【西北工业大学公开课】导引系统原理（全61讲）周军 -个人笔记版 5000字
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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：
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）
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
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
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
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
第三代（1960-70年代）：
- 代表：AGM-65电视制导导弹
- 特点：多模式制导
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
- 角度预定状态
- 角度搜索状态
- 角度稳定状态
- 角度跟踪状态
2.3 视线稳定方式
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
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
衰减因素：
- 散射（瑞利散射、弥尔散射）
- 吸收（水蒸气、CO2、O3）
大气窗口：
- 3-5μm
- 8-14μm
3.3 光电探测器
热探测器：
- 响应全部波长
- 灵敏度低，反应慢
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
第一代（1950s）：
- 非制冷硫化铅(PbS)探测器
- 仅能尾追攻击
第二代（1960s）：
- 制冷锑化铟(InSb)探测器
- 攻击范围扩大
第三代（1970s）：
- 高灵敏度InSb探测器
- 全向攻击能力
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
扫描成像：
- 物方扫描
- 像方扫描
- 串/并联扫描
凝视成像：
- 焦平面阵列
- 取消扫描机构
5.2 影响成像因素
大气影响：
- 湍流导致像模糊
- 粒子散射衰减
高速运动影响：
- 线运动模糊
- 旋转模糊
- 尺度变化
气动光学效应：
- 整流罩热辐射干扰
5.3 红外对抗
干扰手段：
- 红外烟雾
- 红外诱饵
- 红外干扰机
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
对比度跟踪：
- 边缘跟踪
- 形心跟踪
- 矩心跟踪
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
半主动制导：
- 外部照射目标
- 代表："宝石路"制导炸弹
主动制导：
- 弹载激光照射器
- 代表：AGM-129A导弹
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
| 波段 | 频率(GHz) | 波长(cm) |
|---|---|---|
| L | 1-2 | 30-15 |
| S | 2-4 | 15-7.5 |
| C | 4-8 | 7.5-3.75 |
| X | 8-12 | 3.75-2.5 |
8.2 雷达方程
基本雷达方程：
Pr=(4π)3R4PtGtGrλ2σ
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
- 最大强度法
- 相位干涉法
- 圆锥扫描法
- 单脉冲法
第九章 雷达导引头
9.1 测距方法
脉冲法：
- R=21ctR
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
主动式：
- 弹载雷达照射
- 代表："鱼叉"反舰导弹
半主动式：
- 外部照射
- 代表："萨姆-6"地空导弹
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
- 工作频率相距较远
- 探测波段相近时选用不同制导方式
- 探测器口径兼容
- 功能互补
10.2 常见形式
红外/雷达复合：
- 毫米波/红外（如"硫磺石"导弹）
双色光学复合：
- 红外/紫外（如"毒刺"导弹）
电视/红外复合
10.3 信息融合
集中式融合：
- 所有数据送中心处理器
- 精度高但计算量大
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
实时性：
- 仿真步长可变
- 计算与通信实时
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
| 导弹型号 | 类型 | 制导方式 | 射程 |
|---|---|---|---|
| AIM-9X | 空空导弹 | 红外成像 | 17.7km |
| AGM-114 | 反坦克导弹 | 激光半主动 | 8km |
| "战斧" | 巡航导弹 | INS+GPS+地形匹配 | 1600km |
| "萨姆-6" | 地空导弹 | 雷达半主动 | 25km |
| "宝石路" | 制导炸弹 | 激光半主动 | 15km |
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)3R4PtGtGrλ2σ
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
- 系统性：全面覆盖导引系统原理的各个方面
- 专业性：包含大量专业公式和技术参数
- 实用性：结合实际导弹型号和应用案例
- 图文结合：保留了原始PPT中的关键图表和示意图
使用说明
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- 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
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