慣性｜GPS複合制導技術

隨著現代化戰爭攻防對抗日益激烈，戰場環境日趨複雜，單一方式的制導，以難以適應未來戰爭的需要。因此將各種制導方式串接或並進行組合，巧妙利用各自長處的複合制導方式越來越引起人們的重視。複合制導溼質有多種模式的，導引裝置參與制導，共同完成對導彈的制導任務。從廣義上說，複合制導應包括多導引頭的複合制導，多指導方式的複合制導，多功能的複合制導，多導引規律的串聯、並聯及串並聯的複合制導。

慣性｜GPS複合制導技術，慣導（INS）是一種既不依賴於外部資訊，又不發射能量的自主式導航系統，隱蔽性好，不怕干擾。慣導所提供的導航資料十分完全，它除能提供，在一起的位置和速度外，還能給出航向和姿態角。而且，它又具有資料更新率高，短期精度和穩定性好的優點。但存在著定位誤差隨時間積累和每次使用之前初始對準時間較長等缺點。

GPS是一種星基無線電導航和定位系統，能為世界上陸、海、空、天的使用者，全天候，全時間，連續的提供精準的三維位置，三維速度以及時間資訊。其缺點是動態響應能力較差，一受電子干擾影響，訊號易被遮擋以及完善性較差。將GPS的長期高精度效能特性和慣導的短期高精度效能特性有機地結合起來，使組合後的，導航效能比任一系統單獨使用時有很大的提高。目前，慣導GPS複合制導，多采用卡爾曼濾波器的組合方法，用卡爾曼濾波器設計組合系統的原理是：首先建立起以，慣導系統誤差方程為基礎的組合導航系統狀態方程，並在導航系統誤差方程的基礎上建立組合系統的測量方程。這兩個方程為時變線性方程。

採用線性卡爾曼濾波器為慣導系統誤差提供最小方差估計，然後利用這些誤差的估計值去修正慣導系統，以減少導航誤差。另一方面，經過校正後的慣導系統又可以提供導航資訊以輔助GPS系統提高其效能和可靠性。

GPS與INS的組合，可以透過硬體上實現，或採用軟體組合方式，如果是硬體上一體化組合，那麼兩個子系統在觀測過程中就可以實現互相輔助。例如，在高動態應用環境中，採用INS的速度資訊輔助GPS接收機的碼相環路，可以減少其跟蹤頻寬，增加體抗干擾能力，可以在搜尋後快速捕獲GPS訊號。這種組合方式有利於減少整個組合系統的體積、質量、電耗等，目前大都應用於軍事領域。GPS與INS按照軟體組合方式構成組合系統，實踐中易於實現。同時，只需要相應的介面，將GPS和IOS資料傳輸到中心計算機上，並利用相應的軟體進行兩套資料的時空間同步和最優組合處理即可。

捷聯慣導系統（SINS）最適合於這種組合方式，SINS直接輸出陀螺儀測得的角運動資訊和加速度計測得的線應動資訊到計算機中，並估計出位置、速度及姿態等導航資訊。而且，反饋校正可以在計算機上實現，無須反饋回INS硬體，美國的SLAM巡航導彈在巡航階段就是採用此種指導方式，另外，法國正在服役的阿帕奇也採用慣性｜GPS導航，制導精度為幾米。

複合制導由兩種或兩種以上制導方式組合而成的制導。包括在導彈飛行的同一階段或不同階段採用不同的制導方式，還包括制導系統採用不同的工作頻段。複合制導克服了單一制導方式的缺點，增大了制導距離，提高了制導精度，增強了導彈的抗干擾能力，可以實現導彈整個飛行過程的全程制導。但複合制導系統結構比較複雜，彈上裝置體積大，成本較高，因電子元器件多而降低了系統可靠性。

按組合方式不同，複合制導可分為串聯複合制導、並聯複合制導及串並聯複合制導三種。在一種複合制導系統中，一般都包括供每一種制導方式單獨使用的裝置、供幾種制導方式共用的裝置和實現制導方式轉換的裝置。

複合制導是隨著導彈制導技術的發展而產生的。20世紀50年代，蘇聯研製的SA-5“烏蒙”地空導彈和美國研製的“波馬克”地空導彈，均採用無線電指令-雷達尋的制導的複合制導方式。

60年代，法國的“響尾蛇”地空導彈採用紅外-雷達制導的複合制導方式，瑞士和美國聯合研製的“阿達茨”(ADATS)防空、反坦克導彈採用紅外和電視探測跟蹤加駕束制導的複合制導方式。

60－70年代，出現了半主動雷達尋的制導和主動雷達尋的制導，提高了制導系統的抗干擾能力、低空攔截目標的能力和制導精度。還出現了紅外製導、電視制導、鐳射制導，開始將數種制導技術複合應用。如蘇聯的SA-4“加涅夫”地空導彈採用無線電指令-半主動尋的制導，使導彈既有無線電指令制導作用距離遠的特點，又具有雷達平主動尋的制導精度高的長處；法國研製的“海響尾蛇”TSE5500艦空導彈的彈道初段採用紅外探測指令制導，中段以後採用雷達探測指令制導，當雷達探測受干擾時，還可採用電視探測指令制導，使系統具有較高的制導精度和較好的抗干擾性能。

80年代發展的新型導彈，如美國的MlM-104“愛國者”地空導彈採用了更為複雜的複合制導，它在制異初始段採用程式自主制導，中段採用無線電指令制導，末段採用TVM制導。TVM制導實際上是“無線電指令制導”與“半主動尋的制導”的複合制導。這種複合制導不僅具有原來的幾種制導方式串聯運用的特點，還具有將一些制導方式並聯運用的特點。由於導彈的末制導直接影響導彈的命中機率，因此在這一時期，各國高度重視複合末制導的研究，將不同的敏感測量裝置複合在同一導彈上形成“一彈多頭”，如毫米波導引頭與紅外導引頭的複合等，以適應各種氣象條件及在複雜的電子環境中作戰的要求。

隨著慣性器件、光電器件、微型計算機、資訊處理和傳輸技術的發展，複合制導系統的小型化、低成本、高可靠性問題正逐步得到解決，複合制導將得到越來越廣泛應用。