刘雪松

摘  要：随着现代军事技术的飞速发展，未来的信息化战争对导弹的打击精度和机动性提出了更高的要求。制导控制系统作为导弹系统的核心部件，决定着导弹的性能。文章对导弹控制系统进行了分析和总结。

关键词：制导导弹;导弹控制系统;精确打击

中图分类号：E927 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）25-0060-02

Abstract： With the rapid development of modern military technology， the future information war puts forward higher requirements for missile strike accuracy and maneuverability. As the core component of the missile system， the guidance and control system determines the performance of the missile. In this paper， the missile control system is analyzed and summarized.

Keywords： guided missile; missile control system; precision strike

1 概述

随着现代科学技术的飞速发展，对未来战争中武器装备的科技水平提出了更高的要求。导弹作为现代战争中不可缺少的武器装备，往往决定着战争的形势甚至结果[1]。精确打击目标是现代高技术武器系统的首要任务，因此这项技术在现代军事中的地位越来越重要。精确制导武器作为实现精确打击的主要手段之一，已成为信息战中造成人身伤害的主要手段，在战争中发挥着重要作用[2]。实现精确制导的功能需要依靠导弹的控制系统。

2 导弹控制系统的组成

导弹控制系统主要由综合控制电路、舵系统和惯性组件组成[3]，通过对导弹舵面的实时控制来改变导弹飞行姿态和飞行轨迹[4]。控制系统主要的部件有：测角仪、陀螺仪、角速度计、导引头和舵机，下面将针对主要部件进行介绍。

2.1 测角仪

测角儀是一种具有测量坐标系的仪器，可用于测量空间运动物体（目标或导弹）在坐标系中的位置[5]，它的输入是被测目标坐标变化的信息，然后将输入信号与参考信号进行比较，进而产生两者之间的误差。这个误差经过放大转换后，产生相对应的电信号，这样就能通过电信号的分析，判断被测目标的位置变化，根据作用原理测角仪可分为红外和雷达两种。

2.2 陀螺仪

陀螺仪利用了刚体定点转动的力学原理[6]。陀螺仪目前应用广泛，虽然它起初是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它不仅可以作为一种指示器，而且可以作为自动控制系统中的敏感元件。根据陀螺仪的作用自由度分为二自由度和三自由度两种类型。

2.3 加速度计

加速度计是导弹控制系统中重要的惯性传感器之一，它输出一个与移动目标的加速度相对应的信号，然后分析和判断目标的法向加速度[7]。通过牛顿运动定律和数学微积分的知识，加速度计还可以判断导弹切向加速度，这样自然而然地能求出飞行的路程。加速度计有众多优点，比如：受环境干扰小，测量准确等，根据加速度计的形状和作用方式可以分为重锤式、液浮摆式、挠性摆式等形式。

2.4 导引头

导引头，顾名思义是接受目标辐射或者反射的信号，然后把信号传到控制和分析模块，进而确定导弹和目标之间的相对位置关系，然后反馈出调整信息，使得导弹完成任务[8]。导引头的分类有很多依据，根据接收能量的能量位置分为：主动、半主动、被动，根据接收能量的物理性质分为：雷达导引头、光电导引头，根据测量坐标系相对于弹体的坐标系是静止的还是移动的：固定的，可移动的。

2.5 舵机

舵机是控制舵面旋转的装置。在放大变换元件输出信号的作用下，产生足够的转动力矩，调整导弹的姿态和飞行轨迹[9]。舵机的作用类似于飞行器上的操作面操作系统，舵机的结构如图1所示。

舵面设计的基本要求是在舵面上产生足够的输出扭矩、足够的偏角和角速度。舵环应不仅能快速响应，而且应尽可能呈线性。根据能量来源的不同，可分为电动舵机、气动舵机和液压舵机。

3 导弹控制系统工作方式

导弹制导控制系统是指根据选定的规律，结合不同部件来不断调整和修正导弹飞行路线，引导并控制导弹飞向目标的软硬件的集合。完成此项功能是导弹控制系统中各个模块协作实现的，不同模块有不同的功能，比如导引头是接受目标位置信号，角速度计等惯性元件是测量导弹的姿态，舵机是实现导弹运行轨迹和运行姿态变化的部件，不过最终的目的是尽可能的使导弹在误差范围内命中目标，完成战略和战术任务，一般的制导控制系统工作方式如图2所示。导弹的制导方式大致分为：遥控制导方式、寻的制导方式和复合制导方式。

3.1 遥控制导方式

遥控制导是导弹外制导站控制导弹飞行的一种制导方法。遥控制导系统可分为无线电指令制导和波束制导。

无线电指令制导导弹的飞行控制指令在制导雷达站形成，通过无线电波从地面发送到导弹。目前，多雷达同时对目标和导弹运动进行跟踪测量，采用相对坐标系，大大提高了测量精度，此外无线电指导方式中心是指挥系统，能根据实际情况来判断导弹飞行过程中遇到的问题，比如巧妙躲开飞行中敌方导弹的拦截，依然能够命中目标。无线电指令制导的控制系统如图3所示。

波束制导通过无线电或激光束形成波束中心，使其始终指向目标。导弹上的传感器从波束中心连续测量导弹的姿态信息，并据相对误差信息形成导弹的飞行控制信号，使导弹能够保持在波束中心飞行，然后直至命中目标。

3.2 寻的制导方式

寻的制导是导弹导引头（目标跟踪器）感知目标反射或者辐射的能量信息，自动核对目标位置信息，形成相应的制导指令，控制导弹飞向目标的一种制导方式。寻的制导系统中最关键的是导引头，导引头可以跟踪和测量目标，导引头可以连续输出导弹和目标的相对运动信息。寻的制导的控制系统如图4所示。

3.3 复合制导方式

上述各种制导系统各有利弊。如果采用复合制导方式，可以弥补其优缺点，更好地满足作战需要。较适用的复合制导方式如下：（1）惯性自主+寻的制导。导弹在运行过程中，不同阶段会采用不同类型的制导方式，一般情况下在导弹垂直发射后的快速转弯控制段，通常采用惯性自主制导，底部的惯性测量系统提供导弹的姿态参考和运动参数。而在飞行过程转弯等程序下，一般使用寻的制导控制。（2）遥控+寻的制导。中远程导弹飞行过程中，导弹飞行前期过程中一般采用遥控制导方式，当导弹距离目标较近时，然后采用寻的制导方式，这样通过导引头接受目标信息，发出相应的调整指令，控制导弹的飞行姿态和轨迹，保证导弹能命中目标，属于更高精度的制导。

4 结束语

远程打击是今后军事发展的趋势，因此要求导弹飞行能力的不断提高，而导弹控制系统是导弹整体性能的基础。虽然目前的制导方式已经有很多，并且有许多优点，不过应该加大对新形式制导方式的研究，只有通过创新才能优化导弹制导系统，实现导航精度的提升，才能提高国防力量。

参考文献：

[1]关成启，杨涤，关世义.导弹武器系统效能评估方法研究[J].系统工程與电子技术，2000（07）：33-37.

[2]马满好，罗雪山，汪彦明，等.常规导弹精确打击中卫星应用效能评价[J].计算机仿真，2011（01）：117-120+145.

[3]杨军.现代导弹制导控制系统设计[M].航空工业出版社，2005.

[4]李长青.导弹控制系统设计研究[D].哈尔滨工程大学，2003.

[5]崔少辉，刘麟.基于CPLD的某型导弹测角仪视频信号模拟[J].计算机测量与控制，2012，020（004）：1023-1025.

[6]王书伟，张鸣，覃天.导弹姿态控制系统中的惯性传感技术研究[J].信息技术，2010（07）：95-97.

[7]葛致磊，周军.角加速度计在战术导弹制导控制系统中的应用[J].弹箭与制导学报，2006，26（S5）：328-330.

[8]江口弘文，王永寿.战术导弹导引头的空间稳定性[J].飞航导弹，1990（008）：32-38.

[9]刘煜，张科，李言俊.导弹舵机控制实验系统的设计与实现[J].测控技术，2006（12）：22-25.