航天技术概论

方案计算机 v0 加速度计 稳定平台 W 坐标变换 g a ò ò S0 制 S 导 计 算 机
舵机
弹体
v 重力补偿计算
图4.2 惯性制导原理图
惯性元件 1）加速度计
P k s
a P k s m m
a a
k s k s m
2）陀螺仪
陀螺 + 支撑及辅助装置
项目
星座卫星数 轨道面个数 轨道高度
GPS
24 6 20183公里 11小时58分 55度 L1:1575.42MHz
GLONASS
24 3 19100公里 11小时15分 65度 L1:1602.56~1615.50 MHz L2:1246.44~1256.50 MHz 频分多址 S码和P码 UTC SGS-E90
运行周期
轨道倾角
载波频率
L2:1227.60MHz
传输方式 调制码 时间系统 坐标系统
码分多址 C/A-码和P-码 UTC WGS-84
3）北斗导航系统 由2颗地球静止卫星、1颗在轨备份卫 星、中心控制系统、标校系统和各类用户 机等部分组成。 定位系统覆盖范围是北纬5°~55°， 东经70°~140°之间的心脏地区， 上大下小，最宽处在北纬35°左右。 定位精度为水平精度100 m，设立 标校站之后为20 m(类似差分状态)。 工作频率：2491.75 MHz。授时精度 约100ns。
4.3 遥控式制导
4.3.1 波束制导
指挥站发出波束(无线电波束、激光波束)，控制波束自动 跟踪目标。弹上制导设备感知导弹偏离波束的方向和距离，并 产生相应的引导指令，操纵导弹始终沿着波束飞向目标。
GPS的导航精度 P码目前己由16m提高到6m， C/A码目前己由25~100m 提高到12m，授时精度日前约20ns。
2）GLONASS系统 由24颗卫星组成，均匀分布在3个 近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗 卫星，轨道高度19100公里，运行周期 11小时15分，轨道倾角64.8°。 GLONASS系统单点定位精度水平方 向为16m，垂直方向为25m。
第四章 导弹制导控制系统
4.1 概述
4.1.1制导系统的功用及组成
目标运动参数
引导系统
目标、导 弹传感器 引导指令 形成装置
引导指令 计算机
控制系统
作动装置 操纵面 弹体
导弹运动参数
操纵面位置 敏感元件
导弹姿态 敏感元件
图4.1 导弹制导系统的基本组成
引导系统：探测或测定导弹相对于目标或发射点的位置，按照要求的 弹道，形成引导指令，并将引导指令传送给控制系统。 由探测设备和导引指令形成装置组成。 控制系统：响应引导系统的引导指令信息，产生作用力，迫使导弹改变 飞行轨迹，使导弹沿着要求的弹道飞行; 或者稳定导弹的飞行。 由导弹姿态敏感元件、操纵面位置敏感元件、计算机、作动装 置、操纵面和弹体组成。
典型的卫星导航系统
美国的GPS 前苏联的GLONASS 中国的北斗双星 1)GPS（Global Positioning System）
空间部分 ：24颗星，轨道高度2.02万千米，运行周期约为11小时58分. GPS 地面监控部分：4个监控站、1个上行注入站和1个主控站 用户接收机
GPS的工作原理
利用弹上设备实拍导弹飞行地区的景物图像（实时图），经过数字 转换，与预存的基准数据阵列(基准图)在计算机中进行配准比较，来确 定导弹相对于目标位置的制导技术，通常简称景象匹配制导。
4.2.5卫星导航 定义：接收导航卫星发射的无线电信号，通过解算，获得载体的位置、
速度、姿态信息，以此来形成导引指令的制导系统。
预先用侦察卫星或其它侦察手段，测绘出导弹预定飞行路 线的地形高度数据并制成数字地图，存贮在弹上制导系统中。 导弹发射后，弹上测量装置实际测得的地形数据与存贮在弹上 的数字地图进行比较，利用地形等高线匹配来确定导弹的地理 位置，并将导弹引向预定区域或目标的制导。 雷达高度表
气压高度表
4.2.4景象匹配区域相关制导(scene matching area correlation)
4.2 自主式制导系统
4.2.1 惯性制导
定义
惯性制导系统是指利用弹上的惯性元件（陀螺、加速度计），测量 导弹相对于惯性空间的运动参数（如加速度等），并在给定运动的初 始条件的基础上，由制导计算机算出导弹的速度、位置等参数，并将 算出的位置信息与方案计算机的预定值进行比较，形成引导指令，以 导引导弹按预定弹道飞行。
4.1.2制导系统的分类
自主式制导：不需要从目标或制导站获取信息，完全由弹上制导设备 测量周围环境的物理特性产生导引信号，使导弹沿预定 弹道飞向目标的制导。 遥控式制导：是由导弹以外的指挥站向导弹发出引导信息，使导弹飞 向目标的制导方式。 自寻的制导：是由弹上设备直接感受目标辐射或反射的各种信号（声、 光、电、磁、热等）而形成控制指令实现制导。
陀螺
陀螺仪具有定轴性和进动性。
定轴性：转轴在惯性空间保持恒定的方向。
ห้องสมุดไป่ตู้
陀螺仪
进动角速度为：

M M H J
陀螺的分类 三浮陀螺 （液浮、气浮、磁悬浮） 静电陀螺、 激光陀螺、 光纤陀螺 陀螺仪发展的两个方向 1、高精度 测量误差：常值漂移和随机漂移。 高精度：0.00001°/h
1983-1994美国各类陀螺比例
b ib
沿地理系 加速度分量 姿态矩阵 Cbp
a p ib
导航计算机
姿态矩阵计算
垂直 旋转速率
位置 控制显示 速度 姿态 航向 姿态角计算
bip
方向余弦元素
捷联式惯导制导原理图
惯导系统的优缺点 1）抗干扰能力和隐蔽性强，可提供全球导航能力； 2）误差随时间累计增大，需要初始对准；
4.2.3 地形匹配制导(terrain contour matching—TERCOM)
中等精度：0.1°/h
低精度：几度/h 2、低成本、小型化
陀螺稳定平台
惯性制导的分类 平台式惯导和捷联式惯导
加速度信息 陀螺施矩信息 陀螺 三轴稳定平台 飞行器 陀螺输出信息 稳定回路 位置信息 速度信息
加速度表
导航计算机
控制显示
控制平台信息 从环架轴拾取的姿态信息
平台式惯导制导原理图
沿弹体轴 加速度分量 加速度表 a b ib 导弹 沿弹体轴 测得速率 陀螺