弹上制导装置是地空导弹制导系统的一部分或全部，用来不断地测定导弹与目标的相对位置和导弹的瞬时姿态，产生、处理并执行将导弹导向目标的指令。
一、制导指令产生装置
弹上制导装置一般由制导指令产生装置、自动驾驶仪（包括敏感元件、变换放大器）和执行机构（舵机）组成。弹上制导装置的功能和具体组成因制导方式的不同而有很大的差别。
弹上制导装置的制导指令产生装置分为两种，一是遥控制导形式，其初始的制导指令来自地面的制导站；二是自主制导形式，其初始的制导指令来自弹上的导引头。
遥控制导的制导指令来自地面的制导站，地面制导站跟踪目标和导弹，依照一定的制导规律形成制导指令，利用无线电信道发送给导弹。安装在导弹上，接受地面制导站发送的制导指令的设备称为遥控应答机（无线电控制仪）。遥控应答机接受地面制导站发送的制导指令，并将制导指令解码后送给自动驾驶仪。
自主制导的制导指令来自弹上的导引头，导引头是一种安装在导弹上的目标跟踪装置，导引头测量导弹偏离理想运动轨道的失调参数，利用失调参数形成控制指令，送给弹上的自动驾驶仪。
二、自动驾驶仪
自动驾驶仪是导弹制导与控制系统的重要组成部分，自动驾驶仪的功用是控制和稳定导弹飞行。自动驾驶仪的控制工作状态是指自动驾驶仪按控制指令的要求操纵舵面偏转或改变推力矢量方向，改变导弹的姿态，使导弹沿基准弹道飞行；自动驾驶仪的稳定工作状态是指自动驾驶仪自动消除因干扰引起的导弹姿态的变化，使导弹的飞行方向不受扰动的影响。
自动驾驶仪通常由执行机构（舵机）、惯性测量元件和控制电路组成。常用的惯性测量元件有陀螺仪和加速度计，陀螺仪能够敏感弹体的姿态角或姿态角速度，加速度计能够敏感弹体的线加速度。控制电路由数字电路和（或）模拟电路组成，用于实现信号的综合运算传递、变换、放大和自动驾驶仪工作状态的转换等功能。执行机构的功能是根据控制信号去控制相应的空气动力控制面的运动或改变推力矢量的方向，从而控制导弹的飞行方向。
陀螺仪和加速度计是导弹制导设备中的核心器件。陀螺仪是一种能够精确测定运动物体姿态的仪器，陀螺仪依靠陀螺高速旋转的定轴特性，测量载体的运动，不管载体如何运动，陀螺仪都能够保持平衡。加速度计则利用惯性体的惯性作用测量载体的线加速度，通过对线加速度进行积分，即可获得载体运动的速度和距离。
陀螺仪的种类很多，有机电、激光、光纤、压电和微机械等种类。各种陀螺仪都具有自身的优点。早期的陀螺仪多为机电式陀螺仪，随着微电子技术的发展，激光陀螺仪和光纤陀螺仪的性能日益完善。激光陀螺仪和光纤陀螺仪是由光电子器件组成的光干涉仪系统，没有任何活动部件，因此激光陀螺仪和光纤陀螺仪具有独特的优点，抗冲击振动性能好，可以在恶劣的力学环境下应用；对角速率的变化反应极快，角速率测量灵敏度高，测量速率范围大；成本低，加工简单。这些优点是其他陀螺不能比拟的，因此在现代战术导弹上广泛应用激光陀螺仪和光纤陀螺仪。
惯性制导可分为两大类：平台式惯导和捷联式惯导。平台式惯导有实体的稳定平台，陀螺和加速度计置于由陀螺稳定的稳定平台上，制导平台的功能是模拟制导坐标系，加速度计的测量轴稳定在制导坐标系的轴向，能直接测量导弹在制导坐标系的轴向加速度，并可从平台的框架轴上直接拾取导弹的姿态和航向信息，以实现速度和位置解算；捷联式惯导没有实体的稳定平台，陀螺和加速度计直接固连在弹体上，稳定平台的功能由计算机完成，所以有时也称作“数学平台”，导弹的姿态数据是通过计算姿态矩阵获得的。惯导有固定的漂移率，从而造成物体运动的误差，因此远射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正，JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合（GPS/INS），“战斧”巡航导弹也采用了GPS/INS+地形匹配的技术，多数运载火箭采用平台式惯导。由于捷联惯导不需要由陀螺稳定的平台，结构简单，因此目前先进的地空导弹均采用捷联惯导平台。
在导弹飞行的过程中，导弹在空中的运动可用导弹的质心运动和弹体绕导弹质心的姿态运动来描述。导弹在飞行过程中，自动驾驶仪依据指令操纵舵面发生偏转或改变推力方向，弹体按照要求的方式绕导弹的质心做上下（俯仰）或左右（偏航）运动。导弹的这种运动可视为导弹从一种状态向另一种状态转变的过程，对于这一转变过程有稳定性、机动性和操纵性的要求。
安装在导弹上的自动驾驶仪就是要保证导弹在各种飞行状态下，都能满足导弹系统对稳定性、动态响应性能等方面的要求。如果所设计的导弹的弹体具有很高的静稳定性，即具有很低的操纵性，在压心或质心有小量移动时也不会造成静稳定度有很大变化，这种情况下就没有必要装置自动驾驶仪。如飞行高度基本不变、攻击慢速目标并以近似不变的速度进行飞行的反坦克导弹。
自动驾驶仪与导弹弹体构成的闭合回路称为稳定回路，稳定回路的任务是在导弹受到干扰的情况下保持导弹的姿态不变。当导弹在飞行过程中受到干扰，或导弹依据指令操纵舵面发生偏转或改变推力方向时，弹体会因干扰的影响或按照要求的方式绕导弹的质心做上下（俯仰）或左右（偏航）机动，如果导弹上装有陀螺仪和加速度计等惯性测量元件。这些惯性测量元件就会感受和测量出弹体运动的变化，惯性测量元件的输出对弹体形成反馈，以修正导弹的运动。在稳定回路中，自动驾驶仪是控制器，导弹弹体是受控对象。自动驾驶仪的作用是稳定导弹绕质心的姿态运动，并依据引导指令正确、快速地操纵导弹的飞行。自动驾驶仪通过操纵导弹的空气动力控制面或推力矢量控制导弹的姿态运动。
旋转导弹的自动驾驶仪没有滚动通道，只用一个侧向通道控制导弹的空间运动，因而被称为单通道自动驾驶仪，如旋转弹体单通道控制的便携式地空导弹。
对于非旋转导弹，不允许导弹在空中滚动，否则控制指令坐标系与弹上执行坐标系之间的相对关系就会被破坏，从而使指令执行过程发生错乱，导致控制作用失效。此时导弹的滚动控制是由导弹上的自动驾驶仪自行完成的。
三、执行装置
在大气层中高速飞行的导弹，可通过改变空气动力的方向获得控制力，而通过改变推力矢量大小和方向的方法获得控制力则可以应用于大气层内或大气层外飞行的导弹。改变空气动力或推力矢量方向的装置称为执行装置。
执行装置是导弹控制系统的重要组成部分，它的功用是根据导弹的控制信号或测量元件输出的稳定信号，操纵导弹的舵面或副翼偏转，或改变发动机推力矢量的方向，以控制和稳定导弹的飞行。
执行装置一般是由放大变换元件、舵机和反馈元件等组成的一个闭合回路。放大变换元件的作用是将输入信号和舵的反馈信号进行综合、放大，并根据舵机的类型，将信号变换成舵机所需的信号形式；舵机是操纵舵面转动的器件，它在放大变换元件输出信号的作用下，能够产生足够的转动力矩，使舵面迅速偏转，或将舵面固定在所需的角度上；反馈元件的作用是将执行装置的输出量（舵面的偏转角）反馈到输入端，使执行装置成为闭环调节系统，以改善执行装置的调节质量。舵机是执行装置的核心。
对执行装置的基本要求有：舵机能够产生足够大的输出力矩；能使舵面产生足够的偏转角和角速度；舵回路应有足够的快速性；舵回路的特性应尽量呈线性特性；外形尺寸小、质量小、经济可靠等。
舵机包含能源和作动装置两部分，能源或为电池或为高压气源（液压）。舵机按所采用能源的不同，分为电动式舵机、气压式舵机和液压式舵机。
电动式舵机分为电磁式和电机式两种。电磁式舵机实际上是一个电磁机构，其特点是外形尺寸小、结构简单、快速性好，但电磁式舵机的功率小，一般用于小型导弹上。电机式舵机以直流、交流电动机为动力源，所以输出功率较大，且结构简单、制造方便，但电机式舵机快速性差。
气压式舵机按气源种类的不同分为冷气式和燃气式两种。冷气式舵机采用高压冷气瓶中储藏的高压气体（空气或氮气）为气源来操纵舵面的运动。燃气式舵机采用推进剂燃烧后所产生的气体为气源来操纵舵面的运动。
液压式舵机以液压油为能源，液压油储存在油瓶中，并充有高压气体给液压油加压。液压式舵机体积小、质量小、功率大、快速性好。液压式舵机的不足是液体的性能受外场环境条件的影响较大、加工精度要求高、成本高。
随着现代地空导弹的发展，为了满足导弹控制快速性的要求，越来越多的地空导弹采用推力矢量装置控制导弹的飞行。推力矢量是依靠改变发动机排出气流的方向来改变导弹飞行方向的一种导弹控制方法。推力矢量方法首先运用于洲际弹道导弹，随着技术和制造工艺的发展，近些年才在战术导弹上普遍应用。与空气动力执行装置相比，推力矢量控制装置具有明显的优点，控制力大、响应快速，即使在高空飞行和低速飞行阶段，推力矢量控制装置都能提供有效的控制力，并且能获得很高的机动性能。推力矢量控制装置不依赖大气的空气动力，但不适用于被动段飞行的导弹。推力矢量控制装置是垂直发射必备的技术。
四、自主制导体制
自主制导系统不需要导弹以外的任何信息，即自主制导系统不需要从目标或制导站获取信息，导引信号完全由弹上制导设备产生，控制导弹沿预定弹道飞向目标。
自主制导体制根据控制信号形成的方法不同，可分为惯性制导、程序制导、天文导航、多普勒导航、地图匹配制导、GPS制导等类型。
1.惯性制导体制
惯性制导系统是一种不依赖任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主制导系统（导航系统）。惯性制导系统利用弹上的惯性元件，测量导弹相对于惯性空间的运动参数（如加速度等），在给定运动的初始条件下，在完全自主的基础上，由制导计算机计算出导弹的速度、距离、位置及姿态等参数，依据预先确定的弹道形成控制信号，导引导弹按预定弹道飞行。
惯性制导以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系中的加速度，将加速度对时间进行积分，并且把它变换到导航坐标系中，就能够得到导弹在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
惯性制导有固定的漂移率，从而会造成物体运动的误差，因此远射程的武器通常会采用指令、GPS、星光等方法对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。
惯性制导体制按照惯性元件的工作原理分为挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。
平台式惯导系统设备复杂、价格昂贵、定位精度较高，只有精度要求较高的远程飞行器才采用，大多数运载火箭都采用平台式惯导系统。
捷联惯导系统由于结构简单、可靠性好、体积小、质量小、成本低、容易维修等特点，近年来发展很快，并且在战术武器中得到广泛应用。由于捷联惯导系统的精度尚未达到平台惯导系统的精度水平，所以其应用范围受到了一定程度的限制。
惯性制导体制由于不依赖外界的任何信息，不受外界的干扰，也不向外界发射任何能量，所以具有很强的抗干扰能力和良好的隐蔽性。惯性制导体制是战略导弹标准的制导体制。
2．程序制导体制
程序制导系统又称“方案制导系统”。程序制导系统利用预先给定的弹道程序，控制导弹飞向目标。
程序制导体制的优点是设备简单，制导系统与外界没有联系，抗干扰性好，但导引误差会随飞行时间的增加而增加。程序制导常用于弹道导弹的主动段、有翼战术导弹的初始段和中段制导以及无人驾驶侦察机和靶机的全程制导。C-300系列和“爱国者”地空导弹的初始段即采用程序制导体制。
3．天文导航体制
天文导航系统是根据导弹、地球、星体三者之间的运动关系来确定导弹的运动参量，将导弹导引向目标的一种自主制导系统。导弹天文导航系统一般有两种，一种由光电六分仪或无线电六分仪跟踪一个星体，导引导弹飞向目标；另一种用两部光电六分仪或无线电六分仪，分别观测两个星体，根据两个星体等高圈的交点，确定导弹的位置，导引导弹飞向目标。
战略导弹所采用的星光修正弹道的制导方式就 是一种天文导航体制。俄罗斯的新型战略导弹“白杨”在惯导的基础上增加了星光修正制导方式，提高了导弹的命中精度。
4．地图匹配制导体制
地图匹配制导系统是利用地图信息进行制导的一种制导体制。地图匹配制导一般由地形匹配制导和景像匹配相关器制导两种体制。
地形匹配制导利用的是地形信息，也称为地形等高线匹配制导。景像匹配相关器制导利用弹上计算机预存的地形图或景像图与导弹飞行到预定位置时弹上传感器测出的地形图或景像图进行相关比较，确定出导弹所在位置与预定位置的纵向和横向偏差，形成制导指令，将导弹导引向预定目标。
目前，采用地形匹配制导体制导弹的制导精度可在几十米以内，而采用景像匹配制导体制的制导精度更高，制导误差一般只有几米
左右。
美国的“战斧”Ⅲ型巡航导弹采用全球定位系统和惯性导航系统（GPS/INS）进行中制导，用改进型数字景像匹配区域相关器和辅助地形匹配进行末制导，提高了制导精度，并且有效地缩短了任务规划时间。
五、遥控制导体制
遥控制导体制常用于攻击活动目标。在地（舰）空导弹和空空导弹上应用最多。遥控制导可分为指令制导、波束制导、TVM制导等体制。
1．指令制导体制
