光电制导总复习.pdf

光电制导与跟踪技术总结制导体制分类制导系统寻的制导遥控制导自主制导视线指令惯性制导方案制导非视线指令驾束主动半主动被动天文制导根据敏感导弹状态偏差和形成制导指令方法的不同，导弹的制导方式可分为寻的制导，遥控制导和自主制导三种基本类型寻的制导„利用装在弹上的导引头（寻的器）接收目标辐射的或反射的某种特征能量，确定目标和导弹的相对位置，在弹上形成控制信号，自动将导弹导向目标的制导方式„可分为三种方式„被动寻的制导„半主动寻的制导„主动寻的制导„电视寻的制导是利用目标反射的光信息对目标进行捕获、定位、追踪和导引的制导方式„利用电视摄像头获得目标图像信息，形成制导指令，控制导弹飞向目标„电视寻的导引头一般由摄像头、图像处理电路、图像识别电路、跟踪处理器和摄像头跟踪系统等部分组成电视寻的制导电视寻的制导光学系统摄像机图像采集处理系统目标跟踪系统稳定平台接口控制器目标偏移量自动驾驶仪目标视线角速度信息目标辐射显示器„导弹发射前锁定„导弹发射前，导弹上的电视导引头把目标和背景图像拍摄下来，直接传送到控制台，由操纵员判定画面是否有目标，并且由操纵员选定瞄准点，然后发射导弹攻击目标导弹的电视导引头自动跟踪目标，测量目标的偏差信息，引导导弹飞向目标并摧毁目标。

电视寻的制导„导弹发射后锁定„导弹在飞行过程中，电视导引头把目标和背景图像拍摄下来，通过无线电传输系统传送到控制台，由操纵员判定画面上是否有目标，并由操纵员选定瞄准点；完成瞄准后，导弹的电视导引头自动跟踪目标，测量目标的偏差信号，引导导弹飞向目标并摧毁目标电视寻的制导„工作流程（以机上发射前锁定为例）„上电自检„在投弹前的飞行过程中，飞行员在适当的时间开始用机上电源向电视导引头供电„导引头通电后，稳定伺服平台解锁，进入稳定状态，并进行简单自检；接口控制器和图像跟踪仪自动复位并开始自检„导引头将自检结果叠加在目标区域视频信号中送载机显示器„如果导引头自检正常，导引头处于待命状态，等待飞行员的指令导引头光学系统在接口控制器的指令下，调整光圈和电子快门使图像照度合适，焦距调整到适当焦距位置电视寻的制导„搜索并锁定目标„当飞行员发出搜索命令后，导引头光学系统的光轴按照指定的视线角度指向目标区域„飞行员直接在图像中选择目标，操纵导引头光轴转动，将目标移入视场中心，并控制导引头变换焦距将目标放大，仔细选择瞄准点，然后锁定„当特殊情况下目标不在视场内，则导引头在飞行员控制下进行搜索。

飞行员根据看到的背景图像可用俯仰和航向指令直接控制导引头转向目标可能存在的区域，发现目标后变焦放大目标图像，选定瞄准点并锁定电视寻的制导„跟踪目标„飞行员选定瞄准点并锁定后，如果满足投放条件，则可以投弹„导引头图像跟踪仪实时处理目标/背景信息，分析目标偏移量„接口控制器根据此偏移量计算控制量，使稳定伺服平台将摄像机光轴对准目标„同时接口控制器将解算的目标视线角速度信息送给炸弹的自动驾驶仪，以控制导弹飞向目标电视寻的制导„跟踪目标„在飞行过程中，光学系统焦距按照接口控制器的指令自动调整，以使综合跟踪误差最小„出现目标被遮挡等意外情况使跟踪目标丢失时，导引头按照记忆的目标视线信息输出记忆信号，并按照记忆的目标图像重新搜索目标电视寻的制导激光半主动制导„利用弹外激光器照射目标，再由弹上接收系统接收目标反射的激光回波信号，形成制导信息进行制导„基本组成„弹外的激光目标照射器„弹上的激光寻的器激光半主动制导激光半主动制导系统方框图激光半主动制导„激光目标照射器„在战场上的作用„作为火控系统的主要组成部分，为激光制导武器指示目标，为其它武器提供目标数据；„是为装有激光跟踪器的飞机导引航向„要求具备的能力„向目标发射编码激光„瞄准能力„跟踪能力„测距能力激光半主动制导„激光寻的器„作用„接收目标反射的激光回波信号，形成制导信息进行制导„主要组成包括„光学头罩„探测器„前置放大器„陀螺仪„电子设备位标器遥控制导„基本概念„由制导站向导弹发出制导信息，将导弹导向目标或预定区域的一种制导技术„根据制导信息形成方式不同„驾束制导„视线指令制导„非视线指令制导遥控制导„基本概念„光学遥控制导是利用不在导弹上的光学探测系统对目标和导弹进行测量，提供目标和导弹的坐标信息，根据导引规律形成相应的指令，在远距离上通过无线或有线的方式传到弹上实现闭环控制，将导弹引向目标或预定区域的一种制导技术。

遥控制导„特点„制导精度随导弹与制导站距离的增加而降低，适用于短程的精确制导武器„基本组成„对目标的观测跟踪装置„遥控信息的形成与传输装置„弹上的接收及控制装置遥控制导„分类„根据接收能量的物理特征不同„无线电遥控制导„光学遥控制导„根据制导指令形成方式不同„驾束制导„指令制导„视线指令制导„非视线指令制导遥控制导遥控制导驾束制导指令制导雷达驾束制导激光驾束制导有线指令制导无线指令制导导线制导光纤制导激光指令制导雷达指令制导激光驾束制导„工作原理„由控制站发出引导波束（激光束），在整个制导过程中导弹始终在引导波束中飞行„当其位置偏离光束中心时，装在导弹尾部的激光接收器探测到激光信号，经弹上解算装置计算出弹体偏离中心线的大小和方向，形成控制信号„再通过自动驾驶仪操纵导弹相应的机构，使其沿着激光束中心飞行，直至摧毁目标为止激光驾束制导„激光驾束制导原理激光驾束制导激光驾束制导激光驾束制导系统原理示意图激光驾束制导„关键技术„激光空间编码技术„变焦技术„激光发射技术„弹上激光接收和解码技术光学视线指令制导„指令制导基本概念„利用探测系统对目标和导弹进行测量，提供目标和导弹的坐标信息„根据导引规律形成制导指令，在远距离上通过无线或有线的方式传到弹上实现闭环控制，将导弹引向目标或预定区域„光学视线指令制导„在导弹发射点与目标之间具备通视条件下，采用光学途径实现指令制导的方法光学视线指令制导技术„系统组成„跟踪仪或测角仪„跟踪导弹和目标，形成指令信号„指令传输通道„有线„激光„弹上接收与控制系统光学非视线指令制导技术„基本概念„在导弹发射点与目标之间不具备通视条件下，采用指令实现制导的方法„制导原理„弹上载有成像寻的器，将目标区域的图像通过有线或无线信道传回导弹发射点的制导站„制导站根据传回图像通过相反途径给导弹发出控制指令光学非视线指令制导技术„分类„电视遥控制导„光纤制导光学非视线指令制导技术„光纤制导系统组成„弹上成像寻的器„ CCD电视摄像机„红外/雷达/毫米波寻的器„光纤传输线„制导站自主制导„基本概念„根据导弹发射点和目标的位置事先拟定好一条弹道„依靠弹上制导设备测出导弹相对于预定弹道的偏差实现对导弹的控制„特点„导弹发射点、导弹和目标在导弹发射后没有直接的信号联系自主制导自主制导方案制导地图匹配制导天文制导惯性制导„分类惯性制导技术„基本概念„利用弹上装置的惯性元件测量导弹相对于惯性空间的运动参数„在给定运动初始条件下，自主地由制导计算机算出导弹的速度、距离、位置以及姿态等参数„形成控制信号，引导导弹完成预定飞行方案制导技术„基本概念„按照预先拟定好的飞行方案，控制导弹飞行„是一种程序控制系统，也称为程序制导天文制导技术„基本概念„利用对星体的观测和星体在天空的固有运动规律提供的信息„确定导弹在空间的运动参数，控制导弹飞行地图匹配制导技术„基本概念„利用地图信息以及图像识别技术进行制导地图匹配制导景象匹配制导地形匹配制导地图匹配制导技术„地形匹配制导„利用已知区域地形特征为标志„根据导弹飞行弹道下实测地形特征与预定弹道下的地形特征„用最佳匹配方法进行相关处理，取得制导信息地图匹配制导技术„景象匹配制导„利用弹上传感器获得目标区域景物图像或导弹飞行沿途的景物图像„与预存的基准图进行配准比较，获得制导信息„特点„制导精度高于地形匹配制导„主要用于末制导复合制导„复合制导是将两种或两种以上制导方法组合在一起的制导方法。

„复合制导的优点是可以充分发挥各种制导方法的长处，弥补短处，更好地满足战术要求，缺点是弹上设备复杂„复合制导的采用可提高制导系统的制导精度或抗干扰能力并能全天候使用复合制导探测波段制导体制工作顺序光波段与微波段串联方式并联方式光波段双色遥控＋寻的自主＋寻的遥控＋自主＋寻的复合制导的分类多模导引头复合方案„激光＋红外„被动红外＋主动毫米波„雷达+电视复合制导„半主动激光＋主动毫米波„半主动激光＋主动毫米波＋被动红外„其他复合制导方式红外+激光复合寻的制导„激光制导的优点„精度高，探测距离远，可测速、测距，角分辨力高，信息量丰富„具有较强的目标识别能力„抗干扰能力强„缺点„激光目标指示器必须始终照射，不能实现打了不管红外/激光复合寻的制导„红外制导的优点„被动式探测，隐蔽性好„可实现打了不管的战术要求„缺点„自动识别和锁定目标的能力不强红外/激光复合寻的制导„将二者结合系统的性能明显提高„红外波束较宽，激光波束较窄复合后用红外作为初始探测当探测到目标之后，将激光光束对准目标充分发挥了激光波束窄分辨力高的特性„实例：„美国铜斑蛇II采用激光半主动/红外成像制导复合方式红外+毫米波复合制导„毫米波制导的优点„对烟雾具有良好的穿透性，又可测速、测距离，因此各国都把它作为发展精确制导武器的重点方向„缺点„分辨力低，制导精度差„红外+毫米波复合可改善导引头的性能，该系统光电互补，克服各自不足，增强了武器系统的作战能力雷达+电视复合制导„雷达（微波波段）制导优点„探测距离远（能够做到在30km左右捕获小型舰艇„全天候工作能力强„体制多样化，能采用多种抗干扰手段雷达+电视复合制导„雷达制导的缺点„制造成本高，制导精度低„不具备对目标的识别能力„针对雷达的干扰手段多，改变雷达体制提高抗干扰能力的难度大雷达+电视复合制导„雷达+电视复合将大大提高导弹的抗干扰能力，通过比较雷达和电视制导系统中各目标的方位、距离，可以分析出真实目标的位置，从而提高制导的精确度雷达+电视复合制导„雷达-电视制导的特点„充分发挥雷达制导、电视制导各自优点„具有一定智能识别能力„抗干扰能力强，捕获概率大„技术难度不大，容易实现„缺点„对保养维护和库存环境有严格要求。