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本书全面地介绍了舰艇武器火控系统的基本原理。全书共分11章，内容包括火控系统概述、空间点的位置和运动的描述、火控系统中的目标跟踪滤波原理、舰炮外弹道、舰炮解命中原理、导弹外弹道、反舰导弹解命中原理、舰空火力控制系统及其制导体制、舰空导弹解命中及导引方法、鱼雷火控原理、深弹反潜火控原理等。本书可作为大学本科高年级学生或研究生学习舰艇火控系统原理的教科书或教学参考书，也可作为相关专业工程技术和部队的有关人员的业务参考书。

第1章  概述	1
1.1  火控系统的基本功能和组成	1
1.2  舰艇火控系统的分类和性能要求	2
1.2.1  舰艇火控系统的分类	2
1.2.2  舰艇火控系统的性能要求	3
1.3  武器射击控制过程	3
1.4  舰艇火力控制系统的技术基础	4
1.5  舰艇火控系统发展概况	6
1.5.1  发展简史	6
1.5.2  发展趋势	8
习题	10
第2章  空间点的位置和运动的描述	11
2.1　参考系	11
2.1.1　惯性参考系	11
2.1.2　非惯性参考系	13
2.1.3  常用参考系之间的关系	14
2.2　空间点位置的描述	17
2.2.1　坐标表示法和坐标系	17
2.2.2  位置矢量表示法	20
2.3　坐标转换和坐标变换	22
2.3.1  坐标转换	22
2.3.2  坐标变换	23
2.3.3  坐标转变换在火控中的应用	29
2.4　空间点的运动和哥氏定理	33
习题	36
第3章  火控系统中的目标跟踪滤波原理	37
3.1  概述	37
3.2  目标跟踪坐标系的选择	39
3.2.1  极坐标系	40
3.2.2  直角坐标系	41
3.3  数据预处理	43
3.4  基本滤波方法	44
3.4.1  最小二乘滤波方法	46
3.4.2  卡尔曼滤波与预测	54
3.4.3  常增益滤波方法	63
3.5  目标运动模型	67
3.5.1  微分多项式模型	67
3.5.2  CV和CA模型	69
3.5.3  幸格模型	70
3.5.4  半马尔科夫模型	73
3.5.5  机动目标“当前”模型	73
3.5.6  匀速圆周运动	74
3.5.7  比例导引运动模型	76
3.6  机动目标跟踪滤波	78
3.6.1  机动检测自适应滤波	78
3.6.2  实时辨识自适应滤波	82
3.6.3  “全面”自适应滤波	89
习题	95
第4章  舰炮外弹道	99
4.1  舰炮外弹道的描述	99
4.2  舰炮外弹道的轨迹	101
4.2.1  作用于弹丸的力和力矩	101
4.2.2  弹丸的空间运动及其弹道	103
二、弹丸的空间运动及其弹道	108
4.3  射表	111
4.3.1  射表的定义与组成	111
4.3.2  几何坐标法	113
4.3.3  射表编拟技术	117
4.4  舰炮火控中的弹道诸元计算方法	123
4.4.1  射表逼近解法	123
4.4.2  外弹道解法	128
习题	135
第5章  舰炮解命中原理	136
5.1  概述	136
5.1.1  舰炮武器系统概述	136
5.1.2  舰炮火控设备概述	137
5.1.3  舰炮火控解命中原理概述	139
5.2  线性解命中原理	141
5.2.1  线性速率解命中方程的建立	142
5.2.2  解命中方程的完善和有关问题的讨论	147
5.2.3  命中方程组的求解	151
5.2.4  射击诸元的计算	164
5.3  相对速率解命中原理	168
5.3.1  瞄准线角速率的测量	169
5.3.2  角速率解命中原理	173
5.3.4  视差修正	184
5.3.5  计算延迟修正	187
5.4  校射原理	189
5.4.1  舰炮校射概述	189
5.4.2  人工校射的基本原理	189
5.4.3  闭环校射的基本原理	193
一、概述	194
5.5  舰载火箭炮火控解算原理	200
5.5.1  目标定位及运动要素求解	201
5.5.2  弹道诸元计算	201
5.5.3  解相遇问题	202
5.5.4射击校正	202
5.5.5  简易控制火箭弹弹体参数计算原理	202
5.6  典型的非传统弹药的火控原理	204
5.6.1  一维弹道修正弹的控制特点	204
5.6.2 一维弹道修正弹修正控制原理	205
习题	207
第6章  导弹外弹道	208
6.1  作用在导弹上的力和力矩	208
6.1.1  常用坐标系及其转换	208
6.1.2  作用在导弹上的力	214
6.1.3  作用在飞行导弹上的力矩	219
6.1.4  过载	222
6.2  导弹运动方程组	226
6.2.1  导弹的动力学方程	226
6.2.2  导弹的运动学方程	230
6.2.3  质量变化方程	232
6.2.4  几何关系方程	232
6.2.5  控制关系方程	233
6.2.6  导弹运动方程组	235
6.2.7  导弹的纵向运动和侧向运动	237
6.2.8  基于四元数的导弹运动学方程	239
6.2.9  导弹运动初始段	240
6.3  方案飞行弹道	241
6.3.1  爬升段的方案飞行	242
6.3.2  平飞段方案飞行	248
6.4  导弹运动方程组的数值解法	251
6.4.1  微分方程数值积分	252
6.4.2  运动方程组的数值积分举例	254
习题	258
第7章  反舰导弹解命中原理	259
7.1  反舰导弹火控系统基本概念	259
7.1.1  系统的分类	259
7.1.2  系统的技术特点	260
7.1.3  系统的工作方式	260
7.1.4  系统的功用和主要任务	261
7.1.5  反舰导弹火控系统的组成	261
7.1.6  反舰导弹火控系统的主要性能	264
7.1.8  反舰导弹火控系统作战使用	267
7.2  反舰导弹的飞行弹道	270
7.2.1　反舰巡航导弹弹道	270
7.2.2  精确制导反舰弹道导弹弹道	271
7.2.3  飞航导弹弹道分析	271
7.3  反舰导弹射击解命中原理	273
7.3.1  反舰导弹命中问题的特点	273
7.3.2  反舰导弹目标搜索过程	273
7.3.3  反舰导弹搜索原理	274
7.3.4  反舰导弹捕获目标模式分析	275
7.3.5  舰对舰导弹射击条件的假设	277
7.3.6  舰对舰导弹射击命中原理	277
7.3.7  舰对舰导弹射击的其他问题	280
7.3.8  小结	283
7.4  新型导弹的航路规划	283
7.4.1  概述	283
7.4.2  规划算法原理	284
7.4.3  越障飞行航路问题	292
7.4.4  飞行走廊宽度确定原则	292
7.4.5  惯性制导系统初始对准问题	293
习题	297
第8章  舰空导弹火力控制系统及其制导体制	298
8.1  舰空导弹火力控制系统概述	298
8.1.1  组成及功能	298
8.1.2  与舰载C3I系统的关系	301
8.2  舰空导弹制导体制	302
8.2.1  基本概念	302
8.2.2  舰空导弹制导控制系统	303
8.2.3  舰面制导控制系统主要战术技术要求	304
8.2.4  舰空导弹制导体制分类	306
8.2.5  舰空导弹制导控制系统的设计要求	307
8.3  遥控制导体制及其实现	308
8.3.1  指令制导体制及其实现	309
8.3.2  TVM制导体制及其实现	310
8.3.3  驾束制导体制及其实现	313
8.4  自寻的制导体制及其实现	315
8.4.2  半主动式自寻的制导系统	319
8.4.3  被动式自寻的制导系统	320
8.5  复合制导体制及其实现	322
8.5.1  无线电指令-雷达寻的复合制导系统	323
8.5.2  雷达波束-半主动雷达自寻的复合制导系统	324
8.5.3  无线电指令-红外复合制导系统	324
8.5.4  光-红外指令复合制导系统	325
8.5.5  惯性/无线电指令-半主动雷达自寻的复合制导系统	326
8.5.6  红外/电视/雷达-无线电指令复合制导系统	326
8.5.7  初始程序-中段指令-末段TVM复合制导系统	327
第9章  舰空导弹解命中及导引方法	329
9.1  舰空导弹解命中的基本原理	329
9.1.1  解命中问题概述	329
9.1.2  倾斜发射舰空导弹射击解命中原理	330
9.1.3  垂直发射末端主动寻的制导舰空导弹射击命中原理	346
9.1.4  结束语	356
9.2  舰空导弹导引方法的基本概念及要求	356
9.2.1  基本分类	356
9.2.2  导引弹道概念	358
9.2.3  对舰空导弹导引方法的基本要求	359
9.3  遥控制导体制的导引方法分析	360
9.3.1  舰空导弹和目标的简化运动方程	361
9.3.2  三点法	362
9.3.3  前置点法	365
9.3.4  掠海飞行目标射击时导引方法的特殊性	369
9.3.5  遥控制导导引控制回路	370
9.3.8  导弹的导引精度分析	385
9.3.9  坐标扭转	396
9.3.10  导弹遥控制导导引控制回路仿真模型	399
9.4  自寻的制导体制的导引方法分析	408
9.4.1  导弹自寻的制导的特点	408
9.4.2  自寻的导引的运动学方程	408
9.4.3  自寻的导引在垂直面上的控制回路	411
9.4.4  自寻的导引精度分析	416
9.4.5  自寻的导引控制回路仿真模型	419
一、目标机动模块	420
9.5  最优导引方法的基本原理	424
9.5.1  线性最优导引方法的原理	424
9.5.2  自适应最优导引方法的原理	425
9.5.3  微分对策最优导引方法的原理	427
9.5.4  准最佳弹道导引法	427
9.6  小结	429
习题	430
第10章  鱼雷火控原理	431
10.1  概述	431
10.2  声自导鱼雷火控解算特点	431
10.2.1  鱼雷攻击过程概述	431
10.2.2  确定发射阵位	432
10.2.3  本舰机动要素的计算	437
10.2.4  计算射击要素	438
10.3  线导鱼雷的导引原理	443
10.3.1  线导鱼雷的使用及特点	443
10.4  火箭助飞鱼雷的弹道模型及引导定位	447
10.4.1  火箭助飞鱼雷的弹道	448
10.4.2  火箭助飞鱼雷的引导定位方法	451
习题	454
第11章  深弹反潜火控原理	455
11.1  概述	455
11.2  水下目标特性和目标定位的特点	456
11.2.1  目标的特性	456
11.2.2  目标定位的特点	456
五、测定的目标斜距D作为水平距离d进行解题	458
11.3  求取目标运动要素的特点	458
11.3.1  计算潜艇坐标变化量	458
11.3.2  求敌向、敌速和敌舷角	459
11.4  火箭式深弹相遇问题的特点	460
11.4.1  火箭式深弹的弹道特点	460
11.4.2  目标作等速直线运动时解相遇问题	461
11.4.3  目标作旋回运动时解相遇问题	462
11.4.4  攻击要素的各项修正	464
11.5  悬浮式深弹拦截鱼雷问题	466
11.5.1  鱼雷航向张角	467
11.5.2  悬浮式深弹拦截条件	468
11.5.3  悬浮式深弹拦截方法	469
11.6  反蛙人弹火控解算原理	471
11.6.1  目标运动参数求取	472
习题	475
附录A  常用单位和密位公式	476
附录B  运动方程组的数值积分举例源程序	480
附录C  求解大地解算问题的BOWRING公式正解公式和反解公式	486
参考文献	488

本书是为火力控制工程等专业本科生或研究生学习舰艇火力控制原理课程而编写的教材。
全书共由11章组成。第1章为火控系统概述，主要介绍火控系统的功能和组成、分类及性能要求，武器的射击控制过程、发展概况等基本知识；第2章为空间点的位置和运动的描述，主要介绍空间点位置和运动的描述、坐标转换和变换、空间点的运动和哥氏定理等；第3章为火控系统中的目标跟踪滤波原理，主要介绍火控的目标跟踪坐标的选择、输入数据的预处理、滤波的基本原理及对机动目标的滤波算法等；第4章为舰炮外弹道，主要介绍舰炮的外弹道基本知识、射表和弹道函数计算，以及实现的基本工程方法等；第5章为舰炮解命中原理，主要介绍舰炮火控系统、线性速率解命中原理、相对速率解命中原理、舰炮校射原理、舰载火箭炮火控解算原理以及典型的非传统弹药的火控原理等；第6章为导弹外弹道，主要介绍导弹运动方程组常用的坐标系之间的转换关系、作用在导弹上的力和力矩、导弹运动与过载之间的关系、导弹运动方程组及运动方程组的简化、导弹的初始段及方案飞行弹道和常用的运动方程组数值积分解法等；第7章为反舰导弹火控系统解命中问题，主要介绍反舰导弹火控系统的基本概念、反舰导弹飞行弹道、反舰导弹解命中原理和航路规划原理等；第8章为舰空导弹火力控制系统及其制导体制，主要包括舰空导弹火力控制系统概述、舰空导弹制导体制、遥控制导体制及其实现、自寻的制导体制及其实现、复合制导体制及其实现等；第9章为舰空导弹解命中及导引方法，主要介绍舰空导弹解命中和导引方法的基本原理、遥控制导体制的导引方法分析和自寻的制导体制的导引方法分析等；第10章为鱼雷火控原理，介绍声自导鱼雷火控解算特点和线导鱼雷的导引原理等，并介绍火箭助飞鱼雷的弹道特点；第11章为深弹反潜火控原理，主要介绍反潜火控系统、水下目标特性和目标定位的特点、火箭式深弹相遇问题的特点、悬浮式深弹拦截鱼雷问题和反蛙人弹火控解算原理等。
本书是作者根据多年教学实践，在收集和参阅了大量的资料和文献的基础上编写的。编写力求科学、准确、易懂，能反映我国舰艇火控系统的发展现状。
本书在编写过程中，参考和引用了许多专家和学者的著作和论文。在此对原作者深表谢意。
由于编著者学识水平有限，书中难免存在错误和不足之处，恳请读者批评指正。

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舰艇火控原理