导弹得名的由来，就是因为它装有制导系统。制导系统的宏观结构，一是导引分系统，二是控制分系统，这也是制导系统得名的由来。制导系统的功能是导引和控制飞行器按预定的弹道或预定的导引规律飞行，直至命中目标为止。制导系统的一般组成框和工作过程如图2.21所示。图中程序装置用虚线箭头输入，表示有的制导系统有此环节，有的则没有。
虽然导弹是为了从根本上解决无控火箭射击精度低的问题应运而生的，但并不是装有制导系统的导弹就是百发百中的。任何机器、装置都有设计、加工的好坏和精度问题，精度不高照样打不准目标。导弹经过半个多世纪的发展，制导精度一直在提高，至今仍未终结。
图2.21 制导系统的一般组成及其工作过程
为了实现制导系统的功能，在导弹飞行中，要不断测量它的实际运动与理想运动之间的偏差。不管是对固定目标还是活动目标，在设计和研制中，都有它的所谓理想弹道，只要测出导弹的实际弹道（通过各项运动参数来表征），就知道它对理想弹道有无偏差。若有偏差，即产生误差信号，据此形成控制指令传输给控制分系统，控制分系统的操纵机构使产生控制力和力矩的执行器件运作，驱使导弹改变运动状态，消除偏差。该过程往复循环，始终处在动不平衡与动平衡之间，直至导弹命中目标，制导系统才算完成其使命。
某些导弹，其机动飞行性能要求不高，或者说它有较多的稳定飞行弹道，这种导弹的控制分系统实际上还起着稳定系统的作用，巡航导弹的自动驾驶仪就是如此。
为了提高导弹的命中精度，要求制导系统在技术上要具有工作稳定性，高的静态精度、动态精度，良好的过渡过程品质，强抗干扰能力等。
1.分类
制导系统的分类如图2.22所示。
图中所示自主式制导系统系指该系统所有产生控制信号的装置（如加速度计、陀螺仪、高度表、六分仪等）都被装在火箭、导弹的本体上，在飞行过程中不需要从目标点或己方的指控站接收信息，一切均按发射前给它安排好的程序导向目标。
遥控式制导系统，其导引分系统的全部或一部分控制信号由飞行器以外的指控点处的设备（地面的、机载的、舰载的等）产生并传输给飞行器。其中包括飞行器对指控站的应答信号。如此这般的传输不断地往复循环，直至命中目标。
自动寻的式制导系统系利用目标的辐射能（热、光、声等）或反射能（光、电等），由飞行器接收装置接收后随即产生控制信号并自动跟踪目标。
图2.22 制导系统的分类
复合制导系统是指以上各类制导系统的有机组合。
下面简要介绍几种制导系统。
2.自主式制导系统
1）惯性制导系统（简称惯导）
惯性制导系统利用惯性敏感组件感受飞行器的位置和姿态变化并实施导引。该系统中用以感受飞行器运动加速度的组件是加速度计，用以感受飞行器姿态角的组件是陀螺仪。
（1）加速度计。
图2.23所示为加速度计原理示意。基座与飞行器固连，在它的无摩擦燕尾槽中嵌入一个质量为m的滑块，其两侧各系有一根抑制弹簧，弹簧的另一端则与基座相连。在滑块的另一侧装有一个与电位计相连的电刷。于是，当飞行器产生加速度a时，滑块亦然，但其表现为滑块在惯性力ma的作用下向后滑。因有弹簧对它抑制，弹簧位移所产生的弹簧力P将与滑块的惯性力ma平衡。设弹簧的刚性系数为K，则弹簧位移，也就是滑块的位移为
由此得
式中，K′＝K／m，为已知常数。
图2.23 加速度计原理示意
从式（2.3.11）看出，加速度a与滑块的位移ΔS成正比。因ΔS对应电位计上的电压输出，于是a可由输出电压来表征。只要测出电压信号的变化，就可求得飞行器的加速度a。
有了加速度值，经过一次积分就可得出速度，再经过一次积分就可得出线位移。这样，由加速度a不仅可求得弹道各点上的速度大小，而且由线位移即可找出弹道各点的坐标值。所以，在惯性制导系统中，加速度是一个最基本的参数。
（2）陀螺仪。
图2.24所示为三自由度陀螺仪。其中心的部分是高速旋转（转速一般在3 000 r／min以上）的转子，它是陀螺仪的核心部分。转子轴通过高级轴承支架在内环上，内环同样通过轴承支架在外环上，外环架在基座上。有关陀螺仪的一些主要性能参数已在图中结出。如果没有外环而只有内环，则该陀螺仪为二自由度陀螺。
陀螺仪最基本的属性有两个：
①定轴性。当没有外力矩加到转子轴上时，转子轴的指向在惯性空间稳定地保持不变，即始终保持转子旋转起动时所赋予它的方向。
在图2.24中，转子旋转角速度的矢量Ω即转子轴的指向。假设转子、内环、外环的轴承都是无摩擦的，从图上可分析出，陀螺仪基座无论作哪个方向的转动，转子轴的指向都不会动，这就是陀螺仪的定轴性。从此也可看出，若利用陀螺仪的定轴性测运动物体的角位移，即它们的姿态角，则陀螺仪必须是三自由度的。
图2.24 三自由度陀螺仪
②进动性。当转子轴受垂直于它的外力矩作用（既可以是转子轴一端受外力作用，也可以是内环轴或外环轴受力矩作用）时，转子轴不顺从外力或外力矩的方向转动，而是绕与外力或外力矩相垂直的轴以恒定角速度转动（进动）。
图2.24中，M为外加力矩；Ω为陀螺仪转子的旋转角速度；H为陀螺仪转子的动量矩，H＝JΩ；J为陀螺仪转子绕其转轴的转动惯量；ω为进动角速度，ω＝M／H。
2）方案制导系统
方案制导系统是指其制导规律是按预定的飞行方案而设计的一种程序自动控制装置。该系统主要用于舰－舰、岸－舰飞航式导弹的自控段和弹道导弹的主动段。
3）天文制导系统
利用天体的光辐射或无线电辐射，用天文导航设备（如航空航天六分仪等）测量天体在某一空间坐标系中的角位置及其随测量点运动所发生的变化规律，从而获得必要导航数据的制导系统称为天文制导系统或天文导航系统。
天文制导系统是完全自动化的，不受外界干扰，其精确度取决于仪器设备的精度。由于六分仪是光学仪器，必须保证它对选定星体的可见度，否则系统将失灵。因此，它一般不单独使用，而与惯性制导系统一起使用，以天文制导系统作为整个制导系统的校正装置，以提高命中精度。如美国的“侏儒”战略弹道导弹和美、俄新型潜－地战略导弹，大都采用星光惯性制导系统。美国“侏儒”战略导弹，其射程为12 000 km，命中精度仅为0.145～0.182 km，美国“三叉戟Ⅱ”潜－地战略导弹，其射程为7 400 km，命中精度为0.13～0.185 km。因为天文制导系统设备复杂、重量大，所以一般用于远程导弹。
4）地图匹配制导系统(www.xing528.com)
地图匹配制导系统的原理很容易理解。把飞行器飞行路线所经过地域的数字地图预先装在飞行器上，飞行中将实测的数字地图与预装的数字地图相比较，不管是偏离航线的距离误差，还是航向误差，只要有误差即可输出修正信号，控制飞行器回到预定航线。
地图匹配制导系统的精度主要取决于地图的测绘精度，这包括预装方案地图和战斗飞行实测地图。这种系统不宜用于没有地形差别的海平面和平原地区。
3.遥控式制导系统
1）雷达波束制导系统
由指控站的雷达天线发射出无线电波束，将导弹射入该波束并沿波束的中心轴线飞行。因波束中心轴线恰好是一个被调制好的等信号线（该线的每一个正交圆周上的电磁信号完全相等，不同圆周之间一般是不等的），导弹若沿等信号线飞行，则收不到偏差信号，若偏离等信号线，则可收到偏差信号，在此情况下，制导系统就自动控制导弹回到等信号线上来。这就是雷达波束制导系统的最基本的原理。
2）激光波束制导系统
从波束制导的角度看，激光波束制导与雷达波束制导在原理上是相同的，只不过是用激光波束代替雷达波束而已。因为它一般是单波束制导，所以采用三点导引法。
激光波束制导系统的优点是抗干扰性强、制导精度高，但由于受激光发射功率的限制，目前一般只能用于近程战术导弹。
3）雷达指令制导系统
由指控站雷达发射无线电指令给导弹以导引其飞向目标的系统称为雷达指令制导系统。为了形成导引信号，指控站必须对目标和导弹同时进行观测，把观测数据输入计算机，计算机根据这些数据及选定的导引方法算出控制信号，送给编码器进行编码，然后通过指令天线将编码后的指令发射到导弹上去，控制导弹飞行。
4）电视指令制导系统
导弹上装有电视摄像管，它摄取的画面经电视发射机送至指控站，显示在电视接收机的荧屏上。当导弹采用追踪导引规律时，指控站的操作人员只要操纵控制杆，使目标保持在荧屏十字线中央，这时指令装置就根据控制杆的动作变成指令信号通过发射机送给导弹，导引导弹对准目标飞行，直至命中目标。追踪导引法适用于攻击低速目标。其他导引法，如比例接近法，在遥控式电视制导的导弹上实现起来是较为困难的。
电视指令制导系统的优点是，由于人的参与，能清晰地判别和选择在操纵人员视野以外的目标，而且其制导误差不随射程的增大而成正比地增加。其缺点是受阴雨等可见度不好的天气的影响很大，而且电视信号的传输易受干扰。
5）全球卫星导航系统
人造地球卫星的轨道平面是人们预先规定的，卫星在轨道上的运行是有规律的，因此卫星的空间坐标是可以精确计算出来的，于是可以把卫星当作一个导航信标（宇宙信标），用来确定舰船、飞机和导弹的位置坐标，从而实现对它们的导航或制导。
这种导航系统适用于远程弹道导弹和远程巡航导弹的制导，而且制导精度很高，不受气候及昼夜的限制。
6）有线指令制导系统
（1）目视手控有线指令制导系统。
该系统设备极为简单，导弹上装有一个基准陀螺、一个舵机和一个很简单的控制线路板，以及导弹（也可装在地面的装置）和曳光管等。在指控站有一个光学瞄准镜和一个控制盒。射手利用光学瞄准镜观察目标和导弹（导弹尾部的电光管就是一个瞄准光源），操纵控制盒上的手柄，给出指令信号，使目标、导弹和瞄准镜的瞄准点始终保持在一条直线上，直至命中目标。
（2）目视半自动控制有线指令制导系统。
这种系统在导弹上的设备有红外辐射器（信号源）、两个三自由度定位陀螺仪，以及指令传输导线、舵机和弹上电路。在指控站的设备有双视场红外测角仪、指令发生器等。射手用光学瞄准镜瞄准目标后发射导弹。导弹进入红外测角仪的视场后，制导系统就控制导弹沿瞄准线飞行。红外测角仪随时测定导弹相对瞄准线的位置，若有偏差角，由指令处理器计算出导弹的偏差量并发出控制指令，经导线传输给导弹，使导弹回到瞄准线上来，直至命中目标。在整个制导过程中，射手只需用光学瞄准镜瞄准目标就行了，其余完全是自动进行的。
7）目视手控无线电指令制导系统
把目视手控有线指令传输方式改为无线电指令传输方式即构成一种目视手控无线电指令制导系统。无线电发射机安置在指控站，导弹上装有接收机，射手仍用光学瞄准镜观察目标和导弹，当导弹飞行有偏差时，就用发射机发射无线电指令以控制导弹。自然，这种系统易受干扰，目视的缺点是射击距离有限，而目视的优点是可以任意选择目标。
4.自动寻的式制导系统
“自动寻的”的“的”是箭靶之意。自动寻的式制导系统又称为自动导引制导系统、自寻制导系统等。这类制导系统在导弹、鱼雷和炸弹上都有采用。其基本原理是，导弹利用自身的设备，感受目标所辐射或反射的某种能量，从而确定目标的位置和运动参数，在与所要求的参量对比后形成控制信号，并自动跟踪目标而去。
从信息源与导弹的相对位置关系来看，自动寻的式制导系统可分为主动寻的、被动寻的和半主动寻的三大类。所谓主动寻的即导弹自身发射信息并接收目标的反射信息而形成控制信号；被动寻的即导弹只能接收目标所辐射出的信息而形成控制信号；半主动寻的则为由导弹以外的、己方的设备发射信息，而由导弹接收目标的反射信息从而形成控制信号。
在这类制导系统中，可被接收的能量种类有：雷达波、光波（红外线、热信号、激光、电视信号）、声波等；被接收信息的能量分布性质有：脉冲波、连续波和准连续波等。自动寻的式制导系统的基本组件是位标器和电子解算装置。位标器可按角坐标、距离、速度和所接收能量的频谱特性搜索、捕捉和跟踪目标。电子解算装置处理位标器获得的情报并根据所选定的导引方式编制出位标器的控制信号和导弹舵机的控制信号，从而保证导弹自动跟踪目标直至命中。主动式自动寻的制导系统的位标器装有信息的发射机和接收机，对目标的跟踪通常是根据角坐标、距离、速度和所接收信息的能量分布特性进行的。被动式自动寻的制导系统的位标器通过光敏电阻、显像管和喇叭形天线等装置接收目标的辐射信息，它对目标的跟踪通常是根据角坐标和目标辐射能的频谱进行的。半主动式自动寻的制导系统的位标器通过接收装置接收目标的反射信息，它对目标的跟踪方式与主动式自动寻的制导系统类似。
在上述3种自动寻的式制导系统中，只有主动式自动寻的制导系统是完全自主的自动装置。
下面具体介绍几种自动寻的式制导系统。
1）雷达自动寻的制导系统
雷达自动寻的制导系统在自动寻的式制导系统中是应用较早的一种。前面所介绍的雷达波束制导系统和雷达指令制导系统，都少不了在指控站上要设置目标或导弹的跟踪雷达。现在设想将自动跟踪雷达小型化以后装在导弹的导引头内，再配装导弹的控制执行机构，就构成了雷达自动寻的制导系统。关于它的工作原理不再赘述。
2）红外线自动寻的制导系统
自动寻的式制导系统的主机一般都装在导弹的头部，所以也把它叫作自动导引头。利用目标辐射的红外线进行跟踪的叫作红外导引头。导引头的结构由位标器和电子解算装置两大部分组成。位标器用来探测目标和导弹的相对位置，由光学系统（将来自目标的红外线聚集起来并送给探测器）、调制盘（利用红外线透过该盘的部位和光量的多少提供目标的方位和失调角的大小）、红外探测器（即红外线辐射能转换器，将辐射能转换为电流、电阻的变化）和稳定－跟踪陀螺系统组成。电子解算装置用来处理位标器所获得的情报，并形成控制信号。
3）激光自动寻的制导系统
激光自动寻的制导系统有主动式和半主动式两种。在主动式激光自动寻的制导系统中，照射目标的激光器和接收装置都安装在导弹上。飞行中由该系统发现目标，并给出控制信号将导弹引向目标。装有主动式激光自动寻的制导系统的导弹，发射后完全自主导引，可以不再管它，所以也称这种导弹为发射后不管导弹。
在半主动式激光自动寻的制导系统中，照射目标（坦克、飞机、舰艇等）的激光器既可安装在发射导弹的载体（载车、载机、载舰、载炮等武器）上，也可不装在发射导弹的载体上，而装在地面站、直升机和舰艇上，但都要由导弹上的接收装置接收目标反射的激光，依此测定目标的角坐标，并根据所选用的导引方法形成控制指令，输送给导弹的执行机构，控制导弹飞向目标。对这种半主动式激光自动寻的制导系统，一般在整个导引时间内，还采用与激光器同步的雷达始终跟踪目标，使其保持在激光束内。当在发射地点看不见目标时，可用便携式激光器从隐蔽阵地对准照射的目标发射导弹进行攻击。半主动式激光自动寻的制导系统的制导精度很高，可保证一发导弹即能摧毁小尺寸的目标。
4）电视自动寻的制导系统
电视自动寻的制导系统和红外线自动寻的制导系统一样，均属于被动式自动寻的制导系统。导引头内装有电视摄像机，当飞机驾驶员用雷达或光学系统发现目标后就操纵飞机朝目标飞去，打开摄像机摄像，将景象输入电视荧光屏，如果目标没落在瞄准十字线交点上，就要操纵摄像机光轴对准目标。一旦对准（目标落在十字线交点上）就将摄像机锁定。这时，导弹通过摄像机便可自动跟踪目标。飞机驾驶员根据导弹的射程和飞行高度，在满足发射条件时，便可发射导弹。导弹发射后，载机即可实施机动或发射另一枚导弹。发射后的导弹就在电视自动寻的制导系统的导引下飞向目标。
5.复合制导系统
美国第三代全天候、全空域地－空导弹“爱国者”就采用了复合制导系统。该系统采用预测命中点的比例导引法。制导体制为初始段程序、中段指令、末段TVM（指令与半主动式自动寻的制导的组合）的复合制导方式。该系统能对相当大空域内分布的100个目标实施搜索、监视，并可同时跟踪8个目标和向5枚导弹发送指令，末段制导3枚导弹拦截3个目标。导弹发射后，程序控制将其引入一条近似的理想弹道，当导弹进入雷达波束并被捕获后，初始段程序制导结束，进入中段指令制导。计算机根据雷达接收的导弹信号计算偏离弹道的数据，以此形成指令，通过上行线来控制导弹。当导引头搜索、捕获到由地面照射又经目标反射回来的目标信号后，就由中段指令制导转换到末段TVM制导。由导引头精确测量导弹与目标间的相对角偏差，通过下行线发送给地面雷达，其TVM天线对接收到的信号经信号处理器进行实时处理和滤波，形成控制指令，再通过上行线传送给导弹，控制导弹飞向目标。在末段TVM制导中，导引头获得由地面照射而经目标反射的信号后，不在弹上处理，而下发到地面，在地面上进行复杂的、实时的信号处理，以指令形式发送至弹上，这样既减少了弹上设备，又可大大提高制导精度和抗干扰能力。该系统为探测、跟踪和制导共设有5个波束，其中3个属于主天线（搜索与截获目标、跟踪与照射目标和跟踪导弹与指令上行线）；1个为从目标到导弹的反射波束；1个为TVM下行线波束。
6.舵机
制导系统的最后一个环节就是执行机构，它包括控制指令、放大－变换器、驱动装置、操纵机构和操纵元件。驱动装置连同其前面的放大－变换器一起，一般又称为舵机，它是根据指令进行动作的，其动作经操纵机构与操纵元件（舵面、摆动喷管、二次流喷注器伺服活门和扰流片等）连动，于是产生操纵力和力矩，进而改变导弹的飞行姿态，完成弹道的机动和纠偏。图2.25所示为一般的制导系统的执行机构传动过程。图中的反馈线路一般是将操纵元件的运作参数提供给前面的综合装置，以便随时加以综合处理。放大－变换器可以是各种阀门，驱动装置可以是作动筒，而操纵机构则可以是曲柄、连杆等各种控制器件。
图2.25 制导系统的执行机构传动过程
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