雷达导引头 第1章

1.2 寻的制导体制
4.复合寻的制导 除了单一体制的主动、半主动和被动寻的制导外，还可以将它 们组合成复合寻的制导系统，如被动/主动复合制导系统和半主动/ 主动复合制导系统等。
1.3
导引头分类
依据信息载体的不同形式，导引头可分为雷达导引头、红外导 引头、激光导 引头等类型。 在雷达导引头中，目标信息以无线电波为载体。 相应于寻的制导体制， 雷达导引头可分为主动导引头、半主动 导引头、被动导引头和复合导引头。
1.3
4. 复合导引头 如前所述，单一体制的主 动、半主动和被动导引头 可以组合成复合导引头。 被动/主动复合导引头和半 主动/主动复合导引头是两 种常用的复合导引头。 1)被动/主动复合导引头 图1-10为被动/主动复 合导引头的简化框图，它 由被动寻的模式与主动寻 的模式复合而成，共用一 个伺服系统。
θ M为导弹速 线的夹角；
度矢量与基准线的夹角； 为目标速度矢量与基
θ 准线的夹角。 T
，φ
q 、θ M 、 θT 三个角度均以基准线为参照，逆时针旋转为正值。另外
M
置角。
、φT 分别为导弹速度矢量、目标速度矢量与视线的夹角，称为前
1.1 寻的制导原理
由图1-2可以列出导弹-目标运动方程：
dRMT ( t ) = −vM ( t ) cos φM ( t ) + vT ( t ) cos φT ( t ) dt R t dq ( t ) = −vM ( t ) sin φM ( t ) + vT ( t ) sin φT ( t ) MT ( ) dt θM (t ) − q (t ) φ= M (t ) θT ( t ) − q ( t ) T (t ) φ=
图1-8 半主动导引头的简化框图
1.3
导引头分类
图1-8 半主动导引头的简化框图 直波天线和直波接收机接收并处理来自照射器的直波信号，从中提取 相参基准。回波天线和回波接收机接收并处理目标散射的回波信号。相参 处理器对基准信号和回波信号做相参处理，获取多普勒信息。信息处理机 在进行频域跟踪的基础上，通过伺服系统对目标实施角跟踪，提取目标的 角信息。由于导引头中不包含发射设备，导引头不具备自主探测能力，故 称其为半主动导引头。 连续波半主动导引头、间断连续波半主动导引头是两种常见的半主动 导引头。无直波半主动导引头和逆单脉冲半主动导引头是开发中的两种新 型半主动导引头。
dq ( t ) uk ( t ) = ku N vr ( t ) dt
（1-6）
式中： ku 为电压转换系数。
1.1 寻的制导原理
导弹驾驶仪中的加速度计测得导弹的横向加速度，相应的电压值为 u aM ( t ) = k u a M ( t ) （1-7） 式中的 ku系数应与式（1-6）中的电压转换系数相同。 比例导引系统的基本 结构如图1-3所示，该系统 中的雷达导引头包含了指 令形成功能，也可以将此 功能纳入制导计算机。 制导过程中，自动驾驶仪提 取的误差信号为 u= uk ( t ) − uaM ( t ) （1-8） e (t ) 由误差信号控制驾驶仪的 图1-3 比例导引系统的基本结构 执行机构，操纵导弹飞向目标。
1.2 寻的制导体制
1.主动寻的制导 在主动寻的制导系统中，弹载探测设备装有发射和接收装置，发射装置朝 目标方向发射信号，接收装置接收目标的反射信号，从中获取目标信息， 并由弹上计算机形成控制信号，操纵导弹飞向目标。图1-4是主动寻的制 导示意图。
图1-4 主动寻的制导示意图 主动寻的制导不需要导弹以外的其他设备参与制导，具有发射后不管 或交班后不管的自主制导能力。然而，正因为主动探测设备必须自行发射 信号，使导弹处于有源工作状态，易被敌方反辐射武器侦察和攻击。
(1-1)
1.1 寻的制导原理
导弹的运动参数 、 由导引方程约束，采用不同的 约束方程，可获得不同的导引规律。比如采用比例导引 规律时，导弹的速度矢量的转动速率 dθ M ( t ) / dt 比例于 视线角速率 dq ( t ) / dt ，即
dθ M ( t ) dq ( t ) = kg dt dt
图1-5 半主动寻的制导示意图
1.2 寻的制导体制
3.被动寻的制导 被动寻的制导系统是利用目标的辐射信号工作的。导弹上的接 收装置接收目标的辐射信号，从中提取角度信息，并由弹上计算机形 成控制信号，操纵导弹飞向目标。 图1-6是被动寻的制导示意图。
图1-6 被动寻的制导示意图
1.2 寻的制导体制
雷达导引头
沈阳航空航天大学 刘昕
第1章 概述
1.1 寻的制导原理
1.2 寻的制导体制
1.3 导引头分类
概述
雷达导引头又称无线电寻的器，它是一种安装在导 弹头部的探测装置，是无线电寻的制导系统的关键设备。 所谓制导就是控制导弹以一定的规律接近并摧毁目 标。不同于指令制导、驾束制导、惯性制导和导航制导， 寻的制导是利用弹上探测装置发现目标，测量目标相对 于导弹的位置参数和运动参数，形成控制指令，操纵导 弹飞向目标的一种制导方式。 本章介绍寻的导弹的制导原理、制导体制和导引头 分类。
为了改善弹道特性，通常采用修正比例导引。为了使弹道具 有单值性，比例导引系数应为 （1-4） 式中： N 为有效导航比；vr ( t ) 为径向速度，又称接近速度。 将式（1-3）和式（1-4）代入式（1-2），可得修正比例导 引方程：
dq ( t ) aM ( t ) = N vr ( t ) dt
1.2 寻的制导体制
2.半主动寻的制导 半主动寻的制导系统的照射器安装在地面、舰艇或飞行器上。制导过 程中，照射器朝目标方向发射信号，导弹上的接收装置接收目标的散 射信号，提取目标信息，并由弹上计算机形成控制信号，操纵导弹飞 向目标。图1-5是半主动寻的制导示意图。 就武器系统而言，半主动寻的制 导系统仍然是一个自主制导系统，只 是将发射与接收设备分离配置而己。 但是导弹上的接收装置却处于非自主 工作状态，必须依赖照射器对目标的 照射，才能获取目标回波，得到目标 信息，故称其为半主动探测装置。 半 主动制导过程中，照射器必须持续不 断地朝目标方向发射信号。显然，照 射器易受反辐射武器的攻击。
kg = N vM ( t ) vr ( t )
（1-5）
1.1 寻的制导原理
（1-5） 为了实现修正比例导引，除了实时测量dq ( t ) / dt 和 vM ( t ) 值 外，还需提取 信息。尽管修正比例导引一般不需要距 离信息，但是为了进一步改善制导性能，应在不同的导弹目标距离上，适当调整有效导航比。在这种情况下，提取距 离信息仍然是必要的。制导信息 、 vr ( t ) 和 RMT ( t ) 由 导引头测量，并由指令形成电路给出指令电压
被动寻的制导系统中，导弹本身不发射信号，处于隐蔽工作状 态。文献[2]列出了被动寻的体制的三种模式：反辐射寻的（ARH)模 式、基于干扰的寻的（HOJ)模式和辐射计测量寻的模式。 （1）反辐射寻的模式可用于空地导弹、空空导弹或地空导弹, 攻击 敌方雷达。 （2）基于干扰的寻的模式是弹载主动探测设备或半主动探测设备兼 备的探测瞄准式自卫干扰源的寻的方式。 （3）辐射计测量寻的模式是利用目标固有的热辐射探测目标，可作 为攻击地面目标的亳米波导引头的一种末端探测模式。 本书阐述的被动寻的制导系统是反辐射寻的模式，它依赖于目 标的辐射信号，一旦目标停止辐射，反辐射寻的制导系统将失去制 导能力。
导引头分类
图1-7 主动导引头的简化框图
脉冲主动导引头、准连续波主动 导引头和脉沖多普勒主动导引头 是三种常见的主动导引头。相控 阵导引头和合成孔径导引头是两 种尚在开发中的主动导引头。
1.3
导引头分类
2.半主动导引头 半主动寻的制导系统中，载体信号来自制导站的照射器，导引 头接收机的接收信号为目标对照射信号的散射波。 半主动导引头由直波天线、直波接收机、回波天线、回波接收 机、相参处理器、信息处理机和伺服系统组成，图1-8是其简化框图 。
1.2 寻的制导体制
在寻的制导系统中，弹载探测设备是一个时空信号处 理器，它的任务是检测目标、跟踪滤波和提取目标信息。 弹载探测设备的首要任务是从复杂的杂波和干扰背景中检 测目标散射或辐射的信号，从中提取目标相对于导弹的位 置参数和运动参数，获取制导信息。根据弹体信号的不同 来源，寻的制导系统可分为主动寻的制导、半主动寻的制 导、被动寻的制导和复合寻的制导。
导引头分类
图1-10 被动/主动复合导引头的简化框图
1.3
弹上制导计算机装定被动模式探测 天线的指向，其宽波束足以在远距 离上覆盖被攻击目标，信号分选系 统借助目标雷达信号的先验信息（ 如载频、重复频率、脉冲宽度等） 和制导系统提供的目标分布域的张 角信息，从进入被动天线的众多信 号中选择并锁定目标雷达信号，提 取目标的角度信息，实施角跟踪。 在被动模式角跟踪过程中，联动主 动天线使其指向目标，当目标进入 主动模式的探测距离范围时，主动 模式检测识别目标，并进行距离、 速度和视线角速度测量，获取精确 制导系统的弹上设备由导引头（探测装置）、自动驾驶 仪（控制设备）与弹体（控制对象）组成。如图1-1所示。
图1-1 寻的制导系统的弹上设备
在寻的制导阶段，导引头发现并跟踪目标，提取目标相 对于导弹的位置和运动信息，弹上计算机利用目标信息形成 控制信号控制自动驾驶仪，改变导弹的飞行姿态。飞行过程 中，导引头实时更新目标信息，弹上计算机不断产生新的控 制信号控制导弹飞行，直至接近并摧毁目标。
1.3
1.主动导引头 主动导引头是一部弹载雷达装 置。 主动导引头由天线、发射 机、接收机、信息处理机和伺 服系统组成，图1-7是其简化 框图。发射机产生载体信号照 射目标，接收机接收目标反射 的回波信号，信息处理机提取 目标信息，伺服系统控制天线 实现角预定、角稳定和角跟踪 。主动导引头收发兼备，是一 部完整的弹载雷达。
（1-2）
式中， k g为比例导引系数。通常， dq ( t ) / dt 由导引头提 取，而 测量，即 由导弹自动驾驶仪中的加速度计间接