，弹上的计算装置计算控制指令，操纵导弹飞向目标。自主制导系统在导弹的飞行过
程中不需要导弹以外的设备，而且目标信息在发射前就确定了，在攻击过程中就不再需
要提供目标的直接信息。因此，自主制导系统不测量目标位置，抗干扰能力比较强，但
它只能攻击固定目标，或者是已知其运动轨迹的目标（比如弹道导弹）。
　　根据测量导弹位置的方式不同，自主制导系统有惯性、天文、多普勒雷达、地形匹
配等种类。
　　惯性制导系统　 惯性制导系统利用装在导弹上的惯性仪表测量导弹运动的速度和坐
标，然后形成控制指令。它的基本原理是应用惯性加速度计，在三个互相垂直轴的方向
上测量出导弹重心运动的加速度分量；然后用积分装置对加速度分量进行积分运算，获
得速度分量；把速度分量再积分一次，获得坐标分量。由于导弹发射点的坐标和初始速
度是知道的，因而可以计算出导弹在每一个时刻的速度、坐标。因此，惯性制导系统实
际上是“利用惯性测量导弹位置的制导系统”。
　　惯性制导系统中，惯性测量装置是核心，包括定位陀螺仪、速率陀螺仪、积分陀螺
仪、加速度计、高度表等仪表。根据这些仪表的组合方式，惯性测量装置分为平台式和
捷联式。平台式惯性测量装置利用陀螺仪将平台稳定于惯性空间，加速度计固定在平台
上；捷联式惯性测量装置把加速度计直接固定到弹体上。因此，平台式的导航计算比较
简单，但对平台稳定程度要求高；捷联式结构简单可靠，但导航计算复杂。随着微型计
算机的发展，捷联式惯性测量装置的应用越来越广泛。
　　惯性制导系统只受内部仪表精度的影响，比如陀螺仪的漂移，各种测量精度、计算
精度等，因此惯性制导系统的抗干扰能力很强。但随着飞行距离的增加，误差会增加，
制导精度降低。
　　天文制导系统　 天文制导系统的基本原理是利用测量恒星的方法来确定导弹的位置
。
　　如果我们把某个恒星与地球中心连一条直线，那么这条直线与地球表面相交于一个
点，如图1中的A。这个点被称为星下交点。地球上任一点的水平面与星光方向的夹角θ
b，被称为星球高度角。很明显，星下交点的星球高度角θb=90°。在某一瞬间，如果把
地球看做静止的，则离星下交点越远，星球高度角越小。如果我们以星下交点为圆心，
以某一距离为半径，在地球表面画一圆，则圆圈上任意点的星球高度角都相等，这个圆
被称为等高圈。
　　当我们知道某一个时刻星下交点的位置，并测定星球高度角后，就能确定导弹与星
下交点的距离。但光靠这个距离还不能确定导弹的位置，因为导弹在这个等高圈上可以
有无限多个位置。测定导弹与两个星下交点的距离后，位置缩小为两个；测定导弹与三
个星下交点的距离，就可以确定导弹位置。
　　由于恒星的位置、地球运动规律等知识，天文学上早已掌握，因此在导弹飞行中，
只要知道准确的格林威治时间，然后利用星光跟踪器连续跟踪数个恒星，并测量星球高
度角，就可以确定导弹的位置。星光跟踪器安装在陀螺平台上，利用光学或射电原理接
收光辐射或无线电辐射。
　　天文制导系统和惯性制导系统一样，不易受外界干扰。但是它的结构比较复杂，而
且一旦星光跟踪器观测不到恒星，整个系统就陷于停顿。因此，天文制导系统一般不单
独使用，往往作为远程导弹的惯性制导系统的修正装置。
　　多普勒雷达制导系统　 从惯性制导系统的介绍中我们已经了解，根据导弹的初始位
置以及运动速度，可以通过积分运算知道导弹的位置。多普勒雷达制导系统就是利用多
普勒原理来测量导弹的运动速度：导弹上的发射机通过天线向地面发射一个无线电波束
；电波从地面反射回来后被接收机接收；由于导弹与地面之间有相对运动，接收到的电
波频率会有变化；根据这个频率变化，可以计算出导弹在这个波束方向上的运动速度。
如果发射两个无线电波束，就可以测出纵向速度和横向速度；发射四个波束，就可以测
出导弹的转动变化率。
　　与前两种制导系统相比，多普勒雷达制导系统体积更小，但也存在积累误差的问题
，精度随着飞行距离增加而降低。导弹发出的无线电波可能被对方发现、干扰，因此多
普勒雷达制导系统一般也不单独使用，而是作为其它制导系统的修正装置。
　　地形匹配制导系统　 人会利用地图确定自己的位置，导弹也可以利用地图来制导，
那就是地形匹配制导。和我们常见的地图一样，地形匹配制导系统使用的地图也是反应
了某一地区的地形特征。导弹飞过这一地区上空时，利用气压测高计测量自己的海拔高
度，同时用雷达高度计测量自己与地面的距离，两个测量值的差就是地面的海拔高度；
把飞行过程中测得的一系列地面高度值和预先存储在导弹上的地图相比较，就可以知道
导弹的实际飞行路线。
　　很明显，地形匹配制导系统不能用于没有地形差别的海上、平原地区，而且受地图
精度的影响，其制导精度不大可能小于10米。因此，它一般也不单独使用，多用于修正
惯性制导系统的误差，以减小对陀螺仪的精度要求。
自寻的制导系统
　　和自主制导系统一样，自寻的制导系统的测量装置、计算装置都在导弹上，但是自
寻的制导系统测量目标位置。因此，自寻的制导系统与自主制导系统相比，容易受干扰
，但它能攻击活动目标。绝大多数防空导弹、反舰导弹都采用自寻的制导系统。
　　自寻的制导系统利用目标辐射、反射的各种能量来测量目标位置，比如声音、可见
光、红外、无线电等。按能量形式分，自寻的制导系统有电视制导、红外制导、雷达制
导等分类。但我们一般按能量来源分为主动寻的、半主动寻的、被动寻的三种。
　　主动寻的制导系统　 它用导弹上的辐射源照射目标，然后接收目标反射回来的能量
，以此测量自己与目标的位置关系。采用主动寻的制导系统的导弹，在弹上的主动导引
头截获目标并转入正常跟踪后，就可以独立完成工作，无需导弹以外的任何设备参与。

　　半主动寻的制导系统　 半主动寻的制导也是接收目标反射回来的能量，但辐射源不
在导弹上，而在其它位置，比如地面、飞机、舰艇上。与主动寻的制导相比，半主动寻
的制导系统的辐射源受尺寸、重量的限制较小，因此作用距离更远，抗干扰能力更强。
但这还取决于辐射源和目标之间的距离大小。
　　被动寻的制导系统　 被动寻的制导系统不向目标辐射能量，而是依靠探测目标自己
辐射的能量（比如红外线），或者是目标反射的自然界中的能量（比如日光），来测量
自己和目标的位置关系。与主动寻的、半主动寻的相比，它不辐射出能量，因此不易被
对方发觉。但是目标本身辐射或散射的能量一般比较弱，不容易探测，因此被动寻的制
导的作用距离一般要比主动寻的制导、半主动寻的制导小。
遥控制导系统
　　与自主制导系统、自寻的制导系统相反，遥控制导系统的计算装置不在导弹上，有
时测量装置也不在导弹上，而是在制导站上。因此，遥控制导系统的弹上设备很简单，
一般只有执行装置，控制指令通过各种方式传送给导弹。与自寻的制导系统相比，制导
站上的测量装置不易受干扰，计算装置受体积限制小，因此某些遥控制导系统的抗干扰
能力比较强。随着射程的增加，控制指令的传送会变得困难，因此遥控制导系统不适合
射程较远的导弹，在机动性上也受一些限制。
　　根据制导指令的传送方式不同，遥控制导系统一般分为有线指令、无线指令、驾束
制导系统三种。
　　有线指令制导系统　 这种制导系统采用电缆、光纤等导线传送制导指令。导线是有
线指令制导系统的关键，一般被放在导弹上，由专门的放线机构在飞行中释放出来。
　　受电缆重量限制，最初的有线指令制导只用于射程较小的反坦克导弹。由于射程近
，测量装置即使不在导弹上，测量精度也足够了。随着光纤技术的发展，有线指令制导
系统的能力开始提高。导弹可以携带比较长的光纤（数千米，甚至十几千米），因此射
程得以增加。光纤的数据传输率比电缆高，可以传送更多信号，这样就可以把测量装置
转移到导弹上，用光纤把测量结果传送回来，经过计算装置处理后，再把控制指令传送
给导弹。这不仅提高了测量精度和抗干扰能力，而且制导站不必观测目标，提高了自身
的隐蔽性。
　　无线指令制导系统　 这种制导系统采用无线电波传送制导指令。它比有线指令制导
系统的作用距离远，对导弹的机动性限制小，但抗干扰能力差。
　　驾束制导系统　 它由制导站发出无线电或激光波束，代替控制指令控制导弹飞行。
制导站的跟踪测量装置使波束始终指向目标，弹上装置自动测量导弹偏离波束中心的角
度和方向，据此控制导弹，使其在波束中心处飞行，直到命中目标。驾束制导系统的最
大缺点是对导弹机动性限制很大，而且随着射程增加，这种限制明显加大。因此，驾束
制导一般被用于射程近、目标运动速度不高的反坦克导弹。
复合制导系统
　　比较而言，自主制导不能攻击活动目标，但抗干扰能力最强；自寻的制导最容易受
干扰，但制导精度最高；遥控制导射程最短，可是弹上设备最简单。为了取长补短，现
代导弹经常采用复合制导系统：导弹在飞行过程中采用一种以上制导方式的制导系统。

　　不同的制导方式可以同时使用，以便提高制导精度、抗干扰能力，也可以在导弹飞
行过程的不同阶段使用，以提高射程。
　　导弹从发射到命中目标，飞行过程一般被分为初始段、中段、末段。射程近的导弹
一般没有中段。不同的飞行阶段对制导精度的要求自然不同，制导条件也不同。
　　末段对精度要求最高，距离目标也很近，可以采用寻的制导系统，而惯性制导系统
很难满足精度要求。遥控制导系统作为远程导弹的末制导时，精度无法满足要求，但是
对于反坦克导弹这类射程很近的导弹而言，遥控制导的精度足够了，而且弹上设备简单
。
　　初始段对精度的要求最低，可以采用简单的惯性制导系统。导弹在初始段时一般距
离目标很远，寻的制导系统很难探测到目标，因此寻的制导极少用于初始段制导。当目
标移动速度很快时，惯性制导很难满足精度要求，这时遥控制导更合适。
　　至于中段制导，其主要目的是修正初始段的误差，所以采用最多的是无线遥控制导
系统。
　　常用的复合制导系统有下面几种。
　　惯性-星光制导系统　 导弹首先采用惯性制导，然后靠天文制导系统修正误差，以
提高精度。由于两种制导方式都是自主制导，所以这种复合制导方式只适于攻击固定目
标，多用于弹道导弹。
　　惯性-地形匹配制导系统　 在这里，惯性制导系统和地形匹配制导系统交替工作，
后者修正前者的误差。它也只适于攻击固定目标，但只能用于巡航导弹。
　　惯性-寻的制导系统　 它在导弹飞行的初始段和中段利用惯性制导设备控制飞行；
经过预定时间后，寻的制导系统（多是主动寻的、被动寻的）开始工作，捕捉并跟踪目
标，控制导弹进行攻击。在这里，惯性制导系统可以弥补寻的制导系统作用距离有限的
缺点，提高导弹射程。绝大多数反舰导弹都采用这种方式。
　　惯性-遥控-寻的制导系统　 如果导弹射程近一步增加，那么在导弹发射后，目标的
位置变化会加大，等到主动寻的制导系统工作时，有可能捕捉不到目标。为了解决这个
问题，在导弹飞行中段采用遥控制导系统，进行修正。这时一般采用无线指令制导系统
。大多数远程空空导弹都采用这种方式。
GPS制导系统
　　把它单独列出，是因为很难将其划分到自主、寻的、遥控制导系统中。
　　GPS制导系统通过导弹上的“导航星”全球定位系统接收机确定自己的位置，方法是
接收四颗GPS卫星发出的导航信号，测量传输时间，计算接收机相对四颗卫星的距离，从
而获得三维坐标。
　　如果我们把GPS系统发射的信号当作引力场、星光那样的自然条件，不当作外部设备
，那么GPS制导系统在攻击固定目标时还可以被看作自主制导系统。此时把它导当作寻的
制导、遥控制导显然不行，因为导弹不需要接收有关目标的信息。
　　GPS制导系统在攻击活动目标时，需要制导站不断通知它目标的坐标，这与遥控制导
系统又有一些差异：遥控制导系统的制导指令是在制导站计算出，然后发给导弹；GPS制
导系统中制导指令是在导弹上计算出的，导弹接收的只是目标位置信息。
　　与自主制导系统相比，GPS制导系统的精度更高，而且不受飞行距离影响。与寻的制
导、遥控制导相比，它的抗干扰能力很高。
　　导弹是导弹武器系统的一个组成部分。导弹武器系统还包括地面（机载、舰载）设
备、侦察瞄准（探测跟踪）系统和指挥控制通信系统。但是从上面的介绍中，我们可以
看出，导弹制导系统并不仅仅是导弹的一个部分，还包括了某些其它设备，尤其是在GP
S制导系统中，其核心部分依赖于导弹武器系统以外的航天系统。因此，导弹是一个复杂
的武器系统，而且不是简单的一个包含另外一个的关系。

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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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