什么是导d制导和控制系统?

什么是导d制导和控制系统?

[拼音]：daodan zhidao he kongzhi xitong

[外文]：missile guidance and control system

引导导d克服各种干扰因素，按一定规律自动飞向目标的整套设备。导d制导和控制系统包括导d制导系统和导d姿态控制系统两部分。导d制导系统由测量装置和制导计算装置组成，其功用是测量导d相对目标的位置或速度，按预定规律加以计算处理，形成制导指令，通过导d姿态控制系统控制导d，使它沿着适当的d道飞行，直至命中目标。导d姿态控制系统有时又称为自动驾驶仪，它由敏感装置、计算装置和执行机构组成，其功用是保证导d能稳定地飞行。此外，它接受制导系统送来的制导指令，控制导d的姿态，改变导d的飞行d道，使它命中目标。制导系统、姿态控制系统、导dd体和运动学环节一起形成一个闭环的控制回路。

发展概况

导d制导和控制系统起源于第二次世界大战期间德国研制的V-1、V-2和“莱茵女儿”导d。V-2导d使用了简单的惯性制导系统，从那时起直到80年代，无论是发射人造地球卫星的火箭或是洲际导d应用的仍然是V-2导d的制导原理。50年代，d道导d主要采用无线电-惯性复合制导以提高命中精度。 地空导d着重发展中、高空（1～20公里）和中、远程（30～300公里）的无线电制导系统。在这一时期，人们解决了指令制导、波束制导和寻的制导中一系列基本技术问题，使地空导d成为有效的武器。红外寻的制导当时也已采用，但性能不佳。60年代，随着惯性仪表精度的提高和误差分离与补偿技术的发展和应用，惯性制导系统因精度显著提高而得到广泛的应用。低空飞机、高低空无人驾驶飞机和巡航导d的发展促进了地空导d制导和控制技术（如快速反应和雷达低空性能）的发展。在这一时期中，光学跟踪和光电制导技术也有所发展。70年代，制导系统的制导精度得到较大提高，洲际导d的精度比50～60年代提高了一个数量级。

分类

导d制导和控制系统的控制导引方法可分为6类：

（1）自主式：在制导和控制过程中，根据导d内部或外部的固定参考基准控制导d的飞行。制导和控制系统都装在导d内部，不需要任何人为的控制，也不需要地面设备配合工作。应用这种方法的系统主要有惯性制导系统、天文制导系统。

（2）寻的式（见寻的制导）。

（3）指令式（见指令制导）。

（4）波束式（见波束制导）。

（5）图像匹配式（见图像匹配制导）。

（6）复合式：将上述方式组合起来形成复合式制导和控制系统，可以充分发挥各种方式的优点。

导d制导和控制系统按所用物理量的性质可分为 5类：

（1）无线电制导；

（2）红外制导；

（3）激光制导；

（4）雷达制导；

（5）电视制导。按应用对象分为下面3类：

d道导d制导和控制系统

d道导d的飞行d道分为三段：主动飞行段、自由飞行段和再入飞行段。导d的命中精度主要取决于主动飞行段结束时导d的运动参数（位置和速度）。d道导d一般都采用惯性制导系统进行主动飞行段的制导。此外，在发射前要进行方位瞄准和水平修正，为制导系统建立初始基准，这要由地面方位瞄准系统和水平修正系统与导d上的制导和控制系统共同完成。方位瞄准和水平修正的精度直接影响制导精度。有些d道导d还采用末制导来提高制导精度，例如美国“潘兴” 2型导d就使用了地形匹配制导系统进行再入飞行段的末制导。

战术导d制导和控制系统

战术导d指地空、舰空、空空等攻击快速活动目标类型的导d。由于目标是快速活动的，制导系统中必须有能实时截获和跟踪目标的探测手段（通常使用电磁波），以便不断地测定目标与导d的相对位置和速度，然后按规定的导引规律形成指令，引导导d飞向目标。目标探测装置和导d探测装置(图1)不断探测目标和导d运动参数，并输给制导计算机进行处理形成制导指令，经发射机和接收机送给自动驾驶仪，控制导d不断逼近目标。这类导d多采用寻的制导、指令制导或波束制导方式，有的采用两种以上的制导方式来提高导d的性能。

战术导d所用的导引规律通常有5种：

（1）追踪法：导d飞行速度的方向总是对准目标瞬时位置。

（2）三点法：指挥站、导d和目标三者始终保持在一条直线上。

（3）前置角法：导d和目标的连线（称为视线）与某基准线之间保持常值的夹角，即视线角为常值。这样导d始终沿着与目标相遇的路线飞行(图2 )。

（4）位置前置点法：导d超前于目标与指挥站的连线一定距离，导d和指挥站连线与目标和指挥站连线间的夹角随着导d飞近目标而减小，直至为零。

（5）比例导引法：导d速度向量的转动角速度与视线转动角速度成比例。

巡航导d制导和控制系统

这类导d飞行轨迹的特点是在一段时间内保持等高或按预定高度程序飞行，在接近目标时，再俯冲飞向目标。岸舰、空舰、舰舰和空空导d多采用这种飞行方式。远程战略巡航导d多在低空或超低空飞行以提高突防能力，攻击的目标一般为慢速活动目标或固定目标。

这类导d的制导和控制系统与无人驾驶飞机的控制系统相似，一般采用程控（航程控制）高度表或惯性制导方式控制高度，接近目标时转为其他制导方式（如寻的制导、图像匹配制导等），现代多采用惯性制导和图像匹配制导。为了修正惯性制导在长时间飞行中的积累误差，可附加自动星体跟踪器（见天文导航）以取得修正信息。

制导精度

它是导d制导和控制系统最主要的性能指标，也是决定命中精度最主要的因素。攻击固定目标时导d的命中精度一般用圆公算偏差表示，攻击活动目标则用脱靶量表示。圆公算偏差的含意是向一个目标发射多枚导d，以目标为圆心作包围半数落下导d的圆，这个圆的半径即为圆公算偏差。脱靶量是导d飞行过程中导d与目标之间的最小距离。自主式制导方式的制导误差主要包括方法误差和工具误差两部分：方法误差是指由于所采用的制导规律不完善（例如方程的简化等）而产生的误差；工具误差是指由于使用装置的误差（例如陀螺仪的漂移、加速度计的测量误差等）而产生的误差。其他制导方式的制导误差主要包括原理误差和测量误差两部分；原理误差是指由于系统动态滞后等因素产生的误差；测量误差是指由探测装置等引起的误差。

系统性试验

导d制导和控制系统是一个综合性很强的复杂系统，在研制过程中各类系统性试验具有很重要的作用。这类试验有：

（1）d体横向振动试验（见火箭振动特性试验）；

（2）系统综合试验和系统匹配试验：借以考验系统内部的设备之间、分系统之间及与其他系统（例如地面、遥测、安全等系统）之间是否协调和匹配，功能和参数是否满足设计要求；

（3）电磁相容性试验；

（4）仿真试验（见控制系统仿真技术）；

（5）飞行试验。

目标和它所处背景对电磁波辐射和散射的特性以及各种干扰都会影响探测装置的探测能力和探测精度，从而影响整个导d的性能。因此，在设计制导和控制系统时应使系统与目标特性有最佳的匹配，最大限度地抑制背景的影响，提高抗干扰的能力。

80年代以来，导d探测和制导精度已大大提高。即将投入使用的“高级惯性参考球”(又称浮球平台)将进一步提高惯性制导精度。采用复合制导可以提高防空导d抗干扰和全天候的作战能力。正在研制的“导航星”全球定位系统可提供更精确的制导方法。雷达频率捷变技术、成像制导技术和隐身技术的发展将提高巡航导d的命中精度、抗干扰能力和突防能力。