制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)的分析

王景

（中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所，河南 洛陽471000）

隨著時(shí)代發(fā)展，有的研究制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)是必要的，在實(shí)踐探索過程，應(yīng)該明確導(dǎo)航及制導(dǎo)控制方式，加強(qiáng)對于導(dǎo)引規(guī)律的認(rèn)識，從而才能有效的提高制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)水平。希望結(jié)合本文實(shí)踐探索，能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員提供有效參考。

1 制導(dǎo)控制導(dǎo)航體系的分析

1.1 選擇導(dǎo)航及制導(dǎo)方式

在選擇具體的導(dǎo)航方式時(shí)，首先應(yīng)遵循其本身對時(shí)間的敏銳性特征，系統(tǒng)的核心作用是輔助飛行設(shè)備確定準(zhǔn)確的飛行方向，以便在既定的時(shí)間范圍內(nèi)順利完成計(jì)劃任務(wù)。因此在判定導(dǎo)航與制導(dǎo)方式有效性的兩個(gè)指標(biāo)便是控制及導(dǎo)向作用。控制作用主要是指在飛行設(shè)備運(yùn)行過程中，通過恰當(dāng)?shù)姆绞娇刂破滹w行裝置系統(tǒng)，從而增強(qiáng)設(shè)備飛行的穩(wěn)定性和安全性。導(dǎo)引作用只要通過飛控設(shè)備及導(dǎo)引頭等裝置組成的閉合性系統(tǒng)，來保障飛行設(shè)備核心的穩(wěn)定運(yùn)行。不同的飛行設(shè)備特點(diǎn)也對導(dǎo)引技術(shù)提出了不同程度的技術(shù)要求。相較于紅外導(dǎo)引頭來說，運(yùn)用地面無線系統(tǒng)發(fā)出具體的位置信息來進(jìn)行導(dǎo)引，更能體現(xiàn)出其在功能消耗和成本消耗等方面的優(yōu)勢。因此本文探討的飛行導(dǎo)航系統(tǒng)主要指從地面發(fā)射位置信息進(jìn)行導(dǎo)引的方式。

1.2 選擇導(dǎo)引規(guī)律

導(dǎo)引系統(tǒng)的工作原理是依據(jù)導(dǎo)引頭測出的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合設(shè)備實(shí)際的飛行狀況，按照導(dǎo)引規(guī)律計(jì)算出飛行設(shè)備的計(jì)劃位置和實(shí)際完成效果之間的差距，并以此作出相應(yīng)的導(dǎo)航指令，從而糾正飛行設(shè)備的運(yùn)行軌跡，促使其重新按照計(jì)劃方向飛行，最終順利完成既定的飛行任務(wù)。科學(xué)的導(dǎo)引規(guī)律不僅客觀呈現(xiàn)出設(shè)備在飛行過程中應(yīng)該遵循的客觀運(yùn)行規(guī)律，還可決定設(shè)備在飛行過程中的參數(shù)數(shù)值，因此運(yùn)用適當(dāng)、合理的導(dǎo)引規(guī)律指導(dǎo)飛行設(shè)備完成既定目標(biāo)尤為關(guān)鍵。當(dāng)前，使用頻率較高的導(dǎo)引規(guī)律主要有經(jīng)典規(guī)律和現(xiàn)代規(guī)律，前者的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對單一，對信息量的要求較少，因此其適用范圍更廣。

2 制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 針對飛機(jī)的研究

在最初的導(dǎo)航主題年會中，主要討論的是無人駕駛設(shè)備的控制、航天飛行設(shè)備的制導(dǎo)控制、GPS 應(yīng)用與實(shí)際效果、航天設(shè)備控制等內(nèi)容。基于上述內(nèi)容的研究結(jié)果，便能夠初步體現(xiàn)出當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展方向。從行業(yè)科研成果記載中可知，我國早期已經(jīng)形成較有規(guī)模的飛行設(shè)備及無人機(jī)研究成果，同時(shí)根據(jù)阿富汗、利比亞等地的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)可知，無人駕駛飛行技術(shù)已能夠全面取代人工駕駛，完成相同的飛行任務(wù)，由此也帶動(dòng)了更多的航行業(yè)技術(shù)人員投入到無人駕駛飛行技術(shù)的研究中。大多研究人員主要針對設(shè)備性能的檢測、故障排查與處理、飛行設(shè)備的自主控制能力等方面實(shí)施研究，并取得了一定的成效。此外，基于民用客機(jī)的不斷增加，飛機(jī)在起飛或完成飛行任務(wù)的過程中發(fā)生碰撞事故的幾率也日益提高，造成了十分嚴(yán)重的損失。因此科研人員也將研究目光鎖定在機(jī)場周圍飛機(jī)的行駛協(xié)調(diào)方面，并取得了較大的進(jìn)展。

2.2 針對航天飛機(jī)的研究

當(dāng)前，在航天領(lǐng)域開展研究工作，目標(biāo)不僅是提高飛機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)還要在投入成本方面實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)性。在此研究目標(biāo)的指引下，研究人員更為傾向于將衛(wèi)星以組合的形式完成既定的工作目標(biāo)，從而取代之前借助大型衛(wèi)星來完成多個(gè)項(xiàng)目的方式。經(jīng)過實(shí)踐分析得知，通過對NASA 火星的探索偵查，驗(yàn)證了上述方式的可行性。因此目前我國將多個(gè)小型衛(wèi)星進(jìn)行系統(tǒng)編制，并以組合形式完成同一工作目標(biāo)，同時(shí)以這種方式實(shí)施故障的排查和處理更為便捷，調(diào)整任務(wù)內(nèi)容也更為簡便和靈活。但需注意的是，多個(gè)衛(wèi)星協(xié)同作業(yè)還會形成運(yùn)行軌跡的控制和故障排查方面的問題，這也是研究人員未來的新研究方向，如何精準(zhǔn)規(guī)劃各個(gè)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，并在衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行技術(shù)處理，提高任務(wù)完成的成功率，是飛機(jī)研究領(lǐng)域的新課題。

2.3 飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)與控制方式

2.3.1 遙控式制導(dǎo)系統(tǒng)

通常飛行設(shè)備會在制導(dǎo)站外完成整體或部分的安裝，并通過制導(dǎo)站將設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)還原成數(shù)據(jù)指令，此后通過控制系統(tǒng)指導(dǎo)設(shè)備向著既定的目標(biāo)飛行。由于指令的傳送方式不同，一般可分為波束和指令兩種制導(dǎo)方式。其中，指令制導(dǎo)方式還能細(xì)分為電視指令、無線與有線指令制導(dǎo)三個(gè)類別。指令制導(dǎo)的方式操作較為便捷，且投入成本較低，可同時(shí)應(yīng)對多個(gè)任務(wù)目標(biāo)。而波束制導(dǎo)方式又可劃分為激光或雷達(dá)波束制導(dǎo)兩種，波束制導(dǎo)對射程的要求較高，如果射程超過預(yù)定范圍，則會影響系統(tǒng)探測的精度，因此這種方式只適用于完成射程較短的任務(wù)。

2.3.2 慣性制導(dǎo)系統(tǒng)

此類系統(tǒng)主要是通過慣性作用來完成導(dǎo)彈數(shù)據(jù)的測量。借助慣性完成測量工作帶有一定的主動(dòng)性，主要由制導(dǎo)計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)等設(shè)備組成，通常用于對固定的目標(biāo)實(shí)施攻擊。由于測量設(shè)備以彈上方式完成安裝，因此可將其分為捷聯(lián)式與平臺式兩種慣性制導(dǎo)。此系統(tǒng)的可取之處是對外部的干擾有較強(qiáng)的抗擊能力，不會因氣候因素影響運(yùn)行效果，同時(shí)能夠發(fā)揮較好的隱蔽作用。但不足是其制導(dǎo)的精準(zhǔn)度會隨著飛行時(shí)間的增加而減弱。因此此類系統(tǒng)不適宜應(yīng)用于飛行時(shí)間較長的任務(wù)。如果在應(yīng)用中出現(xiàn)了制導(dǎo)偏差，技術(shù)人員則會應(yīng)用其他方式進(jìn)行修整，從而保證系統(tǒng)提供制導(dǎo)指令的準(zhǔn)確性。

2.3.3 地形匹配與景象匹配制導(dǎo)系統(tǒng)

此系統(tǒng)還可叫做地形與景象區(qū)域相關(guān)系統(tǒng)。工作原理主要為先通過遙感技術(shù)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，并依據(jù)具體的參數(shù)形成虛擬的數(shù)字地圖，明確表明區(qū)域的地理特征，并在系統(tǒng)內(nèi)保存。此后再使用導(dǎo)彈實(shí)地勘測，將導(dǎo)彈獲取的真實(shí)數(shù)據(jù)與之前繪制的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從而確定最佳的導(dǎo)彈飛行軌跡，使導(dǎo)彈能夠按照正確的方向和軌跡運(yùn)行。由于繪制地圖的手段不同，可具體分為激光雷達(dá)、紅外熱成像圖像匹配等多種方式，上述方式均不會因氣候因素影響獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。地形匹配制導(dǎo)方式與慣性制導(dǎo)相結(jié)合使用，可有效降低慣性制導(dǎo)出現(xiàn)的偏差，從而可為導(dǎo)彈發(fā)出更為精準(zhǔn)的指令，導(dǎo)彈根據(jù)指令可靈活控制自身運(yùn)行軌跡，準(zhǔn)確達(dá)到既定的位置目標(biāo)。

2.3.4 全球定位制導(dǎo)系統(tǒng)

此種制導(dǎo)系統(tǒng)屬于導(dǎo)航方式，借助衛(wèi)星的導(dǎo)航作用準(zhǔn)確定位目標(biāo)位置，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)反饋給制導(dǎo)設(shè)備，從而促使設(shè)備能夠掌握目標(biāo)方位、時(shí)間等多種信息，判斷目標(biāo)的狀態(tài)。安裝專業(yè)的定位信號接收設(shè)備，能夠有效縮短目標(biāo)鎖定與攻擊的時(shí)間，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對未提前鎖定的目標(biāo)實(shí)施攻擊行為。目前，此類定位制導(dǎo)方式主要應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等多種軍事渠道。

2.3.5 復(fù)合制導(dǎo)方式

此類制導(dǎo)方式又稱為組合制導(dǎo)，是將各類制導(dǎo)方式的優(yōu)勢進(jìn)行整合，從而最大限度發(fā)揮制導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)勢作用。這種方法可以促使不同的制導(dǎo)方式發(fā)揮自身優(yōu)勢，弱化不足，可有效延長制導(dǎo)的物理距離，同時(shí)提升制導(dǎo)的精準(zhǔn)性和對外界干擾的排除能力。此類方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和內(nèi)存、飛行載重等方面均提出的較高的要求，因此對其成本投入也相對較大。

總之，在分析制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)時(shí)，要重視分析該技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用情況，通過以上分析，總結(jié)了制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用途徑，作為相關(guān)技術(shù)人員，要不斷加強(qiáng)對于相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究能力，從而才能不斷提高制導(dǎo)控制導(dǎo)航技術(shù)水平。