如果你是一个军事爱好者，一定经常听到“惯性制导”这个词。
从二战时期出现的德国V-2导弹，海湾战争中多次亮相的飞毛腿导弹，到目前我们经常听到美国的民兵、三叉戟导弹，中国的东风31、东风41系列导弹，几乎每一款导弹都使用了“惯性制导”技术。
那什么是惯性制导呢？
惯性制导是利用惯性原理指引和控制导弹（或运载火箭）飞向目标的技术。
惯性原理指引也叫做惯性导航。
导航（navigation）是指引人或设备（汽车）、载具（导弹、火箭）等从一点出发到达目标点的技术的总称。
导航的目标是把人、设备、载具（为了方便叙述，后面统称为导航对象）引领向终点，导航解决的是导航对象在当前位置该怎么走（运动）的问题，所谓怎么走，就是导航对象处在当前位置当前运动状态时，该向哪个方向用力的问题。
控制则是通过导弹发动机或者其他方式给导弹施加特定方向和大小的力，从而产生特定方向的加速度。
所以惯性制导 = 惯性导航 + 控制的深度融合。
惯性制导采用基础频率+关键事件来触导航控制，在每一次导航控制中有4个关键步骤：
1. 获取到攻击目标的位置或者运动轨迹（对运动的目标）；
2. 获取到导航对象当前位置和运动状态；
3. 根据上述条件，计算出应该给导航对象施加的加速度大小（力）和方向；
4. 对导航对象精确施加特定方向和大小的力。
其中，前3个步骤是导航，第4个步骤是控制，接下来来展开讨论下——
首先我们谈谈导航控制触发的时机和频率：
不同导弹的控制触发频率是不同的，比如最早的德国V2控制频率为10Hz上下，战斧巡航导弹控制频率为20-50Hz，当前中俄的高超音速导弹（比如匕首、东风系列）控制频率普遍在500Hz以上，一般来说导弹速度越快、精度要求越高，控制频率就需要更高。
当然，同一个导弹在不同飞行阶段的控制频率也是不同——
一般来说导弹在助推阶段，伴随着剧烈加速和姿态变化，受气动力和发动机喷流影响显著，这时候需要较高的控制频率来快速稳定姿态，抵御推力扰动和空气动力变化；
在中段飞行阶段，因为在高空或太空飞行，空气阻力较小，轨迹较平稳，一般会降低控制频率以节省计算资源和能耗。
在末端攻击阶段，导弹进行高速突防机动、实时跟踪，需要以极高的频率控制导弹调整弹道。
此外，在一些特殊/突发事件中也需要提高控制频率，比如导由于特殊气流扰动导致剧烈偏航，需要瞬时提升控制频率，迅速校正姿态偏差。
通过动态调整控制频率，导弹能够在各种复杂环境下保持飞行稳定性和打击精度。
———— 接下来，来谈谈一次惯性导航控制各个关键步骤的原理——————
一、如何获取到攻击目标的位置或者运动轨迹（对运动的目标）？
答：惯性导航系统本身并无探测目标位置功能，目标位置需要通过其他手段间接获取。
对于固定目标：比如地下军火库，可以提前派遣间谍人员渗透到目标区域获取高精度坐标；对于机场、军港，可以通过高分辨率卫星图像、无人机或有人机侦察来获取目标坐标。固定目标的位置一般是提前获取，在导弹发射时设置，同时在末端攻击时候 导弹再根据自身雷达/红外探测器/地形等手段更加精确锁定目标位置。
对于移动目标：通过卫星、侦察机通过雷达、红外传感器等探测目标，获取初始位置、速度等信息，根据目标的类型（如飞机、舰船）来考虑加速度、机动性，使用各种数学算法来建立起目标运动轨迹模型，以此来推算未来目标的位置。
二、如何获取到导航对象当前位置和运动状态？
答：采用惯性导航的导弹中有惯性测量单元（Inertial Measurement Unit），简称IMU，它集成加速度计、陀螺仪等惯性测量元件。
其中加速度计测量物体的线加速度（如前进、爬升时的加速度）；陀螺仪测量物体的角速度（如转弯时的旋转速率）；导弹的计算单元通过积分运算（加速度→速度→位置，角速度→方向），推算出物体的位置和运动状态（运动速度和方向）。
三、如何计算应该给导航对象施加的力？
答：回顾下高中物理，力是有方向的，作用在物体上的合力控制了物体的加速度大小和方向，从而来不断影响物体速度大小和方向。那我们的制导问题就变成了，如何给导弹持续施加力，从而推动导弹撞向目标。
我们想一下，好像从导弹到目标路径是无数条的，那岂不是有无数个方案？原则上的确如此，但实际中导弹飞行需要考虑最小化飞行时间，突防效率、隐身、节省燃料等问题，在这些问题考虑下导弹飞行就有迹可循了。 简单来说就是导弹需要大致按照设定的轨迹来飞行，在飞行中需要持续对导弹施加力，每次触发导航时候就对导弹施加相应方向的力，使得导弹偏向轨迹关键点（或者目标）飞行。（注意一次调整并不能使得导弹朝着轨迹关键点或者目标飞，所以每次都触发导航都要来判断是否需要调整力大小和方向）
下图就是一个简单示例：平面上如何推动A飞向B，我们可以在保证A的水平方向速度不变的其概况下，给A一个向上的推力（需要大于重力），不断改变A的运动方向，当A运动方向朝向B的时候，给A施加力合力方向是朝向B的（垂直方向施加的力是需要抵消重力的）。
四、如何对导弹精确施加特定方向和大小的力
导弹方向控制通常通过调整其气动舵面、推力方向、姿态控制发动机、助推小火箭等来实现。至于推力大小控制一般是通过调整火箭发动机效率来进行，比如调整工作发动机个数，调整燃料进入发动机的速度等。
惯性导航中计算物体运动状态和速度、计算如何施加力，都是都是基于惯性定律（物体在不受外力或合外力为零时，将保持静止或匀速直线运动状态，物体运动状态的改变如速度、位置变化是由外力如发动机推力、空气阻力引起的）为核心的牛顿物理体系，所以它被命名为惯性导航，相应的使用惯性导航+控制导弹的方式被称为惯性制导。
小结
惯性制导的导弹在发射后具有不依赖外部信息，自主导航，隐蔽性好、抗干扰行强等特点，但惯性导航系统通过积分加速度和角速度来计算位置、速度和姿态，测量过程中存在的微小误差（如传感器噪声）会在积分过程中被不断放大 , 随着运行时间的增加，惯性导航系统的误差会不断累积，所以现代导弹一般是采用包括惯性制导在内的多种制导技术（红外、雷达、卫星、星光）来提升精度。
