洲際彈道是五常重要的國防力量，此前美國、俄羅斯、法國、英國以及我國，均先后試射過一輪洲際彈道。

民兵于 1962 年推出，是美國核威懾力量的重要組成部分。民兵 III 是目前美國的陸基洲際彈道 (ICBM)，共有 400 枚隨時準(zhǔn)備發(fā)射，分布在五個中部州。該包含一個精確制導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)楊^發(fā)射到 13000 公里（8000 英里）外的目標(biāo)， 精度為 200 米（660英尺）。

下圖顯示了民兵 III （1970 年）的制導(dǎo)系統(tǒng)。該制導(dǎo)系統(tǒng)包含 17000 多個電子和機(jī)械部件，價值510000 美元（按當(dāng)前美元計算約為450萬美元）。制導(dǎo)系統(tǒng)的核心是陀螺穩(wěn)定平臺，它使用陀螺儀傳感器和加速度計傳感器來測量的方向和加速度。計算機(jī)使用平臺的測量值來確定的位置并引導(dǎo)沿其軌跡飛向目標(biāo)。其他關(guān)鍵組件是制導(dǎo)裝置控制器，其中包含用于支持陀螺穩(wěn)定平臺的電子設(shè)備，以及將計算機(jī)與其余部分連接的放大器。本文中，仔細(xì)研究了2000年代初之前使用的制導(dǎo)系統(tǒng)的組件。

從根本上講，制導(dǎo)計算機(jī)會不斷將位置與預(yù)期軌跡進(jìn)行比較，并生成適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向命令以使保持在軌道上。下圖顯示了如何引導(dǎo)發(fā)動機(jī)噴嘴使圍繞其三個軸旋轉(zhuǎn)：滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航。在發(fā)射井中，滾轉(zhuǎn)角（方位角）與目標(biāo)方向一致。垂直起飛，然后逐漸沿俯仰軸旋轉(zhuǎn)以向目標(biāo)傾斜。在飛行過程中，沿所有三個軸的調(diào)整可使保持在目標(biāo)上。民兵 III 有四個火箭級，因此制導(dǎo)計算機(jī)會拋棄每個火箭級并按順序點燃下一個火箭級。

穩(wěn)定平臺

慣性導(dǎo)航的原理是通過不斷測量的加速度來跟蹤的位置。通過對加速度進(jìn)行積分，可以得到速度。通過對速度進(jìn)行積分，可以得到位置。慣性導(dǎo)航是獨立的，這對來說是一個很大的優(yōu)勢，因為敵人無法干擾你的導(dǎo)航。困難的部分是極其精確地測量加速度和角度，因為即使是微小的誤差也會在飛行過程中成倍增加。更詳細(xì)地說，民兵的慣性制導(dǎo)是圍繞陀螺穩(wěn)定平臺構(gòu)建的，該平臺保持固定方向，平臺安裝在兩個萬向節(jié)上。陀螺儀的反饋來驅(qū)動三個力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)萬向節(jié)，無論如何旋轉(zhuǎn)，都能使穩(wěn)定平臺保持相同的方向。

下圖顯示了穩(wěn)定平臺的組件，其方向與上圖大致相同。穩(wěn)定平臺上安裝了三個加速度計來測量加速度。加速度計沿三個垂直軸定向，因此每個加速度計沿一個軸測量加速度。（加速度計軸與平臺軸不對齊；這會將加速度（大部分“向上"）分布在加速度計上，從而提高準(zhǔn)確性。）兩個對準(zhǔn)鏡使穩(wěn)定平臺能夠與稱為自準(zhǔn)直儀的精密設(shè)備對準(zhǔn)，如下所述。陀螺羅盤利用地球自轉(zhuǎn)精確確定北方，提供備用對準(zhǔn)技術(shù)。對準(zhǔn)鏡和陀螺羅盤都可以旋轉(zhuǎn)到精確的角度，最后由解析器解碼報告。

發(fā)射時必須在發(fā)射井內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使其與目標(biāo)對齊，這個角度稱為發(fā)射方位角。這個角度必須非常精確，因為即使是微小的角度誤差也會在的飛行過程中被大大放大。對準(zhǔn)是一個繁瑣的過程，需要使用北極星來確定北方。由于在發(fā)射井內(nèi)看不到北極星，因此采用了一種復(fù)雜的測量技術(shù)，使用測量員的經(jīng)緯儀測量北極星與發(fā)射井外三個混凝土之間的角度。在發(fā)射井內(nèi)，可以通過瞄準(zhǔn)管看到最近的，從而可以將精確的角度測量結(jié)果傳輸?shù)桨l(fā)射井。在發(fā)射井內(nèi)進(jìn)行多次測量后，將一種稱為自準(zhǔn)直儀的特殊裝置精確地定位在所需發(fā)射方位角的 90° 處。自準(zhǔn)直儀通過側(cè)面的窗口發(fā)射一束光，光束從穩(wěn)定平臺上的鏡子上反射回來，然后返回自準(zhǔn)直儀。如果返回的光束不平行，自準(zhǔn)直儀就會向發(fā)送信號，使穩(wěn)定平臺根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)。這個過程的結(jié)果是穩(wěn)定平臺與目標(biāo)的角度對齊。

來源：傳感器專家網(wǎng)，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。