自导系统课间1

2
§1.2鱼雷制导系统的分类
(1)自控系统
定义： 定义：运动过程中不利用任何来自发射载体或目标的能量或信 息进行操纵的系统。 直航鱼雷，弹道导弹（ 弹道导弹（可能利用地磁、 可能利用地磁、 息进行操纵的系统。例：直航鱼雷， 地形、 地形、天文、 天文、GPS等固定的环境信息， 等固定的环境信息，但无目标信息） 但无目标信息） 优点： 优点：不受目标的人为干扰， 不受目标的人为干扰，反对抗能力强。 反对抗能力强。 缺点： 缺点：导引精度低， 导引精度低，对运动目标无法作出反应。 对运动目标无法作出反应。
航海学院
张群飞 学习的意义
我们从三个方面来认识： 我们从三个方面来认识： 1：对祖国海防的重要意义。 对祖国海防的重要意义。 国防 海防 水下战 鱼雷 自导 2：对专业建设， 对专业建设，水中兵器人才培养的意义。 水中兵器人才培养的意义。 各门基础课和专业基础课的综合运用。 各门基础课和专业基础课的综合运用。 3：对你们个人的意义。 对你们个人的意义。
fd =
两者相互接近时△v>0，反之，△v<0。 物理课上曾经举过火车进站的例子。天文学中光谱的“红移” 是宇宙大爆炸理论的主要证据，这些都是多普勒现象。
光 谱
2∆V 2∆V f0 = C λ
频率 红外线 可见光 紫外线
两点方位交线法
三点时差法
4
利用多普勒现象即可测定目标的径向速度 径向速度。将 C=1490m/s， 可测定目标的径向速度。 △v= △v´·1852/3600代入前式可得：
3. 径向速度的测量(主动声纳) 主动声纳)
↔R=0.75m
多普勒效应：当信号发射源与接收者之间有相对运动时，接 收信号的频率与发射频率不同，会产生频移现象，这就是多 普勒效应，产生的频移叫多普勒频移 频移叫多普勒频移。 多普勒频移与相对速度△v,信号中心频率f0有关： 有关：
被动： 被动：目标噪声起点未知 两点方位交线法 艇载声纳用三角法测定目标距离 三点时差法 前提条件：①阵列大小与距离可比，否则测距精度很差 ②测角精度足够高，或者时延估计精度特别高
本门课探讨的是自导系统 本门课探讨的是自导系统， 探讨的是自导系统，故对它作进一步细致的分类： 故对它作进一步细致的分类：
单波束
最大值法
声★
所用物理场种类 所用物理场种类
（传播衰减最小） 传播衰减最小） 波束法 多波束
等信号法
光、磁、热（尾流自导） 尾流自导） 电场 水压(水雷)
优点： 优点：抗干扰能力强， 抗干扰能力强，可攻击低速目标
课程成绩构成
平时成绩占20%
16分起评， 分起评，旷课一次扣2分； 大作业奖励1～4分；
考试成绩占80%
填空题， 填空题，60分，每空1分； 简答题， 简答题，40分，每题8分； 其中计算题5～10分。
1
制导与自导的概念：
第一章 鱼雷制导系统概论
§1.1 鱼雷发展史 §1.2 鱼雷制导系统的分类 §1.3 自导系统的基本工作原理 §1.4 自导系统的基本要求
工作区域
追逐曲线法(尾追法) 固定前置角法 跟踪弹道 逐次调查前置角法 平行跟踪， 平行跟踪，垂直过靶
3
§1.3自导系统的基本工作原理
一、被动系统框图 基阵
辐射噪声 放大滤波、 波束形成、 检波、积分 目标检测 估计参数 给出操纵指令 目标识别 声电转换 操纵指令
三、目标主要参数的测量和估计（ 目标主要参数的测量和估计（方位、 方位、距离、 距离、径向速度） 径向速度）
主要章节
• • • • • • • • • • • 第一章： 第一章：鱼雷制导系统概论 第二章： 第二章：引导方法 第三章： 第三章：目标定向 第四章： 第四章：自导系统的作用距离 第五章： 第五章：被动自导系统的组成和工作原理 第六章： 第六章：波束形成 第七章：被动声自导的基本功能部件 第八章： 第八章：主动自导系统基础 第九章： 第九章：发射机 第十章： 第十章：主动自导信号处理 第十一章： 第十一章：信息处理与指令系统
价格昂贵
等九个国家研制生产了上百个型号的自导鱼雷， 等九个国家研制生产了上百个型号的自导鱼雷，种类也从被动
维护检查复杂， 维护检查复杂，对操作人员素质要求高
到主动， 到主动，从单平面到双平面， 从单平面到双平面，从模拟到数字， 从模拟到数字，从无智能到有智
可能受敌方干扰
能，性能有了很大提高。 性能有了很大提高。
(2)自导系统 自导系统
定义： 定义：利用目标信息来确定自身航行轨迹的系统。 利用目标信息来确定自身航行轨迹的系统。 例：MK-46、Yu-4乙，空空导弹， 空空导弹，巡航导弹
优点： 优点：导引精度高， 导引精度高，对目标反应灵敏， 对目标反应灵敏，发射后不管 缺点： 缺点：易受敌方干扰， 易受敌方干扰，自身设备较复杂
学习内容和目的
这门课是有关鱼雷自导系统原理的概论性专业课 这门课是有关鱼雷自导系统原理的概论性专业课。 有关鱼雷自导系统原理的概论性专业课。它主 要介绍鱼雷自导装置的工作原理、 要介绍鱼雷自导装置的工作原理、基本构成、 基本构成、主要战术指标 及影响这些指标的主要因素。 及影响这些指标的主要因素。需要鱼雷概论， 需要鱼雷概论，随机过程， 随机过程，检 测与估值， 测与估值，数字信号处理、 数字信号处理、电子线路等先修课程的支持。 电子线路等先修课程的支持。
滤波器幅频特性 波束指向性图
0 -5 -10
接收机
指令装置
控制系统
二、主动系统框图
波波波波 (dB) -15 -20 -25 -30
发射信号
发射机
收发转换装置
信号源
基 阵
目标回波
-35
操纵指令
-40 -100 -50 0 方方 ( )
o
50
100
接收机
指令系统
直角坐标
源自文库
极坐标
2. 目标距离的测量
主动： 主动：回波延迟τ 延迟τ = 2R／C C≈1500m/s， τ=1ms ∴ R= Cτ /2
(3)遥控系统
定义： 定义：由发射载体操纵其运动的系统， 由发射载体操纵其运动的系统，操纵既可以是有线、 操纵既可以是有线、也 可以是无线， 可以是无线，指令生成可以是人工或自动。 指令生成可以是人工或自动。
例：线导鱼雷MK-48，某些无人驾驶飞机， 某些无人驾驶飞机，步兵反坦克导弹
方式： 方式：①观测处理都在发射载体上； 观测处理都在发射载体上； ②观测在被控运动体上， 观测在被控运动体上，信息处理、 信息处理、指令生成在载体上。 指令生成在载体上。 优点： 优点：方式① 方式①利用了探测距离更远、 利用了探测距离更远、处理能力更强的发射载体设 备，可增大作用距离， 可增大作用距离，并简化受控系统的设备； 并简化受控系统的设备； 方式② 方式②针对所用物理场传播衰减较大的系统， 针对所用物理场传播衰减较大的系统，如猎雷具， 如猎雷具， 它采用“近距离观测、 近距离观测、远距离决策”模式， 模式，充分利用了近距观测的 精度和载体的智能， 精度和载体的智能，对通讯通道的带宽和速率要求较高。 对通讯通道的带宽和速率要求较高。 缺点： 缺点：增加了通讯和操纵通道， 增加了通讯和操纵通道，对发射载体的要求提高， 对发射载体的要求提高，全系 统设备复杂， 统设备复杂，发射后发射载体不能离开， 发射后发射载体不能离开，所受威胁增加。 所受威胁增加。
（因同一雷可采用多种定向方法， 用多种定向方法，故不宜用定向法分类） 用定向法分类） 当然还可以用其它特征来对自导系统分类， 当然还可以用其它特征来对自导系统分类，通过这些分类从 不同侧面反映了自导系统的特征， ，只要确定某型雷在上述各种分 不同侧面反映了自导系统的特征 类中的位置， 类中的位置，即可了解该鱼雷自导系统的大致特点。 即可了解该鱼雷自导系统的大致特点。 如X型鱼雷的自导系统为单平面、 型鱼雷的自导系统为单平面、主被动联合声自导、 主被动联合声自导、逐次 调整前置角引导。 调整前置角引导。 这就象人可按性别、 这就象人可按性别、年龄， 年龄，身高、 身高、职业等不同方面来分类， 等不同方面来分类， 通过某人在不同分类中的位置可勾勒出其轮廓。
二战中后期， 二战中后期，1943年德国首先装备了世界上第一条被动声 自导鱼雷T5，刚投入使用就显示出明显的优势。（ 刚投入使用就显示出明显的优势。（十分种击沉 。（十分种击沉 三艘追击它的驱逐舰， 三艘追击它的驱逐舰，这对直航雷来说是不可能的： 这对直航雷来说是不可能的：①艇尾发 射管少， 射管少，无齐射能力； 无齐射能力； ②目标舰处于首尾方向， 目标舰处于首尾方向，暴露面小； 暴露面小； ③全速逃离瞄准困难） 全速逃离瞄准困难） 随后， 随后，美英也研制出各自的被动声自导鱼雷， 美英也研制出各自的被动声自导鱼雷，包括 MK24(空投反潜)、MK27和MK28(潜射反舰)、Fido (空投反潜) 。
第一条鱼雷产品是1870年前后由当时奥匈帝国的白头公司(White Head)生产的。 生产的。 非自导鱼雷（ 非自导鱼雷（直航鱼雷） 直航鱼雷）的缺陷 ：射击散布大， 射击散布大，命中精度低。 命中精度低。 原因： 原因：①瞄准误差。（ 瞄准误差。（1°的瞄准误差到1000米距离的误差为17米）； ②切向洋流。（ 切向洋流。（一节的切向洋流 。（一节的切向洋流， 一节的切向洋流，到1000米距离的误差为20米）； ③惯性制导误差。（ 惯性制导误差。（陀螺轴向随时间漂移 。（陀螺轴向随时间漂移） 陀螺轴向随时间漂移） 为了使直航雷达到足够高的命中率， 为了使直航雷达到足够高的命中率，需要尽可能接近目标 需要尽可能接近目标， 尽可能接近目标，并实施多发齐 射，前者使载体受到更大威胁， 前者使载体受到更大威胁，后者降低了鱼雷的总体作战效能。 后者降低了鱼雷的总体作战效能。 为了保证瞄准的精度， 目视瞄准，攻击潜艇得上浮至潜望镜深度， 攻击潜艇得上浮至潜望镜深度，损 为了保证瞄准的精度，需要目视瞄准 需要目视瞄准， 害了自身的隐蔽性。 害了自身的隐蔽性。而在攻击水下目标时不可能进行目测瞄准， 而在攻击水下目标时不可能进行目测瞄准，因此鱼雷从非 自导跨入自导时代是海战的必然趋势。 自导跨入自导时代是海战的必然趋势。
分裂波束 定向方法 非波束法 子空间类方法 AR模型法
主动 使用物理场的方法 被动 联合 单平面(反舰) 双平面(反潜)
缺点： 缺点：作用距离受目标航速影响， 作用距离受目标航速影响，不能攻击 静止目标， 静止目标，抗干扰能力差 缺点： 缺点：自身隐蔽性差、 自身隐蔽性差、设备复杂 优点： 隐蔽性好， 优点 ：隐蔽性好 ，设备简单
自导鱼雷与直航鱼雷的比较 自导鱼雷与直航鱼雷的比较
优点： 优点：
① 攻击隐蔽性好， 攻击隐蔽性好，不需要目视瞄准 ② 远程打击能力， 远程打击能力，通常>１０km ③ 鱼雷命中率高， 鱼雷命中率高，齐射所需雷数少 ④ 可攻击水下目标， 可攻击水下目标，无自导雷时只能用深弹
缺点： 缺点：
至今， 至今，已有美、 已有美、英、法、德、意、俄、瑞典、 瑞典、中国、 中国、日本
本科学习即将完成， 本科学习即将完成，如果不通过没有重修机会， 如果不通过没有重修机会，无法获得学位。 无法获得学位。
参考书： 参考书： 1. 周德善， 周德善，《鱼雷自导技术》 鱼雷自导技术》，国防工业出版社， 国防工业出版社，2009.9 2. 李志舜， 李志舜，《鱼雷自导信号与信息处理》 鱼雷自导信号与信息处理》，西北工业大学 出版社， 出版社，2004.5 3. 蒋兴舟， 蒋兴舟，陈喜， 陈喜，《鱼雷自导系统设计原理》 鱼雷自导系统设计原理》，海军工程 学院， 学院，1994.4
制导： 制导：控制与导引。 控制与导引。控制内容包括姿态控制， 控制内容包括姿态控制，完成 操作指令等。 操作指令等。 自导： 自导：自引导， 自引导，自动导引， 自动导引，自我引导。 自我引导。功能： 功能：检测目标有无， 检测目标有无，估计目标参
数， 给出操作指令。 给出操作指令。
§1.1 鱼雷发展史
1. 方位估计 目标相对于鱼雷的方位是自导系统中最关键的参数，理论上只需要有 方位信息就可将鱼雷导向目标。 方位信息就可将鱼雷导向目标。最常用的方位估计方法是波束定向法。 波束定向法。 波束： 波束：一种对不同方向的入射信号产生不同响应的接收装置。即具 有空间选择性。 可与时间选择性、频率选择性对照起来理解， 来理解，日常生活中具有空间选 择性的物品如电视机天线。 如电视机天线。