随着无人机技术的快速发展,面对来自非法无人机黑飞事件的威胁,低空防御越来越被各个国家所重视。低空防御导弹是低空防御方式的一种重要手段,而其制导系统是完成精确打击的关键。对于低空飞行目标而言,其具有体积小、机动性强、速度慢等特点,这给低空防御导弹制导带来了挑战。对此,本文主要针对低空飞行目标“低小慢”的特点,展开了小型低空防御导弹制导系统设计与研究。论文的主要工作如下:(1)阐述了低空防御导弹制导系统的主要工作流程,对其末制导方式做主要说明。根据其制导要求,对导弹在制导过程中自身信息获取问题进行研究,对比欧拉角法,方向余弦法以及四元数法的特点,并根据低空防御导弹的制导要求,提出了基于Kalman滤波下的四元数姿态解算算法。通过试验验证其在低空防御导弹制导过程中的可行性。(2)建立了导弹与目标相对运动模型,通过对比三种(追踪法、平行接近法以及比例导引法)经典的制导律方法,并结合现代控制理论。提出了一种基于鲁棒稳定的变结构制导律方法,通过对比目标做有无机动飞行下的仿真实验,验证了该方法的可行性,能够满足低空防御导弹制导过程中的鲁棒性要求。(3)提出低空防御导弹制导过程中的目标信息获取模型,主要针对导弹制导过程中采集的红外图像进行实时分析,通过对采集的目标红外图像进行噪声剔除、图像增强、图像分割等图像处理操作,将目标从背景中提取出来,从而实现目标的识别,最后通过识别出的目标在红外图像上的位置来计算出目标相对导弹的位置信息,实现了导弹制导过程中的目标识别与跟踪。