多模寻的复合制导方案与技术研究
航天学院博士生课程简介
02 航天学院序号：课程编号：027002课程名称：自适应控制及应用任课教师：李言俊英文译名：Adaptive Control and Application 先修要求：线性系统理论内容简介：1、模型参考自适应控制，自校正控制，变结构自适应控制，自适应控制的稳定性、收敛性和稳健性；2、自适应控制在航空航天中的应用；3、自适应控制的发展趋向。
主要参考书：（1）《自适控制及应用》陈新海李言俊周军，1998；（2）《自适应控制模型参考方法》I. D. 朗道，1979；（3）G. C. Goodwin and K. S. Sin: Adaptive Filtering Prediction and Control, 1984（4）S. Sastry and M. Bodson: Adaptive Control, 1989 。
序号：课程编号：027003课程名称：飞行器姿态与轨道动力学任课教师：李新国唐硕英文译名：Orbital and Attitude Dynamics of Flight Vehicle先修要求：理论力学、飞行力学、自动控制理论内容简介：以空间飞行器为对象，研究飞行器的空间轨道运动、姿态动力学与姿态动力学与姿态控制问题：1、空间飞行器动力学研究的基本概念；2、空间飞行器轨道方程；3、轨道摄动计算；4、轨道机动和交会；5、空间飞行器姿态动力学基础；6、自旋与非自旋航天器的姿态运动；7、航天器的姿态稳定与控制；8、桡性航天器姿态动力学问题。
主要参考书：（1）《空间飞行器动力学与控制》陈士橹等编著宇航出版社，1999；（2）《航天器姿态动力学》刘延拄著国防工业出版社，1995；（3）《航天器飞行动力学原理》肖业伦编著宇航出版社，1995；（4）Kane T R, Liking P W, Spacecraft Dynamics, McGraw-Hill, 1983 。
（5）《战术导弹飞行力学设计》张友济主编宇航出版社1998序号：课程编号：027004课程名称：系统辨识任课教师：张科英文译名：System Identification先修要求：概率论与随机过程，线性系统理论内容简介：本课程主要介绍线性脉冲响应辨识及系统传递函数的拟合，最小二乘法辨识，以及以最小二乘法为基础的辅助变量法、广义最小二乘法、夏氏法、增广矩阵法和多阶段最小二乘法、极大似然辨识、多输入——多输出系统的最小二乘法和极大似然法辨识、随机时序列模型的建立——回归模型和移动平均模型、系统模型阶的确定、参数辨识的可达精度、时变参数的辨识、状态和参数的联合估计，闭环系统的辨识，系统辨识在自适应控制中的应用。
激光／红外复合制导技术研究综述
会受到一 定的限制，因此在选用制 导体制 时， 要
根据导 弹 的作 战使命和 使用条 件来 具体选 择。 在 现代战争 中， 防对抗 日益激烈 ， 确制 攻 精 导武 器攻 击 时遇到 的对抗 层次 越 来越 多 ，对 抗
关键词 ：复合 制 导；激光探 测器；红外探测 器；关键 技 术
中图分 类号 ： Ｔ ９ 文献标识 码： Ａ Ｎ７
Ｏ ｅｖｅ ｆ ｓａ ｃ ｎＬ ｓｒ Ｉ ｆ ｅ ｏ ｏ ｎ ｖ ｒ ｉｗ ｏ ｅｒｈｏ ａｅ／ｎｒ ｄ Ｃ ｍｐ ｕ ｄ Ｒｅ ｒ ａ
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第 ９ 第 期ｊ ２ ９
： 红 外
展 出 了多模制 导方式 。目前 ，尚在改进和研 制 中 的含激 光 ／ 外制 导 方式 的复 合 寻 的导弹 有美 红 国生产 的通 用直 接攻 击 武器 Ｊ Ａ 和超 音速巡 Ｄ Ｍ 航 导 弹 Ａ Ｔ Ｃ Ｍ ，它 们主 要应 用 于 空对 地 型 ＴＡ Ｃ
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双模寻的制导技术的发展
第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月1Vr01．36Suppl em entI nf j肌d and Las er Engi nee血g Sep．2(X)7双模寻的制导技术的发展朱福(东北电子技术研究所，辽宁锦州121000)摘要：介绍了双模寻的制导技术的发展历程以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发展双模寻的制导技术的优势和重要性i重点探讨了几种双模寻的制导导引头的技术性能及其特点；最后分析了双模寻的制导技术的未来发展趋势。
关键词：制导；双模寻的制导；关键技术；武器中圈分类号：TN976文献标识码：A文章编号；1007．2276(2007)增(探测与制导)．0050．04D evel opm ent of t he dual—m ode hoI I l i ng gui da nce t e chnoI ogyZ H U F u侧伽恤嬲t R cs ear ch m sdt ut e ofElec咖ic融hIlologyJinzhou1210010，a li na)A bst r躯t：T he pr oces s of de vel叩m ent of m e dual—m ode hoII lj【Il g gui dance t el cl l I l ol ogy aI l d equi pm ent si n al l c out r i es oV er m e w odd aI l d i ts m odi f i cat i on ar e descr ipt ed．1't l e眦hni que pe—．o姗aIlce aI l d pm pem esof nl e dual一m ode hoI Il i ng gui ded s eek er ar e di s cu s s ed aJ l d t tl eir de vel opm ent t enda j l cy ar c anal y zed-K e y w or Il s：G ui daI l ce；D ual—m ode hoII l i ng gui da nc e；K ey t ecIl I l ol ogy；W色aponO引言随着精确制导武器攻击过程中遇到的对抗层次越来越多，对抗手段越来越复杂，再加上目标的隐身、掠地(海)进攻和高速突防攻击及多方位饱和攻击战术的使用，精确制导武器采用的单一寻的制导方式已不能完成作战使命，必须大力发展双模复合寻的制导技术，以便在充分利用现有寻的探测技术的基础上，通过数据融合提高寻的装置的智能，从而使导弹具有作用距离更远、制导精度更高，具有更好的低空作战性能。
精确制导武器的导引头综述
精确制导武器的导引头综述摘要：精确制导武器已经成为衡量一个国家军事现代化程度的重要标志之一。
导引头好比导弹的眼睛，在导弹的制导和控制中起着十分重要的作用。
文中对雷达导引头，红外导引头，电视导引头，激光导引头及多模复合制导进行了综述，阐述了它们各自的特点、组成、原理，并对比了这些导引头的优缺点及应用环境。
最后介绍了导引头的发展状况，预测了导引头今后的发展空间、应用领域等问题。
关键词：导引头自寻的导弹制导中图分类号：tj4 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2011）12（a）-0000-00现代化的高科技武器系统，主要任务是对目标进行精确打击，精确打击这一指标在现代化军事中凸显的越来越重要。
精确制导武器现已成为实现精确打击的主要手段之一，是信息化局部战争中物理杀伤的主要手段，并在战争中发挥了重要作用。
由于导引头良好的跟踪、捕获性能，其技术已成为精确制导武器的核心技术之一。
导引头用来完成对目标的自主搜索、识别和跟踪，并给出制导律所需要的控制信号，在制导过程中，确保制导系统不断地跟踪目标，形成控制信号，送入自动驾驶仪，操纵导弹飞向目标。
导引头广泛应用于导弹的雷达、红外、激光、电视等原理制导中，在地空、空地、空空等战术武器的应用中，均取得了惊人的成绩。
1 导引头的功能与组成1.1 导引头的功能导引头是寻的制导控制回路的测量敏感部件，主要包含三大功能：一是截获并跟踪目标；二是输出实现引导规律所需要的信息：三是消除弹体扰动对位标器在空间指向稳定性的影响。
1.2导引头的组成导引头是一个角度跟踪系统，接收机输出与视线角速度成正比的信号。
导引头通过接收系统接收目标辐射，接收到的信号先经过预处理（滤波整形与放大），再由信号处理装置分析推算，得出导引头的位置偏差量，指令形成装置根据偏差量形成控制指令并传给弹上控制系统，同时，伺服系统根据偏差量控制导引头接收系统朝目标方向进行进给运动。
2 导引头的分类导引头接收目标辐射或者反射的能量，确定导弹与目标的相对位置及运动特性，形成引导指令。
多模复合导引头协同抗干扰技术
摘要摘要随着干扰类型日趋多样化与复杂化，单一模式的制导方式抗干扰性能越来越低，为了有效对抗干扰，多模复合制导方式得到了广泛应用。
由于多模复合制导需要将各个传感器的数据信息融合输出，因此如何判断是否有传感器受到干扰并且确定是哪个传感器被干扰会直接影响导引头的跟踪结果。
本论文的研究工作就是基于雷达、红外、激光三模复合导引头的协同抗干扰问题展开的。
首先，本文简单分析了雷达、红外、激光可能会面临的干扰以及这些干扰的机理，然后基于此分析，针对该导引头的共口径结构，设计出了一种分布式、特征级的三模复合信息融合抗干扰方案，该方案包括各传感器前端以及信息融合处理单元，其中信息融合处理单元包括航迹形成、时空配准、航迹关联、特征融合和航迹融合五个环节，航迹关联环节实现了该方案的抗干扰策略。
根据该方案，本文先介绍了航迹形成环节需要用到的数据关联算法、航迹管理以及αβ-滤波算法，其中，数据关联算法主要介绍了最近邻数据关联算法和改进的经验联合概率数据关联算法，并通过仿真实验验证了这两个数据关联算法各自的适用情况以及滤波算法的性能。
然后，本文介绍了时空配准、航迹关联算法（MK-NN算法和改进的MK-NN算法）和航迹融合算法，其中，改进的MK-NN算法通过实时的滑窗方法以及参考航迹的引入可以判断出哪个传感器受到了干扰，仿真结果表明该算法比MK-NN算法的抗干扰能力强，可以有效提高导引头的抗干扰能力。
最后，依据前文介绍的各种算法，为了将信息融合协同抗干扰技术进行工程实现，本文建立了一套信息融合系统，首先介绍了该信息融合系统的整体工作流程，然后介绍了三模航迹关联策略，并针对导引头的单模、双模以及三模各个制导阶段给出了相应的航迹关联协同抗干扰方案。
为了验证该系统的功能与性能是否满足要求，本文还开发了一套基于计算机建模仿真技术的信息融合数字仿真测试系统，并通过该数字仿真测试系统对信息融合系统的功能、信息融合处理的延时以及抗干扰指标进行了9种模式的测试，其中这9种模式包括单干扰模式以及多种干扰组合模式，测试结果表明了该三模复合信息融合系统可以有效对抗这9种模式的干扰，而任一单一模式都无法完全抵抗这些干扰，从而证明了该协同抗干扰技术的有效性。
复合制导技术
复合式制 导
复合制导式的 制导。可综合利用几种制导方式的优点,弥补缺点,提 高制导精度。通常只适用于中程以上导弹。 复合制导可以按飞行过程三个阶段（初始段、中段 和末段）的不同特点,各阶段分别采用不同的制导方 式；也可以中段和末段共同采用一种制导方式。可 以增大制导系统的作用距离,提高制导精度。有的导 弹还可以在一个飞行阶段同时或交替采用两种制导 方式以提高制导精度、抗干扰能力和全天候使用能 力
复合式制导的主要类型
自主-寻的制导
主 要 类 型
遥控-寻的制导
惯性-遥控-寻的制导 惯性-地形或惯性-地图匹配制导 主动寻的-被动寻的制导
看大片
发展状况
随着技术的发展，为了满足不断提高的作战需求，复合 制导技术也在不断改进和发展。其主要发展趋势是适应 导弹武器增大射程，提高命中精度，增强抗干扰能力和 反隐身等作战需求。例如，为了增大射程和提高精度， 美国最新的“战斧”巡航导弹已由过去的性制导+地形匹 配制导改成全球定位系统/性制导+数字景象匹配制导。爱 国者远程防空导弹已由原来的指令+TVM制导改成性制导 +毫米波主动雷达寻的制导。为了提高精确打击能力，美 国正在开发的小型巡航导弹“雪豹”将采用毫米波雷达/ 红外成象复合导引头。
复合制导的优势
对导弹在飞行过程中采用 两种以上制导方式的制导 系统。主要目的是提高制 导精度，在命中精度相同 的条件下，其作用距离比 单一制导的作用距离更远， 并可以增强导弹的抗干扰 能力。
制导方式
任何一种制导方式都有它的优缺点，采用复合制导 可扬长避短，更好地满足作战要求。如惯性制导的 优点是弹上设备简单，不易受外界干扰，但制导精 度随射程的增大而降低，特别是攻击活动目标时误 差更大。而寻的制导一般作用距离较短，但制导精 度较高。两者结合运用，可以更有效地提高导弹的 命中精度。对于一种导弹，当其彩不同的制导方式 或不同信息源完成导弹制导时称为复合制导。
精确制导——精选推荐
精确制导技术是以高性能的光电测器为基础，采用目标识别、成像跟踪、相关跟踪等方法，控制和引导武器准确地命中目标的技术，也是一门正在迅速发展中的技术。
按照制导方式，即按照实现导引和控制飞行器根据特定基准（规律）选择飞行路线去寻找和攻击目标的运动过程中，所采取的手段与方法，可将精确制导技术分为以下几种类型：1、寻的制导包括主动式寻的制导、半主动式寻的制导和被动式寻的制导。
2、遥控制导包括指令制导和波束制导。
3、匹配制导包括地形（高度）匹配制导和景象（灰度）匹配制导。
4、惯性制导只依靠弹上惯性部件提供制导数据，而不依赖外部信息的自主制导方式。
5、卫星制导又称GPS制导，是指武器系统接收GPS中卫星播发的导航信号，实现三维精确定位和获取速度、时间信息的制导方式。
6、复合制导是采用两种或两种以上不同物理特性的探测器组成的制导系统。
系统在制导时，若探测器为串行使用称为复合制导；若并行使用称为多模制导或并联复合制导。
精确制导武器是具有精确的制导系统，从而获得极高的命中精度，具有反应敏捷的控制系统和具有识别目标并摧毁目标的能力和抗干扰能力，它的造价低廉，能够大批量生产和装备部队，且使用和维护简便的新式武器。
这种武器包括各种精确制导导弹、制导炸弹和制导炮弹、巡航导弹和远程遥控无人驾驶飞行器等，其主体是战术导弹。
精确制导武器的核心是制导系统，制导系统的先进与否直接影响到精确制导武器的作战效能、应用范围和武器系统的成本。
精确制导武器（Precision Guide Weapon）这一术语起源于20世纪70年代中期。
当时，美国在越南战争中大量使用了精确制导炸弹，由于具有精确的制导装置，取得了惊人的作战效果，因而引起人们的极大注意。
各国对精确制导武器的命中率没有统一标准。
中国对精确制导武器的定义是：采用精确制导技术，直接命中概率在50%以上的武器，主要包括精确制导导弹、制导炮弹、制导地雷等。
制导武器是一种无人驾驶飞行器，它与一般武器相比有两个显著的特点：其战斗部的运载工具具有制导功能；它不仅有爆炸和杀伤目标的弹头，而且有自动捕获和识别目标的能力。
激光红外共孔径文档
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现代防御技术
#662 年第 2" 卷第 7 期
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 复合寻的制导可分为频率复合和方式复合两各 种。国外学者通常把至少使用两种波长 （频率） 作为 目标传感器称为多频制导， 例如双色红外、 双频射 频、 红外和射频等。方式复合是指不同方式的制导 无论是 传感器组合， 如主 ! 被动复合等。在实际中， 频率复合， 还是方式复合， 只要是组合的复合系统， 必然有着不同的频谱响应 #$"$" 频率复合
1##* 年 !# 月 第 *! 卷 第 ( 期
多模寻的复合制导方案与技术研究
杨祖快， 吴立杰
（海军大连舰艇学院， 辽宁 大连 !!"#!$）
!
摘
要： 防区外远程精确打击已成为现代高技术战争的主旋律， 而复合制导技术作为精确制导
武器的发展方向之一， 是导弹制导的发展趋势。通过对多模复合寻的制导体制、 性能、 优缺点的分 析， 归结出了多模复合制导的原则， 论述了多模复合制导系统设计方面的一些硬件结构和技术支 持， 并就多模复合寻的制导领域的新技术进行了探讨。 关键词： 精确制导； 多模复合寻的制导； 制导技术
:
多模寻的复合制导总体方案研究
复合制导是指将两种或两种以上的制导传感
器， 按一定的方式组合起来， 以形成一个性能更加优 越的制导系统， 从而达到在复杂环境下精确寻的的 目的。 :;9 复合制导体制
哈工程航天工程系简介
航天工程系简介哈尔滨工程大学航天工程系始建于二十世纪七十年代初，是以哈军工导弹工程系的战术导弹部分为主，联合其它院系的部分教员，在哈军工导弹工程系的原址11#楼重新组建的。
自从组建以来，“二系”一直是她不变的称呼，随着国国民经济的改革和调整，“二系”的内涵和名称也在不断调整，从军工系、导弹工程系、发展到目前的航天工程系。
本学院是哈军工解体后，哈船院组建的第一批院系。
1972年开始招收学员，1981年开始招收硕士学位研究生，1987年开始招收博士学位研究生。
三十多年来，共为国家培养本科生、研究生4000余人。
他们大多活跃在我国航天、船舶、国防建设等各条战线上，已经成为了我国国民经济建设各部门的学术带头人、技术骨干和负责人，涌现出了包括200余名教授、研究员等具有正高级专业技术职称的知名专家，培养出了若干名多种型号杀手锏武器的总设计师、大型船舶的总设计师以及我国最年轻的中共中央候补委员。
为我国的国防科学技术的发展做出了卓越的贡献。
航天工程系现有教职员工76人，专任教师53人，其中教授15人（博士生导师8人）、副教授26人，高职人员占教师总数的52.6%；具有博士学位的教师8人，正在攻读博士学位的青年教师13飞行器设计与工程教研室1、教研室概况教研室含有飞行器设计与工程专业，该专业成立于1971年，是原哈尔滨船舶工程学院航天工程系的一个重要专业。
从1978年开始招收飞行器设计与工程专业的本科生，2003年获得硕士学位授予权。
2、专业的主要特色专业的主要特色是为海军服务，研究舰载导弹，水下导弹和水面、水下发射技术。
未来发展前景是依托我校“三海”优势，发展和研究隐身反舰导弹、水下火箭和水下导弹等。
使之成为我国海防导弹的研究基地。
目前在国内同类专业中，我校飞行器设计与工程专业具有从事海防型号导弹的科研和教学的优势，曾完成多项与航天部、船舶工业总公司有关的科研课题，并有较多的技术储备。
3、已完成的有代表性的科研项目（1）1971—1975年承担了当时国防工办下达的“71-81”空舰弹的设计任务，并完成了模样弹的试验。
毫米波主被动双模复合寻的制导技术
达截面积小得多。所以主动寻的雷达先开机工作
时，应选用脉冲调制体制。
2.1 信噪比（ S / N ）计算
雷达接收机输入端的信噪比可用下式计算：
( ) (S / N )i =
4π
PtG 2λ2σ T 3 R4 KT0 BFLRF
× 10 −0.2αR
（1）
收稿日期：2004-10-08
作者简介：徐浩彭（1980-）, 男, 硕士研究生，主要研究方向为雷达信号处理
辐射计灵敏度的影响很小，可以忽略不计。所以导 弹利用被动辐射计制导时，其辐射灵敏度可按下式
计算：
ΔTmin =
FT0 Bτ
（11）
3.3 毫米波辐射计的作用距离 根据式（9）～（10）可以推出辐射计的信噪
比为
S
N = ΔTT
ATπD2η Bτ 4λ2 R2FT0
（12）
当 (S N )r ＝1 时，可导出最大作用距离方程为
可供毫米波辐射计接收。例如，某型坦克，在没有
涂吸收材料时，其反射系数近似等于 1，发射系数
为 0；说明其只反射毫米波的照射能量，自身毫米
波能量不发射。设此时天空温度为 50 K，坦克的毫
米波能量不发射，则毫米波反射温度为 50 K。当坦
克涂上 λ＝8 mm 的吸收材料后，坦克的反射系数 r
＝0.001，其发射系数为 0.999。设坦克发动机部分
将上述参数代入式（1）可得：
20 log R + αR = 62.45dB − 5 log(S / N )iF 当 S/N＝S/C＝12 dB 时，雷达的最大作用距离
Rmax＝2 km；当θP =4.8°，Rmax＝2 km，S/N＝12 dB 时，可以计算出跟踪精度σ ＝0.08 mrad。
多模复合末制导中的W波段双极化系统关键技术研究
多模复合末制导中的W波段双极化系统关键技术研究复杂光电对抗和背景杂波条件下的目标探测与识别是对地末制导技术亟需解决的突出难题。
传统的末制导技术由于制导模式单一、识别能力有限,使得末制导武器不能真正具备“发射后不管”的功能,发展光学/毫米波多模复合探测技术是末制导武器的必然趋势。
激光/红外/毫米波三模复合制导技术具有全天候、目标识别和抗干扰能力强、制导精度高等突出优势,因而是通用空地导弹技术方案的最佳选择。
W波段毫米波全极化雷达的频段优势以及全极化散射特性和高分辨特性,从不同的维度刻画了目标的内外在特征,可以在一定程度上提高其目标识别能力和抗干扰能力,通过与目标光学特征的进一步融合可显著提高复合末制导系统的目标识别和抗干扰能力以及制导精度。
在此背景下,本文构建了用于激光/红外/毫米波三模复合制导的W波段平面双极化探测系统,并对其中的关键技术进行了深入研究。
主要的创新性研究工作如下:1)激光/红外/毫米波三模复合方案的优化设计。
对不同的激光/红外/毫米波三模复合方案进行了深入分析,确定了毫米波采用中间开孔的平板天线、激光采用反射式、红外采用折反式的共孔径“集能器”优化设计方案。
针对传统毫米波末制导雷达在复合制导中应用的局限性,提出了基于平面双极化天线的多子阵数字单脉冲雷达系统。
采用多子阵架构的天线具备一定的波束调整能力,可修正光学系统对毫米波天线造成的波束畸变和瞄准误差,还可以利用空间功率合成技术解决目前W波段功率器件输出功率受限的问题,同时提高了毫米波雷达系统的可靠性。
在此基础上,根据制导要求对毫米波系统的关键参数进行了设计,研究了通道间幅相误差对系统空间功率合成效率、数字单脉冲测角精度、圆极化波形合成轴比以及极化散射矩阵测量精度的影响,为进一步开展研究提出了约束条件。
2)开展了W波段全并馈平面双极化天线技术研究。
提出了一种基于TM<sub>210</sub>谐振模式的辐射器和双层介质集成波导馈电构成的W波段双极化全并馈缝隙天线。
双模复合寻的制导关键技术研究
制导与控制双模复合寻的制导关键技术研究刘隆和 姜永华 丁善荣 摘 要 多模复合寻的制导技术作为精确制导武器的发展方向之一是导弹制导的发展趋势,本文提出发展双模复合寻的制导的可行性,并就其寻的距离的设定、天线罩与天线结构、双模信号的数据融合等几项关键技术进行了探索和论证,提供了一些思路。
主题词 复合制导 天线构型 信号混合在未来的高技术战争中,精确制导武器将成为主战武器。
精确制导武器的发展方向是智能化。
战术导弹的智能化实现途径之一是导引头的多模复合,多模复合寻的制导技术是精确制导武器的关键技术之一。
在单模导引头技术的基础上,发展双模甚至多模复合导引头,主要是解决关键技术,只要把关键技术解决好,双模或多模复合导引头的技术问题就可迎刃而解。
1 寻的距离的设定确定好导引头的自导距离对选择复合模式、确定主动模式的发射功率、天线增益和灵敏度、确定被动模式的型式及灵敏度都具有重要意义。
1.1 增大寻的距离是提高导弹制导精度和增强飞行稳定性的要求随着导弹作用距离的增大,导弹自控段终点的散布也扩大,这就要求导引头寻的距离增大,以便有更充裕的时间修正自控终点散布造成的误差。
例如,俄罗斯现役装备部队的一种主 被动双模复合寻的制导反舰导弹(3M280),它的飞行速度为M a=2.3～5,有效射程700～1000km,其寻的距离50～60km,是我国现役反舰导弹寻的距离的5～6倍。
只有寻的距离增大,才能使两种模式有足够的时间进行制导功能的转换以及飞行姿态的控制、调整。
这种导弹精度指标达到了单发命中率0.83;其毁伤能力对驱逐舰为1.2枚,2万吨运输船为1.5枚。
1.2 增大寻的距离是适应导弹速度提高的要求在日益复杂的作战环境中,导弹飞行速度的提高进一步增强了导弹的生存能力和突防能力以及作战效能,并使导弹能攻击远距离的目标,甚至实现超视距攻击。
在导弹飞行速度提高的情况下,对于导弹的末制导段,若不增大寻的距离R,那么,从末制导雷达开机到导弹与目标相遇的时间将会大大缩短,可供末制导雷达探测、识别、捕获、跟踪以及制导的时间将很短。
关于美国精度制导武器的简单认识
关于美国精度制导武器的简单认识本学期我们选修了《精确制导武器》课程，系统科学的从精度制导系统方面简单了解认识制导技术为武器弹药毁伤提供基础，按一定规律控制武器的飞行方向、姿态、高度和速度引导其战斗部准确攻击目标，进而研究战斗部的设计毁伤、控制、导引机制，同时还可以利用总结的精确制导的理论深层次地指导理论战斗部的实际战斗使用，增强我方进一步的杀伤力。
了解武器战斗部与毁伤效应演示，从武器弹药的理论知识清晰的了解到武器弹药战斗部内部的结构组成，都充满着鲜明的特点包括复杂的电路、巧妙的机械设计、先进的制导装置，保障了战斗部对目标的毁伤效果。
图1 GBU-28钻地弹由美军率先使用，具有代表性的的有美国的GBU-27/28激光制导新型侵彻炸弹。
以GBU-28（图1）为例，该弹体分为三大部分：制导舱、战斗部舱、尾舱。
其中，制导舱主要由激光导引头、探测器、计算机等组成，它和尾舱中的控制尾翼一起，共同控制炸弹命中目标的精度。
由于针对全球军事高技术条件下的信息化战争中，即“发现即被摧毁”。
现代精确制导武器命中精度的提高和打击威力的增大，对战场目标提出了更加严峻的挑战。
直接命中概率高、具有自主制导能力、作战效能好是精确制导武器作战特点。
美国研制的钻地弹采用激光制导，圆概率偏差约在2米以内，使其命中概率可达80%以上而且还通常具有“发射后不用管”的自主制导能力，它可完全依靠弹上的制导系统独立自主地捕捉、跟踪和击中目标，不需要人工或其它辅助设备进行干预。
钻地弹提高攻击的有效性，减少弹药消耗量，降低作战费用交换比。
钻地弹出现使作战方式发生了深刻变化并使成为改变军事力量对比的杠杆。
钻地弹激光制导武器系统采用半主动寻的制导技术或称自寻的制导、自动导引制导、自动瞄准制导。
它是照射目标的能源不在导弹上，当弹上导引头接收到来自导弹发射点或其他(地面、水面、空中)方向照射到目标上的折射或反射信号后，并利用导弹上设备接收来自目标辐射或反射的能量分析，靠弹上探测设备测量目标与导弹相对运动的技术参数，并将这些技术参数变换成引导指令信号，使导弹能从任何角度自动跟踪并攻击目标。
激光制导武器研究
第1章绪论1.1 课题研究背景及意义近30年来发生的局部现代化战争给全世界上了深刻的一课。
防区外快速准确的进攻已逐渐成为了决定战场态势和取得战争最终胜利的重要战略手段,1991年爆发的第海湾战争，因高端军事科技的广泛应用而被称为划时代的"高技术局部战争"。
在近年发生的历次局部战争中,精确制导武器在各种高技术的战争中已经发挥着越来越重要的地位和作用,在复杂战场的条件下,如何对战争中的目标武器进行远程精确制导打击是我国武器系统技术发展的全过程以及实践中的一个关键和技术难点重大问题,也是武器技术研究的热点之一。
激光制导武器以其具有的制导精度高、干扰能力强、结构简单、成本低廉等优点,逐渐确立了在局部战争中的重要地位。
目前来看，较为成熟的激光制导系统主要是激光半主动（Semi-active Laser，简称SAL）式制导和驾束制导，而主动式激光末制导采用发射后无所谓的策略,具有很高的战斗力。
但由于技术的限制,目前这种方法还不成熟,作为未来发展的主要方向也正处于研究和初步应用阶段。
当前应用最多的是半主动式激光末制导。
激光制导武器的突出优势和特点之一是制导精度高,其最大的优势之处在于单色性良好,光束的发散角小,敌人很难进行有效的干扰。
因此,当利用激光制导武器直接攻击固定或移动中的目标时,精度一般在1米以内,命中率很高。
激光制导的武器甚至可以从排气孔直接进入,炸毁地下目标,使得敌人完全暴露于打击面之内,激光制导与红外、雷达、gps等武器实现了复合制导,它更有利于提高制导的精度和有效应对多种复杂的环境,从而充分实现全天候作战。
导引头是精确制导武器的一个核心部件。
精确的制导武器通过安装在每个导引头上的陀螺或电子稳定装置测量精确制导武器偏离理想飞行轨道的危险程度，利用导引头通道的失调控制参数形成的控制指令,传递控制信息给导弹的执行机构,控制和稳定弹体的飞行,最终对导弹实现精确的打击,导引头通道控制技术的进步和发展是精确的制导武器和世界先进技术水平的重要体现和标志，因此美国等现代军事大国也十分重视其的发展。
国外多模复合制导技术
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５— ２ ９ 作者简介 ： 沈远香（ １ ９ ６ ４ 一） ， 女， 高级工程师 ， 主要从事光学薄膜及相关技术研究 。
３ ０
四 川 兵 工 学 报
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红外 、 雷 达／ 红外 、 毫 米 波／ 激光 、 激光／ 红外 和光 学双 色 。
３ ）传感器复合技术 。多模传感器是多模 导引头 的关键 部， 传感器复合技术从光学结构上来 分主要为共孑 Ｌ 径复合和
Ｔｈｅ Ｆｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｍｏ ｄ ｅ Ｃｏ ｍ ｐｏ ｕ ｎｄ Ｇｕ ｉ ｄａ ｎｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
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第３ ４卷 第 １Leabharlann ０期 四 川 兵 工 学 报
２ ０ １ ３年 １ ０月
【 武器装备理论与技术】
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ０ ９ ／ ｓ ｃ ｂ ｇ ｘ ｂ ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ ０ ８
国 外 多模 复 合 制 导 技 术
沈远 香 ， 黄晓 霞， 王 永 惠
单一寻的制导方式既有优点又 有缺点 ， 已不能 完成现代 战场作战需求 。如红外制导系统不 能测距 ， 全 向攻 击性能较 差； 雷 达制 导系统易受 假 目标干 扰 ； 激 光制 导 系统不 能全 天 候使用 … 。为 了克服采用 单一 模式 导引 头 的缺 点 与使用 上 的局限性 ， 多模 复合探测是一种有效 的技术途经 。 多模复合制导指 由多种模 式的导引头参 与制导 ， 共 同完
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多模寻的复合制导方案与技术研究Ξ杨祖快,吴立杰(海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018) 摘 要:防区外远程精确打击已成为现代高技术战争的主旋律,而复合制导技术作为精确制导武器的发展方向之一,是导弹制导的发展趋势。
通过对多模复合寻的制导体制、性能、优缺点的分析,归结出了多模复合制导的原则,论述了多模复合制导系统设计方面的一些硬件结构和技术支持,并就多模复合寻的制导领域的新技术进行了探讨。
关键词:精确制导;多模复合寻的制导;制导技术中图分类号:T J76513;T J761.1+3 文献标识码:A 文章编号:10092086X(2003)0520037206Study on the scheme and technology ofmulti2model composite homing guidanceY ANG Zu2kuai,WU Li2jie(Dalian Naval Academy,Dalian116018,China)Abstract:Long2range precision hitting outside the enemy′s defence area has already been a main rhythm in m odern high tech warfare.C om posite homing technology is a development trend of missile homing as one of precision homing weapon′s development directions.By analyzing the performance and characteristic of multi2 m odel com posite homing system,the principle is concluded and s ome hardware structure and technology sustain in the system design aspects are investigated and new technologies are discussed in the homing field.K ey w ords:Precision homing guidance;Multi2m odel com posite homing guidance;G uidance technology1 引 言精确制导武器要想在复杂的战场环境中有效地突防和摧毁目标,必须采用多种技术,诸如超低空、超声速飞行,多种精确制导技术,隐身技术等,其中复合制导技术的应用将会使导弹的性能有突破性的提高。
由于精确制导武器采用非成像单一寻的制导方式,已难以完成作战使命,必须在发展成像寻的制导技术的同时,大力发展多模复合寻的制导技术,以便在充分利用现有寻的探测技术的基础上,通过数据融合提高寻的装置的智能化水平。
2 多模寻的复合制导总体方案研究复合制导是指将两种或两种以上的制导传感器,按一定的方式组合起来,以形成一个性能更加优越的制导系统,从而达到在复杂环境下精确寻的的目的。
211 复合制导体制复合寻的制导可分为频率复合和方式复合两各种。
国外学者通常把至少使用两种波长(频率)作为2003年10月第31卷 第5期现代防御技术MODERN DEFENCE TECHN OLOG YOct12003V ol131 N o15Ξ收稿日期:2002209209作者简介:杨祖快(1977-),男,河南邓州人,博士生,主要从事舰载导弹战斗使用和舰载武器系统作战仿真研究。
通信地址:116018 海军大连舰艇学院27队 电话:(0411)5847208(H)目标传感器称为多频制导,例如双色红外、双频射频、红外和射频等。
方式复合是指不同方式的制导传感器组合,如主/被动复合等。
在实际中,无论是频率复合,还是方式复合,只要是组合的复合系统,必然有着不同的频谱响应[1]。
21111 频率复合频率复合是指使用两种或两种以上的频率,如“爱国者”的C 与K a 波段,防空导弹Stinger P ost 中的红外和紫外的应用,来提高导弹的抗干扰和识别能力。
采用两种频率复合时,存在天线与高频回路的复合安装技术问题,所以必须改变两种频率的极化,来降低它们之间的干扰。
这同时也额外增加了在杂波、。
当不同的波长使用同一探测元件时,通常可使用透过波长不同的带通滤波器,利用电调谐滤波器从时域分离波长。
21112 方式复合方式复合指对主动或半主动导引头增加被动方式,像主/被动、双主动、主动雷达/被动红外等组合方式。
使用被动方式,大多为了受到干扰后,如果干扰电平大于信号电平,可对干扰源自动寻的。
干扰源寻的是一种在使用频带范围内,利用干扰进行反干扰的支援方式,也可作反辐射导弹的宽带接收系统。
212 多模复合制导的性能21211 轨迹优化中程导弹需要一个先进的中途目标截获系统。
导弹制导利用经过过滤的角度、距离和多普勒数据估计目标的角度、速度和距离。
最优制导利用这些信息来确定目标的运动方向,指导自己的走向,预测撞击方向,从而引导导弹走向最有效的碰撞轨道。
为使主动雷达能在适当的时候截获目标,增强主动性能或避免主波束搜索方式内的远距离干扰,导弹在飞行途中一般都采取下视、上视或侧视方式。
雷达精确测量角度、距离和速度,从而让导弹飞行轨道平滑,此过程一直进行到双模导引头中的某一模式能够截获目标。
另外,利用最优弹道锐化技术解决从中制导到末制导的变换。
由制导雷达判断飞行途中的杂波、暴雨区等,从射频的辐射、红外及雷达的杂波背景数据和导弹的记录,来估计目标对导弹所采用的极有影响的战术。
21212 抗干扰复合制导可以提高末制导的抗干扰能力。
如光电复合制导可以达到抗电磁干扰和光学干扰的效果。
虽说复合制导并不是主要用来对抗干扰的,而是在射程增大时,可用来提高导弹的制导精度与突防能力,但正是由于它们的复合,使其具有一定的抗干扰能力。
21213 精度先进的复合制导的两个主要特征是自适应和融合。
多模制导和多模传感器的数据融合方案,能使导弹的精度达到最佳。
以国外某型模块化导弹为例,其导引头是由射频/红外复合的,仿真试验结果表明:若只有射频导引头,距离误差为617m ;用红外导引头,距离误差为0167m ;若融合这两个导引头,其距离误差仅为0135m 。
另外,对于单模导引头来说,其性能与信号处理器有关,而双模导弹引头的性能却基本上相对独立,这是因为双模传感器假目标的分辨,是在两个传感器假目标的非相关基础上来完成的。
213 多模复合寻的制导的优缺点多模寻的复合制导利用了同一目标的两种以上的目标特性,信息量充分,便于发挥各自优势来解决单一制导所难以解决的问题,复合制导有以下优点:———有效地增大了末制导作用距离;———提高了目标识别和捕获能力;———提高了导弹战术使用的灵活性,可根据作战需求预编程自动切换两种导引头的工作状态;———提高了抗干扰能力,能有效地对抗光电干扰;———提高了对复杂战场环境的适应能力,有两个工作波段可相互补充,提高全天候作战能力;———提高了可靠性;———反隐身能力强,目前隐身材料难以覆盖两个工作波段。
综上所述,多模复合制导有效地提高了战术导弹的作战效能,但复合制导导引头比单一体制导引头成本高,结构复杂,加工难度大。
多模寻的复合制导是一种新颖的制导方式,目前正在进行种种复合・83・ 现代防御技术 2003年第31卷第5期尝试,为了对付多种目标,多模复合制导越来越显重要,是今后研制的重点。
2.4 多模复合寻的原则多模寻的复合绝不是简单意义上单模寻的的相加,各种模式复合的首要前提要考虑作战目标和电子、光电干扰的状态,根据作战对象选择、优化模式的复合方案。
从技术角度出发,优化多模复合方案还应有一些复合原则可供遵循。
(1)模式的工作频率,在电磁频谱上相距越远越好。
多模复合是一种多频谱复合探测,使用什么频率、占据多宽频谱,主要依据探测目标的特征信息和抗电子、光电干扰的性能决定。
参与复合的寻的模式工作频率在频谱上距离越大,敌方的干扰手段欲占领这么宽的频谱就越困难,否则,就逼迫敌方的干扰降低干扰电平。
当然,在考虑频率分布时,还应考虑它们的电磁兼容性。
(2)参与复合的制导模式应尽量不同,尤其当探测的能量为一种形式时,更应注意选用不同制导方式进行复合,如主动/被动复合、主动/半主动复合、被动/半主动复合等。
(3)参与复合模式间的探测器口径应能兼容,以便于实现共孔径复合结构。
这是从导弹的空间、体积、质量限制角度出发的。
目前,经研究可实现的有毫米波/红外复合寻的制导系统,它利用不同波段的目标信息进行综合探测。
它们的共径复合结构可以有4种:卡塞格伦光学系统/抛物面天线复合系统、卡塞格伦光学系统/卡塞格伦天线复合系统、卡塞格伦光学系统/单脉冲阵列天线复合系统、卡塞格伦光学系统/相控阵天线复合系统。
(4)参与复合的模式在探测功能和抗干扰功能上应互补,只有这样才能提高导弹在恶劣作战环境中的精确制导能力和突防能力。
(5)参与复合的各模式的器件、组件、电路实现固态化、小型化和集成化,满足复合后导弹空间、体积和质量的要求。
从这个角度出发,最适宜参与复合的模式有:波长2cm的主动、被动寻的雷达,毫米波主、被动寻的雷达,红外寻的器,激光和紫外光探测系统等。
215 复合制导系统设计导弹的制导可被认为是终值控制问题,即被控制的变量(导弹的位置)必须达到一定的终值(目标位置)。
在飞行过程中,要感知导弹的本身和目标的各种信息,对导弹实施控制(自动驾驶仪),这样才能实现导引头计算机指令。
21511 总体设计多模复合寻的制导技术增加了系统的复杂性,提高了成本,总体设计的核心问题是要确保所花费的代价能有效地增强作战效能。
应综合考虑战术导弹的作战使命、弹体结构、导弹尺寸、目标特性及效费等因素来确定方案,如选择导引头模式,确定工作频段、复合方式、技术参数等。
2.5.2 结构经研究和试验,在被动雷达参与复合的体制中,最适宜的结构体系是相位干涉仪。
因为它的天线可以安装在导弹头部的边壁上,不占用导弹头部的中心部位,能为第二、第三模式留有最好的探测头安装位置,这是其他模式所不具有的,而且电路较简单。
相位干涉仪设计中,以下几个关键技术应重点考虑:角度模糊、cosβ增益、机械校准、弹体刚度要求、容错要求和宽波束低增益天线等。
相位干涉仪是一种反辐射制导技术,且易实现全波段工作,用它可以组装成各种反辐射导引头。
多模传感器是多模导引头的关键部件。
它的结构形式主要有3种:第1种是分离式结构,即每个通道采用单独的光学/天线系统和探测器;第2种是共孔径结构,即采用一个共用的光学/天线系统和分开设置的探测器;第3种是采用单孔径光学系统和夹层结构的双色探测器。