电子科技大学现代导航与制导技术习题

作业：
（1）简述导弹制导系统基本组成、工作过程及各部分功能；
从功能上可将导弹制导系统分为导引系统和控制系统两部分，包括探测系统、制导指令形成、到操纵导弹飞行的所有装备：
导引系统通过探测装置确定导弹相对目标或发射点的位置形成导引指令，可以用不同类型的装置予以实现；
控制系统直接操纵导弹，要迅速而准确地执行导引系统发出的导引指令，控制导弹飞向目标，保证导弹在每一飞行段稳定地飞行。

（2）简述激光驾束制导、半主动激光制导、地形匹配制导基本原理；
激光驾束制导：激光波束制导又叫激光驾束制导，其工作过程是：激光照射器先捕捉并跟踪目标，给出目标所在方向的角度信息，然后经火控计算机控制弹体发射架，以最佳角度发射导弹，使它进入激光波束中（进人波束的方向要尽可能与激光束轴线的方向一致）。

弹体在飞行过程中，弹上激光接收机接收到激光器直接照射到弹上的激光信号，从中处理出制导所需的误差量，即弹体轴线与激光束轴线的偏离方向和大小，并将这个误差量送入弹的控制系统，由控制系统控制弹的飞行方向和姿态，始终保持弹与激光照射光束的重合，最终将战斗部引导于目标上。

此种制导方式就像让导弹骑在激光束上滑行一样,所以俗称"驾束制导"。

半主动激光制导系统的工作过程是：激光发射机作为信号源装在地面、车船或飞机上，发射激光束为制导武器指示目标，弹上的激光导引头接收目标反射的激光信号，并跟踪目标上出现的激光光斑，引导战斗部飞向激光光斑，最终命中目标。

半主动式回波制导广泛应用于各种武器的制导系统中，如激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等，是所有制导武器中制导精度最高的。

地形匹配制导：地形匹配制导就是基于地表特征与地理位置之间的这种对应关系，把导弹自动引向目标的自主制导技术。

地形匹配制导以地形轮廓线为匹配特征，通常用雷达或激光高度表做为遥感装置，把沿飞行轨迹测取的一条地形等高线剖面图（实时图）与预先存贮在弹上的基准图在相关器内进行匹配，由此确定导弹实际飞行位置与标准位置的偏差。

弹载计算机根据这种偏差按预存的制导程序进行实时运算和发出制导指令，再经信号变换，由执行机构控制发动机推力矢量方向，改变导弹运动轨迹，达到准确命中目标的目的。

（3）简述战斧巡航导弹制导原理；
战斧巡航导弹采用的是惯性制导加地形匹配或GPS卫星全球定位修正制导，有的再加数字式景象相关匹配（DSMAC2A）制导。

惯性制导系统由陀螺仪、加速度计、万向架和计算机等组成，以自主方式工作，不与外界发生联系。

GPS制导系统主要由空间卫星部分、地面监控部分、用户接收系统部分等三大部分组成。

地面监控系统主要用来对空间卫星系统的监测与控制。

用户接收系统通过对接收到的GPS卫星发送的导航电文进行计算和处理,得到用户所在的位置、速度和时间。

DSMAC2A系统工作过程为：首先通过侦察手段获得目标区域几十千米范围内地貌特征明显的地区，特别是目标本身的光学图像，再把景象图像匹配区划分成图像编码数字阵列，形成数字式景象匹配地图，而后再将数字地图存储在计算机内。

计算机将得到的数字景象地图与存储的目标景象图片进行比较，如有偏差就发出指令，修正航迹，直至控制导弹命中目标。

（4）简述成像红外导引头的基本组成以及各部分功能；
红外导引头通常由光学系统、调制器、红外探测器、制冷器、陀螺伺服系统以及电子线路等组成，其框图如图1所示。

其中，光学系统、调制器、红外探测器、制冷器和陀螺伺服系统所组成的光电机械系统又叫位标器，所以，从结构
上来看，红外导引头即由红外位标器和电子线路（舱）组
成，示意图如图2所示。

红外导引头的功能有：
1、接收目标（飞机，坦克等）的红外辐射，完成对
目标的自动搜索、识别和捕获；
2、隔离弹体的角运动，稳定光学（或天线）轴，为
提取目标视线角提供参考系；
3、对锁定后的目标进行自动跟踪并实时输出俯仰、
偏航两路视线角速度信号；
4、输出两路弹轴与光学（或天线）轴的框架角信
号。

红外导引头简单工作过程：光学系统接收目标红外辐射，经调制器处理成具有目标信息的光信号，由红外探测器将光信号转换成易处理的电信号，再经电子线路进行信号的滤波、放大，检出目标位置误差信息，然后输给陀螺跟踪系统，驱动陀螺带动光学系统进动，使光轴向着目标位置误差方向运动，构成导引系统的角跟踪回路，实现导引系统跟踪目标。

导弹制导律所需要的控制信号同时由电子线路给出。

（5）简述光生伏特效应、光电导效应；
光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象；
光电导效应，又称为光电效应、光敏效应，光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。

当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使非传导态电子变为传导态电子，引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大。

（6）调制盘的功能有哪些？
1.使恒稳的光能转变成交变的光能；
2.产生目标所在空间位置的信号编码；
3.空间滤波——抑制背景的干扰。

（7）红外成像制导的特点？
1.集高灵敏度、高空间分辨率、大动态范围于一身，特别适用于探测弱目标信号和鉴别多目标的需要。

2.抗干扰能力强。

在各种杂散信号和人为干扰下，可实现对目标的自动识别和命中点选择。

3.具有自主捕获目标能力和复杂情况下的自主决策能力，是一种发射后不管型系统。

4.昼夜工作，穿透烟雾能力强，是一种准全天候系统。

5.型号适应性强，改变红外成像导引头的识别、跟踪软件,就可在不同型号的导弹上使用。

6.与可见光成像系统相比，红外成像系统的探测距离大了三到六倍。

（8）简介红外成像目标跟踪的算法？
红外成像跟踪系统的原理结构图如图
它包括三大部分：成像系统（摄像头）、图像喜好处理器和伺服机构，并构成一闭环系统。

摄像头首先依靠热成像系统对目标成像；图像信号处理器则对获取的目标的热图像进行去噪以及图像增强等预处理，然后提取目标的边缘、纹理等特征做进一步运算，以供识别和跟踪之用；经过特定的跟踪算法运算和处理之后，形成目标和误差信号并输出给伺服机构，伺服机构把目标误差信号变成控制信号，实施对目标的跟踪。

整个系统的核心就是图像信号处理器，它实现图像预处理、特征提取、跟踪算法等功能，是整个跟踪系统的关键环节。

相关跟踪系统和其它形式的跟踪系统一样，首先要能检测到目标信息，然后再将目标视频信号经过相关处理以得到目标位置误差信息。

关于图象相关的算法有下列几点原则考虑：（１）应能有效地利用视频信号数据
如目标图象灰度的量化方法、图象特征的选取、图象灰度的均匀性处理等等在建立相关算法方程时都应予以妥善处理以尽可能地利用目标信息量；
（２）噪声抑制
由于噪声干扰的影响，可能使在相关取最大值处不一定是配准点。

在严重干扰下也可能使求取的相关值毫无意义。

当云层等暂时遮住了目标时，又无法求取相关值。

凡此种种在相关算式中应适当考虑；
（3）算法简便
相关计算都是利用计算机进行计算的。

对大型计算机来说，计算机的容量、速度用来作图象相关计算不存在什么问题。

但红外跟踪装置的载体对体积、重量通常有严格限制，因此在红外跟踪装置中只适宜用微处理机。

所以在保证适当精度的前提下应尽可能地简化计算方法。