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第1章 导弹导引系统导论1

1.1 导弹导引系统的基本含义1

1.1.1 导引系统基本原理1

1.1.2 导弹制导控制系统的一般组成2

1.2 导弹导引系统的特点、组成和分类3

1.2.1 惯性制导4

1.2.2 天文导航4

1.2.3 地图匹配导航4

1.2.4 地磁导航4

1.2.5 遥控式导引5

1.2.6 自动导引5

1.3 导弹自动导引系统的组成及工作原理6

1.3.1 自动导引系统的组成6

1.3.2 自寻的导引规律方式7

1.4 比例导引法7

1.4.1 比例导引法的相对运动方程组8

1.4.2 弹道特性9

1.4.3 比例系数的选择12

1.4.4 比例导引法的优、缺点12

第2章 红外导引系统基础14

2.1 红外辐射及基本性质14

2.1.1 红外辐射14

2.1.2 电磁频谱16

2.1.3 红外辐射的基本性质17

2.1.4 红外辐射的应用18

2.2 红外辐射术语19

2.2.1 基本辐射量19

2.2.2 光谱辐射量25

2.3 红外辐射理论27

2.3.1 黑体辐射27

2.3.2 分子辐射29

2.3.3 基尔霍夫定律和发射率30

2.4 目标辐射和背景辐射35

2.4.1 航空目标辐射35

2.4.2 其他目标辐射40

2.4.3 背景辐射41

2.5 红外辐射在大气中的传输42

2.5.1 大气透过率42

2.5.2 大气的组成情况及透过率的估算44

2.5.3 大气的透过窗55

2.5.4 大气闪烁55

2.6 红外导引系统的发展55

2.6.1 红外导引系统发展简史55

2.6.2 红外导引系统的发展阶段57

第3章 基于点目标跟踪的红外导引系统58

3.1 基于点目标跟踪的红外导引系统的基本组成58

3.2 红外光学系统60

3.2.1 导引头光学系统的结构组成60

3.2.2 光学系统的功用63

3.2.3 光学系统的主要参数64

3.2.4 影响像质的因素66

3.3 光学调制与调制盘67

3.3.1 对辐射能进行调制的意义67

3.3.2 调制盘基本功用67

3.3.3 调制盘的工作原理68

3.3.4 调制盘特性的分析72

3.4 红外探测器及其制冷77

3.4.1 光子探测器78

3.4.2 探测器的主要特性参数81

3.4.3 作用距离的估算84

3.4.4 红外探测器的致冷87

3.5 误差信号处理电路88

3.5.1 误差信号处理电路的功用89

3.5.2 导引头误差信号处理电路的形式89

3.6 红外目标跟踪系统91

3.6.1 跟踪系统的功用和类型91

3.6.2 跟踪系统的组成及工作原理92

3.6.3 对跟踪系统的基本要求93

3.6.4 调制盘跟踪装置结构94

3.6.5 动力陀螺稳定跟踪系统工作原理95

3.6.6 速率陀螺稳定跟踪系统工作原理101

3.6.7 捷联式稳定平台102

3.7 十字叉型及L型系统105

3.7.1 结构组成情况105

3.7.2 目标位置信号的形式106

3.7.3 基准信号形式107

3.7.4 方位信息的提取107

3.7.5 抗背景干扰的措施108

3.7.6 影响测角精度的因素109

3.7.7 L型系统的特点109

第4章 基于成像目标跟踪的红外导引系统111

4.1 红外成像导引头概述111

4.2 红外成像探测技术及红外图像的特点112

4.2.1 红外扫描成像系统112

4.2.2 红外凝视成像系统114

4.2.3 红外图像的特点115

4.3 红外成像跟踪系统的基本组成116

4.4 红外图像预处理117

4.4.1 红外图像噪声滤波117

4.4.2 红外图像边缘增强123

4.4.3 红外图像对比度增强125

4.4.4 红外图像非均匀校正128

4.5 红外图像分割131

4.5.1 基于阈值的图像分割算法132

4.5.2 基于边缘检测的图像分割算法134

4.5.3 基于区域的图像分割算法141

4.5.4 其他结合特定理论工具的图像分割算法142

4.5.5 图像分割算法的评价143

4.6 红外图像特征提取和识别145

4.6.1 红外图像的特征提取145

4.6.2 红外目标的识别150

4.7 红外目标跟踪研究152

4.7.1 目标的稳定跟踪策略152

4.7.2 常用的目标跟踪法154

4.7.3 目标跟踪中加速方法的研究159

4.7.4 模板的自适应更新164

第5章 雷达导引系统概论167

5.1 雷达导引系统的地位和功能167

5.1.1 雷达导引头的地位和任务167

5.1.2 导引头应具备的主要功能169

5.1.3 导引头的电磁环境169

5.1.4 导引头的自然环境173

5.2 雷达导引系统的组成和原理174

5.2.1 导引头的基本组成174

5.2.2 对导引头的基本要求176

5.3 雷达导引系统的发展趋势176

5.3.1 雷达导引系统发展简史176

5.3.2 雷达导引系统发展展望178

第6章 雷达导引系统设计181

6.1 基本雷达方程与雷达反射截面积181

6.1.1 基本雷达方程181

6.1.2 雷达截面积定义182

6.1.3 点目标特性与波长的关系183

6.1.4 目标特性与极化的关系184

6.1.5 简单形状目标的雷达截面积186

6.1.6 复杂目标的雷达截面积188

6.1.7 目标起伏模型190

6.2 雷达导引系统作用距离192

6.2.1 最小可检测信噪比与检测因子192

6.2.2 门限检测及其性能194

6.2.3 脉冲积累对检测性能的改善197

6.2.4 影响雷达导引系统作用距离的其他因素197

6.3 工作体制、工作波段和工作波形的设计198

6.3.1 雷达导引系统的工作体制198

6.3.2 雷达导引系统的工作频段199

6.3.3 雷达导引系统的波形选择199

6.4 接收机、发射机与收／发隔离208

6.4.1 接收机208

6.4.2 发射机210

6.4.3 射频能量耦合211

6.4.4 收／发隔离设计211

6.5 天线罩的影响分析与设计212

6.5.1 天线罩的主要技术参数和要求212

6.5.2 天线罩对导弹制导控制影响与分析213

6.6 目标距离的测量216

6.6.1 脉冲法测距216

6.6.2 调频法测距220

6.7 目标速度的测量及跟踪225

6.7.1 多普勒效应225

6.7.2 多普勒信息的提取227

6.7.3 盲速和频闪230

6.7.4 速度测量方法233

6.8 角度测量与跟踪系统设计235

6.8.1 概述235

6.8.2 测角方法及其比较236

6.8.3 圆锥扫描自动测角系统239

第7章 半捷联／捷联导引头跟踪制导技术243

7.1 半捷联／捷联导引头概述243

7.2 半捷联稳定跟踪技术244

7.2.1 两轴半捷联稳定平台建模244

7.2.2 三轴稳定平台250

7.3 全捷联导引头制导技术255

7.3.1 基于角度重构的全捷联制导技术256

7.3.2 基于非线性滤波器的全捷联制导技术263

第8章 导引头信息滤波与融合技术269

8.1 概述269

8.2 目标机动模型270

8.2.1 常速模型和常加速模型270

8.2.2 一阶时间相关模型270

8.2.3 半马尔可夫模型271

8.2.4 目标“当前”加速度统计模型271

8.3 基于EKF的目标信息估计算法271

8.3.1 扩展卡尔曼滤波算法原理272

8.3.2 弹目运动数学模型描述273

8.3.3 采用主动导引头情况下信息估计方法274

8.3.4 采用被动导引头情况下信息估计方法276

8.4 基于预测滤波的目标信息估计算法278

8.4.1 预测滤波算法中的数学基础279

8.4.2 预测滤波算法原理279

8.4.3 采用主动导引头情况下信息估计方法281

8.4.4 采用被动导引头情况下信息估计方法284

8.5 基于UKF的目标信息估计算法285

8.5.1 UT变换285

8.5.2 UKF滤波算法287

8.5.3 采用主动导引头情况288

8.5.4 采用被动导引头情况289

8.6 多模导引头信息融合技术289

8.6.1 分布式滤波算法290

8.6.2 集中式滤波算法293

附录 导引头位标器测控技术294

附1 位标器跟踪系统控制原理294

附1.1 位标器概述294

附1.2 位标器跟踪系统控制原理295

附2 红外导引头陀螺跟踪系统控制实现300

附2.1 导引头陀螺起旋301

附2.2 导引头陀螺稳速303

附2.3 引导头陀螺进动308

附2.4 导引头陀螺电锁315

参考文献316