遥控制导与控制回路解析.pptx

遥控制导 遥控制导与控制系统 遥控制导与控制系统 • 概论 • 遥控指令制导 • 遥控指令的形成及原理 • 遥控波束制导 • 遥控制导和控制回路 概论 • 遥控制导是指在制导站发出引导信号将导弹引向目标的一种制导技术 分为两类：1.遥控指令制导 2.驾束制导 目标观察跟踪装置 引导指令 形成装置 引导指令 发射装置 控制系统 导引信道 导弹信道 目标信道 遥控指令制导 目标控制系统 引导指令 形成装置 观测 跟踪装置 驾束制导 一：遥控指令制导 遥控指令制导是指从制导站向导弹发出引导指令信号，送给弹上控制系 统把导弹引向目标的一种遥控制导方式 根据指令传输形式不同，遥控指令制导可分为： 1.有线指令制导 2.无线电指令制导 1.有线指令制导 最典型的有线指令制导是光学跟踪有线指令制导，多用于反坦 克导弹 有线指令制导系统中制导指令是通过连接制导站和导弹的指令 先传送的 • 第一代：射手通过手柄控制导弹飞向目标，对射手的训练要求较高，但有 不易受干扰的优点典型产品有法国的SS-10和原苏联的AT-3 • 第二代：射手只需将瞄准具对准目标，导弹便会自动飞过去，大大提高了 命中率，使用过程也变得更加简单，典型产品有“红箭-8”、美国的“陶 ”，欧洲的“霍特”、“米兰”等。

• 第三代：采用热成像、毫米波等先进制导技术，改用光纤导线，或采用无 线制导，导弹射出去就不再需要射手控制，做到了“发射后不用管”，其 典型产品有美国的“标枪”、以色列的“长钉”等 有线制导典型应用：反坦克导弹 红箭－73（第1代）：目视瞄准、跟踪，导线传输指令、手控制导，命中率不大于 90％ 红箭－8（第2代）：光学瞄准跟踪，红外半自动制导、有线传输指令，命中概率90 ％ 红箭－9（第3代）：光学瞄准、电视测角、激光驾束制导、三点导向和数字化控 制发射后，射手只需将瞄准线对准目标，制导装置会自动发出激光指令，控制导 弹飞向目标 红箭－9A（红箭－9改进型）：毫米波制导，比红箭－9的激光指令制导方式提高了 抗干扰能力发射装置将毫米波作为传输指令的载波或基波，把导弹偏离目标的信 息及修正指令发送给正在飞向目标的导弹，导弹即可不断地修正飞行轨迹，直到命 中目标美军“海尔法”反坦克导弹的改进型“长弓海尔法”也采用了毫米波制 导 我国的反坦克导弹 2.无线电指令制导 无线电指令制导系统中导引指令是通过指令发射装置以无线电的方式 传送给导弹的，无线电指令制导包括雷达指令制导和电视指令制导 雷达指令制导 单雷达指令制导系统 双雷达指令制导 跟踪目标的单雷达指令制导 跟踪导弹的单雷达指令制导 跟踪目标、导弹的单雷达指令制导系统 双雷达跟踪指令制导系统是两部雷达分别跟踪目标和导弹，目标跟踪雷达不断跟踪目标，测出目标的 运动参数，并将这些参数输入指令计算机；导弹跟踪雷达用来跟踪导弹，测出导弹的位置、速度等运 动参数，并将这些参数输入指令计算机。

单雷达指令制导 地面制导站设备：一部雷达 ，指令发射设备和制导指令 解算装置 弹上设备：指令接收设备、 询问应答设备和控制系统 跟踪雷达 导弹应答信号 导弹询问 信号和指令 指令发送 设备 指令产生 设备 俯仰天线 方位天线 双雷达指令制导 制导站设备：两部雷 达（目标/导弹跟踪雷 达），指令发射设备 和指令解算装置 弹上设备：指令接收 机和控制系统 双雷达指令制导系统工作原理图 目标(导弹)跟踪雷达：跟踪目标(导弹)、测量目标(导弹)坐标参数，送入解算装置 解算装置：根据导弹和目标坐标及所用导引规律形成制导指令，编码后由指令发 射设备送给弹上指令接收机 指令接收机：接收指令发射设备发送的导引指令，并送入控制系统 控制系统：控制导弹飞行轨迹 目标跟踪 雷达 导弹跟踪 雷达 解算装置 导弹发射台 控制指令 双雷达指令制导优缺点 优点：可以采用在命中点附近法向加速度小的导引方法，如前置角法，这样 可以减小脱靶量 缺点：（1）系统庞大复杂 （2）目标和导弹测量坐标系不配合会带来误差 电视指令制导 电视指令制导是利用目标反射的可见光信息对目标进行捕获、定位、追踪和导引的 制导系统，他是光电制导的一种。

电视制导的优点： 1.分辨率高，可提供清晰的目标景象，便于鉴定真假目标，工作可靠； 2.制导精度高； 3.采用被动方式工作，制导系统本身不发射电波，攻击隐蔽性好； 4.工作于可见光波段 电视制导的缺点： 1.只能在白天作战，受气象条件影响较大； 2在有烟、尘、雾等能见度较低的情况下，作战效能降低； 3不能测距； 4.弹上设备比较复杂，制导系统成本较高 电视 接收机 电视 发射机 指令 发射 机 指令 接收机 自动 驾驶仪 弹体 操 纵 杆 指令 形成 显像管 摄像头 电视指令制导系统由导弹上的电视设备观察目标，主要用来制导射程较近的导弹 制导系统 弹上设备 制导站 摄像管 电视发射机 指令接收机 弹上控制系统 电视接受机 指令形成装置 指令发射机 电视跟踪通常与雷达跟踪系统复合运用，电视摄像机与雷达天线瞄准轴保持一致，在制导 中相互补充，夜间和能见度差时用雷达跟踪系统，雷达受干扰时用电视跟踪系统，从而提 高制导系统总的作战性能 C-704KD空射反舰导弹电视制导导引头与显示屏 二：指令形成和原理 遥控指令制导系统中，引导指令是根据导弹和目标的运动参数，按所选定的引导 方法进行变换、运算、综合形成的。

形成引导指令时，导弹与目标视线间的偏差信号是最基本最重要的因素 通常采取一些矫正和补偿措施，在必要时还要进行相应的坐标变换来改善系统的 控制性能 遥控指令制导中引导指令由误差信号、校正信号和补偿信号等组成 1.误差信号 误差信号 线偏差信号 距离角误差 前置信号 线偏差信号的物理意义是某时刻导弹的位置与目标视线的垂直距离 距离角误差：在扫描体制下，制导雷达对目标回波信号进行发射和接收两次 调制，而对导弹应答信号只进行一次接收调制，这样就会产生测角误差，其 误差角随着距离的增大而增大 不同引导方法的误差信号 误差信号是引导指令信号的主要组成部分，它是指导弹飞行过程中实际弹道与理想 弹道的偏差 （1）三点法导引时的误差信号 三点法是在控制导弹飞向目标的过程中，使导弹保持在目标视线上的飞行的导引方法 因此在采用三点法导引时，导弹与目标视线间的线偏差，就是导弹偏离理想弹道的线 偏差 （2）前置角法引导时的误差信号 采用前置角法引导时，在导弹飞向目标的过程中，导弹视线超前目标视线的一个角度 前置信号的物理意义为前置角对应的线距离 2.校正与补偿信号 导弹的实际飞行情况比理想的情况要复杂的多，如果仅仅把误差信号送到弹上去直接 控制导弹，并不能使导弹准确地沿理想弹道飞行。

因为导弹的飞行要受到很多的因素 的影响，主要分为以下几种： （1）运动惯性 （2）目标机动 （3）误差信号过大 （4）重力因素 在遥控指令制导系统中，形成控制指令是，除考虑目标和导弹的运动参数以及引导方法 外，为了得到导弹飞向目标所要求的制导精度，还要考虑各种补偿最典型的补偿有： 动态误差补偿，重力误差补偿和仪器误差补偿等 几种常用的校正和补偿方法： （1）微分校正 （2）动态误差补偿信号 导弹实际飞行的弹道称为动态弹道，动态弹道与理想弹道之间的线偏差称为动态误差 动态误差是由于理想弹道的曲率、导弹本身及制导系统的惯性等原因造成的，其中最 主要的因素是理想弹道的曲率 理想弹道的曲率越大，动态误差也越大理想弹道的曲率与以下几个因素有关： a目标的机动性目标相对导弹的横向加速度越大，理想弹道的曲率越大 b导引方法三点法导引时理想弹道的曲率较大，前置角法导引时理想弹道的曲率相对 较小 c导弹的速度导弹的速度越大，理想弹道的曲率越小 动态误差补偿方法有两种：制导回路中引入局部补偿回路的方法和由制导回路外加入 给定规律的补偿信号 （3）重力误差补偿信号 重力补偿信号 弹道倾角 完全补偿有困难，一般在遭遇区要 求有准确的补偿，重力补偿信号可 取 重力补偿 导弹重力的垂直于速度矢量的分量所引起的导弹偏离运动也将形成导引误 差。

弹道重力补偿信号仅加在俯仰通道 三：遥控波束制导（驾束制导） 在波束制导系统中，由制导站发出引导波束，导弹在引导波束中飞行，由弹上制导 系统感受其在波束中的位置并形成引导指令，最终将导弹引向目标目前应用较广 的是雷达波束制导和激光波束制导 1.雷达波束制导 雷达波束制导中，制导站的引导雷达发出引导波束，导弹在引导波束中飞行 雷达波束制导 单雷达波束制导 双雷达波束制导 引导雷达 光轴 目标 D 单雷达波束制导，由一部雷达同时 完成跟踪目标和引导导弹的任务，在 制导过程中，雷达向目标发射无线电 波，目标回波被雷达天线接收，通过 天线收发开关，送入接收机，接收机 输出信号，直接送给目标角跟踪装置 ，目标跟踪装置驱动天线转动，使波 束的等强信号跟踪目标转动 引导雷达计算机 目标 跟踪雷达 目标 目标 双雷达波束制导系统，也是由制导站和弹上设备两部分组成制导站通常包括目标 跟踪雷达、引导雷达和计算机弹上设备包括接收机、信号处理装置、基准信号形 成装置、控制指令信号形成装置和控制回路等 双雷达波束制导，可以采用三点法导引导弹，也可以采用前置角法 2.雷达波束制导原理 雷达按工作波形可分为连续波雷达和脉冲波雷达，这里仅以脉冲体制的圆锥 扫描雷达为例，来说明导弹偏差信号的形成。

天线圆锥扫描图 导弹接收机输出(正弦调制的脉冲信号) Ya（t=0) Za 目标位于π处 当导弹偏离等强信号线方向，则导弹接收机接收经正弦调制的脉冲信号调制频 率等于波束的旋转频率，调制深度和导弹偏离等强信号线的偏差角成正比，相位 取决于导弹偏离等强信号线的方向调幅信号脉冲包络表达式为： Um0：未调制脉冲的幅度；m：调制度； 上式表示的导弹偏离等强信号线的误差信号由导引雷达发送至弹上Um(t)经峰 值检波和滤波后得： 上述信号不能直接用于导弹执行机构执行需要引入两路基准信号 圆锥扫描机构同步产生两路基准信号 ，送至弹上经相位从而有 偏差信号的获取 滤去上式中的高频项，即分别得到形成线偏差的方位角和高低角偏差项代入 线偏差表达式形成制导指令 参考天线圆锥扫描图可知导弹在Ya（平面）和Za（平面 ）方向的线偏差分别为 距离测量 误差信号中提取 基准信号的产生 n基准信号应与波束的圆锥扫描完全同步基准信号由扫描电机带动天线辐射器和基准 信号产生器的发电机转子同步旋转，定子上的两对绕组便感应出相位相差90的两个正 弦电压，这两个正弦电压便可作为基准信号。

收发开关 发射机 扫描电机 弹上接收机检波器 基准信号 产生器 误差信号 解调器 伺服控制 系统 基准信号 3.激光波束制导 用激光束跟踪目标，导弹飞行在激光束中，弹上设备感受导弹在光束中的位置，形成引导 指令，使导弹飞向目标的制导技术，称为激光制导 由于其制导设备轻，制导精度高，激光波束制导在各国都受到重视，并已经在地对空和反 坦克等类型的导弹中得到了实际应用 激光制导系统的形成 目标瞄准具 导引光束 形成装置 激光器 光接收机信号处理 电路 引导指令 形成电路 控制站 弹上设备 引导指令 （至控制系统） 典型激光波束制导系统的组成 波束制导系统特点 1.系统比较简单，导引可靠性高 2.同一波束同时能导引几发导弹攻击同一目标 3.受气象条件影响较小 4.在导引空空导弹时，装有制导雷达的载机，在导弹击中目标前的所有时间内 ，必须连续不断地把波束指向目标，这就大大限制了载机在空战中的机动性 为了避免导弹被甩出波束而失控，载机必须以使导弹的法向过载较小的方式飞 行在使用窄波束跟踪快速运动或机动性较大。