红外制导系统原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张红梅主编 著

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• 传感器技术
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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102215

商品编码：10019481969

出版时间：2015-07-01

作  者:张红梅 主编 定  价:30 出 版 社:国防工业出版社 出版日期:2015年07月01日 页  数:216 装  帧:平装 ISBN:9787118102215 ●第1章红外基础知识
●1.1红外技术的应用
●1.2红外辐射及基本性质
●1.3红外辐射术语
●1.4红外辐射基本理论
●1.5目标辐射和背景辐射
●1.6红外线在大气中的传输
●第2章陀螺仪
●2.1陀螺仪的基本特性
●2.2机械陀螺
●2.3激光陀螺
●2.4框架式微机械陀螺仪
●2.5陀螺仪的应用
●第3章红外点源制导系统原理
●3.1概述
●3.2导弹自动导引系统的组成及工作原理
●3.3红外导引头光学系统基本原理
●3.4红外探测器及其制冷
●3.5光学调制与调制盘
●3.6误差信号处理电路框图
●部分目录

内容简介

《红外制导系统原理》的内容为学习导弹制导系统提供了基本理论知识和系统框架，可用作探测、制导与控制及相关专业的教材，也可作为相关人员从系统角度了解导弹制导系统工作原理的参考资料。《红外制导系统原理》共分为7章。靠前章介绍红外探测的物理基础知识——红外基础知识；第2章介绍制导系统的关键传感器——陀螺仪；第3章和第4章分别介绍红外点源制导系统和红外成像制导系统，这两章不但介绍了制导系统的结构组成和基本原理，而且总结了制导系统的发展历程和技术特点；第5章介绍导弹的执行机构——舵机的工作原理，特别就脉宽式燃气舵机及舵回路进行详细分析；第6章主要介绍导弹在大气中运动的物理基础知识——飞行力学基础；第7章具体分析介绍便携式导弹的工作过程。

“星光触痕：穿越夜空的追迹之秘” 第一章：静谧的凝视——目标识别与信息采集的艺术 在这广袤无垠的宇宙画布上，黑暗是永恒的底色，而星辰则是其最璀璨的笔触。然而，当生命的轨迹需要在深邃的夜幕中描绘，抑或是当科技的目光需要穿透自然的遮蔽，一种古老而又崭新的能力便显得尤为重要——那便是“看见”黑暗中的一切，并辨识出其中隐藏的意义。这本书，名为《星光触痕：穿越夜空的追迹之秘》，便是一次深入探索这种“看见”的旅程，它旨在揭示那些潜藏在无形之中的信息，以及如何利用这些信息，如同星光划破夜空般，精准地触及我们的目标。 我们所处的这个世界，充满了各种以热量形式存在的能量辐射。从恒星的炽热核心，到生物体散发出的微弱体温，再到机械设备运作时产生的热损耗，无不以电磁波的形式悄然释放。而在这广阔的频谱中，红外线，作为一种介于可见光和微波之间的电磁波，以其独特的性质，成为了我们窥探这“静谧凝视”的绝佳媒介。它不受可见光限制，能够穿透烟雾、尘埃甚至在完全黑暗的环境中工作，为我们提供了前所未有的观察维度。 本书的第一章，我们将一同走进“静谧的凝视”——这个概念的精髓，在于其无声无息、不留痕迹的观察能力。我们将从最基础的物理原理出发，理解红外辐射的本质，以及不同温度下的物体所释放出的红外信号是如何相互差异的。这就像是学习一种全新的语言，每一种温度、每一种材质，都代表着不同的“词汇”和“语法”，只有掌握了它们，我们才能真正“听懂”宇宙的低语。 我们将深入研究各种红外探测器的基本工作原理。从早期的热电堆和热敏电阻，到如今广泛应用的焦平面阵列，每一种技术都代表着人类对红外信号捕捉能力的飞跃。我们会解析这些探测器是如何将微弱的红外能量转化为可读的电信号，以及影响其灵敏度、响应速度和探测范围的关键因素。这不仅仅是冰冷的理论，更是一场关于如何捕捉那些转瞬即逝的“星光触痕”的智慧竞赛。 更重要的是，本章将引导读者理解“目标识别”这一核心概念。在浩瀚的背景噪音中，如何从微弱的信号中分辨出我们真正关心的目标？这需要我们具备敏锐的洞察力，以及一套严谨的识别策略。我们将探讨目标信号的特征提取，例如其光谱特性、空间分布以及随时间的变化规律。我们会介绍一些经典的信号处理技术，例如滤波、阈值分割、边缘检测等，这些技术如同精密的显微镜，帮助我们放大目标的蛛丝马迹。 此外，我们还将触及“信息采集”的艺术。这不仅仅是将探测器对准目标那么简单，而是要思考如何以最优化的方式获取信息，以应对各种复杂多变的环境。例如，在动态场景中，如何保持跟踪的稳定性？在干扰环境下，如何提高信噪比？我们会讨论多源信息融合的可能性，以及如何利用机器学习等先进技术，从海量数据中挖掘出最有价值的信息。 总而言之，第一章《静谧的凝视——目标识别与信息采集的艺术》将为读者打下坚实的基础。它将带领我们走进一个由红外能量构筑的隐形世界，学习如何在这个世界里“看见”，如何辨识，如何捕捉那些至关重要的“星光触痕”，从而为后续更深层次的追迹之旅做好充分的准备。这不仅仅是理论的探索，更是一次关于理解宇宙、理解自身、理解科技力量的全新启程。 第二章：无形之网——信号传播与干扰的博弈 当我们的“眼睛”——红外探测器，已经能够捕捉到那转瞬即逝的“星光触痕”，它们所携带的信息便踏上了穿越空间的旅程。然而，这条旅程并非坦途，空气、大气、甚至其他潜在的信号源，都在织就一张无形之网，试图阻碍、扭曲，甚至淹没我们想要追踪的信号。本章，我们将深入探索这张“无形之网”，理解信号在传播过程中所面临的挑战，以及如何在这场信号与干扰的博弈中，保持我们的追迹之秘。 首先，我们将聚焦于红外信号在不同传播介质中的衰减与畸变。空气，作为最常见的传播媒介，其密度、湿度、温度以及其中包含的尘埃、水汽等成分，都会对红外线的传播产生显著影响。例如，特定波段的红外线会在水蒸气或二氧化碳浓度较高的区域被强烈吸收，这就像是在信息传递的路径上设置了“屏障”，削弱了信号的强度。我们将详细分析不同大气条件下的衰减模型，理解这些物理过程是如何影响信号的探测距离和清晰度的。 进一步地，我们会探讨“大气窗口”的概念。在红外频谱的广阔区域，存在着一些相对透明的大气传输窗口，信号能够以更小的衰减穿过这些窗口。理解并利用这些窗口，对于优化我们的探测系统至关重要。我们将介绍不同大气窗口的特征，以及它们在不同应用场景下的优势和局限性，这就像是为我们的信号寻找最适合“飞翔”的路径。 然而，比自然衰减更具挑战性的，往往是来自环境的“干扰”。我们所处的环境充满了各种“噪声”，它们可能来自自然现象，也可能来自人造设备。例如，阳光直射，地面反射的热辐射，甚至是其他生物体散发出的温度，都可能产生与目标信号相似的红外辐射，混淆我们的判断。这些干扰，如同织在这张无形之网上的“蛛网”，试图缠绕和模糊我们的目标。 本章将详细解析不同类型的红外干扰源。我们会区分“背景辐射”和“欺骗性辐射”。背景辐射，例如地表、云层等，它们构成了我们探测的宏观环境，需要通过技术手段进行抑制和区分。而欺骗性辐射，则可能是有意为之，模拟目标信号，试图迷惑我们的探测系统。我们将深入研究这些干扰的产生机制，以及它们在空间、时间上的分布特性。 更重要的是，我们将介绍一系列应对干扰的策略和技术。这包括信号处理中的“滤波”技术，例如低通滤波、高通滤波、带通滤波等，它们能够去除特定频率范围内的噪声。我们还将讨论“背景抑制”技术，例如利用差分探测、动态阈值等方法，实时减小背景对目标信号的影响。 此外，我们还会深入探讨“对抗性干扰”的应对之道。当干扰信号与目标信号的特征相似时，传统的滤波方法可能难以奏效。此时，我们需要更高级的信号分析技术，例如利用目标信号的空间形态、运动轨迹等信息，进行更精细的匹配和判别。我们还会触及一些主动式干扰对抗技术，例如利用红外诱饵等，来分散和误导敌方探测。 在这一章的结尾，我们将总结信号传播与干扰博弈的核心要素。理解了这张“无形之网”，掌握了信号传播的规律，才能有效地规避干扰，确保我们的“星光触痕”能够清晰、准确地传递到目的地。这不仅仅是对技术的解析，更是对智慧的运用，是在复杂环境中保持清醒判断，并最终锁定目标的决胜之道。 第三章：轨迹的绘制——目标运动分析与预测的智慧 当信号穿越了“无形之网”，成功抵达我们的“眼睛”，接下来的任务便是解读这些信息背后的动态。目标并非静止不动，它们在空间中移动，它们的运动轨迹蕴含着至关重要的信息，能够揭示目标的意图、身份，甚至是未来的行踪。本章，我们将深入探索“轨迹的绘制”——这个艺术，如何通过对目标运动的分析与预测，为我们的追迹行动绘制出清晰的蓝图。 本书的核心，在于理解目标在不同维度上的运动模式。无论是空中飞行的飞行器，海面航行的舰船，还是地面移动的载具，它们都遵循着一定的运动规律。我们将从最基础的动力学原理出发，解析不同类型目标的运动特性。例如，固定翼飞机的平稳滑翔，旋翼机的盘旋能力，导弹的弹道变化，以及舰船的转向和加速，每一种运动都留下了独特的“痕迹”。 “目标运动分析”的核心在于从一系列离散的观测点中，重构出目标的连续运动轨迹。我们将探讨各种轨迹跟踪算法。从经典的卡尔曼滤波及其变种，例如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波，到粒子滤波等，它们能够有效地融合目标的观测信息和运动模型，估计出目标在每一时刻的位置、速度、加速度等状态。我们会深入解析这些算法的数学原理，以及它们在不同场景下的适用性。 更进一步，本章将聚焦于“运动模型”的构建与选择。一个准确的运动模型，是实现高精度跟踪的关键。我们将介绍用于不同类型目标的运动模型，例如匀速直线运动模型、匀速转弯运动模型、机动目标模型等。我们会讨论如何根据目标的实时运动情况，动态地调整和切换运动模型，以应对目标行为的突然变化。 “预测”是轨迹绘制的升华。我们不仅仅要了解目标“现在”在哪里，更要预测它“将要”去哪里。基于已有的轨迹数据，我们可以运用各种预测技术，推断目标的未来位置。我们将介绍基于统计模型的预测方法，例如利用时间序列分析，以及基于机器学习的预测方法，例如循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）等，它们能够从历史数据中学习复杂的运动模式，并进行更精准的预测。 本书将详细阐述预测在实际应用中的重要性。在军事领域，精准的预测能够提前预警，为决策者争取宝贵的时间；在民用领域，例如自动驾驶，准确的轨迹预测能够避免碰撞，保障安全。我们会讨论预测的精度与不确定性，以及如何量化预测误差，并给出相应的置信区间。 此外，我们还将探讨目标“意图”的分析。目标的运动轨迹并非随机，它往往蕴含着其背后的意图。例如，一个突然加速并转向的目标，可能是在试图规避探测，或是准备发起攻击。我们将介绍一些基于运动模式分析的意图识别方法，例如通过分析目标的加速度、转向率、航向变化等，来推断其潜在的行动。 在这一章的结尾，我们将总结绘制清晰轨迹的关键要素。通过对目标运动的细致分析和精准预测，我们能够在这个瞬息万变的世界中，始终掌握目标的踪迹。这不仅仅是技术的运用，更是智慧的体现，是在复杂动态环境中，洞察先机，掌控局势的核心能力。这张绘制出的轨迹图，将是我们通往最终胜利的指南针。 第四章：智慧的协同——系统集成与决策支持的未来 前三章，我们分别探讨了如何“看见”信息，如何应对“干扰”，以及如何解读和预测“轨迹”。然而，一个真正强大的“追迹之秘”，绝非孤军奋战，而是需要将这些分散的“触痕”汇聚，形成一个协同作战的整体。本章，我们将进入“智慧的协同”——这个境界，探讨如何将各项技术有机集成，构建起强大的系统，并为决策提供坚实的支持。 “系统集成”是本书的重中之重。它意味着将红外探测、信号处理、目标跟踪、运动预测等各个子系统，如同精密机械的齿轮般，完美地咬合在一起。我们将详细阐述不同传感器之间的融合，例如如何将红外传感器与其他类型的传感器（如雷达、可见光相机等）进行信息融合，以提高探测的鲁棒性和准确性。我们会介绍各种传感器融合的架构，包括早期融合、中期融合和晚期融合，并分析它们的优劣。 “数据管理与处理”是系统集成的基石。海量的传感器数据需要被有效地存储、管理和检索。我们将探讨分布式数据处理架构，以及如何利用高性能计算平台，实现对实时数据的快速分析。我们还会触及数据可视化技术，如何将复杂的跟踪轨迹、态势信息，以直观易懂的方式呈现给操作员。 “决策支持”是系统集成的最终目标。一个成功的追迹系统，其价值体现在能够为决策者提供准确、及时的信息，从而做出明智的决策。我们将深入探讨“态势感知”的概念。如何将孤立的目标信息，整合成一个宏观的战场态势图？我们将介绍目标状态评估、威胁评估等技术，帮助决策者了解当前的情况。 “自主决策与人工智能的应用”是未来系统发展的必然趋势。随着人工智能技术的飞速发展，未来的追迹系统将具备更强的自主性。我们将探讨如何利用机器学习和深度学习技术，实现目标的自动识别、分类，以及对复杂场景的自主分析。我们还会讨论如何利用强化学习等技术，使系统能够根据环境的变化，自主地优化其探测策略和跟踪算法。 “人机协同”是不可忽视的环节。尽管人工智能技术在不断进步，但人类的智慧和经验仍然是不可替代的。我们将探讨如何设计更加人性化的操作界面，以及如何实现人与机器之间的有效沟通和协作。操作员的经验和判断，可以与人工智能的强大计算能力相结合，达到最佳的协同效果。 在这一章的最后，我们将展望“追迹之秘”的未来。从单兵作战的便携式探测器，到覆盖广阔区域的智能监测网络，再到跨越时空的协同作战平台，未来的追迹系统将更加智能化、网络化、协同化。我们将看到，红外探测技术将与其他新兴技术深度融合，不断突破技术的边界，为人类带来前所未有的洞察力，使我们能够在任何时间、任何地点，都能精准地触及我们的目标。 这本书，正是为了揭示这些潜藏在科技深处的“智慧协同”，为我们打开一扇通往未来追踪技术的新视角。它并非仅仅是技术的堆砌，更是对人类智慧与科技力量的赞颂，是对我们驾驭无形之力，洞悉万物轨迹的无限追求的致敬。

评分☆☆☆☆☆

翻阅“红外制导系统原理”，我对“系统级设计与仿真”的阐述赞不绝口。作者并没有将制导系统视为一个孤立的技术模块，而是将其置于一个更宏观的框架下进行审视。这一部分内容详细介绍了如何进行系统的整体设计，包括确定各个子系统的性能指标，例如探测器的灵敏度、制导控制的响应速度、以及武器平台的运动特性等，并分析了这些指标之间的相互影响。令人印象深刻的是，书中对“仿真建模”的介绍，它展示了如何利用MATLAB/Simulink等工具，构建起一套完整的红外制导系统仿真平台。从目标的运动模型、大气环境的模拟，到红外传感器的成像过程、制导律的执行，再到武器的飞行轨迹，几乎涵盖了整个系统的运行流程。作者还特别强调了“蒙特卡洛仿真”在评估系统性能和鲁棒性方面的作用，通过大量的随机抽样和统计分析，来预测系统在各种非理想条件下的表现。这部分内容对于工程师来说，无疑是宝贵的实践指导，它教会我们如何从全局出发，通过严谨的仿真来验证和优化设计方案，从而大大降低了实际研制中的风险。

评分☆☆☆☆☆

“红外制导系统原理”这本书在“抗干扰与隐身技术”的探讨上，展现出了极高的前瞻性和实用性。我特别关注了其中关于“诱饵对抗”和“红外抑制”的章节。作者深入剖析了各种常见的红外诱饵的工作原理，例如热诱饵、闪光诱饵等，以及它们如何欺骗红外制导头。更重要的是，书中详细介绍了红外制导系统为了对抗这些诱饵所采取的各种技术手段。例如，如何通过“多谱段红外探测”来区分真实目标和诱饵，即利用目标与诱饵在不同红外波段的辐射特性差异。还介绍了“先进的信号处理算法”，如基于“目标运动特性分析”来识别和剔除干扰信号。在隐身技术方面，章节中还涉及了如何降低飞行器自身的红外辐射特征，例如采用“低红外可探测性材料”以及优化“排气口设计”等，这些都极大地提升了武器系统的生存能力。这种对攻防两端技术的全面梳理，让我深刻理解到，红外制导系统的发展从来不是单向的，而是伴随着不断的对抗和技术迭代而进步的。

评分☆☆☆☆☆

读完“红外制导系统原理”这本著作，我最大的感受是它在“制导律的设计与实现”这一部分展现出的系统性思维。作者并没有将制导律孤立出来讲，而是紧密结合了红外传感器的特性和目标的运动模型。例如，在讲解比例导引律（Proportional Navigation, PN）时，它不仅给出了基本的数学公式，还详细分析了在实际红外制导中，如何考虑传感器噪声、目标机动以及大气扰动等因素对导引精度的影响。书中还介绍了如何通过卡尔曼滤波等状态估计算法来融合多源信息，提高对目标状态的估计精度，从而为导引律提供更可靠的输入。我尤其欣赏书中对“非线性制导”的探讨，例如如何在高过载机动目标场景下，设计出能够有效工作的制导律，这涉及到对控制理论中复杂问题的深刻理解。此外，章节中还提及了脉冲式制导和连续式制导的区别，以及它们在不同应用场景下的优缺点，这为理解实际武器系统的设计取舍提供了重要的视角。总的来说，这一部分内容具有很强的工程实践指导意义，它让读者明白，理论上的制导律需要在复杂多变的现实环境中进行优化和调整，才能真正发挥作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书确实是本硬核的学科专著，它深入浅出地剖析了红外制导系统的那一套复杂精密的逻辑。我最近在学习过程中，对“红外辐射的特性与探测机理”这一部分印象最为深刻。作者没有止步于简单介绍红外线是什么，而是详细讲解了不同物质的红外发射规律，以及如何通过红外探测器捕捉这些微弱的光信号。从材料科学的角度，它解释了锑化铟（InSb）、碲镉汞（HgCdTe）等半导体材料的能带结构如何决定了它们对特定红外波段的敏感性，以及这些探测器在不同工作温度下的性能差异。同时，书中还穿插了对焦平面阵列（FPA）工作原理的细致描述，如何通过像素化结构实现空间分辨率，以及制冷型和非制冷型探测器的优劣势分析，这对于理解实际应用中的系统选择至关重要。更让我惊叹的是，作者还触及了背景杂波抑制和目标识别的初步概念，例如利用目标的红外辐射特征与背景进行对比，以及傅里叶变换在信号处理中的应用，这些都为理解后续更高级的制导算法打下了坚实的基础。整体而言，这一章内容充实，逻辑严谨，对于想要深入理解红外制导“心脏”的读者来说，绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

“红外制导系统原理”这本书的“目标识别与跟踪”章节，给我留下了极为深刻的印象。它不仅仅是简单地介绍几种识别算法，而是将识别与跟踪过程有机地结合起来，形成了一个完整的闭环。作者从红外图像的特点出发，分析了如何通过目标轮廓、纹流以及内部温度分布等特征进行初步的分类和识别。书中对“形态学处理”和“边缘检测”等图像处理技术在红外图像上的应用进行了详细的阐述，例如如何利用腐蚀、膨胀等操作去除噪声，如何运用Sobel算子、Canny算子等提取目标的边缘信息。更让我眼前一亮的是，章节中还引入了“机器学习”和“深度学习”的概念，探讨了如何利用大量红外图像数据训练神经网络，以实现更精准、更鲁棒的目标识别。此外，在跟踪部分，它详细讲解了“粒子滤波”和“多目标跟踪”等先进算法，分析了它们在处理遮挡、杂波以及目标交错等复杂情况下的性能表现。这一章节的内容，对于理解现代红外制导系统如何从“看到”到“认识”再到“锁定”目标，提供了完整的思路框架。