寻的制导(homing guidance)-惯性产品及系统应用-西安精准测控有限责任公司
 
 
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寻的制导(homing guidance)
来源:   发布时间:2015-01-29 14:54:53   访问人次:910
 寻的制导(homing guidance    由弹上的导引头(或称目标跟踪器)感受来自目标的辐射或反射能量,自动跟踪目标并形成制导指令,控制导弹飞向目标的技术。

组成  寻的制导系统由导引头、计算装置和执行装置等部分组成。寻的制导同其他制导方式(如遥控制导)的主要区别,在于对被攻击目标的跟踪和测量,是由安装在导弹上的导引头来完成。导引头不断输出有关导弹和目标的相对运动信息,如视线(目标和导弹的连线)的旋转角速度,视线相对于弹体轴线的夹角等,弹上计算装置依据不同的导引规律,在对有关信息综合处理后,形成控制指令,操纵执行装置改变导弹的飞行弹道,使导弹命中目标。其中,导引头是极为关键的部分。导弹精确制导之所以能够实现,导引头的发展起着决定性作用。无论何种类型的导引头,它不仅要求完成对目标的探测、跟踪,同时要求对目标运动的测量能符合按不同导引规律所形成制导指令的需求。有些导弹,要求具有对所需要的目标图像和景象的生成功能。由于导引头是装在导弹上,因此还要求导引头具有对导弹角运动的解耦能力,以避免导弹运动过程中对导引头所探测的一些测量量的扰动影响。所以,一个完备的导引头跟踪回路中,一般总包含着消除弹体角运动耦合效应的稳定回路,以确保导弹—目标相对运动参数的精确测量。在寻的制导系统中,导引头接收来自目标的辐射或反射能量,可以利用光、电、热和声等多种能量形式。因此,导引头的类型也就多种多样,如红外导引头,激光导引头、雷达导引头等。

分类  寻的制导通常按有无照射目标的能源和这种能源所处的地点区分为主动寻的制导、半主动寻的制导和被动寻的制导3种基本类型。

主动寻的制导  照射目标的能源位于导弹上,并由导引头接收来自目标的反射能量(图1)。采用主动寻的制导的导弹,当弹上的主动导引头截获目标并转入正常跟踪后,就可以独立完成工作,而无需导弹以外的任何系统参与。如法国的亚音速近程掠海飞行的“飞鱼”(Exocet )反舰导弹,在自主控制段结束后,末段就是采用单脉冲雷达寻的制导。它的导引头由天线,发射机,接收机,角跟踪和距离跟踪设备,电源以及天线罩等组成。

半主动寻的制导  照射目标的能源不在导弹上。这个照射目标的能源装置可设在导弹发射点或其他地点,包括地面、水面以及空中等。例如中国的HQ - 61中、低空地空导弹,就是采用半主动雷达寻的制导。用于对目标进行照射的能源是一部大功率连续波照射跟踪雷达,它被安放在导弹发射点(图2)。

被动寻的制导  由弹上导引头直接感受目标辐射能量(图3)。导引头依据目标的不同物理特性作为跟踪的信息来源。如美国“响尾蛇”系列(Sidewin-der)空空导弹中,多数采用被动红外寻的制导。它的红外导引头由红外位标器、陀螺机构与电子线路3个大部分组成。红外位标器接收飞机的热辐射,经处理后形成制导指令,自动跟踪目标,并控制导弹飞向目标。美国的“高速反辐射导弹”(HARM),则是利用无线电辐射的被动雷达寻的制导。

寻的制导有较高的制导精度。实际上许多精确制导武器系统都采用寻的制导。在寻的制导系统中,制导精度除与导引头的测量精度有关外,还同其他许多因素有关,例如导弹特性及机动能力的大小;导引规律的不同选择以及控制回路设计的好坏,等等。但是,寻的制导系统的精度一般不随作用距离的增加而降低,这是与遥控制导系统的一个很大的区别。同时,像主动寻的制导和被动寻的制导可实现“发射后不管”,以增强载机生存能力和对付多目标能力,提高导弹武器系统的作战效能。但为了实现“发射后不管”,会使弹上设备复杂,成本有所增高。

随着使用方式和使用环境的不同,对寻的制导系统会有不同的要求。因此,系统的组成及实现途径也就各不相同。由于攻击目标类型的不同,在寻的制导系统中需选择不同的导引规律。前置角法、追踪法以及比例导引法是几种基本方法。导引方法的选择与导引头测量信息的形成密切相关。从发展趋势来看,活动目标的性能愈来愈高。特别像飞机,导弹一类目标,飞行速度不断提高,机动能力不断增强。因此,导引规律必须作相应改进。现代控制理论的进展以及微处理机技术在军事上应用的日益普遍,一些新的最佳导引规律将会得到迅速的发展和应用。

简史  寻的制导系统的应用,首先是出现在地空和空空导弹上。20世纪60年代,美国“霍克”(HAWK)地空导弹采用了连续波雷达全程半主动寻的制导。以后,空空导弹大都采用了被动红外寻的制导或半主动雷达寻的制寻。到70年代,反舰导弹由于向中远程发展,主动寻的制导系统的性能也不断提高,以适应导弹末段制导的要求。80年代,同一种导弹使用不同类型的导引头,以增加对战场环境变化的适应能力。美国的“幼畜”(Maverick)导弹从原来采用电视导引头,发展成为图像增强的电视导引头、激光导引头以及红外成像导引头等多种型号,构成了“幼畜”导弹系列,以适应不同的作战环境要求。

导引头技术的发展也十分迅速。毫米波导引头将逐步用砷化镓集成电路取代硅集成电路,并且随着单片集成电路计划的实现和信息处理技术的发展,使研制出直接命中目标脆弱部位的导引头成为可能;激光导引头正致力于短脉冲CO2激光器的研制,以增加抗磨损能力;红外导引头正实现电热点式向热成像式过渡,凝视焦平面阵的阵元个数在逐步增加,以提高它的空间分辨率。这些都为寻的制导系统的发展开拓了良好的前景。未来的作战环境要求寻的制导系统在作用距离、制导精度、低空性能以及在复杂环境下的自适应能力等方面都应有更大的提高。随着微电子技术、光电器件、计算机技术和信息处理技术的迅速发展,各种小型化、智能化、高性能、低成本和“发射后不管”的寻的制导系统将会不断出现。它将为各种导弹武器系统的广泛应用提供更好的基础。

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