学科前沿系列讲座报告

学科前沿系列讲座报告制导控制技术最新进展专业：信息对抗技术姓名：学号：时间：2016年9月页-1-目录一、引言................................................................................................-2-二、概述................................................................................................-3-1.介绍................................................................................................-3-2.分类................................................................................................-3-3.制导方式.........................................................................................-3-1)寻的制导...................................................................................-3-2)遥控制导...................................................................................-4-3)惯性制导...................................................................................-4-4)全球定位系统（GPS）制导......................................................-4-5)地形匹配与景象匹配制导..........................................................-4-6)复合制导（组合制导）.............................................................-4-三、控制制导技术的发展历程................................................................-5-页-2-1.近代制导与控制的发展....................................................................-5-2.制导与控制技术的新发展................................................................-6-1)导弹自主...................................................................................-6-2)信息综合...................................................................................-8-3)自适应性/模块化.......................................................................-9-四、心得体会.........................................................................................-9-五、参考文献.......................................................................................-10-一、引言首先，我选择控制制导技术作为这次报告的主要内容的原因有以下几点：控制制导是与我自己专业息息相关的一门学科，也是我们专业未来的一个主要的研究方向；控制制导也同样是南理工的重要特色与强势的研究方向，所以非常有必页-3-要对于控制制导技术有一定了解。二、概述1.介绍控制制导技术是一门按照特定基准选择飞行路线，控制和导引武器系统对目标进行攻击的综合性技术。其特点为：一是采用控制系统调整受控对象的运动轨迹；二是命中精度高；三是总体效能高；四是射程远。2.分类精确制导武器可分为导弹和精确制导弹药导弹（插入影视资料）是依靠自身的动力装置推进，由制导系统导引、控制其飞行路线并导向目标的武器。它由弹头、弹体、推进系统、弹上制导设备和弹上电源等部分组成。精确制导弹药可分为末制导弹药和末敏弹药两类。末制导弹药有制导炮弹、制导炸弹（航弹）、制导地雷等。末敏弹药主要是一些反装甲子弹药。3.制导方式1)寻的制导寻的制导是通过弹上的引导系统（寻引头或寻的器）感受目标辐射或反射的能量，自动跟踪目标，导引制导武器飞向目标。页-4-2)遥控制导遥控制导是导引系统全部或部分设备安装在弹外制导站，由制导站执行全部或部分的测量武器与目标的相对运动参量并形成制导指令之任务，再通过弹上控制系统导引制导武器飞向目标3)惯性制导惯性制导是利用测量设备测量导弹运动参数的制导技术。惯性制导系统全部安装在弹上，主要有陀螺仪、加速度表、制导计算机和控制系统。4)全球定位系统（GPS）制导它的工作原理是，利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线，提高制导精度。5)地形匹配与景象匹配制导地形匹配制导是指在导弹发射区与目标区之间选择若干特征明显的标志区，通过遥测、遥感手段按其地面坐标点标高数据绘制成数字地图（成为高程数字模型地图），预先存入弹载计算机内。导弹飞临这些地区时，弹载的雷达高度表和气压高度表测出地面相对高度和海拔高度数据，计算机将其同预先存入的数字地图比较，算出修正弹道偏差的指令，弹上控制系统执行指令，控制导弹飞向目标。6)复合制导（组合制导）复合制导技术是指采用两种或者两种以上的制导方式或者两种频率，并联或者交替工作形成一个性能更加优越，抗干扰性更强，能够在更复杂环境下精确制导的制导体制。根据复合形式的不同分为频率复合，和方式复合两种。频率复合探测技术是指导弹在同一制导段，同时采用两种或两种以上频段的页-5-探测器进行目标的探测和识别。随着空空导弹面对的战场环境日益复杂，单一探测频段或模式的导引头因为各自的局限性，很难适应未来战争的需要。因此，频率复合探测技术已成为当代世界精确制导技术发展的重要方向。例如，红外和毫米波的双模探测，红外与紫外线的双模探测或上述模式组合的三模探测。采用复合制导体制可以充分发挥各频段和各制导体制的自身优势，实现互补，由此极大地提高导弹的作战效能和导弹在复杂环境条件下的目标识别能力、抗多种光电干扰和反隐身目标的能力以及对快速目标精确定位和精确制导的能力。三、控制制导技术的发展历程1.近代制导与控制的发展由于电子技术尚未发展完全，早期的制导、导航和控制系统由一些陀螺仪等机电原件构成一个平台惯性系统，由于机电设备的体积庞大，机械机构复杂等多方面原因，制导系统可靠性不足，且成本较高。随着计算机和微电子技术的发展，人们发现可以将一些机械结构的功能电子化，即使用陀螺仪和加速度计等惯性敏感原件直接承受载体的运动（包括震动），而使用电子计算机进行信息处理并发出控制命令，代替原来的机械平台，形成捷联式的惯性系统。替代后，不仅成本下降，而且精度有了很大的提高，而且随着集成芯片的发展，体积、重量也迅速下降。80年代美国等西方发达国家已经在航天飞机和宇宙飞船都采用动力调谐陀螺（DTG）捷联惯导系统（SINS），其陀螺的随机漂移率为，不需要加热装置，力矩器最大角速率为，页-6-为了更高精度和更高可靠性发展出了激光陀螺（RLG）捷联式惯导系统，激光陀螺具有角速率动态范围宽、对加速度和振动不敏感、不祷温控、起动时间特别短和可靠性高等优点，且其精度能够达到1.85km/h的量级，但是寿命较低。由于激光陀螺寿命较低等原因，美国等西方发达国家发展出了光纤陀螺（FOG）的捷联航姿系统，且已经处于实用阶段，其平均故障时间（MTBF）高达20000h。与激光陀螺相比，光纤陀螺具有体积小、造价低、可靠性高和无阔锁区等优点，被认为是一种极有发展前途的新型惯性器件。同时，国产惯性系统在可靠性和精度方面都和西方国家有着较大的差距，比如到目前光纤陀螺捷联系统在舰船上的应用还处于起步阶段。随着技术的发展，制导方式已经不仅仅局限于惯性制导，而是发展除了各种各样的制导方式，比如红外成像制导，主动雷达制导，并且不仅仅只使用一种制导方式，而是发展出了多种制导方式的复合制导方式。近年来，随着卫星导航技术的逐渐完善，精度的不断提高，卫星制导已经加入的制导系统的大家族，而且显示出了巨大的发展潜力。2.制导与控制技术的新发展制导与控制系统是导弹精确命中目标的关键，随着信息技术的快速发展以及战场对精确制导武器的广泛需求，制导与控制技术有了长足的发展。当前制导与控制技术发展的三个特征论题为：导弹自主、信息综合和自适应能力/模块化。具体为：1)导弹自主当前全世界装备的导弹系统具有一定程度的程序自主。目标必须先由监视传页-7-感器识别，然后导弹将按照基于规则的程序获取并命中目标。提高自主性的第一阶段是“射击并忘记”，即导弹将瞄准一个已知目标的位置，直到导引头获取一个靠近指定弹道的目标。通常这些过程将只通过亮点一般是羽烟或强烈的RF反射物识别目标。制导与控制技术主要是由这一基本模型发展的，以使未来的导弹具有更高级的自主性，这些技术包括：瞄准点提炼：通过复杂的12R数据的图像处理，选择目标上的适当瞄准点；自动目标识别（ATR）：采用潜在目标对象的统计测量和模式匹配；多目标跟踪和目标选择；在线弹道优化；采用预先规划的任务管理与在线地形跟踪制导防区外发射的空对地武器。当导弹沿可能目标的大致方向发射，并利用更多新技术时，导弹可获得真正的智能和更高的自主性。这些技术包括：采用神经网络的威胁评估、识别与分类；在线战斗任务管理；为了总战斗任务的完成，避开SAM发射场和地形跟踪，化目标接近：用于制导优化的神经网杀伤评估页-8-2)信息综合由于多传感器被用于测量导弹和目标参数，导弹系统出现了信息爆炸。过去导弹系统常常依赖于专用传感器，但未来系统将肯定具有开放结构。在采用通用协议的一体化网络中，将有一套传感器和一套导弹发射装置。当JTIDS用于在许多节点上融合的友军轨迹信息和目标的通信时，这种方法在空中战场已经着手考虑。包括数据融合在内的制导与控制技术的发展，使我们能以一种有效的方式利用这些多源数据。下面给出这些技术的一些实例：监视传感器的一体化网络需要采用适当的数据融合技术以修正数据，识别共用目标。这些传感器将具有极易变化的特征，因而存在对真实世界的多种解释，产生必须被解决的多义性。通过适当的数据融合，传感器的一体化网络解决这一问题有许多优点，包括：采用多波段(雷达、光电、红外)产生干扰抑制和反隐身能力具有鲁棒性、改进的目标轨迹估计和改进的作用范围具有共同目标标记的共同监视图目标识别与分类信息的融合传感器间指挥移交及第三组导向目标利用这种大量信息流的其它导航与制导技术已被研究，包括：采用面向对象目标状态估计技术（如MBD的INGOT）识别防御要地的哪部分是对象的目的在线动态杀伤评估以确定是否需发第二枚导弹从发射平台跟踪飞行导弹一段时间，以提供导弹INS的初始及初速校验页-9-信息利用这些导弹上的信息综合，MBD开发了许多新的制导与控制技术，包括：一体化导弹制导与控制带