用戶8233301327929

如果說洲際導彈用GPS那麼本身就是一個錯誤的說法。可以這樣告訴大家，有了GPS以後彈道導彈也不是用GPS制導的。

不僅僅彈道導彈不能用GPS導航，而且就連大部分超音速飛機在高速飛行的時候也是脫離GPS導航的。

其實原因特別簡單，GPS系統是有限速條件的。GPS系統智能為速度1000節以內的設備導航。1000節是什麼概念呢？就是一小時行駛1000海里，大約是1852公里/小時。如果換做米/秒計算的話大約是554米/秒。也就是1.5馬赫速度多一點。

所以大家可以看到，大部分軍用戰鬥機其實都會飛到這個速率之外，更別提末端速度達到20多馬赫的洲際導彈了。GPS不靠譜吧？

對於為什麼GPS不能達到給高速戰鬥機或者彈道導彈提供導航的能力，這主要還得從GPS衛星的發射機頻率說起了。

我們都知道GPS是一組在地球軌道上運行的衛星系統。

這些衛星會定期的將帶有時間碼的無線電信號發送出來。當接收機接到一組時間信號後就可以通過三角定位法來計算出自己的位置。

但前面說了GPS衛星會定期的發送時間碼信號，這個定期是多久？——0.2秒。也就是GPS發送定位信號的頻率是5Hz（不是無線電波頻率）。如果是通過三角定位法去定位，那麼一個定位點上至少要收到3個GPS衛星所發出的信號。我們可以做假設接受到1號衛星的時候是0.00秒，接受到2號衛星的信號的時候是0.05秒，接受到3號衛星的信號的時候是0.08秒。那麼在0.00秒至0.08秒之間，1000節速度的物體移動了多少米呢？大約是大約41米吧。利用這個方式去定位，那麼就會產生大約160米以上的誤差，GPS就已經失去了它的作用。現在來看導彈誤差超過了100米基本上就是沒打中。那麼導彈也就根本不會利用GPS作為導航設備了。

其實美國當年設計GPS系統的時候也沒有指望這個東西能夠給彈道導彈進行導航。

彈道導彈的導航其實還是靠慣性制導系統來做的。簡單的說就是陀螺儀。也就是這個東西：

這是民兵導彈系統的慣性陀螺儀。在導彈發射前就開始高速旋轉，並且根據當地地點信息進行校準。當導彈發射後，只要導彈受到了加速度影響這個陀螺儀上就會有相應的電壓信號進行輸出。這時導彈的控制機構就對這個加速度進行補償。

單一的看一個時間點上導彈飛行的共識其實很簡單，只需要計算XY兩個座標的加速度就可以了。看下面的公示

這組公示的解就是：X和Y軸上需要的加速度。

如果知道了需要的加速度，那麼就依靠控制裝置來實現這個加速度就可以了，因此，在導彈上往往會利用以下裝置：

上面的東西叫做“燃氣舵”，燃氣舵使用耐高溫的材料在火箭噴口位置工作，通過燃氣舵的偏轉火箭尾焰就可以讓火箭在某一方向上獲得額外的加速度。

另外，還可以使用安裝在火箭箭體周圍的小型火箭發動機——“姿態發動機”。依靠不同角位置的姿態發動機的打開和關閉，也可以修正X、Y軸上的加速度，靠這些手段導彈就會在某一時間片上使火箭獲得正確的加速度。

從理論上來講，只要修正一次就可以準確的命中既定目標。但從實踐上來說其實要一秒之內修正很多次。這主要來自於未知的大氣、空間、引力擾動，甚至火箭發動機自身的震動都會使火箭偏離方向。因此在火箭飛行的過程中要實時的計算加速度修正量。

而導彈射擊的精度其實就是由每秒修正的次數來確定的，二戰期間德國的V-2導彈在飛行過程中每秒大約會修正60次這只是機械設備的修正頻率，整體上和一臺鐘錶沒有太大區別。而現代的彈道導彈由於電子技術的大幅度發展，已經可以通過石英震盪晶體取得更小的時間片，基本上每秒可以作出高達10萬次的修正指令。這可比GPS每秒5次的頻率要高得多也準確的多了。

當然了，現在我們在看某些型號的彈道導彈的時候，會發現這些彈道導彈也帶有GPS裝置。這些導彈的GPS裝置其實並不是在飛行的時候導航的，而是在發射前對導彈進行位置確認和矯正的。在戰時如果GPS衛星全被摧毀，那麼導彈起始位置的測算就不能用GPS了，那麼就得手工使用六分儀來測定導彈所在的位置了。

但六分儀側位置，其實還真不是多困難的事情。

讀過這篇文章，W君期望：

1.大家知道GPS不是給彈道導彈和超音速飛機導航的

2.大家要了解彈道導彈導航的手段

3.多多關注W君，這些事其實早就說過了。

軍武數據庫

彈道導彈的基本制導方式是慣性制導（Inertial Guidance）以及與慣性制導聯合使用的星光制導（Stellar Guidance）。慣性制導的是利用彈上慣性元件測量導彈相對於慣性空間的運動參數，在給定的運動初始條件下，由制導計算機計算出導彈的速度、位置和姿態等參數，形成控制指令，調整導彈推力大小和方向，引導導彈飛向目標。

第一種實用彈道導彈V-2的雙陀螺儀慣性制導組件

慣性制導系統由慣性測量裝置、控制顯示裝置、狀態選擇裝置、導航計算機和電源等組成。其中，慣性測量裝置由三個加速度計和三個陀螺儀組成。前者用於測量導彈質心在三維座標系中各方向上的加速度，後者用於測量導彈質心在三維座標系中相對於三個座標軸的角速度。

地心慣性座標系

彈道導彈一般使用地心慣性系。該慣性系以地形為原點，一根座標軸沿地球自轉軸，另外兩個座標軸在地球赤道平面內，三個座標軸相互正交。測量運動物體在慣性座標系中的加速度進行一次積分可得到速度，兩次積分可算出運動體在所選擇的導航參考座標系中的位置；對角速度進行積分則可以算出物體運動的姿態角，即：

慣性測量裝置按照儀表的組合方式，分為平臺式和捷聯式。

平臺式慣性測量裝置利用陀螺儀將平臺穩定於慣性空間，加速度表組合固結在平臺上。由於加速度表於慣性參考系之間的角度不變，因而導航計算簡單。平臺隔離彈體震動和角運動，加速度表組合的工作環境良好，具有初始對準較易實現的有點。這種慣性制導裝置是目前在戰術和戰略彈道導彈上應用最為廣泛的。

捷聯式慣性制導裝置額加速度表組合固結在彈體上（加速度表組合與慣性參考系間的角度隨彈體姿態變化而變化），採用陀螺儀作為角位移或角速度傳感器，測算出加速度表組合相對慣性參考系的角度，再用計算機將加速度表組合的測量值轉換到慣性參考系。捷聯式導航計算較複雜，儀表受彈體振動影響較大，但具有設備簡單、可靠性高、採用冗餘技術容易等優點。

慣性制導是以自主方式工作的，不與外界發生聯繫，所以抗干擾性強和隱蔽性好。地對地戰術導彈、洲際戰略導彈和運載火箭都裝備了慣性制導系統。

但是慣性制導由於存在初始測量誤差和儀器誤差，其精度不高。

星光制導（天文導航）是根據導彈、地球、星體三者之間的運動關係，來確定導彈的運動參量，將導彈引導向目標的一種制導技術。

星光制導的主要設備是六分儀。六分儀是一種天文導航觀測裝置，其藉助觀測天空中星體的位置來確定導彈的地理位置。

導彈星光制導系統主要有兩種工作方式。一種是由光電六分儀或者無線電六分儀跟蹤某一星體，引導導彈飛向目標。另一種是由兩部光電六分儀或者無線電六分儀分別觀測兩個星體，根據兩個星體等高圈的交點確定導彈的位置，引導導彈飛向目標。

星光制導（天文導航）原理

其原理如下：天體相對地球的運動規律是已知的。選擇一顆較亮的恆星，該星體在地球表面的投影為星下點。在地球表面某位置觀測星體可得到星體的高度角，高度角相同的位置以星下點為中心構成的圓弧為等高線。使用六分儀測得某星體高度角後，根據天文年曆與時刻可推算出星下點的位置，即可在地圖上作出一個等高圓，此時再觀測另一顆星體並重覆上述步驟，可得第二個等高圓，兩個等高圓有兩個交點分別對應虛位和實位，此時通過之前的航跡或者在觀測第三個星體作出第三個等高圓，就可確定當前所在位置。

戰鬥機解說家

其實，這問題也可以轉變成：

核潛艇在幾百米深的海下潛行十幾天，沒有GPS，他們是怎麼導航的？

顯然，依靠的是慣性導航。

同理，洲際導彈也是。

陀螺儀有一個非常重要的特性，這就是定軸性。

上圖，外面兩個框架在動。

而它們所代表的軸也在不斷改變方向。

但最裡面的框架，雖然也動，但它的軸始終不變，這就是陀螺儀的定軸性。

就像指南針一樣，永遠指著一方向，但比指南針精度高得多。

之所以叫陀螺儀，這是因為現實中的陀螺也具有粗陋的定軸性。

有了類似“指南針”的陀螺儀還遠遠不夠。

因為導彈，或者核潛艇一段時間內行駛了多少里程，你得精確計算出來。

比如說：

你往北走1公里

再往東走1公里

再往南走1公里

再往西走1公里。

請問，你現在在哪裡？

答案是：

你已經回到了原點。

為什麼你能知道？很簡單：

因為你精確地掌握了方向，比如上面的例子“往北”、“往東”……

就是方向。

同時，你還知道，在哪個方向上走了多少里程。

比如上面的“1公里”就是里程。

現在，陀螺儀能告訴我們方向，但是里程怎麼弄？

洲際導彈的速度不是均勻的，所以很好計算，它的速度一直在變化，怎麼辦？

這就得依靠加速度計了。

（我之前做的動圖）

上面動圖表示了加速度計的大概原理。

陀螺儀+加速度計=慣性導航

慣導不但用在核潛艇上，它還用在導彈上。

在一篇論文上，我甚至看到有研究人員說：

慣性導航有兩大優勢

一是，慣導無須接收外部任何信息。天不靠地不靠，只靠牛頓的慣性定律。

二是，慣導不會向外輻射能量，從而也不會暴露自己。

因此，又有人說：

核動力、導彈和慣性導航被稱為戰略武器的三大關鍵技術。

寒木釣萌

戰略導彈由推進劑填充級、制導系統和有效載荷組成。一旦發射，導彈將經歷三個飛行階段:助推、彈道和再入。如果一枚導彈有一個以上的階段，可能會有一個以上的助推階段，其間散佈著幾個彈道(滑行)階段，導彈沿著它的彈道前進。GPS導航技術出現之前洲際導彈只能在慣性或天文（恆星）或兩者兼有的助推階段引導。慣性制導使用機載計算機驅動陀螺儀來確定導彈的位置，並將其與發射前輸入計算機的目標信息進行比較。天文（恆星）制導使用光學跟蹤系統對恆星位置進行三角測量，並在它離開地球大氣層時更新目標信息。發射後目標不能改變，戰略導彈也不能在飛行中召回或銷燬。這些制導系統在10000公里的範圍內產生數百米的精度。戰略導彈的有效載荷由核彈頭組成，在彈載計算機確認所有三個飛行階段都已完成之前，核彈頭不能自行釋放和引爆。

目前美國洲際彈道導彈使用固體推進劑。民兵2和民兵3以及和平衛士前三級的固體推進劑使用丙烯酸/鋁粉作為燃料，高氯酸銨作為氧化劑，聚丁二烯作為粘合劑。一旦點燃，固體推進劑就不能熄滅，它一直燃燒到燃料耗盡。由此燃燒產生的廢氣主要由氧化鋁粉塵和氯化氫氣體組成。發生事故時，附近的人員可能會吸入少量鹽酸，但不太可能會出現眼睛和上呼吸道以外的刺激。

民兵3和和平衛士都有液體燃料，可重啟的第四級，稱有效載荷段。燃料是一甲基肼，氧化劑是四氧化二氮。它們儲存在一個密封的系統中，在野外永遠不會打開。這兩種化學物質在低濃度下都具有很高的毒性，任何接觸都需要立即用大量的水淨化，然後住院觀察一段最短的時間。眼睛和呼吸道刺激的症狀必須立即治療。

軍機處留級大學士

洲際導彈通常採用慣性導航系統，裡面的慣性測量單元就是陀螺儀。洲際導彈的導航和GPS沒啥關係。導航精度直接決定著洲際導彈威力，例如將洲際導彈的打擊精度提升1倍，彈頭的當量就能降至原來的25%，這是非常驚人的提升。而打擊精度和制導系統密切相關，因此這就對陀螺儀提出非常高的要求。國慶閱兵式上亮相的東風-41慣性導航系統就採用了我國最先進的四頻差動激光陀螺+星光制導系統，其精度能達到150米，在搭載核彈頭的加持下，其誤差基本可以忽略。

目前制導系統的發展越來越向高精度、小型化發展。尤其是高精度機電陀螺將佔據重要位置，外國將通過改進現在的陀螺和配套元器件等提升可靠性和精度。同時還開展新型陀螺的研究，例如原子干涉/自旋陀螺、光子晶體光纖陀螺等。其中前者已經在實驗中取得初步成功，而靈敏度更是比現有的陀螺儀精度提升10個數量級。光子晶體光纖陀螺也能顯著提升陀螺精度。

此外製導系統的誤差補償技術也能提升制導精度，當儀器本身的精度收到制約時，誤差補償技術能將精度提升1~3個量級。此外陸基無線電定位、慣性器件技術、末助推技術、星光定位技術、地形定位匹配技術、景象匹配定位技術等，和慣性導航技術相結合，同樣對洲際導彈的慣性導航系統提升很大。隨著原子、光子等敏感器件的應用，系統複雜程度降低，慣性導航系統的可靠性會進一步提升。新的器件、材料和技術都是提升慣性導航精度的重要方向。

美軍還委託霍尼韋爾國際公司研發出激光陀螺儀用在小型導彈中，它在加速度計的協同下能夠幫助物體感知任意時刻的空間位置，而被譽為陀螺儀的“明珠”。霍尼韋爾研發的GG1308激光陀螺儀，採用一體成型工藝，總體積小於2立方英寸，重量只有60克，精度能達到1°/h！

航空之家

洲際導彈不需要什麼精度。首先，它打擊的是戰略目標，像什麼大城市，工業中心、政治中心、經濟中心，這些都是大城市，而且還不會跑。其次，它裝的是核彈頭。大家可以參考一下，廣島原子彈的爆炸當量是15000噸TNT，可洲際導彈裝的核彈頭無論是單彈頭還是分導式多彈頭，它的爆炸當量都達到10萬噸TNT以上啊。你想想，能被稱為某某中心的大城市，最小方圓也應該有十幾二十公里吧？這導彈只要打在這城市的任何一個地方，都可以將它摧毀殆盡，那時候還講究什麼鬼精度啊！打比方說，我在廣州市越秀區中華廣場附近工作，人家用洲際導彈打我那單位，即便那彈頭落點偏離了六七公里，憑它的爆炸當量依然可以摧毀我工作的地方。

洲際導彈的制導方式有以下幾種：一是慣性陀螺儀制導。你計算好目標的距離，輸入目標的經緯度，設置好飛行彈道，就OK了。另外一個就是星光制導。就是利用太陽、月亮和星星作為參照物，制導導彈進行攻擊。因為日月星辰的運行是有規律的，根據它們的運行規律，你就可以知道自己在什麼位置了。現在航海中還有利用六分儀、羅盤進行導航定位的，星光制導的原理就和它們的原理差不多。如今又加上了GPS制導方式，只是讓它的打擊精度更高了。但對於裝備核彈頭的洲際導彈來說，真的是多餘的。

血染戰旗紅

導航是一個古老的問題，核心三要素是方向，時間和距離。

最原始的導航就是參照物導航，太陽在東邊，朝著太陽走，按照上北下南，左西右東的方向就沒錯，時間用日晷，一步就是一個計量單位，一袋煙一柱香的功夫走了多少步就有多遠。

後來人們發現了磁性材料，發現了指南針，就粗略解決了指向問題，鐘錶，日晷，沙漏，燃香解決了計時問題，距離直接參考標準尺就好了。

電子時代來臨後，機械陀螺進動，激光偏振，光纖相移的發現促進了機械陀螺，激光陀螺和光纖陀螺等慣性器件的發展，晶振計時解決了快速精準計時問題，數字信息處理技術解決了積分問題，目前的主流導航技術已經進入到高精度慣導時代。

然而慣導存在漂移問題，於是全球定位系統GPS應運而生，但GPS的問題是幀頻太低，IMU+GPS就成為當下的主流。

對於長距離的洲際彈道導彈而言，其導航技術也和上述技術發展脈絡一樣，當下當然也是IMU+GPS主流。

然而GPS受制與人，抗干擾能力太差，於是古老的參照物導航模式也同樣得到應用，當然，對於國之重器而言，參照物就是天上的星星了。

導航是一門古老而永恆的技術，人類還很渺小，自然界諸多生物的導航技術人類目前還無法知曉。

繼續努力吧，人類。

艾克思武備

導彈的制導方式多種多樣，像是小型空空導彈，反艦導彈和反坦克導彈等等，大多使用激光制導，電視制導和紅外製導等方式。而像洲際導彈這樣龐大的導彈，一般使用的是慣性制導。事實上，最早的彈道導彈，德國的V-2導彈使用的是無線電制導，而彈道導彈之所以被叫做彈道導彈，就是因為其在末端發動機關閉後，完全依靠慣性做自由落體飛行，也就是按照彈道自由落體，這就是洲際導彈最常使用的慣性制導。

慣性制導一般由導彈搭載的彈道計算機和陀螺儀完成，所以是不需要依靠衛星的，具體的制導方式是，先由導彈上搭載的計算機對風速，導彈自身速度等等做一系列複雜的運算，然後輸出數據到姿態控制儀器，直接對導彈的姿態做出改變，有人就要問了，那彈道計算機是如何感知到彈體的方向的呢，這就要用到導彈上搭載的高精度陀螺儀了，陀螺儀的原理類似於我們平時的自行車，在告訴運動下，自行車是很難跌倒的，陀螺也是筆直不容易傾斜的，所以陀螺儀就能夠感知到彈體的突然轉向等等，然後將這些數據輸入到計算機內，就能夠實現對導彈的控制了。

彈道導彈一般是攻擊固定目標，例如敵方的大型城市，兵工廠等設施的，所以洲際導彈不需要對方目標反饋的信息，一般情況下將對方的精確座標輸入給導彈，依靠導彈內的計算機和陀螺儀，在不同的天氣情況下對導彈的彈道做出相應的改變，就能夠攻擊到目標。而洲際導彈由於射程很長，還需要考慮到地球自轉和重力加速度等一系列外部因素，所以彈道導彈的彈道計算機更加複雜，而且重量也更大，但是萬變不離其宗，主要是依靠慣性制導的。

再來說說其他幾種制導方式，最開始的就是德國的V2彈道導彈使用的那種無線電制導，這種制導方式比較落後，精度也非常差，只能做到攻擊大概範圍內的目標，二戰後的一些早期的彈道導彈就是使用這種方式制導的，這種彈道導彈其實更像是制導火箭。

所以在GPS定位系統發明之前，導彈都是採用這種方式制導的，至於精度，洲際導彈一般都是靠殺傷範圍來對敵方目標造成打擊的，在這種情況下，幾百米甚至幾公里的誤差都不礙事，所以不需要衛星制導，而GPS定位系統服務於導彈的，大概就是能夠更直觀的測量目標更精確的座標方位。或者是在洲際導彈打擊後，更方便測量對目標的毀傷效果，所以沒有GPS導航衛星，洲際導彈也是完全不受影響的。

戰甲裝研菌

時至今日，洲際導彈也沒有使用GPS作為導航方式的。

主要是洲際導彈是國家最重要的戰略威懾武器，對於中俄來講，絕不可能把自己的生死命脈放到美國手中。而GPS本身對於攻擊末段速度極高的洲際彈道導彈（通常可達20馬赫以上），其導引信號也難以很好的傳輸，這還不算戰時GPS衛星可能會被幹擾甚至被擊毀。

大國重器，豈能握於敵手

洲際彈道導彈的指導方式通常為捷聯式慣性制導，外加星光輔助指導。

慣性制導是目前抗干擾性能最好的指導方式，簡單來講是利用導彈本身攜帶的陀螺儀和加速度測量計測出導彈運動參數，然後計算機算出導彈的位置並傳送給飛行控制系統來校正，以實現導彈按預訂飛行路線飛行。

陀螺儀真身

星光輔助制導是導彈在飛行中，通過星光跟蹤器測量提前選定的恆星位置，獲得導彈的實際相對位置，再由飛行控制系統來校證飛行路線。

哪顆才是我的命星？

這兩種制導方式也在不斷改進，目前主要洲際彈道導彈的圓周命中精度已達100-200米，作為核彈頭的載體，已經足夠。

輕柔吹過的風

其實是不請自來啦

對於問題中，沒有GPS之前，洲際導彈是如何保持精度的？

我的回答：洲際導彈是不需要GPS。一般是用的是慣性制導。

不要急這問為什麼？請繼續看。

洲際導彈的簡介

洲際彈道導彈（intercontinental ballistic missile，縮寫：ICBM）通常指射程大於8000公里（各國定義不一）的遠程彈道式導彈。它是戰略核力量的重要組成部分，核三位一體中兩極的重要條件。主要用於攻擊敵國領土上的重要軍事、政治和經濟目標。洲際彈道導彈具有比中程彈道導彈、短程彈道導彈和新命名的戰區彈道導彈更長的射程和更快的速度。

洲際導彈的運動原理？慣性制導是什麼？

要想知道洲際導彈的運動原理，就要先明白什麼是慣性制導？慣性制導就是在洲際導彈末端發動機關閉後，完全依靠慣性做自由落體飛行，也就是按照彈道自由落體，這就是洲際導彈最常使用的慣性制導。

慣性制導一般由導彈搭載的彈道計算機和陀螺儀完成。

具體的制導方式是，先由導彈上搭載的計算機對風速，導彈自身速度等等做一系列複雜的運算，然後輸出數據到姿態控制儀器，直接對導彈的姿態做出改變。

有人就要問了，那彈道計算機是如何感知到彈體的方向的呢，這就要用到導彈上搭載的高精度陀螺儀了，陀螺儀的原理類似於我們平時的獨輪車，在告訴運動下，獨輪車是很難跌倒的，陀螺也是筆直不容易傾斜的，所以陀螺儀就能夠感知到彈體的突然轉向等等，然後將這些數據輸入到計算機內，就能夠實現對導彈的控制了。

現在的洲際導彈用GPS嗎？如果不用為什麼？

目前各國的彈道導彈仍然使用主流的慣性制導。因為這種慣性制導方式是最可靠的，也是最不容易受到干擾的，如果一味依賴衛星嚮導彈實時傳輸目標的信息，這種制導方式雖然更精確，但是一旦遭受對方的強電磁干擾，這枚導彈就很容易失靈。後果不堪設想。

至於精度，洲際導彈一般都是靠殺傷範圍來對敵方目標造成打擊的，在這種情況下，幾百米甚至幾公里的誤差都不礙事。

當然GPS並不是沒有用，GPS定位系統服務於導彈的，大概就是能夠更直觀的測量目標更精確的座標方位。或者是在洲際導彈打擊後，更方便測量對目標的毀傷效果。

讓我們一起努力奮鬥吧！

關鍵字: 軍事 洲際導彈 彈道導彈