用户8233301327929

导弹的制导方式多种多样，像是小型空空导弹，反舰导弹和反坦克导弹等等，大多使用激光制导，电视制导和红外制导等方式。而像洲际导弹这样庞大的导弹，一般使用的是惯性制导。事实上，最早的弹道导弹，德国的V-2导弹使用的是无线电制导，而弹道导弹之所以被叫做弹道导弹，就是因为其在末端发动机关闭后，完全依靠惯性做自由落体飞行，也就是按照弹道自由落体，这就是洲际导弹最常使用的惯性制导。

惯性制导一般由导弹搭载的弹道计算机和陀螺仪完成，所以是不需要依靠卫星的，具体的制导方式是，先由导弹上搭载的计算机对风速，导弹自身速度等等做一系列复杂的运算，然后输出数据到姿态控制仪器，直接对导弹的姿态做出改变，有人就要问了，那弹道计算机是如何感知到弹体的方向的呢，这就要用到导弹上搭载的高精度陀螺仪了，陀螺仪的原理类似于我们平时的自行车，在告诉运动下，自行车是很难跌倒的，陀螺也是笔直不容易倾斜的，所以陀螺仪就能够感知到弹体的突然转向等等，然后将这些数据输入到计算机内，就能够实现对导弹的控制了。

弹道导弹一般是攻击固定目标，例如敌方的大型城市，兵工厂等设施的，所以洲际导弹不需要对方目标反馈的信息，一般情况下将对方的精确坐标输入给导弹，依靠导弹内的计算机和陀螺仪，在不同的天气情况下对导弹的弹道做出相应的改变，就能够攻击到目标。而洲际导弹由于射程很长，还需要考虑到地球自转和重力加速度等一系列外部因素，所以弹道导弹的弹道计算机更加复杂，而且重量也更大，但是万变不离其宗，主要是依靠惯性制导的。

再来说说其他几种制导方式，最开始的就是德国的V2弹道导弹使用的那种无线电制导，这种制导方式比较落后，精度也非常差，只能做到攻击大概范围内的目标，二战后的一些早期的弹道导弹就是使用这种方式制导的，这种弹道导弹其实更像是制导火箭。

所以在GPS定位系统发明之前，导弹都是采用这种方式制导的，至于精度，洲际导弹一般都是靠杀伤范围来对敌方目标造成打击的，在这种情况下，几百米甚至几公里的误差都不碍事，所以不需要卫星制导，而GPS定位系统服务于导弹的，大概就是能够更直观的测量目标更精确的坐标方位。或者是在洲际导弹打击后，更方便测量对目标的毁伤效果，所以没有GPS导航卫星，洲际导弹也是完全不受影响的。

战甲装研菌

如果说洲际导弹用GPS那么本身就是一个错误的说法。可以这样告诉大家，有了GPS以后弹道导弹也不是用GPS制导的。

不仅仅弹道导弹不能用GPS导航，而且就连大部分超音速飞机在高速飞行的时候也是脱离GPS导航的。

其实原因特别简单，GPS系统是有限速条件的。GPS系统智能为速度1000节以内的设备导航。1000节是什么概念呢？就是一小时行驶1000海里，大约是1852公里/小时。如果换做米/秒计算的话大约是554米/秒。也就是1.5马赫速度多一点。

所以大家可以看到，大部分军用战斗机其实都会飞到这个速率之外，更别提末端速度达到20多马赫的洲际导弹了。GPS不靠谱吧？

对于为什么GPS不能达到给高速战斗机或者弹道导弹提供导航的能力，这主要还得从GPS卫星的发射机频率说起了。

我们都知道GPS是一组在地球轨道上运行的卫星系统。

这些卫星会定期的将带有时间码的无线电信号发送出来。当接收机接到一组时间信号后就可以通过三角定位法来计算出自己的位置。

但前面说了GPS卫星会定期的发送时间码信号，这个定期是多久？——0.2秒。也就是GPS发送定位信号的频率是5Hz（不是无线电波频率）。如果是通过三角定位法去定位，那么一个定位点上至少要收到3个GPS卫星所发出的信号。我们可以做假设接受到1号卫星的时候是0.00秒，接受到2号卫星的信号的时候是0.05秒，接受到3号卫星的信号的时候是0.08秒。那么在0.00秒至0.08秒之间，1000节速度的物体移动了多少米呢？大约是大约41米吧。利用这个方式去定位，那么就会产生大约160米以上的误差，GPS就已经失去了它的作用。现在来看导弹误差超过了100米基本上就是没打中。那么导弹也就根本不会利用GPS作为导航设备了。

其实美国当年设计GPS系统的时候也没有指望这个东西能够给弹道导弹进行导航。

弹道导弹的导航其实还是靠惯性制导系统来做的。简单的说就是陀螺仪。也就是这个东西：

这是民兵导弹系统的惯性陀螺仪。在导弹发射前就开始高速旋转，并且根据当地地点信息进行校准。当导弹发射后，只要导弹受到了加速度影响这个陀螺仪上就会有相应的电压信号进行输出。这时导弹的控制机构就对这个加速度进行补偿。

单一的看一个时间点上导弹飞行的共识其实很简单，只需要计算XY两个坐标的加速度就可以了。看下面的公示

这组公示的解就是：X和Y轴上需要的加速度。

如果知道了需要的加速度，那么就依靠控制装置来实现这个加速度就可以了，因此，在导弹上往往会利用以下装置：

上面的东西叫做“燃气舵”，燃气舵使用耐高温的材料在火箭喷口位置工作，通过燃气舵的偏转火箭尾焰就可以让火箭在某一方向上获得额外的加速度。

另外，还可以使用安装在火箭箭体周围的小型火箭发动机——“姿态发动机”。依靠不同角位置的姿态发动机的打开和关闭，也可以修正X、Y轴上的加速度，靠这些手段导弹就会在某一时间片上使火箭获得正确的加速度。

从理论上来讲，只要修正一次就可以准确的命中既定目标。但从实践上来说其实要一秒之内修正很多次。这主要来自于未知的大气、空间、引力扰动，甚至火箭发动机自身的震动都会使火箭偏离方向。因此在火箭飞行的过程中要实时的计算加速度修正量。

而导弹射击的精度其实就是由每秒修正的次数来确定的，二战期间德国的V-2导弹在飞行过程中每秒大约会修正60次这只是机械设备的修正频率，整体上和一台钟表没有太大区别。而现代的弹道导弹由于电子技术的大幅度发展，已经可以通过石英震荡晶体取得更小的时间片，基本上每秒可以作出高达10万次的修正指令。这可比GPS每秒5次的频率要高得多也准确的多了。

当然了，现在我们在看某些型号的弹道导弹的时候，会发现这些弹道导弹也带有GPS装置。这些导弹的GPS装置其实并不是在飞行的时候导航的，而是在发射前对导弹进行位置确认和矫正的。在战时如果GPS卫星全被摧毁，那么导弹起始位置的测算就不能用GPS了，那么就得手工使用六分仪来测定导弹所在的位置了。

但六分仪侧位置，其实还真不是多困难的事情。

读过这篇文章，W君期望：

1.大家知道GPS不是给弹道导弹和超音速飞机导航的

2.大家要了解弹道导弹导航的手段

3.多多关注W君，这些事其实早就说过了。

军武数据库

弹道导弹的基本制导方式是惯性制导（Inertial Guidance）以及与惯性制导联合使用的星光制导（Stellar Guidance）。惯性制导的是利用弹上惯性元件测量导弹相对于惯性空间的运动参数，在给定的运动初始条件下，由制导计算机计算出导弹的速度、位置和姿态等参数，形成控制指令，调整导弹推力大小和方向，引导导弹飞向目标。

第一种实用弹道导弹V-2的双陀螺仪惯性制导组件

惯性制导系统由惯性测量装置、控制显示装置、状态选择装置、导航计算机和电源等组成。其中，惯性测量装置由三个加速度计和三个陀螺仪组成。前者用于测量导弹质心在三维坐标系中各方向上的加速度，后者用于测量导弹质心在三维坐标系中相对于三个坐标轴的角速度。

地心惯性坐标系

弹道导弹一般使用地心惯性系。该惯性系以地形为原点，一根坐标轴沿地球自转轴，另外两个坐标轴在地球赤道平面内，三个坐标轴相互正交。测量运动物体在惯性坐标系中的加速度进行一次积分可得到速度，两次积分可算出运动体在所选择的导航参考坐标系中的位置；对角速度进行积分则可以算出物体运动的姿态角，即：

惯性测量装置按照仪表的组合方式，分为平台式和捷联式。

平台式惯性测量装置利用陀螺仪将平台稳定于惯性空间，加速度表组合固结在平台上。由于加速度表于惯性参考系之间的角度不变，因而导航计算简单。平台隔离弹体震动和角运动，加速度表组合的工作环境良好，具有初始对准较易实现的有点。这种惯性制导装置是目前在战术和战略弹道导弹上应用最为广泛的。

捷联式惯性制导装置额加速度表组合固结在弹体上（加速度表组合与惯性参考系间的角度随弹体姿态变化而变化），采用陀螺仪作为角位移或角速度传感器，测算出加速度表组合相对惯性参考系的角度，再用计算机将加速度表组合的测量值转换到惯性参考系。捷联式导航计算较复杂，仪表受弹体振动影响较大，但具有设备简单、可靠性高、采用冗余技术容易等优点。

惯性制导是以自主方式工作的，不与外界发生联系，所以抗干扰性强和隐蔽性好。地对地战术导弹、洲际战略导弹和运载火箭都装备了惯性制导系统。

但是惯性制导由于存在初始测量误差和仪器误差，其精度不高。

星光制导（天文导航）是根据导弹、地球、星体三者之间的运动关系，来确定导弹的运动参量，将导弹引导向目标的一种制导技术。

星光制导的主要设备是六分仪。六分仪是一种天文导航观测装置，其借助观测天空中星体的位置来确定导弹的地理位置。

导弹星光制导系统主要有两种工作方式。一种是由光电六分仪或者无线电六分仪跟踪某一星体，引导导弹飞向目标。另一种是由两部光电六分仪或者无线电六分仪分别观测两个星体，根据两个星体等高圈的交点确定导弹的位置，引导导弹飞向目标。

星光制导（天文导航）原理

其原理如下：天体相对地球的运动规律是已知的。选择一颗较亮的恒星，该星体在地球表面的投影为星下点。在地球表面某位置观测星体可得到星体的高度角，高度角相同的位置以星下点为中心构成的圆弧为等高线。使用六分仪测得某星体高度角后，根据天文年历与时刻可推算出星下点的位置，即可在地图上作出一个等高圆，此时再观测另一颗星体并重复上述步骤，可得第二个等高圆，两个等高圆有两个交点分别对应虚位和实位，此时通过之前的航迹或者在观测第三个星体作出第三个等高圆，就可确定当前所在位置。

战斗机解说家

其实，这问题也可以转变成：

核潜艇在几百米深的海下潜行十几天，没有GPS，他们是怎么导航的？

显然，依靠的是惯性导航。

同理，洲际导弹也是。

陀螺仪有一个非常重要的特性，这就是定轴性。

上图，外面两个框架在动。

而它们所代表的轴也在不断改变方向。

但最里面的框架，虽然也动，但它的轴始终不变，这就是陀螺仪的定轴性。

就像指南针一样，永远指着一方向，但比指南针精度高得多。

之所以叫陀螺仪，这是因为现实中的陀螺也具有粗陋的定轴性。

有了类似“指南针”的陀螺仪还远远不够。

因为导弹，或者核潜艇一段时间内行驶了多少里程，你得精确计算出来。

比如说：

你往北走1公里

再往东走1公里

再往南走1公里

再往西走1公里。

请问，你现在在哪里？

答案是：

你已经回到了原点。

为什么你能知道？很简单：

因为你精确地掌握了方向，比如上面的例子“往北”、“往东”……

就是方向。

同时，你还知道，在哪个方向上走了多少里程。

比如上面的“1公里”就是里程。

现在，陀螺仪能告诉我们方向，但是里程怎么弄？

洲际导弹的速度不是均匀的，所以很好计算，它的速度一直在变化，怎么办？

这就得依靠加速度计了。

（我之前做的动图）

上面动图表示了加速度计的大概原理。

陀螺仪+加速度计=惯性导航

惯导不但用在核潜艇上，它还用在导弹上。

在一篇论文上，我甚至看到有研究人员说：

惯性导航有两大优势

一是，惯导无须接收外部任何信息。天不靠地不靠，只靠牛顿的惯性定律。

二是，惯导不会向外辐射能量，从而也不会暴露自己。

因此，又有人说：

核动力、导弹和惯性导航被称为战略武器的三大关键技术。

寒木钓萌

洲际导弹通常采用惯性导航系统，里面的惯性测量单元就是陀螺仪。洲际导弹的导航和GPS没啥关系。导航精度直接决定着洲际导弹威力，例如将洲际导弹的打击精度提升1倍，弹头的当量就能降至原来的25%，这是非常惊人的提升。而打击精度和制导系统密切相关，因此这就对陀螺仪提出非常高的要求。国庆阅兵式上亮相的东风-41惯性导航系统就采用了我国最先进的四频差动激光陀螺+星光制导系统，其精度能达到150米，在搭载核弹头的加持下，其误差基本可以忽略。

目前制导系统的发展越来越向高精度、小型化发展。尤其是高精度机电陀螺将占据重要位置，外国将通过改进现在的陀螺和配套元器件等提升可靠性和精度。同时还开展新型陀螺的研究，例如原子干涉/自旋陀螺、光子晶体光纤陀螺等。其中前者已经在实验中取得初步成功，而灵敏度更是比现有的陀螺仪精度提升10个数量级。光子晶体光纤陀螺也能显著提升陀螺精度。

此外制导系统的误差补偿技术也能提升制导精度，当仪器本身的精度收到制约时，误差补偿技术能将精度提升1~3个量级。此外陆基无线电定位、惯性器件技术、末助推技术、星光定位技术、地形定位匹配技术、景象匹配定位技术等，和惯性导航技术相结合，同样对洲际导弹的惯性导航系统提升很大。随着原子、光子等敏感器件的应用，系统复杂程度降低，惯性导航系统的可靠性会进一步提升。新的器件、材料和技术都是提升惯性导航精度的重要方向。

美军还委托霍尼韦尔国际公司研发出激光陀螺仪用在小型导弹中，它在加速度计的协同下能够帮助物体感知任意时刻的空间位置，而被誉为陀螺仪的“明珠”。霍尼韦尔研发的GG1308激光陀螺仪，采用一体成型工艺，总体积小于2立方英寸，重量只有60克，精度能达到1°/h！

航空之家

洲际导弹不需要什么精度。首先，它打击的是战略目标，像什么大城市，工业中心、政治中心、经济中心，这些都是大城市，而且还不会跑。其次，它装的是核弹头。大家可以参考一下，广岛原子弹的爆炸当量是15000吨TNT，可洲际导弹装的核弹头无论是单弹头还是分导式多弹头，它的爆炸当量都达到10万吨TNT以上啊。你想想，能被称为某某中心的大城市，最小方圆也应该有十几二十公里吧？这导弹只要打在这城市的任何一个地方，都可以将它摧毁殆尽，那时候还讲究什么鬼精度啊！打比方说，我在广州市越秀区中华广场附近工作，人家用洲际导弹打我那单位，即便那弹头落点偏离了六七公里，凭它的爆炸当量依然可以摧毁我工作的地方。

洲际导弹的制导方式有以下几种：一是惯性陀螺仪制导。你计算好目标的距离，输入目标的经纬度，设置好飞行弹道，就OK了。另外一个就是星光制导。就是利用太阳、月亮和星星作为参照物，制导导弹进行攻击。因为日月星辰的运行是有规律的，根据它们的运行规律，你就可以知道自己在什么位置了。现在航海中还有利用六分仪、罗盘进行导航定位的，星光制导的原理就和它们的原理差不多。如今又加上了GPS制导方式，只是让它的打击精度更高了。但对于装备核弹头的洲际导弹来说，真的是多余的。

血染战旗红

战略导弹由推进剂填充级、制导系统和有效载荷组成。一旦发射，导弹将经历三个飞行阶段:助推、弹道和再入。如果一枚导弹有一个以上的阶段，可能会有一个以上的助推阶段，其间散布着几个弹道(滑行)阶段，导弹沿着它的弹道前进。GPS导航技术出现之前洲际导弹只能在惯性或天文（恒星）或两者兼有的助推阶段引导。惯性制导使用机载计算机驱动陀螺仪来确定导弹的位置，并将其与发射前输入计算机的目标信息进行比较。天文（恒星）制导使用光学跟踪系统对恒星位置进行三角测量，并在它离开地球大气层时更新目标信息。发射后目标不能改变，战略导弹也不能在飞行中召回或销毁。这些制导系统在10000公里的范围内产生数百米的精度。战略导弹的有效载荷由核弹头组成，在弹载计算机确认所有三个飞行阶段都已完成之前，核弹头不能自行释放和引爆。

目前美国洲际弹道导弹使用固体推进剂。民兵2和民兵3以及和平卫士前三级的固体推进剂使用丙烯酸/铝粉作为燃料，高氯酸铵作为氧化剂，聚丁二烯作为粘合剂。一旦点燃，固体推进剂就不能熄灭，它一直燃烧到燃料耗尽。由此燃烧产生的废气主要由氧化铝粉尘和氯化氢气体组成。发生事故时，附近的人员可能会吸入少量盐酸，但不太可能会出现眼睛和上呼吸道以外的刺激。

民兵3和和平卫士都有液体燃料，可重启的第四级，称有效载荷段。燃料是一甲基肼，氧化剂是四氧化二氮。它们储存在一个密封的系统中，在野外永远不会打开。这两种化学物质在低浓度下都具有很高的毒性，任何接触都需要立即用大量的水净化，然后住院观察一段最短的时间。眼睛和呼吸道刺激的症状必须立即治疗。

军机处留级大学士

其实是不请自来啦

对于问题中，没有GPS之前，洲际导弹是如何保持精度的？

我的回答：洲际导弹是不需要GPS。一般是用的是惯性制导。

不要急这问为什么？请继续看。

洲际导弹的简介

洲际弹道导弹（intercontinental ballistic missile，缩写：ICBM）通常指射程大于8000公里（各国定义不一）的远程弹道式导弹。它是战略核力量的重要组成部分，核三位一体中两极的重要条件。主要用于攻击敌国领土上的重要军事、政治和经济目标。洲际弹道导弹具有比中程弹道导弹、短程弹道导弹和新命名的战区弹道导弹更长的射程和更快的速度。

洲际导弹的运动原理？惯性制导是什么？

要想知道洲际导弹的运动原理，就要先明白什么是惯性制导？惯性制导就是在洲际导弹末端发动机关闭后，完全依靠惯性做自由落体飞行，也就是按照弹道自由落体，这就是洲际导弹最常使用的惯性制导。

惯性制导一般由导弹搭载的弹道计算机和陀螺仪完成。

具体的制导方式是，先由导弹上搭载的计算机对风速，导弹自身速度等等做一系列复杂的运算，然后输出数据到姿态控制仪器，直接对导弹的姿态做出改变。

有人就要问了，那弹道计算机是如何感知到弹体的方向的呢，这就要用到导弹上搭载的高精度陀螺仪了，陀螺仪的原理类似于我们平时的独轮车，在告诉运动下，独轮车是很难跌倒的，陀螺也是笔直不容易倾斜的，所以陀螺仪就能够感知到弹体的突然转向等等，然后将这些数据输入到计算机内，就能够实现对导弹的控制了。

现在的洲际导弹用GPS吗？如果不用为什么？

目前各国的弹道导弹仍然使用主流的惯性制导。因为这种惯性制导方式是最可靠的，也是最不容易受到干扰的，如果一味依赖卫星向导弹实时传输目标的信息，这种制导方式虽然更精确，但是一旦遭受对方的强电磁干扰，这枚导弹就很容易失灵。后果不堪设想。

至于精度，洲际导弹一般都是靠杀伤范围来对敌方目标造成打击的，在这种情况下，几百米甚至几公里的误差都不碍事。

当然GPS并不是没有用，GPS定位系统服务于导弹的，大概就是能够更直观的测量目标更精确的坐标方位。或者是在洲际导弹打击后，更方便测量对目标的毁伤效果。

让我们一起努力奋斗吧！

李萨如图形

时至今日，洲际导弹也没有使用GPS作为导航方式的。

主要是洲际导弹是国家最重要的战略威慑武器，对于中俄来讲，绝不可能把自己的生死命脉放到美国手中。而GPS本身对于攻击末段速度极高的洲际弹道导弹（通常可达20马赫以上），其导引信号也难以很好的传输，这还不算战时GPS卫星可能会被干扰甚至被击毁。

大国重器，岂能握于敌手

洲际弹道导弹的指导方式通常为捷联式惯性制导，外加星光辅助指导。

惯性制导是目前抗干扰性能最好的指导方式，简单来讲是利用导弹本身携带的陀螺仪和加速度测量计测出导弹运动参数，然后计算机算出导弹的位置并传送给飞行控制系统来校正，以实现导弹按预订飞行路线飞行。

陀螺仪真身

星光辅助制导是导弹在飞行中，通过星光跟踪器测量提前选定的恒星位置，获得导弹的实际相对位置，再由飞行控制系统来校证飞行路线。

哪颗才是我的命星？

这两种制导方式也在不断改进，目前主要洲际弹道导弹的圆周命中精度已达100-200米，作为核弹头的载体，已经足够。

轻柔吹过的风

导航是一个古老的问题，核心三要素是方向，时间和距离。

最原始的导航就是参照物导航，太阳在东边，朝着太阳走，按照上北下南，左西右东的方向就没错，时间用日晷，一步就是一个计量单位，一袋烟一柱香的功夫走了多少步就有多远。

后来人们发现了磁性材料，发现了指南针，就粗略解决了指向问题，钟表，日晷，沙漏，燃香解决了计时问题，距离直接参考标准尺就好了。

电子时代来临后，机械陀螺进动，激光偏振，光纤相移的发现促进了机械陀螺，激光陀螺和光纤陀螺等惯性器件的发展，晶振计时解决了快速精准计时问题，数字信息处理技术解决了积分问题，目前的主流导航技术已经进入到高精度惯导时代。

然而惯导存在漂移问题，于是全球定位系统GPS应运而生，但GPS的问题是帧频太低，IMU+GPS就成为当下的主流。

对于长距离的洲际弹道导弹而言，其导航技术也和上述技术发展脉络一样，当下当然也是IMU+GPS主流。

然而GPS受制与人，抗干扰能力太差，于是古老的参照物导航模式也同样得到应用，当然，对于国之重器而言，参照物就是天上的星星了。

导航是一门古老而永恒的技术，人类还很渺小，自然界诸多生物的导航技术人类目前还无法知晓。

继续努力吧，人类。

關鍵字: 军事 洲际导弹 制导