彈上製導裝置是地空導彈製導係統的一部分或全部，用來不斷地測定導彈與目標的相對位置和導彈的瞬時姿態，產生、處理並執行將導彈導向目標的指令。
一、製導指令產生裝置
彈上製導裝置一般由製導指令產生裝置、自動駕駛儀（包括敏感元件、變換放大器）和執行機構（舵機）組成。彈上製導裝置的功能和具體組成因製導方式的不同而有很大的差別。
彈上製導裝置的製導指令產生裝置分為兩種，一是遙控製導形式，其初始的製導指令來自地麵的製導站；二是自主製導形式，其初始的製導指令來自彈上的導引頭。
遙控製導的製導指令來自地麵的製導站，地麵製導站跟蹤目標和導彈，依照一定的製導規律形成製導指令，利用無線電信道發送給導彈。安裝在導彈上，接受地麵製導站發送的製導指令的設備稱為遙控應答機（無線電控製儀）。遙控應答機接受地麵製導站發送的製導指令，並將製導指令解碼後送給自動駕駛儀。
自主製導的製導指令來自彈上的導引頭，導引頭是一種安裝在導彈上的目標跟蹤裝置，導引頭測量導彈偏離理想運動軌道的失調參數，利用失調參數形成控製指令，送給彈上的自動駕駛儀。
二、自動駕駛儀
自動駕駛儀是導彈製導與控製係統的重要組成部分，自動駕駛儀的功用是控製和穩定導彈飛行。自動駕駛儀的控製工作狀態是指自動駕駛儀按控製指令的要求操縱舵麵偏轉或改變推力矢量方向，改變導彈的姿態，使導彈沿基準彈道飛行；自動駕駛儀的穩定工作狀態是指自動駕駛儀自動消除因幹擾引起的導彈姿態的變化，使導彈的飛行方向不受擾動的影響。
自動駕駛儀通常由執行機構（舵機）、慣性測量元件和控製電路組成。常用的慣性測量元件有陀螺儀和加速度計，陀螺儀能夠敏感彈體的姿態角或姿態角速度，加速度計能夠敏感彈體的線加速度。控製電路由數字電路和（或）模擬電路組成，用於實現信號的綜合運算傳遞、變換、放大和自動駕駛儀工作狀態的轉換等功能。執行機構的功能是根據控製信號去控製相應的空氣動力控製麵的運動或改變推力矢量的方向，從而控製導彈的飛行方向。
陀螺儀和加速度計是導彈製導設備中的核心器件。陀螺儀是一種能夠精確測定運動物體姿態的儀器，陀螺儀依靠陀螺高速旋轉的定軸特性，測量載體的運動，不管載體如何運動，陀螺儀都能夠保持平衡。加速度計則利用慣性體的慣性作用測量載體的線加速度，通過對線加速度進行積分，即可獲得載體運動的速度和距離。
陀螺儀的種類很多，有機電、激光、光纖、壓電和微機械等種類。各種陀螺儀都具有自身的優點。早期的陀螺儀多為機電式陀螺儀，隨著微電子技術的發展，激光陀螺儀和光纖陀螺儀的性能日益完善。激光陀螺儀和光纖陀螺儀是由光電子器件組成的光幹涉儀係統，沒有任何活動部件，因此激光陀螺儀和光纖陀螺儀具有獨特的優點，抗衝擊振動性能好，可以在惡劣的力學環境下應用；對角速率的變化反應極快，角速率測量靈敏度高，測量速率範圍大；成本低，加工簡單。這些優點是其他陀螺不能比擬的，因此在現代戰術導彈上廣泛應用激光陀螺儀和光纖陀螺儀。
慣性製導可分為兩大類：平台式慣導和捷聯式慣導。平台式慣導有實體的穩定平台，陀螺和加速度計置於由陀螺穩定的穩定平台上，製導平台的功能是模擬製導坐標係，加速度計的測量軸穩定在製導坐標係的軸向，能直接測量導彈在製導坐標係的軸向加速度，並可從平台的框架軸上直接拾取導彈的姿態和航向信息，以實現速度和位置解算；捷聯式慣導沒有實體的穩定平台，陀螺和加速度計直接固連在彈體上，穩定平台的功能由計算機完成，所以有時也稱作“數學平台”，導彈的姿態數據是通過計算姿態矩陣獲得的。慣導有固定的漂移率，從而造成物體運動的誤差，因此遠射程的武器通常會采用指令、GPS等對慣導進行定時修正，以獲取持續準確的位置參數。比如中距空空彈中段采用捷聯式慣導+指令修正，JDAM采用自主式的衛星定位/慣性導航組合（GPS/INS），“戰斧”巡航導彈也采用了GPS/INS+地形匹配的技術，多數運載火箭采用平台式慣導。由於捷聯慣導不需要由陀螺穩定的平台，結構簡單，因此目前先進的地空導彈均采用捷聯慣導平台。
在導彈飛行的過程中，導彈在空中的運動可用導彈的質心運動和彈體繞導彈質心的姿態運動來描述。導彈在飛行過程中，自動駕駛儀依據指令操縱舵麵發生偏轉或改變推力方向，彈體按照要求的方式繞導彈的質心做上下（俯仰）或左右（偏航）運動。導彈的這種運動可視為導彈從一種狀態向另一種狀態轉變的過程，對於這一轉變過程有穩定性、機動性和操縱性的要求。