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重兵器吧精品搬运# You are locked!——导弹制导方式解析

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首先感谢@泪未干_笑依然 的付出

正文:
基本概念
导弹制导是利用预先设定的规则,在飞行与寻找目标的过程中所采取的手段和方法。不同的手段与制导的方式结合在一起就成为导弹的头脑与控制中枢,也是导弹能否精确命中目标的决定性因素。


1楼2020-04-05 19:48回复
    默认制导
    默认制导(Preset Guidance)是一种非常简单的制导模式。所有关于飞行的资料,包括不同时间的高度,速度,航向等等,都在发射前输入导弹。发射之后,导弹就在指定时间内,按照这些设定飞行。
    尽管导弹上会有气压变化侦测装置,以便提供高度和速度等飞行数据来修正,但是这种制导模式很容易受到外界环境的影响,精确度很低,同时也无法对付移动目标,因此很快就被其他精确度更高的制导模式所取代。
    德国V-2导弹使用的就是默认制导(v2 的精度极低大家有目共睹啊。。。)


    2楼2020-04-05 19:49
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      乘波制导
      乘波制导(Beam Riding)是朝目标发射一道制导波束(雷达或者是雷射光等),导弹在发射之后会根据预先设定的路径去寻找制导的波束,然后像是骑乘在这个波束上面前进。当波束随着目标移动的时候,导弹后方的接收器会感应到变化而自动进行修正,让自己在回到波束中央的位置上。
      乘波制导和指挥至瞄准线制导类似,因为导弹会自动修正与制导波束之间的差异,可以算是半自动指挥至瞄准线制导(这个在后面会谈到)的一种衍生型。绝大多数使用乘波制导的导弹系统是利用雷达来发射波束,仅有少数是利用雷射光。
      以下雷达乘波制导为例,说明乘波制导的基本工作方式。
      1、导弹系统需要发现并且追踪目标。
      2、当目标进入有效射程之后,雷达会对目标发射制导波束。在射控系统确定制导用的雷达波束照射在目标之后,导弹便可以发射。
      3、导弹会根据发射前输入的资料,进入制导用波束之内。
      4、制导用波束会跟随移动的目标而改变方向。这时候导弹上的电脑会依据侦测到的波束变化,经过计算之后,修正导弹的航向或者是姿态,让导弹保持在波束以内,不会跑到外侧而失去讯号。
      5、雷达波束会持续照射目标,直到导弹命中或者是错过目标为止。
      这种制导方式多半使用在地对空导弹上,仅有极少数空对空导弹采用这种制导模式,主要的原因在于飞机本身也是高速运动的物体,想要将制导波束稳定的照射在另外一个同样是高速运动的物体上,对于飞行员的操作负担太大,尽管乘波制导系统比较简单,使用在地对空导弹上较为常见。不过这种制导模式面对远距离的目标,会因为制导波束的扩散,增加波束尾端涵盖的面积,对于中小体型的飞机来说,误差会大于导弹弹头的有效杀伤范围,换句话说,距离愈远,导弹的命中率就愈低。当半主动归向制导(以雷达波为主要运用型态)使用在空对地导弹上的技术逐渐成熟之后,乘波制导也慢慢退出主流市场,由半主动归向制导取代。与半主动雷达制导(后面会谈到)不同的是,乘波制导是跟踪发射出的波束,而半主动雷达制导是追踪目标反射回的雷达波。
      瑞典RBS 70防空导弹采用雷射乘波制导


      3楼2020-04-05 19:50
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        归向制导
        归向制导(Homing Guidance)是利用来自目标某种明显的特征,作为控制导弹和追踪目标的依据。目前被广泛使用的目标特征包括雷达波、红外线、雷射或者是可见光等。导弹需要可以接收(发射或者是反射自目标)的讯号,判断两者之间的水平与垂直轴上的差距和变化,透过计算之后来控制导弹的姿态与运动。接收装置可以利用马达驱动改变面对的方向,或者是以多个侦测器组合成固定阵列。
        归向制导又分成主动归向、半主动归向以及被动归向三种,这是以导弹接收到的讯号来源作区分。
        主动归向:由导弹发出制导用的讯号(使用雷达的又称为主动雷达制导),透过目标反射而获得两者之间的相对位置与相对距离的变化。这样的导弹如果丢失目标通常会从新搜索新的目标并进行攻击。
        半主动归向:由发射载具发出制导讯号,导弹上的侦测器只负责接收与计算,获得的资料作为修正的依据。半主动制导与乘波制导类似,都是依靠额外的发射装置产生的讯号来跟踪目标。两者之间最大的差异是,乘波制导(前文提到过)是利用导弹后方的装置接受发射器发出的信号,半主动制导则是利用导弹前方的装置,接收反射自目标的波束。这种制导方式比较复杂,设备的重量与体积都会比乘波制导的导弹高。
        被动归向:依靠目标自己发射出来的讯号(雷达或者是红外线)作为制导的依据。发射载具只需要在发射前确定讯号来源,并且告知导弹在发射之后要寻找的讯号特征,不必依靠导弹或者是发射载具去产生与发射讯号。这种制导方式的缺点在于,如果目标发出的讯号受到干扰或者是中断,导弹将无法继续维持制导,很可能会错失目标。针对这一缺陷,新式的被动归向导弹通常装有多于一套制导系统,在信号消失前,导引头通过连续测量信号源的位置,不断推测和修正对信号源所在方位和俯仰角的指示,并记忆在导弹计算机中。一旦信号源消失,就根据这个记忆的角度继续控制导弹向目标飞行(但是这样的方式只对固定目标有效,如敌方雷达阵地)。
        美国AGM-65小牛导弹是一种使用光学,红外线或是雷射归向制导的空对地导弹


        4楼2020-04-05 19:51
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          指挥制导
          指挥制导需要同时追踪目标和飞行中的导弹,搜集到的资料会送入射控系统判断与计算,产生控制导弹飞行的指令之后,传送到导弹上(通常是透过雷达或者是专用的无线电频道)。也就是说,指挥制导下的导弹不需要知道目标的唉制与姿态,射控系统提供的只是告诉导弹下一步要怎么飞行。
          许多地对空导弹系统使用指挥制导,他们基本工作模式都很类似:
          1、雷达A负责追踪目标。
          2、当目标接近到的有效射程之内,导弹便会发射出去。
          3、飞行中的导弹透过雷达B去追踪目前的航向、速度和姿态等变化。
          4、地面的指挥中心将雷达A与B获得的资讯加以比较,判断目前两者之间的差距。电脑利用这些资料计算出导弹下一步应该要怎么改变飞行方式,才能在空中拦截到目标。
          5、修正的指令透过无线电传送到导弹上。
          6、导弹接收到指令之后进行修正。
          这项工作会反复进行,直到命中或者是错过目标为止。
          由于指挥制导需要同时知道导弹和目标的位置与轨迹变化,设计上得要有一到两套追踪系统(譬如追踪雷达)各自工作,比起乘波或者是归向制导,设备数量上较高。然而导弹不必依靠自己携带的电脑计算各项资料,设计上比较简单。如果是安装在地面或者是舰艇上的射控电脑,在重量或体积方面的限制比较小,也可以采用运算速度与记忆容量较高的系统,以提升拦截能力。
          英国海猫导弹是采用指挥制导的的舰用防空导弹


          5楼2020-04-05 19:51
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            指挥至瞄准线制导
            瞄准线可以视作是发射器或者是射击控制系统和目标之间一条看不见的假想直线。当目标移动的时候,瞄准线也会跟着移动。指挥至瞄准线(Command to Line of Sight,CLOS)制导是让导弹在飞行过程中,保持在发射器的瞄准线附近一个很小的范围以内,发射器的瞄准线会持续跟随目标,导弹也不停的修正与瞄准线之间的相对位置。如果导弹的位置与瞄准线之间有较大的角度差距,发射后还需要将导弹修正到瞄准线的位置上。由于制导系统的复杂性较低,体积也相对较小,常见于各类反坦克导弹上。
            依照修正导弹的形态,指挥至瞄准线制导又可以分成三种模式:
            1、手动指挥至瞄准线制导:瞄准线对目标的标定与修正,都是透过人工操作来进行。操作人员需要同时追踪目标的运动,以及导弹与目标的相对位置,然后以手动将修正讯号传给导弹。
            2、半自动指挥至瞄准线制导:半自动模式同样以人工来标定和追踪目标,但是操作人员只需要让瞄准线跟随目标移动,射控系统内的电脑会去自动计算并且将修正讯号传给导弹。这样一来,操作人员只需要追踪目标,减轻射击时的负担,增加命中率。
            3、自动指挥至瞄准线制导:自动模式进一步将修正瞄准线的工作也以电脑和驱动机械进行,省去需要操作人员以手动方式追踪目标的麻烦。
            俄国AT-3导弹是第一代的反坦克导弹,使用的是人工瞄准至指挥线制导方式


            6楼2020-04-05 19:51
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              惯性制导
              惯性导航系统(INS)是一个使用加速计和陀螺仪来测量物体的加速度和角速度,并用计算机来连续估算运动物体位置、姿态和速度的辅助导航系统。它不需要一个外部参考系,常常被用在飞机,潜艇,导弹和各种航天器上。
              惯性导航系统至少包括计算机及含有加速度计、陀螺仪或其他运动传感器的平台(或模块)。开始时,有外界(操作人员及全球地定系统接收器等)给惯性导航系统提供初始位置及速度,此后惯性导航系统通过对运动传感器的信息进行整合计算,不断更新当前位置及速度。 INS 的优势在于给定了初始条件后,不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度。
              陀螺在惯性参照系中用于测量系统的角速率。通过以惯性参照系中系统初始方位作为初始条件,对角速率进行积分,就可以时刻得到系统的当前方向。这可以想象成被蒙上眼睛的乘客坐在汽车中,感觉汽车左转、右转、上坡、下坡,仅根据这些信息他知道了汽车朝哪里开,但不知道汽车是快,是慢或是否汽车滑向路边。
              加速度计在惯性参照系中用于测量系统的线加速度,但只能测量相对于系统运动方向的加速度(由于加速度计与系统固定并随系统转动,不知道自身的方向)。这可以想象成一个被蒙上眼睛的乘客在汽车加速时向后挤压座位,汽车刹车时身体前倾,汽车加速上坡时下压座位,汽车越过山顶下坡时从座位上弹起,仅根据这些信息,乘客知道汽车相对自身怎样加速,即向前、向后、向上、向下、向左 或向右,但不知道相对地面的方向。
              然而,通过跟踪系统当前角速率及相对于运动系统测量到的当前线加速度,就可以确定参照系中系统当前线加速度。以起始速度作为初始条件,应用正确的运动学方程,对惯性加速度进行积分就可得到系统惯性速率,然后以起始位置座作初始条件再次积分就可得到惯性位置。
              惯性导航系统传感器的小误差会随时间累积成大误差,其误差大体上与时间成正比,因此需要不断进行修正。现代惯性导航系统使用各种信号(例如全球定位系统及磁罗盘等)对其进行修正,采取控制论原理对不同信号进行权级过滤,保证的惯性导航系统的精度及可靠性。
              惯性制导导弹不可能打击运动目标,只能不断修正自己的航向打击一个固定的坐标,因此多用于洲际导弹等打击远距离固定目标的导弹上,也会和星光制导与地形对比制导并用。


              7楼2020-04-05 19:52
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                地形对比制导
                地形对比制导原理相对简单,导弹通过雷达等手段获取自身位置下方的地形信息(海拔,地势起伏等),将其与自身电脑中储存的地图信息进行比较,就像是看地图一样,以此确定自身位置。也会与惯性制导相互配合使用,相互纠正误差,使打击更为准确。
                这一制导方式适用于巡航导弹(如美国的战斧巡航导弹),导弹飞行高度较低,一来为了躲避地方雷达,二来方便获取地形信息。
                同时使用地形对比制导与惯性制导的战斧巡航导弹(精确打击的典型代表啊)


                8楼2020-04-05 19:52
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                  星光制导
                  星光制导是源自古老的海上导航技术,透过预先选择一些相对于地球是处于固定位置的星体,加上长期观测所得的资料,就可以得知目前的位置并且加以修正(就像面对北极星就知道自己朝向北方一样,当然要确定自身的精确坐标需要更多的信息)。这种制导方式需要能够直接观察到默认的星体,而且必须降低大气扰动与天候环境的影响,因此多半使用于飞行高度较高的导弹系统上,像是弹道导弹。星光制导与惯性制导类似,都无法得知目标是否移动,只能够对付固定或者是在命中前座标不会改变的目标。
                  与惯性制导与地形对比制导一样,星光制导理论上无法被干扰,因此目标除了对导弹进行拦截没有其他幸免的方法


                  9楼2020-04-05 19:53
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                    2020.4.5
                    End.


                    11楼2020-04-05 19:54
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                      @地I球I人 申请加精


                      12楼2020-04-05 19:54
                      收起回复


                        IP属地:福建来自Android客户端13楼2020-04-05 21:44
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                          来自Android客户端14楼2020-04-05 21:52
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                            顶顶顶


                            来自Android客户端15楼2020-04-05 21:53
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                              搬运加精暂时算到一般加精里


                              IP属地:广东来自Android客户端16楼2020-04-06 09:51
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