空面导弹制导控制系统设计/中航工业首席专家技术丛书 [Design of Guidance and Control System for Air-to-Surface Missile] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王少锋 著

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• 导弹制导
• 导弹控制
• 空面导弹
• 制导系统
• 控制系统
• 航空航天
• 中航工业
• 飞行器
• 自动控制
• 现代控制理论

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787516514603

版次：1

商品编码：12306131

包装：精装

丛书名： 中航工业首席专家技术丛书

外文名称：Design of Guidance and Control System for Air-to-Surface Missile

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版

内容简介

　　目前，空面导弹在现代战争精确打击体系中处于核心地位，是左右局部战争胜负的决定性力量。制导控制系统是控制导弹以一定的准确度自动地按预定的制导律飞向目标，使其脱靶量在战斗部的威力半径之内，实现要求的命中精度，达到作战目的。《空面导弹制导控制系统设计/中航工业首席专家技术丛书》为适应空面导弹技术的发展而编写，旨在较为全面而详细地介绍空面导弹制导控制系统设计。《空面导弹制导控制系统设计/中航工业首席专家技术丛书》对一般概念性问题不做细述，着重结合工程实践对空面导弹制导控制系统设计进行全面、系统、深入的分析论证，其基本理论和分析处理工程技术问题的方法和思路具有普遍意义，对其他武器系统也具有一定的适用性和参考价值。
　　《空面导弹制导控制系统设计/中航工业首席专家技术丛书》定位于从事导弹飞行控制专业的各层次工程技术人员和管理人员，亦可供军队相关领域人员、航空相关院校相关专业教师及研究生参考。

作者简介

　　王少锋，男，1964年出生，研究员，现任江西洪都航空工业集团有限责任公司副总经理，航空工业武器技术首席技术专家。参加工作以来，一直从事导弹设计研究工作，先后担任多个国家重点型号的副总设计师、总设计师，主持研制了具有国内先进水平的空面导弹，填补了我国空面导弹领域发展的多项技术空白。获得国家科学技术进步奖二等奖、国防科学技术进步奖一等、二等、三等奖，航空工业科学技术进步奖一等奖、二等奖等奖项十余项，享受国务院政府特殊津贴。

内页插图

目录

第1章 概述
1．1 制导控制系统功能及组成
1．2 制导控制系统在空面导弹的应用历程
1．3 制导控制系统的发展现状

第2章 制导控制系统总体设计
2．1 设计依据
2．2 设计步骤
2．2．1 设计阶段划分及各阶段工作步骤
2．2．2 制导控制系统总体设计的主要内容
2．3 系统设计
2．3．1 制导控制系统架构设计
2．3．2 制导控制方式设计
2．3．3 系统指标论证
2．3．4 系统精度分配
2．4 子系统设计要求
2．4．1 导引系统
2．4．2 飞行控制系统
2．4．3 导航系统
2．4．4 能源系统
2．5 产品要求
2．5．1 产品涂覆、标识等要求
2．5．2 寿命、首翻期
2．5．3 电磁兼容要求
2．5．4 可靠性要求
2．5．5 维修性要求
2．5．6 保障性要求
2．5．7 测试性要求
2．5．8 安全性要求
2．5．9 环境适应性要求
2．5．1 0产品的包装、储运要求
2．6 接口设计
2．6．1 电气接口
2．6．2 结构安装接口
2．6．3 通信接口

第3章 制导控制规律设计
3．1 设计依据流程
3．1．1 设计依据
3．1．2 设计流程
3．2 弹体小扰动数学建模
3．3 弹体特性分析
3．4 控制规律设计
3．4．1 回路分析方法
3．4．2 控制回路设计
3．4．3 制导回路设计
3．5 制导律设计
3．5．1 导引律设计
3．5．2 高度控制设计
3．5．3 侧向位置控制设计
3．6 飞行航迹设计
3．6．1 飞行航迹的数学模型
3．6．2 飞行航迹设计方法
3．6．3 航迹设计的评价技术
3．6．4 航迹规划的信息保障
3．6．5 在线自主决策和规划技术
3．7 先进制导控制技术
3．7．1 自适应控制
3．7．2 变结构控制
3．7．3 智能控制
3．7．4 推力矢量控制
3．7．5 大迎角解耦控制
3．7．6 放宽静稳定性
3．7．7 直接力控制
3．7．8 变轨技术

第4章 导引头设计
第5章 导航系统设计
第6章 测高系统设计
第7章 伺服系统设计
第8章 综合控制计算机设计
第9章 制导控制系统软件设计
第10章 制导控制系统仿真
第11章 制导控制系统集成设计
第12章 制导控制系统试验
参考文献

前言/序言

　　空面导弹是利用各种空中平台（固定翼飞机、直升机及攻击型无人机）发射，用于攻击地面（下）、水面目标的导弹总称。空面导弹经过半个多世纪的发展，已形成种类齐全、用途各异的武器装备，各国都非常重视空面导弹发展的统筹与规划，美、俄等国基本形成了以空射巡航导弹为威慑、防区外空面导弹为先导、中程空面导弹为支撑、近程空面导弹为基础的空面导弹打击体系。
　　空面导弹制导控制系统的作用是实时测量导弹的相关参数，与预定的轨迹参数进行比较计算，形成制导指令，控制导弹按预定轨迹飞行，最后根据导弹与目标的相对运动参数以一定的准确度自动地按预定的制导律控制导弹飞向目标，使其脱靶量在战斗部的威力半径之内，实现要求的命中精度。制导控制系统在空面导弹武器系统中起着十分重要的作用。
　　本书是为适应空面导弹技术的发展而编写的。笔者结合多年的工程经验，从空面导弹制导控制系统设计角度出发，全面介绍了空面导弹制导控制系统的组成及各分系统的设计原则和发展趋势。本书对一般概念性问题不进行细述，着重结合工程实践对空面导弹制导控制系统设计进行全面、系统、深入的分析论证，其基本理论和分析处理工程技术问题的方法和思路具有普遍意义，对其他武器系统的制导控制也具有一定的适用性和参考价值。全书共12章，各章之间既有关联性又有独立性，分为概述、制导控制系统总体设计、制导控制规律设计、导引头设计、导航系统设计、测高系统设计、伺服系统设计、综合控制计算机设计、制导控制系统软件设计、制导控制系统仿真、制导控制系统集成设计及制导控制系统试验。
　　本书定位于从事导弹飞行控制专业的各层次工程技术人员和管理人员，亦可供军队相关领域人员、航空相关院校相关专业教师及研究生参考。
　　本书编写过程中参阅了中航工业洪都导弹设计所多年积累的大量研制设计文件、试验报告和技术总结，也参考了国内外有关书籍和资料，并得到许多同行的大力支持和帮助，在此一并致谢！
　　限于笔者水平，我们对空面导弹制导控制系统设计的理解还不够全面，加之时间匆忙，因此书中难免有疏漏和不足之处，恳请读者予以批评指正。
　　王少锋
　　2017年8月

本书深入探讨了空对地导弹制导控制系统的设计原理、关键技术和工程实现。作为一本面向航空工业领域专业人士的著作，它不仅涵盖了制导控制系统的基础理论，更聚焦于当前前沿技术和实际应用中的挑战与解决方案。 第一章 绪论 本章首先对空对地导弹制导控制系统的发展历程、现状及未来趋势进行了梳理，强调了其在现代空战中的核心地位。接着，详细阐述了制导控制系统的基本组成部分，包括制导律、控制律、传感器、执行机构以及计算单元等。并对不同类型的空对地导弹（如惯性制导、雷达制导、红外成像制导、激光制导、GPS/INS制导等）的制导方式及其优缺点进行了比较分析，为后续章节的学习奠定理论基础。此外，还介绍了制导控制系统设计中需要遵循的基本原则和关键性能指标。 第二章 制导原理与制导律设计 本章是本书的核心内容之一，重点研究了空对地导弹的各种制导原理。详细讲解了比例导航（PN）制导律的理论推导、不同形式（如三维比例导航、二维比例导航）的特点及其在不同飞行阶段的应用。针对现代空对地导弹日益增长的精度要求，本章深入探讨了诸如前视比例导航（FPN）、复合导航、最优制导律（如最小终端误差制导、最小能量制导）等高级制导策略。对于复合导航，会详细分析其如何在不同导航信息源之间进行融合，以提高系统的鲁棒性和精度。书中还将介绍如何根据导弹的飞行轨迹、目标特性以及外部干扰等因素，选择和设计最合适的制导律，并对制导律的性能进行仿真分析和评估。 第三章 控制系统设计 本章专注于空对地导弹的控制系统设计。首先，介绍了气动弹性耦合、舵面动力学、发动机推力特性等影响导弹飞行控制的物理模型。在此基础上，详细阐述了线性控制理论（如PID控制、状态反馈控制）在导弹控制中的应用。为了应对非线性、时变以及外部扰动等复杂情况，本章深入研究了先进控制技术，包括模型预测控制（MPC）、自适应控制、滑线控制以及模糊逻辑控制等。书中还会讨论如何设计稳定、快速响应且具有良好抗干扰能力的控制律，以确保导弹能够精确地按照制导律的指令执行机动。 第四章 传感器与导航系统 本章详细介绍了空对地导弹制导控制系统中使用的各类传感器及其工作原理。重点阐述了惯性测量单元（IMU）的设计原理、误差来源及其补偿方法，以及如何利用IMU进行姿态和位置的推算。对于外部导航传感器，如GPS接收机、雷达高度计、多普勒测速仪等，本章会介绍其基本工作原理、精度指标以及在制导控制系统中的作用。特别地，本章将深入探讨多源导航信息的融合技术，包括卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）等，以实现高精度、高可靠性的导航定位。 第五章 目标跟踪与识别 本章聚焦于空对地导弹的目标跟踪与识别技术。对于雷达制导导弹，将详细讲解雷达信号处理、目标回波检测、目标参数估计等关键环节。对于红外成像制导导弹，会深入研究图像特征提取、目标识别算法（如模板匹配、神经网络识别）等。本章还将探讨各种传感器在目标跟踪中的优势与局限，以及如何通过多传感器信息融合来提高跟踪的稳定性和精度。此外，对于一些先进的制导方式，如视觉伺服制导，本章也会有所介绍。 第六章 飞行姿态与弹道控制 本章系统地阐述了飞行姿态和弹道控制的设计。详细分析了导弹的空气动力学模型，包括升力、阻力、力矩的产生机理以及模型的不确定性。在此基础上，讨论了如何设计最优的弹道以最大化命中概率或最小化飞行时间。本章会介绍不同飞行状态下的控制策略，例如巡航段的稳定控制、机动段的快速响应控制。还会涉及如何利用舵面、推力矢量等执行机构实现精确的飞行姿态控制，并考虑气动噪声、发动机推力扰动等因素对控制精度的影响。 第七章 故障诊断与容错控制 考虑到空对地导弹在复杂作战环境下的可靠性要求，本章专门探讨了故障诊断与容错控制技术。首先，介绍了制导控制系统中常见的故障类型，如传感器故障、执行机构失效、计算单元错误等。随后，详细讲解了基于模型和基于数据驱动的故障诊断方法，以及如何实时检测和定位故障。在此基础上，深入研究了容错控制策略，包括静态容错和动态容错技术，以及如何在发生故障时，通过调整控制律或重新配置系统，保证导弹仍能完成既定任务。 第八章 工程实现与仿真验证 本章将理论与实践相结合，重点讲解制导控制系统的工程实现过程。介绍了硬件选型、软件开发、系统集成等关键步骤。对于仿真验证，本章详细阐述了如何建立高保真的仿真模型，包括导弹动力学模型、气动模型、传感器模型、环境模型等，并介绍了常用的仿真软件和仿真方法。此外，还会讨论如何通过硬件在环（HIL）仿真等手段，对设计完成的制导控制系统进行全面而严格的验证，以确保其满足实际作战需求。 第九章 新型制导控制技术展望 本章对空对地导弹制导控制领域的最新研究进展和未来发展趋势进行了展望。例如，将探讨人工智能（AI）在制导控制中的应用，如深度学习在目标识别和自适应制导中的潜力；讨论分布式制导、协同制导等面向集群作战的新型制导模式；以及对更高精度、更强抗干扰能力的制导控制技术进行前瞻性分析，如采用更高性能的传感器、更先进的控制算法等。 本书内容严谨，逻辑清晰，理论与实践并重，旨在为航空工业领域的科研人员、工程师提供一本权威的参考书籍，助力提升我国空对地导弹制导控制系统的设计水平和实战能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对物理学和数学模型感兴趣的大学在读生，这本书在理论深度和应用实践的结合上做得非常出色。作者在讲解制导控制系统的数学模型时，并没有止步于简单的概念描述，而是深入到动力学方程、运动学方程的推导，以及如何将这些方程转化为计算机可以执行的算法。我特别关注了书中关于“反馈控制”和“前馈控制”的论述，以及它们在导弹制导中的具体应用。理解这些控制理论，对于我未来在控制工程领域的学习和研究具有重要的指导意义。此外，书中关于“仿真与测试”的部分，也让我看到了理论成果如何转化为实际应用的桥梁。通过大量的仿真实验，可以验证设计的合理性和系统的性能，并不断进行优化。这种严谨的科学研究方法，让我对工程设计过程有了更深刻的理解。这本书的价值在于，它不仅能够教授知识，更能够培养一种严谨求实的科学态度。

评分☆☆☆☆☆

我从事的是软件开发工作，对算法和数据处理比较敏感。这本书在算法层面给了我很多启发。作者在讲解卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波以及粒子滤波等用于状态估计的算法时，不仅给出了理论推导，还结合了具体的工程实例，说明了这些算法如何在制导控制系统中发挥作用。我特别关注了书中关于“鲁棒性”和“自适应性”的讨论，如何在模型不精确或者外部环境变化的情况下，依然能够保证算法的稳定性和有效性。这对我日常的软件设计非常有借鉴意义。书中关于“多传感器信息融合”的章节，也让我对如何整合来自不同传感器（例如IMU、GPS、雷达高度计、光学传感器等）的数据，以获得更准确、更全面的态势感知有了更深入的理解。作者对数据预处理、噪声抑制以及数据融合策略的详细介绍，为解决实际工程中的数据处理难题提供了宝贵的思路。总的来说，这本书让我看到，即使是看似传统的制导控制领域，也蕴含着大量先进的算法和精巧的工程设计，对我提升软件工程能力很有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是深入浅出的典范，我之前对空面导弹制导控制系统只停留在一些非常表层的概念，比如“跟踪目标”、“修正弹道”之类，感觉像是在雾里看花。但读完这本书，我感觉像是拨开了云雾，看到了整个系统的骨架和血肉。尤其是关于惯性导航系统（INS）和全球导航卫星系统（GNSS）的融合部分，作者的阐述非常到位。不仅仅是简单地说“两者结合”，而是细致地讲解了各自的优缺点，以及在什么情况下哪种系统更具优势，如何通过卡尔曼滤波等先进算法将两者的信息进行最优估计，从而实现更精确、更可靠的定位。这一点对我来说，颠覆了我之前认为的“GPS就能解决一切”的简单想法。书中对各种误差源的分析也十分透彻，从传感器本身的误差，到环境因素的影响，再到软件算法中的不确定性，作者都一一列举并给出了相应的处理方法，这对于理解系统的鲁棒性至关重要。而且，作者还触及了现代空面导弹制导控制系统中越来越重要的“智能”元素，比如自适应制导律的设计，这让我想到了未来武器系统可能的发展方向，充满了想象空间。总而言之，这本书不仅是技术手册，更是一次思维的启迪，让我对这个复杂而精密的领域有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我提供了一个全新的视角来审视现代武器系统的复杂性和精密性。我一直认为导弹是一种“一次性”的、相对简单的消耗品，但读了这本书我才明白，一枚空面导弹背后蕴含着多么复杂的科学技术和工程智慧。作者在介绍“传感器技术”时，让我意识到，导弹的“眼睛”和“耳朵”是多么关键，以及如何通过整合多种传感器来提高其环境感知能力。例如，文中对“红外成像”和“可见光成像”的对比分析，让我明白了为什么不同的导弹在夜间或恶劣天气下的表现会有所差异。同时，书中还提到了“惯性测量单元（IMU）”的重要性，以及如何利用陀螺仪和加速度计来测量导弹的姿态和速度。这些微小的传感器，却承担着如此重要的任务，不禁让我对设计它们的工程师们肃然起敬。这本书让我对现代军事科技的进步有了更深的认识，也感受到了科技在保障国家安全方面的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我提供了一个非常系统和全面的视角来理解空面导弹制导控制系统的设计。作者在内容的组织上非常合理，从基础的原理介绍，到关键技术的深入探讨，再到未来发展趋势的展望，层层递进，逻辑清晰。我特别欣赏书中对“制导系统”和“控制系统”的区分与联系的阐述，以及它们之间如何相互作用，共同完成导弹的打击任务。书中对“制导律”的分类和分析，让我能够理解不同制导律在不同任务场景下的适用性和优劣。更重要的是，作者在讲解过程中，并没有回避一些复杂的技术问题，而是通过图表、公式和文字的有机结合，清晰地呈现了问题的本质。我注意到书中还提及了“气动控制”和“动力学模型”的建立，这对于理解导弹的飞行姿态和运动轨迹至关重要。这本书无疑是任何想要深入了解空面导弹制导控制系统设计的专业人士的必备读物，它提供了一个扎实的基础和广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

我并非专业人士，但对军事科技一直保持着高度的关注，尤其是那些决定战场胜负的关键技术。这本书恰好满足了我对空面导弹制导控制系统的好奇心。它的语言风格非常易懂，即使是像我这样没有深厚工程背景的读者，也能从中获得很多启发。我印象最深刻的是书中关于“末端制导”的章节，它详细介绍了各种末端制导方式，如雷达制导、红外成像制导、激光制导等等，并分析了它们各自的工作原理、优缺点以及在不同作战环境下的适用性。通过阅读，我才明白为什么有些导弹在各种天气条件下都能精准命中目标，而有些则对环境要求较高。书中对于不同制导方式的融合应用也进行了阐述，比如“多模制导”，这使得导弹在面临复杂干扰时也能保持较高的命中精度。此外，书中还谈到了“掠海飞行”和“地形匹配”等战术应用，这些内容让我对导弹的实战能力有了更直观的认识。这本书成功地将复杂的科学原理与实际的军事应用相结合，让我在欣赏科技力量的同时，也对现代战争的精密化有了更深的理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对航空航天技术充满好奇的业余爱好者，虽然不是科班出身，但一直对各种飞行器背后的科学原理着迷。这本书就像是一扇通往神秘领域的大门，为我打开了新世界。作者在介绍制导控制系统时，并没有一开始就抛出大量晦涩难懂的数学公式，而是循序渐进，从基本的物理概念入手，解释了导弹是如何“知道”自己在哪儿，又是如何“决定”该往哪儿飞的。我尤其喜欢其中对“制导律”部分的讲解，它就像是给导弹下达的“指令集”，不同的指令集会产生不同的飞行轨迹，甚至影响到最终的打击效果。作者通过生动的比喻和清晰的图示，让我理解了比例导引律、比例加比例导引律等经典制导律的原理和适用场景。更让我惊喜的是，书中还涉及了一些高级的制导控制技术，比如模糊逻辑控制和神经网络控制，这些听起来像是科幻电影里的东西，作者却能用相对易懂的方式解释其基本思想和在导弹控制中的应用潜力。这让我深刻感受到，现代武器系统已经不再是简单的机械装置，而是融合了人工智能和先进控制理论的智慧结晶。这本书的价值在于，它能够吸引不同背景的读者，让他们在领略科技魅力的同时，也能学到扎实的知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对未来科技发展趋势保持关注的普通读者，我被这本书中关于“自主性”和“智能化”的论述深深吸引。我一直对电影中的“智能武器”充满了想象，而这本书让我看到，这种想象正在逐步变为现实。作者在讲解“自适应制导”和“机器学习”在导弹制导控制系统中的应用时，用生动的语言描绘了未来导弹如何能够根据实时环境变化，自主地调整飞行策略，甚至做出更复杂的决策。这不仅意味着导弹的打击能力将大幅提升，也预示着未来战争的形态可能会发生深刻的变革。书中关于“认知制导”的概念，让我联想到，未来的导弹或许能够“理解”战场环境，并根据作战目标的需求，选择最优的攻击方式。这种高度的智能化，无疑是科技发展的一个重要方向。这本书不仅让我了解了当前空面导弹制导控制技术的先进水平，更让我对未来的科技发展充满了期待和憧憬。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。作为一名在相关领域工作多年的工程师，我本以为这本书会充斥着我早已熟悉的理论和公式，但事实并非如此。作者在对传统制导控制理论进行梳理的同时，大量引入了近些年来最新的研究成果和工程实践。例如，在讲解抗干扰技术时，书中不仅提到了传统的干扰抑制方法，还重点介绍了面对现代电子战环境下的新型抗干扰策略，以及如何通过软件定义无线电（SDR）技术来实现更灵活的抗干扰能力。这对于我目前正在进行的某项项目来说，具有极强的指导意义。此外，书中对“分布式制导”和“协同制导”的探讨也让我耳目一新。将多枚导弹协调一致地攻击同一个目标，或者协同攻击不同目标，这种“群体智能”的概念在军事领域具有颠覆性的意义，书中对实现这一目标的挑战和解决方案的分析，为我打开了新的思路。总的来说，这本书不仅仅是一本教科书，更是一份前沿技术报告，它清晰地勾勒出了空面导弹制导控制技术的发展脉络和未来趋势，对于希望保持技术领先性的同行来说，绝对是不可或缺的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空历史和技术发展感兴趣的普通读者，我一直对“导弹”这个概念充满神秘感。这本书的出现，让我有机会一窥空面导弹制导控制系统的“幕后故事”。作者用一种相对平实的语言，将深奥的原理娓娓道来，让我在阅读过程中没有感受到太大的压力。我尤其对书中关于“误差分析与修正”的部分印象深刻，了解到原来导弹的飞行轨迹并非一成不变，而是需要不断地进行调整和修正，才能最终抵达目标。这种“动态调整”的思想，在我的日常生活中也时有应用，让我觉得这项技术并没有那么遥不可及。书中提到的“制导精度”与“控制系统性能”之间的关系，也让我明白了为什么有时候我们需要更复杂的系统来达成更高的精度。此外，作者还触及了一些关于“智能化”和“自主性”的内容，这让我联想到未来的武器系统可能会更加智能，甚至拥有一定的“思考”能力。这本书不仅满足了我对军事科技的好奇，更让我对工程设计和科学研究的严谨性有了新的认识。