框架式红外导引头伺服系统跟踪特性研究
红外型空空导弹导引头特点及实现方式分析
红外型空空导弹导引头特点及实现方式分析作者：张红波鲁星李妙玲来源：《中国军转民》 2014年第7期张红波鲁星李妙玲引言随着科学技术的发展，战争攻防对抗日益激烈，战争环境日趋复杂，要求红外型空空导弹能在复杂的环境和强干扰条件下准确地探测、识别、跟踪目标。
为此，目前，空空导弹将采用红外导引头技术，它主要有许多独特的技术要求及特点。
1. 红外型空空导弹导引头技术要求及特点分析1.1 具备更高的空间分辨力与探测性能红外导引头技术从单元、多元发展到成像，导弹的空间分辨率和抗干扰能力不断提高。
红外成像制导系统摆脱了把跟踪目标作为一个点热源因而只能跟踪目标最热部分的局限性，通过成像探测器捕获目标的红外图像，其温度分辨率小于0.1℃，可为控制系统提供更多的目标形状、能量信息，使得导弹的命中精度高、抗干扰性强。
成像制导使其制导系统具有一定“智能”和软件可编程灵活性，可根据图像特性，选择目标要害部位进行攻击，故可以在复杂背景或强干扰情况下仍能准确地击中目标，从根本上改善制导武器的性能。
目前作为主流的红外成像导引头采用了线列扫描成像（IRIS-T）或凝视成像技术（AIM-9X，ASRAAM）。
线列扫描成像具有更好的抗激光干扰的能力，且探测器像元的均匀性较好。
而凝视红外成像制导技术由于采用大规模探测单元和凝视工作方式，能够连续累积目标辐射能量，因此具有高分辨率、高灵敏度、高信息更新率的优点，适用于对高速机动小目标、复杂地物背景中的运动目标或隐蔽目标的成像。
此外，凝视成像省去了机电扫描部件，体积小、重量轻、可靠性高，非常适用于对空间、重量要求高的空空导弹。
由于第五代空空导弹本身对红外导引头的探测灵敏度、杂波抑制能力、目标识别能力、瞄准点识别选择能力均有很高的要求，这些要求都希望导引头有小的单元瞬时视场（空间分辨率）。
对于导弹系统而言，大的视场和小的单元瞬时视场往往是相互抵触的。
大的视场对于提高目标探测概率、降低对中制导精度要求等导弹战术性能有利。
导引头伺服系统隔离度与测试
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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。
导引头伺服控制系统设计与开发
导引头伺服控制系统设计与开发导引头伺服控制系统设计与开发一、引言导引头是一种用于精确指向并追踪目标的装置，广泛应用于导弹、火箭、飞机等领域。
其中，导引头伺服控制系统是导引头能够实现精确指向目标的核心部件。
本文将围绕导引头伺服控制系统的设计与开发展开探讨。
二、系统架构导引头伺服控制系统的架构主要包括传感器、信号处理单元、控制算法和执行器。
传感器负责感知导引头与目标之间的相对位置，将信号传递给信号处理单元进行处理。
信号处理单元对传感器信号进行滤波和放大等处理，提取出目标相关的信息。
控制算法根据目标信息和系统状态，计算出合适的控制策略，并发送给执行器执行。
执行器通过控制导引头的姿态，并通过反馈信号实现闭环控制。
三、传感器选择在导引头伺服控制系统中，传感器起到了关键的作用。
传感器的选择应考虑到性能要求和实际应用需求。
一种常用的传感器是陀螺仪，它可以测量导引头的角度和角速度，提供精确的姿态信息。
另外，加速度计可以提供导引头的线加速度信息，进一步提高系统的稳定性和精度。
四、信号处理信号处理是保证传感器信号质量的重要一环。
通过信号处理，我们可以滤除噪声、提取目标信息，进而更好地进行控制。
一种常用的信号处理方法是卡尔曼滤波，它能够估计出系统的状态，并预测未来的状态。
同时，为了提高系统的实时性，还可采用数字信号处理方法，如快速傅里叶变换等。
五、控制算法在导引头伺服控制系统中，控制算法是决定导引头姿态的关键因素。
常用的控制算法包括比例积分微分（PID）控制、模糊控制和自适应控制等。
PID控制是一种经典的控制算法，通过调节比例、积分和微分三个参数，实现对系统的准确控制。
模糊控制通过模糊逻辑和模糊规则，根据输入的误差和误差变化率输出一个模糊的控制量。
自适应控制则通过监测系统的动态性能和稳定性，根据实时的系统状态自适应地调整控制参数。
六、执行器设计执行器是导引头伺服控制系统中的输出部件，它负责根据控制指令使导引头运动到期望的位置。
红外成像导引头动态性能测试系统设计
结果。通过对某型号红外成像导 弓 ｆ 头的测试和验证，证明 了 该系统工作高效、稳定，为红外成像导
引头的动态性能测试提供 了有效的方法和手段。
虚 拟仪 器 关键词：动态性能；红外成像导引头； 目 标模拟；
中图 分类 号 ：Ｔ Ｊ ７ ６ ５ ． ３ ３ ３
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ８ ８ ９ １ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ — １ ０ ７ ８ — ０ ５
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｉ ｒ Ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ Ａ ｎ ｔ ｉ — Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ， Ａ ｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｕｒ ａ ｔ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｐｒ ｏ ｖｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｄ ｎ ａ ｙ ｍｉ ｃ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ ｎｆ ｒ ｒｅ ａ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｅ ｋｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ， ｉ ｎｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｅ ｋｅ ｒ ，ｔ ａ ｒ ｇｅ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｉ ｎｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎｔ
红外成像导引头角跟踪系统仿真分析
ｔ ｃ ｎ ｏ ｐ ｏ ｅ ｓ ｅ ｅ ｋ ａ ｙ ｓ ｔ ｆ ｅ ｉ ｎ ｓ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ Ａｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ａ ｅ ｇ ｏ ｔ－ ｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｒ ｋ ｇ ｌ ｏ ｆｔ ｅ ｋ ｒａ ｅ ｄ ａ ｓｙ ｄ ｓ ｐ ｃ ｆ ａ ｏ ． ｄ ｈ ｅ ｋ ｒ ｈ ｓｔ ｏ ｄ ａ ｉｉ ｅ ｅ ｅ ｃ ａｉ ｈ ｉ ｇ ｉ ｉ ｈ ｎ ｎ ｆ
Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ｈ ｎ ｌ ｒ ｃｎ ｙ ｔ ｍቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｌ ｓｓｏ ｅ ａ ｇ ｅ ｔａ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｔ
ｆ ｒｉ ｒ ｒ ｄ ｉ ａ ｉ ｅ ｋｅ ｏ ｎｆａ ｅ ｍ ｇｎｇ ｓ ｅ ｒ
Ｙ ＡＮＧ ａ Ｘｉｏ￣ｉ ｎｇ，ＣＵＩ Ｄｅ－ｏ ｇ ｄｎ。
杨 晓英 ， 得 东 崔
（． １ 中国兵 器工 业 集 团公 司 第二 Ｏ 三研 究所 ， 西 西安 ７０ ６ ； 陕 １０ ５
２西 北工业 大学 电子信 息 学院 ， 西 西安 ７０ ７ ） ． 陕 １０ ２ 摘 要 ： 据红 外成像 导 引 头角跟踪 系统控 制 回路 各部 分 的线性 化数 学模 型 。 立 了导 引头 的数 学 根 建 模 型 。对导 引头 角跟 踪 回路 进行 了仿 真和分析 ， 从跟 踪 回路 的跟 踪性 能 、 参数 变化 对 回路性 能 的影响 、 考 虑射手模 型 时角跟 踪 回路 的性 能、 离度测 试等 方面进行 了分析和验 证 。仿 真 结果表 明 ， 引头跟踪 回路 隔 导 的超调 量、 上升 时间、 隔离度等 性能 已基本 满足设计要 求 ， 且具 有较好 的抗 干扰 能力 。对导 引 头角跟 踪 系
统进一 步优 化提 出了建议 ， 为红 外成像导 弹制导 系统 总体 方案的确 定和 总体 参数 的设 计提供 了依 据。
雷达导引头伺服系统的研究与开发
雷达导引头伺服系统的研究与开发雷达导引头伺服系统的研究与开发引言：雷达导引头是一种用于制导导弹、飞机和舰船武器系统的关键组件。
它通过接收雷达信号并进行分析来实现目标的精确定位和跟踪。
而伺服系统则是控制导引头的关键技术之一，通过对导引头进行准确的控制，实现目标跟踪和精确制导的功能。
本文将介绍雷达导引头伺服系统的研究与开发。
一、雷达导引头伺服系统的工作原理：雷达导引头伺服系统主要由控制电路、电动机和传感器组成。
其中，控制电路用于接收并处理雷达信号，获取目标位置和速度信息。
根据这些信息，控制电路计算出导引头的运动轨迹，并通过控制电机实现对导引头的精准控制。
传感器则负责实时监测导引头的位置和反馈给控制电路，以实现闭环控制。
二、伺服系统的设计与研发：1. 伺服系统的设计要求：（1）精确性：伺服系统需要对目标进行精确的跟踪，确保导引头始终指向目标。
（2）快速性：伺服系统需要具备快速响应的能力，能够在短时间内调整导引头的位置。
（3）稳定性：伺服系统需要具备稳定的性能，能够在各种复杂环境下保持良好的工作状态。
2. 控制算法的优化：为了提高伺服系统的性能，研究人员们致力于对控制算法进行优化。
目前常用的控制算法包括比例-积分-微分（PID）控制算法和模糊控制算法。
PID算法通过对误差的比例、积分和微分进行调节，来实现更精确的控制。
而模糊控制算法则通过建立模糊规则库，根据不同情况下的输入输出进行推理，实现对导引头的优化控制。
3. 伺服系统的硬件设计：伺服系统的硬件设计也是开发过程中的重要环节。
为了实现快速而精确的控制，需要选择高精度的电动机和传感器，并与控制电路实现良好的匹配。
此外，为了提高伺服系统的可靠性和稳定性，还需要考虑电源、温度控制和防震等方面的设计。
三、伺服系统的性能测试与优化：1. 性能测试：在伺服系统研发完成后，需要进行性能测试，以评估系统的稳定性和性能是否满足设计要求。
性能测试包括静态测试和动态测试两个方面。
红外凝视成像导引头随动系统误差分析
（ 北京 华北光 学仪 器有 限公 司 ， 北京 １ ０ ５ ） ００ ０ 摘 要 ： 了分析 红外 图像 末制 导 导弹 的 落点精 度 。 为 需要 对 红 外成像 导 引头 的输 出误 差进 行 估 算 。
分析 了红 外凝视 成像 导 引头伺 服稳像 平 台的控 制 回路 ， 以该 回路 为依 据 ， 分考 虑 系统 中误 差 产 生 并 充 的 外 因和 内因 ， 讨论 了存 在 于导 引头输 出量 中的 弹体扰 动误 差和成 像误 差 ， 以及 部件 漂移误 差和 测速 坐标 系误 差 ， 导 了各误 差项 的表 达形 式 ， 推 最后 基 于以上 分析 ， 就如 何 有效控 制导 引 头误 差 ， 高其 精 提
输 出 的视 线 角速度 与 实 际 的弹 目连 线 角速 度 的偏 差 。
采用 大规 模红 外成 像 阵列 的红外 凝 视成 像 导 引头 ， 摆
脱 了复杂 的光 机 扫描 机 构 。 使光 学 成像 导 引 头 的优 势
度 。 出了有针 对性 的 方法和 关键 点 。 提
关键词 ： 红外凝 视成 像 导 引头 ； 误 差 ； 随 动 系统 ； 稳 像平 台 中 图分类 号 ： Ｊ６ Ｔ７５ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ７ ２ ７ （０ ６０ — ０ ５ ０ １０ — ２６ ２ ０ ）１ ０ ２ — ６
ａ ｄ ｔ ｎ，ｂ ｓ ｄ ｎ ｈｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｂ ｖ ｈ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｄ ｉｏ ｉ ａ ｅ ｏ ｔ ａ ｌ ｓｓ ａ ｏ ｅ，ｔ ｒ ｃｉａ ｍｅ ｏ ａｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｎ ｒ ｅ ｔ ｆｅ ｔ ｅ ｙ ｏ ｔｏ ｈ ｔ ｄｓ ｒ ｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ｅ ｆ ｃ ｉ ｌ ｃ ｎ ｒ ｌ ｖ
基于四象限探测器的红外导引头目标捕获和跟踪系统
测器的红外导引头 目标捕获和跟踪系统
４１
５ 结论
本文 主要针 对 实验室 环境 下 的激光 半主 动制 导 半 实物 仿 真 系统 的红 外 导 引头 展 开研 究 ，论 文 主 要 完成 了红 外导 引 头光 学 系 统设 计 、四象 限探 测 器 的 处理 电路 和基 于 ＤＳＰ２８１２的数据 采 集 电路 设计 ，并 结合 两轴 转 台控 制 实现 了对 目标 的跟踪 。经 实验 验 证能 够在 实验 室环境 下完 成对 激光 目标模 拟 器 的捕 获和跟 踪 。
韩 文 波 ，杨 晓 茂
（长春理工 大学 光 电工程学 院 ，长春 １３００２２）
摘 要 ：设计的红 外导 引头主要 为激光半主动 制导半 实物仿真 系统 的 目标捕 获装置 ，它的性 能直接 影响整个半 实物仿 真 系
统 的定位精度 。首先在 详细分析 了导引头的性能指标基础 上设计一套红 外导 引头的光 学系统，并用ＺＥＭＡＸ验证 了光 学 系
关键词 ：导引头 ；四象限探 测器 ；三轴转 台
中图分类 号 ： ＴＰ３９１．４３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１６７２－９８７０（２０１６）０ｌ一００３６一Ｏ６
Ｔａｒｇｅｔ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｅｅｋｅｒ
Ｈ ＡＮ Ｗ ｅｎｂｏ． ＹＡＮＧ Ｘｉａｏｍ ａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２）
半 主 动 激 光 制 导武 器 仿 真 系统 的 核 心 是 导 引 本文 设计 的红 外 导引 头半 实物 仿真 系统 主要 满 足下 头 ，导 引 头 的性 能 直 接影 响到 激 光制 导 武 器 的追 踪 面几 项 指 标 ：（１）波 长 ：１．０６４ｍｍ；（２）接 收 视 场 ２ｃｏ： 目标方位的精度 。导引头的作用是搜索 、捕获和追 ±５。；（３）相对 孑Ｌ径 ：Ｄ／厂 １；（４）系统总长 Ｌ ：Ｌ 踪 目标 ，整 个 系统 的组 成如 图 １所 示 。激光 目标模 １００ｍ ｍ 。 拟 器 漫反 射 回来 的激 光信 号经 过光 学 系统 聚焦 到 四 象 限探 测 器 ，经过 预处 理 电路 和信 号采 集 ，从 而 得 到 目标 的方 位信 息 。结合 两 轴转 台 的运 动控 制实 现导 引头对 目标 捕 获 和追踪 。
【免费】-》导引头伺服系统隔离度与测试
收稿日期 :2008212223 ;修订日期 :2009203213. 基金项目 :国防预研基金资助项目 (No . 10401020202a)
1994
光学 精密工程
第 17 卷
1 引 言
导弹在飞行过程中 ,由于发动机和空气阻力 等因素的影响 ,弹体始终处于剧烈振动摇摆中。 这种扰动不但会影响导引头的目标位置测量精 度 ,而且会影响目标的识别甚至导致导引头无法 捕获与跟踪目标[122] 。导引头通常采用两轴两框 架机构 ,利用陀螺的惯性速率测量功能构成稳定 平台来隔离载体扰动并跟踪目标 。隔离度是指导 引头伺服系统对弹体扰动的去耦能力 ,是评价导 引头伺服系统扰动隔离性能的一个重要指标 。如 何简单高效地测试隔离度对提高导引头伺服系统 的开发效率具有重要意义 。目前常用的测试法是 使用飞行仿真转台模拟弹体扰动 ,使用 PSD 或 CCD 测量隔离后的扰动[324 ] ,这种方法可以获得 较高的测量精度 ,但是测试系统组成复杂 ,数据处 理难度较高 ,测试过程耗时较长 ,比较适用于系统 最后的性能检验 ,而不太适用于系统的开发过程 。 本文将从分析导引头伺服系统的扰动隔离原理入 手 ,提出一种适用于伺服系统调试阶段的 、基于 dSPACE 半实物仿真系统的隔离度测试方法 。
统为间接稳定式[6] 。此时陀螺输出为弹体在惯性
空间的角速度 。由式 (1) 可得 :
λ = + o y
gyro_ y
y
iz = ( gyro_ x si n λy +
gyro_ z co s λy ) +λz .
(3)
显然 ,将弹体扰动角速度通过姿态变换可获
得框架在惯性空间的角速度 , 以此构成稳定回路
Disturbance isolation index of seeker servo system and its test
红外导引头关键技术国内外研究现状综述
DOI :10.19297/ki.41-1228/tj.2018.03.001红外导引头关键技术国内外研究现状综述马晓平,赵良玉(北京理工大学宇航学院,北京 100081) 摘 要:红外导引头是先进精确制导武器普遍采用的目标敏感装置之一,在简单介绍红外导引头组成及工作流程的基础上,综述了红外导引头关键技术———红外探测技术、自动目标识别技术和图像实时处理技术的国内外研究现状及其发展趋势,指出红外导引头向着复合化、系列化、小型化、标准化、通用化、网络化、智能化、多用途及低成本的趋势发展。
关键词:红外导引头;红外探测;自动目标识别;图像实时处理中图分类号:TJ765.3 文献标识码:A 文章编号:1673-5048(2018)03-0003-080 引 言随着现代战争日趋信息化、智能化,战场环境日益复杂化以及作战任务需求日渐多样化,现代军事的作战理念和作战形态正悄然发生着深刻的变化,实现低成本、高精度、超视距的目标打击成为现代军事任务的重要指标,而精确制导武器作为典型的信息化武器已经普遍应用于关键军事目标的精确打击任务当中,也将在未来的信息化战场上扮演着越来越重要的角色。
导引头作为精确制导武器系统的核心,兼具自主搜索、识别与跟踪目标的复杂功能,能够持续输入目标信息并给出制导控制指令,确保武器系统不断地跟踪目标,进而实现对目标的精确打击[1]。
随着光电技术的不断发展,导引头工作的频谱范围已经广泛地覆盖了可见光、红外波段、毫米波、激光以及多谱段复合。
因为红外导引头在制导精度、抗干扰性、隐蔽性和效费比等方面具有很大优势,已经成为先进精确制导武器广泛采用的目标敏感装置之一[2]。
20世纪50年代初期,美国与苏联冷战期间军事装备与技术的竞争使红外导引头技术竞相推陈出新,而将红外导引技术最早运用于制导武器是源自1956年美国海军研制成功的第一代红外型AIM -9B“响尾蛇”空空导弹[3-5]。
经过六十多年的发展,红外导引头已经在地空、空地、空空、地地等战术导弹武器中得到了广泛应用,其具体的发展历程根据技术特征的不同分为以下四个方面:在探测波段的发展上,经历了从近红外波段探测(1~3μm)到中远红外波段探测(3~5μm,8~12μm);在探测器类型上,经历了从非制冷硫化铅探测器、制冷硫化铅/锑化铟探测器到制冷/非制冷焦平面成像探测器;在探测体制上,经历了从光机扫描到凝视焦平面探测的发展;在探测模式上,经历了从“点源”探测到“成像”探测的发展过程[6-7]。
红外跟踪制导
赫谢尔
Embedded System Laboratory
1.红外技术在国民经济方面的应用
红外测温仪
Embedded System Laboratory
红外遥感仪
2.军事侦察
二战以来，就对被动红外侦察进行着持续不断的研究。 早期美 国在U—2飞机上安装了红外照相机六十年代末，出现了前视红外(热 象仪)，使实时侦察能力大为增强。
红外跟踪制导的实验
器件：主要由物镜、红外滤光片、调制盘、场镜和 红外传感器构成
工作流程：
产生红外辐射 红外感受器接受
电信号 鉴 幅 鉴 相
模拟处理
进行计算处理
A/D
追踪目标
相应伺服电机 控制
传入单片机
Embedded System Laboratory
单片机系统框图
Embedded System Laboratory
Embedded System Laboratory
红外跟踪制导
Infrared tracking guidance
Embedded System Laboratory
主要内容概括
一、红外基础知识概述 二、红外技术的应用以及红外跟踪制导的内容及原理 三、红外跟踪制导的实验 四、逃脱红外跟踪制导导弹跟踪的方法
红外跟踪制导的光学实验
Embedded System Laboratory
逃脱红外线制导导弹跟踪的方法
红外线制导导弹受干扰,只要目标附近有温度和热辐射量远远超过目标本 身的红外线制导导弹就会脱离原来轨道。 1. 减少红外线信号
2. 运用被动诱饵
3. 侦测并采取主动反制措施
Embedded System Laboratory
其使手机和电脑间可以无线传输数据; 可以再同样具备红外接口的设备间进行信息交流; 同时红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用 由于需要对接才能传输信息，安全性较强
红外成像对抗中导引头伺服系统建模与分析
像 制 导武 器对抗 图像 注入 式 闭环 仿真 测 试 实验 提供 了方 法和模 型 支持 。
关键 词 ：红 外成 像 对抗 ； 红外成 像 导 引头 ； 图像 注入 式仿 真 ； 伺服 系统建模
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｎ９ ７ ７ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ２ ２ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ２ ６ ０ ３ — ０ ５
ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｉ Ｒ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｅ ｋ ｅ ｒ ｗ ａ ｓ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｅ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
性能 的等 效性 分析 。基 于此 ， 结合 某型 红外成 像 导 引头的 结构组 成特 点 ， 将 导 引头划分 为七 个不 同的 功能模 块 ，提 出了导 引头伺服 控 制 系统建模 的 总体 设计 方 法。采 用机理 建模 和 实验 测试 结合 的 方法 建 立 了该 型导 引 头完整 的伺 服 系统模 型 ， 导 引 头在 幅值 ５ 。 ， 频率 ２ Ｈ ｚ弹 体 正 弦扰 动 下的 光轴 能 够保 持稳定， 经过 测试 ， 导 引 头 实际输 出弹 目视 线 角和 角速 率 能够 高精度 稳定 跟踪 真 实的 弹 目视 线 角和 角 速率 ，结 果验证 了伺 服控 制 系统数 学模 型 的 准确性 。研 究成 果为 同类设 备伺 服 系统 的建模 和 红 外成
ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｂ ｙ ｍ ｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｂ ｕｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏｒ ｔ ｈｅ Ｉ Ｒ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎｇ ｓ ｅ ｅ ｋ ｅ ｒ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ，ｔ ｈｅ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｓ ｅ ｅ ｋ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｎ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ
红外导引头综述_赵善彪
飞航导弹 2006年第 8期
第二阶段的红外导引头是在 20世纪 60年代中 期到 70年代中期之间 , 其探测器采用了制冷的硫 化铅或锑化铟 , 工作波段已延伸到 3μm ～ 5μm 的中 红外波段 , 改进了调制盘并提高了位标器的跟踪能 力 , 同时在信号处理电路上进行了改进 , 使这一代 导引头的作战性能得到了较大的提高 。 这一代的典 型产品有美国的 A IM -9D、 法国的马特拉 R530等空 空导弹 。 这一时期的红外制 导武器虽然仍 属尾追 型 , 但导弹的攻击范围得以扩大 , 可以从后方攻击 机动目标 。
1 红外导引头的功能与组成 1. 1 红外导引头的功能
1)接收目标 (飞机 , 坦克等 )的红外辐射 , 完成 对目标的自动搜索 、 识别和捕获 ;
2)隔离弹体的角运动 , 稳定光学 (或天线 )轴 , 为提取目标视线角提供参考系 ;
3) 对 锁定 后 的目 标 进 行 自 动 跟 踪 并实 时 输 出 俯仰 、 偏航两路视线角速度信号 ;
4)输出两路弹轴与光学 (或天线 )轴的框架角 信号 。 1. 2 红外导引头的组成
红外导引头通常由光学系统 、 调制器 、 红外探 测器 、 制冷器 、 陀螺伺服 系统以及 电子线路 等组 成 , 其框图如图 1所示 。其中 , 光学系统 、调制器 、 红外探测器 、 制冷器和陀螺伺服系统所组成的光电 机械系统又叫位标器 , 所以 , 从结构上来看 , 红外 导引头即由红外位标器和电子线路 (舱 )组成 , 示意
导引头伺服机构动态装调关键技术研究
导引头伺服机构动态装调关键技术研究目录摘要 (i)Abstract ..................................................................................................... ......... i ii 第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 装配在现代制造业中的地位 (1)1.1.3 动态装调概念 (1)1.1.4 课题的提出 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 装配工艺参数对装配质量的影响 (3)1.2.2 装配工艺参数映射研究 (6)1.2.3 计算实验技术 (9)1.2.4 数据挖掘技术 (10)1.3 面临的主要问题及现有研究的不足 (12)1.3.1 面临主要问题 (12)1.3.2 现有研究不足 (13)1.4 研究目的、意义及主要内容 (14)1.4.1 研究目的及意义 (14)1.4.2 研究内容 (14)1.4.3 研究总体思路 (15)1.5 论文组织结构 (17)第二章光滑结合面接触理论扩展 (21)2.1 引言 (21)2.2 光滑机械结合面接触理论概述 (21)2.3 Hertz接触刚度理论扩展 (24)2.3.1 Hertz接触刚度理论 (25)2.3.2 Hertz接触理论扩展 (28)2.4 扩展型Hertz接触理论应用 (33)2.4.1 消隙齿轮结构 (33)2.4.2 轴承联接 (37)2.5 本章小结 (43)第三章粗糙结合面接触理论扩展 (45)3.1 引言 (45)3.2 M-B分形接触理论 (45)3.3 M-B分形接触理论扩展 (50)3.3.1 M-B双分形接触模型 (50)3.3.2 M-B曲面分形接触模型 (53)3.3.3 M-B串联分形接触模型 (56)3.4 扩展型M-B分形接触理论应用 (57)3.4.1 螺栓联接 (57)3.4.2 孔轴配合 (62)3.5 本章小结 (63)第四章扩展型M-B分形接触理论实验验证 (65) 4.1 引言 (65)4.2 扩展型M-B分形接触理论验证方案 (65) 4.3 结合面对方板联接结构谐振频率影响 (69) 4.4 粗糙度对方板联接结构接触刚度影响 (70) 4.5 尺寸对方板联接结构接触刚度影响 (75) 4.6 材料对方板联接结构接触刚度影响 (76) 4.7 加工方法对结合面对接触刚度影响 (78) 4.8 本章小结 (80)第五章导引头伺服机构动力学建模和仿真 (81) 5.1 引言 (81)5.2 典型联接件动力学建模 (81)5.2.1 螺栓联接动力学建模 (86)5.2.2 消隙齿轮动力学建模 (89)5.2.3 角接触球轴承动力学建模 (91)5.3 整机动力学建模 (97)5.3.1 单元网格划分 (98)5.3.2 联接结合面接触参数映射 (101)5.3.3 集中式接触动力学建模 (103)5.3.4 分布式接触动力学建模 (106)5.3.5 刚度、阻尼整体拼装 (109)5.4 本章小结 (110)第六章导引头伺服机构动态装调计算实验 (111)6.1 引言 (111)6.2 计算实验 (111)6.2.1 计算实验技术 (111)6.2.2 计算实验流程 (113)6.3 计算案例分析 (115)6.3.1 建立仿真模型 (115)6.3.2 计算实验设置 (118)6.3.3 计算实验结果数据分析 (124)6.3.4 计算实验应用 (128)6.4 理论验证与数据挖掘 (129)6.4.1 装配工艺参数对导引头俯仰轴系谐振频率影响 (129) 6.4.2 伺服机构轴系的动态性能预测和装调决策 (136) 6.5 本章小结 (144)第七章结论与展望 (145)7.1 主要研究结论 (145)7.2 今后工作展望 (146)致谢 (149)参考文献 (153)作者在学期间取得的学术成果 (165)附录A 参数表 (166)附录B M-B分形理论计算 (167)附录C 轴承谐振频率计算 (169)附录D 扭转谐振频率实验 (171)表目录表2.1 接触类型集 (30)表2.2 真实接触面积 (31)表2.3 角接触球轴承参数列表 (38)表2.4 轴承预紧相关参数列表 (39)表2.5 角接触球轴承参数值列表 (42)表3.1 曲面影响系数 (54)表5.1 零部件列表 (99)表5.2 联接关系列表 (99)表5.3 刚体单元划分列表 (100)表5.4 参数映射表 (101)表6.1 设计因素列表 (118)表6.2 参数对应表 (119)表6.3 Bushing参数设置 (120)表6.4 线性拟合系数 (126)表6.5 设计因素降维后的近似模型系数 (128) 表6.7 交互模型降维近似拟合系数 (139)表6.8 二次模型降维近似拟合系数表 (141) 表6.9 三次模型降维近似拟合系数 (142)图目录图1.1 动态装调与平行计算实验 (16)图1.2 文章总体结构图 (17)图2.1 Hertz接触模型 (22)图2.2 Hertz接触理论 (29)图2.3 两球体接触 (31)图2.4 两圆柱接触 (32)图2.5 消隙齿轮 (34)图2.6 消隙齿轮简图 (34)图2.7 消隙齿轮啮合 (35)图2.8 消隙齿轮与主动齿轮传动等效模型 (36)图2.9 角接触球轴承单个滚动体接触变形 (37)图2.10 轴承滚动体位置几何关系 (39)图2.11 低速状体下角接触球轴承滚动体接触情况 (39)图2.12 理论刚度与简化刚度对比 (41)图2.13 理论刚度与简化刚度误差 (42)图3.1 粗糙面接触 (46)图3.2 Hertz过渡到M-B (46)图3.3 粗糙面真实接触面积 (47)图3.4 两单分形面接触简化为双分形面与刚性平面接触 (50) 图3.5 双分形面结构函数对数曲线 (51)图3.6 曲面接触微观模型 (53)图3.7 球接触曲面影响系数 (54)图3.8 圆柱接触曲面影响系数 (55)图3.9 接触面与接触基体串联简化模型 (56)图3.10 结合面真实接触状态 (57)图3.11 M-B分形模型接触刚度随D和G变化趋势 (58)图3.12 M-B串联模型法向刚度随D和G变化趋势 (58)图3.13 M-B串联模型法向阻尼随D和G变化趋势 (59)图3.14 M-B双分形模型简化 (60)图3.15 M-B双分形模型法向接触刚度、阻尼 (61)图3.16 M-B曲面分形模型接触刚度 (61)图3.17 螺栓联接的六个自由度 (62)图3.18 孔轴配合接触 (63)图4.1 模态实验原理 (66)图4.2 螺栓联接实验原理 (66)图4.3 总体实验框架 (67)图4.4 定力矩扳手 (67)图4.5 螺栓拉压力学性能 (68)图4.6 粗糙方板试件 (68)图4.7 整体粗糙方板和分离粗糙方板结构 (69)图4.8 整块板谐振频率与两块用螺栓联接板谐振频率对比 (70) 图4.9 不同粗糙度的方板联接结构 (71)图4.10 谐振频率随预紧力变化趋势 (73)图4.11 粗糙度对方板结构谐振频率影响 (74)图4.12 不同大小的粗糙方板联接结构 (75)图4.13 大板与小板谐振频率对比 (76)图4.14 不同材料的粗糙方板联接结构 (77)图4.15 材料对方板联接结构谐频影响 (77)图4.16 铣削和车削方板结构 (79)图4.17 车削和铣削加工的方板联接结构谐频差异 (79)图5.1 装配体简化图 (82)图5.2 共线接触“单元” (82)图5.3 垂直接触“单元” (83)图5.4 平行接触“单元” (83)图5.5 倾斜接触“单元” (84)图5.6螺栓预紧变形图 (86)图5.7 螺栓串联、并联和混联 (87)图5.8 齿轮装配几何偏差 (89)图5.9 齿轮装配中心距偏差 (89)图5.10 齿轮啮合模型等效 (90)图5.11 轴承预紧对位移的影响 (91)图5.12 角接触球轴承滚动体的刚度分解 (92)图5.13 轴承支撑动力学模型 (94)图5.14 轴承yoz平面接触示意图 (95)图5.15 轴承xoz平面接触示意图 (95)图5.16 轴承和齿轮联合简化 (96)图5.17 xoz面和yoz面接触示意图 (97)图5.18 伺服机构模型 (98)图5.19 伺服机构柔性联接关系略图 (101)图5.20 伺服机构柔性联接关系详图 (103)图5.21 集中式螺栓联接平板结构 (103)图5.22 坐标系自由度分解 (103)图5.23 伺服机构单元划分和接触等效 (105)图5.24 分布式螺栓联接平板结构 (106)图5.25 分布式结合面接触示意图 (107)图5.26 刚体6的接触示意图 (107)图5.27 刚体5的接触示意图 (108)图6.1 复杂系统特点和解决方案 (111)图6.2 正反解算 (113)图6.3 闭环反馈、并行执行 (115)图6.4 ADAMS计算实验过程 (116)图6.5 齿轮-轴承传动示意图 (116)图6.6 伺服机构传动装置部分结构简图 (117)图6.7 设计目标设置 (121)图6.8 振动和多次仿真脚本设置 (121)图6.9 Insight入口设置 (122)图6.10 设计因素和设计目标设置 (122)图6.11 实验方法选择 (123)图6.12 实验任务表 (123)图6.13 蒙特卡洛实验结果 (124)图6.14 计算实验设计因素与设计目标列表 (124) 图6.15 最大和最低谐振频率实验序号 (125)图6.16 结果统计分析 (125)图6.17 线性模型主成份分析 (126)图6.18 线性模型拟合度 (126)图6.19 线性模型残差 (127)图6.20 线性模型降维残差 (128)图6.21 计算实验应用流程 (128)图6.22 伺服机构扭转谐频测试 (130)图6.23 实验步骤 (131)图6.24 消隙齿轮错齿数对扭转谐振频率影响 (132)图6.25 伺服机构轴系简化示意图 (133)图6.26 半轴垫片厚度对伺服机构轴系扭转谐频影响 (134) 图6.27 参数正反映射 (136)图6.28 交互模型主成份分析 (138)图6.29 交互模型拟合度 (138)图6.30 交互模型拟合系数 (138)图6.31 交互模型残差 (139)图6.32 二次模型主成份分析 (140)图6.33 二次模型拟合度 (140)图6.34 二次模型拟合系数 (140)图6.35 二次模型残差 (141)图6.36 三次模型拟合度 (142)图6.37 三次模型残差 (143)。
红外搜索跟踪系统的研究现状与发展趋势_刘忠领
的 VAMPIＲ 经过一系列改进， 朝着多波段探测、 模
· 97· 刘忠领， 于振红， 李立仁， 等： 红外搜索跟踪系统的研究现状与发展趋势
表2 Table 2 名称 入射孔径 / mm 垂直视场 / （ ° ） 角分辨率 / mrad 工作波段 / μm 俯仰范围 / （ ° ） 输入信号 图2 苏 － 27SK 装备的 OEPS － 29 红外搜索系统 Fig． 2 OEPS － 27 IＲSS of 27SK 输出信号 MTBF / h MTTＲ / min 200 6 0． 45 3 ～ 5， 8 ～ 10． 5 － 20 ～ + 80 航向、 航速、 纵横摇 视频 CCIＲ 标准原视频信号、 点迹 与跟踪的串行信号， 并行数字信号 2 000 30 SPIＲAL 系统红外光学系统参数如下 Parameter of SPIＲAL infrared optical system 参数
Apr． 2014 现代防御技术 Vol． 42 No． 2 MODEＲN DEFENCE TECHNOLOGY 2014 年 4 月 第 42 卷 第 2 期
探测跟踪技术
红外搜索跟踪系统的研究现状与发展趋势
如图 2 所示 。 采用了 64 元线列锑化铟器件 ， 其对 低空约为 15 高空目标的迎头探测距离约为 50 km ， km ， 目标图 像 可 以 在 座 舱 内 的 ILS － 31 平 显 或 者 SEI － 31 垂直情况显示器中显示 ； OEPS － 29 将 红 外方位仪 、 激光测距仪 、 头盔瞄准器综合在一起形 成一个完成 的 系 统 ， 其中红外和激光共用一个光 学通道 ， 这样 保 证 了 激 光 测 距 仪 可 以 精 确 的 照 射 目标 ， 同时 又 降 低 了 系 统 的 体 积 和 重 量 。 雷 达 和 IＲST 同时 搜 索 目 标 ； 通 过 IＲST / 激 光 器 通 道 实 现 静默目标指示和交战 ； 机动作战中扩展搜索 、 跟踪 和目标 指 示 ， 包 括 指 示 AAM 导 弹 对 付 选 中 的 目 标 。 OEPS － 29 的 扫 描 范 围 为 ： 方 位 60° ～ － 60° ， 高低 60° ～ － 15° ， 具 备 3 种 搜 索 模 式 ： 60° × 10° ， 20° × 5° ， 3° × 3° ， 跟 踪 速 度 为 25° / s， 系统质量为 175 kg ， 如图 2 所示 。 2． 2 舰载 IＲST 系统
框架式导引头控制技术
框架式导引头控制技术
夏晓雷
【期刊名称】《四川兵工学报》
【年(卷),期】2011(032)009
【摘要】以电视制导为背景,就框架式导引头控制技术进行了研究。
阐述了现有模拟式框架导引头稳定跟踪平台的优缺点,分析了导引头稳定跟踪平台的设计方案及组成,通过对模拟式框架导引头稳定跟踪平台和数字式框架导引头稳定跟踪平台的比较,找出了二者的优缺点。
在建立系统的数学模型基础上,利用MATLAB计算了根轨迹、幅值裕量、相角裕量、超调量和过渡时间,求解了校正函数,通过串联校正来使系统满足初始要求。
在控制器的硬件设计上,选择了TMS320F2812信号处理器,说明了TPS767D318电源芯片和JTAG接口的引脚连接,同时,在基于F007集成运算放大器的基础上设计了由0～5V转变为0～3V的信号采样电路。
【总页数】5页(P43-46,50)
【作者】夏晓雷
【作者单位】海军装备部,重庆400000
【正文语种】中文
【中图分类】TJ765
【相关文献】
1.旋转弹框架式导引头动力学模型及分析 [J], 崔大朋;张建坤;徐松;苏建平
2.框架式红外导引头伺服系统跟踪特性研究 [J], 张昕;田仕达
3.红外导引头框架式稳定平台非线性动态特性分析 [J], 江乐果;胡百振;焦彤;刘滨;蔡彬
4.半捷联红外导引头高精度稳定控制技术研究 [J], 马迎晨;樊娜;史守峡
5.框架式红外导引头伺服系统跟踪特性研究 [J], 张昕[1];田仕达[2]
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３ 导弹六自由度方程
１ 导弹气动力和气动力矩 ３．
、 侧 定义在速度坐标系中的阻力 （ 沿轴负向定义为正 ） 力和升力 ， 分别用 Ｄ、 其计算公式为 ： Ｙ、 Ｚ 表示 ，
烌 ｙ ＋ω （ Ｆ Ｖｘ －ω Ｖｚ） ａ ｚ ｘ ｙ ＝ｍ ｙ ＝ｍ Ｖ 烍 ａ Ｆ Ｖｙ －ω Ｖｘ ） Ｖｚ ＋ω ｚ ＝ｍ ｚ ＝ ｍ（ ｘ ｙ 烎
ｏ ｓ ｉ ｎ ｓ －ｃ ψ 燄 ｃ ｓ ｓ ｃ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ＋ γ γ ψ ψ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｓ ｓ ｓ ｃ －ｃ γ －ｓ γ＋ｃ γ 燅 ψ ψ ｉ ｎ ｓ ｃ ｃ ｏ ｓ ｏ ｓ简介 ： 张昕 （ 男， 山东淄博人 ， 中国兵器 ２ 研究方向为精确制导 ； 田仕达 （ 男， 山东日照人， １ ９ ９ １－ ） ０ ６ 研究所硕士研究生 ， １ ９ ９ １－ ） 西北工业大学航天学院硕士研究生 ， 研究方向为飞行器制导控制 。
（ ） 地面坐标系与速度坐标系间的转换关系 。 地 面 坐 ３ 标系与速度坐标系之间的关系可以用 航 迹 倾 斜 角θ 、 航迹 方位 角 ψ Ｖ 和 航 迹 滚 转 角 γ Ｖ 表 示。 从 地 面 坐 标 系 。 ） ３ ＯｇＸｇ Ｙｇ Ｚｇ 到速度坐标系的转换矩阵表达式见式 （ （ ） ２
ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｏ ｓ ｉ ｎ ｃ ｓ ｃ α α －ｃ α β ｓ β 熿 燄 ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ Ｃ ｃ ｃ ｓ ｓ －ｓ α α α ａ→ｂ ＝ β β ｉ ｎ ０ 燀 ｓ β ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｃ ｓ ｃ θ θ Ｖ ψ 熿 ｃ ｃ ｓ ｃ ｃ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ θ γ γ θ γ ＝ －ｓ Ｖ Ｖ ＋ｓ Ｖ Ｖ Ｖ ψ ψ ｃ ｓ ｃ ｉ ｎ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ θ γ γ Ｖ Ｖ ＋ｓ Ｖ Ｖ ψ ψ 燀ｓ ｃ ｏ ｓ β
（ ） ６
Ｓ烌 Ｄ ＝Ｃ ｑ ｘ Ｓ烍 Ｙ ＝Ｃ ｑ ｙ
（ ） ４
可计算得到导弹弹体轴系速度 分 量 由此微分方程组 ， Ｖｘ 、 Ｖｙ 、 Ｖｚ 。 气动力到弹体轴三轴上的投影 ： ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｏ ｓ ｉ ｎ ＸＡ ＝－ Ｄ ｃ ｃ ｓ ｃ ｓ α α－Ｚ α β＋Ｙ β 烌 ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ ｃ ｃ ｓ ｓ ＹＡ ＝ Ｄ α α＋Ｚ α β＋Ｙ β 烍 ｓ ｃ ＺＡ ＝－ Ｄ ｉ ｎ ｏ ｓ β＋Ｚ β 烎 重力在弹体轴系的投影为 ： （ ） ７
４－６］ 。 馈构成的稳定回路实现对弹体扰动的隔离 ［
似成一阶惯性环节 ， 为 １ ｑ ｔ ｆ ） （ ２ １ ＝ ｓ＋１ τ ｑ ｔ ０ ５ ～ ０． １ ｓ。 制 导 律 采 用 比 例 导 引 初步选 取 τ ＝ ０． 律， 为：
红外导引头角跟踪回路框图如图 １ 所示 。
（ ） １ ３ θ ｑ ｃ ＝ Ｋ ｔ ｆ ） 中， 取值为 ４； ３ １ Ｋ 为比例导引系数 ， 式（ θ ｃ 为弹道倾
４． １ 制导算法简化模型
制导滤波 器 近 制导算法由制导滤波器及制导律构成 ，
４ 红外导引头跟踪回路数学模型
红外导引头通过测 量 目 标 红 外 辐 射 的 信 号 实 现 对 目 标的角度跟踪 ， 利用角度跟踪误差 （ 即失调角 ） 控制伺 服 平 台带动天线旋转 ， 使误差角趋 于 零； 同时利用速率陀螺反
·６·
软 件 导 刊 ２ ０ １ ５年
） 速度坐标系与弹体坐标系间的转换关系 。 弹 体 坐 ２ （ 标系与速度 坐 标 系 之 间 的 关 系 可 以 用 迎 角 α 和 侧 滑 角β 表示 。 从速度 坐 标 系 Ｏ Ｘａ Ｙａ Ｚａ 到 弹 体 坐 标 系 的 转 换 矩 ａ 。 ） 阵表达式见式 （ ２
］ ［ ３ １ －
究。
１ 坐标系定义 ２． ： 原点 Ｏｇ 取地面某点 ， 地面坐标系 （ Ｓ Ｘｇ Ｙｇ Ｚｇ ） ｇ －Ｏ ｇ
或目标在地面的投 ＯｇＸｇ 轴位 于 地 平 面 内 并 指 向 目 标 （ ； ；Ｏｇ 影） 轴 与 地 面 垂 直 向 上 为 正 Ｏｇ Ｙｇ Ｚｇ 轴 垂 直 于 指向右方为正 。 Ｘｇ Ｏｇ Ｙｇ 平面 ， ： 原点 Ｏ 弹体坐标系 （ Ｓ Ｘｂ Ｙｂ Ｚｂ ） ｂ －Ｏ ｂ ｂ 取导弹的质心 处， 指 ３ 个坐标轴 与 导 弹 固 连 ； Ｏ Ｘｂ 轴 与 机 身 轴 线 一 致 ， ｂ 向前为正 ； 垂 直 于 轴， 向上 Ｏ Ｙｂ 轴位 于 导 弹 对 称 平 面 内 ， ｂ 为正 ； 指向右方为正 。 Ｏ Ｚｂ 轴垂直于导弹对称平面 ， ｂ ： 原点 Ｏ 速度坐标系 （ Ｓ Ｘａ Ｙａ Ｚａ ） ａ －Ｏ ａ ａ 取在导弹的 珝 ； ； 质心处 Ｏ Ｘａ 轴与飞行速度Ｖ 的方向 一 致 Ｏ Ｙａ 位 于 导 ａ ａ 弹对称平面内 ， 垂直于 Ｏ 指向上方为正 ； Ｘａ 轴 ， Ｏ Ｚａ 轴垂 ａ ａ 直于导弹对称平面 ， 指向右方为正 。
第１ 田仕达 ： 框架式红外导引头伺服系统跟踪特性研究 ２ 期 张 昕 ，
·７·
角速度指令 。 法向过载指令 ｎ ｃ 可按下式计算 ： ｙ ） ｎ ｓ Ｖｍ ｃ（ ｙ ） （ ４ １ ＝ （ ） ７ ． ３ ｓ ５ θ ｇ ｃ ２ 飞行控制系统简化模型 ４． 飞行控制系统简化 模 型 由 法 向 过 载 指 令 限 制 和 表 述 飞行控制系统迟后的一阶惯性环节组成 。 ， （ · ′ ｉ ｎ ｉ ｎ（ ｎ ｎ ｎ ｓ ｎ ｜ ｇ ａ ｘ） ｃ ＝ ｍ ｃ｜ ｃｍ ｃ） ｙ ｙ ｙ ｙ 烌 （） ｎ １ ｙ ｓ ） ）＝ τ （ ′ ５ １ ｎ ｓ ｓ＋１ Ａ ｃ（ ｙ 烍 ） ） ５ Ｔ１ ｓ＋１ ７． ３ ｓ ｇ（ ｄ （ （）＝ ｎ Ｖｍ 烎 ｙ ｓ ） ， （ ， 中 为５ 式 为导弹可用过载限制 值 ５ ｎ １ 为 ｇ； ｃｍ ａ ｘ ｙ 导弹俯仰角速率 ； τ Ａ 为飞行控制系统 一 阶 等 效 时 间 常 数 ， 初 步确定其值为 ０． 为 ０． ２～０． ４ ｓ； Ｔ１ ７ ｄ 为气动时间常数 ， 。 ｓ ～１ ３ 目标特性 ４． ３． １ 目标运动学 ４． 假定目标静止或按匀速直线运动 ， 即
关键词 ： 红外导引头 ； 伺服系统 ； 快速跟踪 Ｉ Ｄ 校正 ； Ｐ ： ／ Ｏ Ｉ １ ０． １ １ ９ ０ ７ ｒ ｄ ｋ． １ ５ １ ８ ８ ７ Ｄ ｊ （ ） 中图分类号 ： ７ ０ ０ ０ Ｐ ３ ０ ２ 文献标识码 ： ６ ７ ２ ８ ０ ０ ２ ０ １ ５ １ ２ ０ ０ ５ ４ Ｔ Ａ 文章编号 ： １ － － － 由度仿真模型分别对导弹控制系统 、 制导系统性能进 行 研
燅
（ ） ３
Ｃ ｇ→ａ
ｏ ｓ ｉ ｎ ｓ －ｃ θ Ｖ ψ 燄 ｃ ｓ ｓ ｃ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ＋ θ γ γ Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ψ ψ
ｓ ｓ ｓ ｃ ｏ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｓ ｏ ｓ －ｃ －ｓ θ γ θ γ γ Ｖ Ｖ Ｖ ＋ｃ Ｖ Ｖ ψ ψ 燅 ３． ２ 导弹质心动力学方程 在弹体坐标系中 ， 建立导弹质心动力学方程 ： ａｘ ＝ ｍ（ Ｆｘ ＝ ｍ Ｖｚ －ω Ｖｙ ） Ｖｘ ＋ω ｚ ｙ
０ 引言
近年来精确制导武 器 在 几 次 局 部 战 争 中 显 示 出 超 常 的作战能力 ， 已成为 现 代 高 技 术 战 争 的 主 角 ， 使得现代战 争的形态发生了根本变化 ， 并不断影响着战争的进程 和 格 局 。 光电制导技术具 有 隐 蔽 性 好 、 抗 干 扰 能 力 强 等 优 点， 己成为精确制导技术的重要分支 。 随着可见光 、 微光 以 及 红外成像等光电探测技术的迅猛发展 ， 光电制导技术 的 应 用范围越来越广 ， 精度也越来越高
２ ２ Ｖ ＝ 槡 Ｖ２ ｘ ＋ Ｖｙ ＋ Ｖ ｚ 可得攻角α 和侧滑角β 计算公式 ： 由此 ，
（ ） ９
） （ ０ １
烌 （ Ｖ ） 烍 Ｖ ７． ３ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｎ（ ） β＝５ Ｖ 烎
７． ３ ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎ α ＝－５
ｘ ｚ
Ｖｙ
（ ） １ １
图 １ 红外导引头角跟踪回路
Ｓ Ｍｘ ＝ ｍｘ ｌ ｑ ｒ ｅ ｆ 烌 ｌ Ｓ Ｍｙ ＝ ｍｙ ｑ ｒ ｅ ｆ 烍
（ ） ５
烌 ｏ ｓ ｏ ｓ ｃ ｃ ＹＧ ＝－Ｇ γ 烍
ｃ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ＺＧ ＝ Ｇ γ 烎
３． ３ 导弹质心运动学方程
ＸＧ ＝－Ｇ ｓ ｉ ｎ
（ ） ８
Ｓ ｌ Ｍｚ ＝ ｍｚ ｑ ｒ ｅ ｆ烎 ； ； ） 压 参 考 面积； 中， 为动 为 ５ Ｓ ｌ 式 （ ｑ ｅ ｒ ｆ 为参考长度 偏 航 力 矩 系 数、 俯仰力 ｍｘ 、 ｍｙ 、 ｍｚ 分 别 为 滚 转 力 矩 系 数 、
Ｓ烎 Ｚ ＝Ｃ ｑ ｚ 、 ｚ 分别为 ） 中， Ｓ 为参考面积 ； Ｃ Ｃ ４ 式 （ ｑ 为动压 ； ｘ、 ｙ Ｃ 阻力系数 、 升力系数 、 侧力系数 。
定义在弹体坐标 系 内 的 滚 转 力 矩 、 偏 航 力 矩、 俯仰力 矩分别用 Ｍｘ 、 计算公式为 ： Ｍｙ 、 Ｍｚ 表示 ，
２． ２ 坐标系间转换 （ ） 地面坐标系与弹体坐标系间的转换关系 。 弹 体 坐 １