摘 要 ff{ESFt D
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论述了精确制导武器在信息化战争中的作用,精确制导武器关键技术———精确制导技术的涵义和主要研究内容,比较详细地介绍了各种精确制导技术的发展现状,展望了精确制导技术的未来发展。 ^@tn+ '.
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精确制导 发展现状 发展展望 S '?XI@t[
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1.精确制导技术的涵义与主要研究内容 fTH?t_e
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精确制导武器现已成为信息化局部战争中物理杀伤的主要手段,并在战争中发挥了重要作用。据报导,在1991 年1 月的海湾战争中,以美国为首的多国部队用8 %的精确制导武器击毁了80 %的目标,显示了精确制导武器是威力倍增、高效费比的武器。此后精确制导武器在战争中的使用量不断上升。1999 年12 月,以美国为首的北约对南联盟的科索沃的战争中,精确制导武器的使用量已上升到35 %;在2001 年11 月阿富汗战争中,精确制导武器的使用量占到60 %;在2003 年3 月美英联军发动的伊拉克战争中,主要使用的是精确制导武器。其用量已占全部使用武器的68 % ,为在40 天内打赢这场战争起到了关键作用,使得精确制导武器在信息化局部战争中的作用更加突出。精确制导技术是精确制导武器的关键技术,它支持精确制导武器的远距离高精度作战、夜间作战、全天候作战、复杂战场环境下作战。精确制导是20世纪70 年代初提出来的制导技术新概念。精确制导技术是利用自身获取或外部输入的目标区信息,探测、识别和跟踪目标,导引和控制导弹/ 弹药命中目标、乃至目标要害部位的制导技术。精确制导技术涉及多个专业技术领域,是一项综合多种现代高新技术的应用技术。 r3iNfY b
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精确制导技术研究的主要内容包括精确导引和精确控制技术,研究的重点是确保精确制导武器在复杂战场环境中精确命中目标乃至要害部位的寻的末制导技术。主要有电视制导、红外制导、激光制导、毫米波制导、微波制导、多模或复合制导、智能化信息处理等技术。精确制导技术的研究和发展一直是紧紧围绕着抗干扰、高精度和智能化的要求进行的。为此,利用了电磁波的不同频段,研究和发展了不同制导方式和它们的组合,研究和发展了智能化信息处理技术。 > ~ne(n4qy
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2.精确制导技术的发展现状 r_R|.fl<[
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目前多种精确制导技术已发展成熟,用在精确制导武器上。 E=7" };
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2.1电视制导 Oj<2_u
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电视制导是由弹上电视导引头利用目标反射的可见光信息实现对目标捕获跟踪,导引导弹或弹药命中目标的被动寻的制导技术。由于利用可见光,所以系统的角分辨率高,制导精度高,抗电子干扰。但只能在白天和能见度较好的条件下使用。电视制导有两种工作方式,一种是发射前锁定目标工作方式,一般用于近程导弹;一种是发射后识别、锁定目标工作方式,即人在回路中工作方式,这种工作方式用在中远程导弹上。电视制导已是成熟技术,用在多个型号上,发射前锁定目标的有美国的agm -65a ,b 幼畜,俄罗斯的x - 29 空地导弹;发射后锁定 GR|Vwxs<@P
目标的有美国的白星眼炸弹,俄罗斯的x - 59 空地导弹等。 ){ gO b
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2.2 红外制导 I5 [r -r
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红外制导是由弹上的红外导引头,利用目标辐射的红外信息,实现对目标的捕获、跟踪导引导弹或弹药命中目标的一种被动寻的制导技术。红外制导分为红外非成像制导和红外成像制导。 YDDw vk
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红外非成像制导利用弹上非成像导引头接收目标辐射的红外能量,实现对目标的捕获跟踪、导引导弹或弹药命中目标的被动寻的制导技术。红外非成像制导可工作在三个波段, 即1μm～3μm; 3μm～5μm;8μm～14μm。红外非成像制导角分辨率高、制导精度高,抗电子干扰,可昼夜工作,但受烟雾影响大,不能抗光电干扰。红外非成像制导是成熟技术,在战争中多次使用,曾发挥了重要作用。 *h]qh20t
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红外成像制导利用弹上红外成像导引头,依据目标和背景红外图像,识别捕获跟踪目标,导引导弹或弹药命中目标的制导技术。红外成像制导一般工作在两个波段,即3μm～5μm;8μm～14μm。其中工作在8μm～14μm 波段性能更佳。红外成像制导与红外非成像制导相比,有很强的抗光电干扰能力,可使武器对目标进行全向攻击,有命中点选择的能力;红外成像制导与电视制导相比,红外成像制导可昼夜工作,作用距离远,能识别目标易损部位。所以红外成像制导是当今精确制导发展的主流。 Jk(b= j
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红外成像制导技术研究始于70 年代。国外红外成像制导技术的发展,美国处于领先地位。目前已发展了两代,第一代的红外成像制导的红外实时成像系统是光机扫描成像系统,美国人工参与捕获的第一代红外成像制导技术已实用化。发射前锁定目标的agm- 65d/ f 幼畜导弹,发射后锁定目标的(人在回路中- mitl) agm - 84 斯拉姆导弹的红外成像制导就是第一代红外成像制导的典型代表。这种红外成像制导的红外实时成像系统是由4 ×4 光导碲镉汞探测器的串并扫描成像的。其工作波段为长波(8～14μm) ,空间分辨率为0128mrad ,温度分辨 Ij4\* D!
率012 ℃。第二代红外成像制导是电子自扫描(凝视) 红外成像制导,国外正在加速发展。其中中波(3～5μm) 凝视红外成像制导的发展较快,美国响尾蛇aim- 9x 空空弹采用128 ×128 元中波碲镉汞焦平面阵做成的红外凝视成像系统,aaws - m 坦克破坏者导弹采用64 ×64 元长波碲镉汞焦平面做成的凝视红外成像系统。斯拉姆扩展响应型空地导弹采用256 ×256 长波碲镉汞焦平面做成的凝视红外成像系统。英国的风暴前兆、法国的斯卡耳普空地导弹采用320 ×240 中波碲镉汞焦平面凝视红外成像系统。thaad 拦截弹采用256 ×256 硅化铂/ 碲化铟焦平面红外成像制导。凝视红外成像制导与光机扫描红外成像制导相比,前者有更高的灵敏度、精度和可*性以及较低的成本。目前,无论是中波还是长波均已达到256 ×256 元焦平面规模。红外成像制导由于本身具有较强的抗干扰能力,较高的制导精度和易于实现智能化的特点,正成为精确制导发展的主流。 hgsE"H<V
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在这里需要提出的是,红外成像制导发展中的另外两种情况:一是采用扫描焦平面器件的红外成像系统,它是介于扫描线列红外成像和凝视红外成像之间的红外成像系统,这种系统的灵敏度高于扫描线列红外成像系统、成本低于凝视红外成像系统。其典型是采用288 ×4 扫描焦平面器件的红外成像系统。另一是采用非制冷红外焦平面做成的红外成像系统。这是一种低成本、使用方便的红外成像系统,很有发展前途,用于对导引头作用距离要求不高的武器上。现已用于美国联合直接攻击弹药jdam(cep 由13m 提高到3m) 。 *D`,z3/*
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2.3 激光制导 CZ1 tqAk-
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激光制导是由弹外或弹上的激光束照射目标,弹上的激光导引头利用目标漫反射的激光,捕获跟踪目标,导引导弹或弹药命中目标的制导技术。使用最多的是照射光束在弹外的激光半主动制导技术。激光半主动制导技术的特点是制导精度高,抗干扰能力强,结构简单,成本低。工作波段有二个,即1106μm ,1016μm。激光制导现正在发展为激光主动成像制导技术。由于激光主动成像可成三维图像,且图像(反射像) 稳定,便于图像识别算法的编制,可能是成像制导的发展方向。国外激光半主动制导已实用化,用在多个型号上,如美国铺路系列炸弹,法国as - 30 ,俄罗斯x - 29 空地导弹,在战争中发挥了重要作用。激光主动成像制导正在高速发展之中。下视匹配制导已用于先进巡航导弹agm -129b 上,使精度由cep40m 提高到3m ,前视匹配制导用在美低成本自主攻击武器locaas 上。 ~1} NQa(
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2.4毫米波制导 I80.|KIv
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毫米波制导由弹上的毫米波导引头接收目标反射或辐射的毫米波信息,捕获跟踪目标,导引导弹或弹药命中目标的制导技术。毫米波的波长在1mm～10mm 之间,介于红外和微波之间。因此,毫米波制导具有较高的制导精度,较强的抗干扰能力,受天气和烟雾的影响小。毫米波制导可分为主动制导和被动制导。主动制导的工作体制有脉冲体制、连续波体制。脉冲体制作用距离远,连续波体制作用距离近,但可设计成低截获概率雷达。毫米波制导目 Ue-HO
前有两个工作波段:即8mm 和3mm。毫米波制导在精确制导发展中占有主要地位,它与红外成像制导一起,成为精确制导技术发展的两个主要分支。 X'i ki4
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毫米波制导技术研究始于70 年代。目前毫米波制导技术国外已用于各种导弹和弹药上。爱国者改型防空导弹的8mm 导引头已接近实用,具有低空反导能力的erint 防空导弹的8mm 导引头正在加速研制之中。黄蜂空地导弹采用了3mm 主被动双模导引头,幼畜、海尔法空地反坦克导弹3mm 导引头已做过飞行试验。一些子弹药如tgsm 也都采用了毫米波制导技术。毫米波制导技术,抗干扰能力和精度优于微波制导技术,且全天候作战能力优于红外成像制导,因此在精确制导技术发展中占有重要地位。毫米波制导技术发展的趋势是:元、部器件由离散型向混合集成单片集成方向发展;工作波段由8mm 向3mm 方向发展;工作体制由非相参向宽带高分辨率一维成像,共形相控阵成像方向发展;关键元器件向实用化方向发展。 cZ o]*Gv.
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2.5微波制导 KWXJ[#E<W
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微波是指波长为1cm～100cm 的电磁波波段。微波制导,是由弹上的微波雷达导引头,接收目标的微波能量捕获跟踪目标,导引导弹或弹药命中目标的制导技术。微波制导的最大特点是全天候,昼夜工作。但微波主动制导面临着严峻的电子干扰环境的威胁。微波制导中,合成孔径雷达和被动雷达受到重视。合成孔径雷达是一种主动成像雷达,它可以在能见度极差的气象条件下得到类似光学的高分辨率雷达图像。采用合成孔径雷达制导,具有很强的抗干扰能力和很高的制导精度。国外合成孔径雷达制导技术已实用化。被动雷达制导技术是利用目标辐射的能量捕获、跟踪目标的寻的制导技术,用于反辐射导弹攻击敌方雷达,被动雷达制导国外已实用化,在战争中发挥了重要作用。 4W^0K|fq
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高性能微波制导技术中的合成孔径雷达制导技术国外已实用化,精度可达到0. 6m ×0. 6m。用于灵巧炸弹和弹道导弹雷达地图匹配制导。被动雷达制导国外无论是宽带还是窄带被动雷达制导均已实用化,在战争中发挥了很大作用。如美国的哈姆、英国的阿拉姆、俄罗斯的x - 31π。 (|bht 0
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2.6 多模或复合制导 ym1TGeFAq
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多模制导是指同一制导段,同时采用两种或两种以上频段或末制导方式进行工作;复合制导则是指不同制导段采用两种频段或末制导方式交替工作。随着未来战场环境变得越来越恶劣,单一频段或模式的制导,将难于适应未来战争的要求,因此多模制导或复合制导现已成为精确制导技术发展的重要方向。多模或复合制导可以充分发挥各自的优势,弥补各自的不足,从而可大大的提高武器的作战效能。 #<se0CJB
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多模或复合制导技术的研究始于70 年代中期。红外、紫外双模制导已用于美国“post 尾刺”防空导弹;主被动微波(2cm 和3cm) 复合制导在俄罗斯的mackit 反舰导弹上被采用;美国的萨达姆,德国的苍鹰等反坦克导弹采用了毫米波/ 红外复合制导;被动雷达与红外复合制导用在美国rim - 116 舰空导弹;德国博登湖公司已研制出红外成像与毫米波复合制导系统。3mm 波雷达与宽带微波被动雷达,红外成像与宽带微波被动雷达复合制导现已用于美国先进导弹aargm 上和德国armiger 反辐射导弹上。国外多模或复合制导种类繁多,见之于报的多模或复合制导武器就有几十种。目前看来,多模或复制导今后发展的重点是毫米波与红外成像,红外成像与宽带微波被动雷达,主被动雷达多模复合制导,预计21 世纪多模或复合制导将会有更大的发展。 (<1DPpy95O
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2.7 智能化信息处理 if_e$,dh~>
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智能化信息处理技术,是各种精确制导对目标及干扰背景信息进行处理的技术。它是精确制导关键技术之一,包括硬件和软件两部分。主要研究弹载条件下,实时自动目标识别跟踪技术。该项技术是实现精确制导武器诸多性能的关键技术,甚至可以说瓶颈技术。 <pi q?:ac
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国外十分重视智能化信息处理技术(软、硬件)的研究和发展,重点是自动目标识别(atr) 技术研究。目标识别技术60 年代初就已经提出来了。由于红外成像系统具备灵敏度高,作用距离远,扫描速率快和无镜面反射等特点,因此它一直是自动目标识别的首选传感器。基于特征识别的红外成像atr系统的发展已经经历两代:第一代红外成像atr 系统软件是不可编程的,是模式识别算法,只有有限的知识,没有向动态环境学习和自适应的能力;第二代红外成像atr 系统的软件是可编程的,是知识基算法,它融入人工智能,有自适应和学习能力。在信息处理机发展中,正在研制满足弹载条件实时处理的高级并行结构专用处理机。近年来基于模板匹配识别的atr 技术已发展成熟,已在美国agm - 154c ,agm- 158 和slam - er ,英国风暴前兆,法国斯卡耳普导弹上应用。 > % d]"]
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3 .精确制导技术发展展望 [i&z_e)
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21 世纪是信息技术高速发展的时代,牵引并依赖于信息的精确制导技术将进一步加速发展。20世纪末发展成熟的精确制导技术在21 世纪将发展成为实用化技术。新的精确制导技术将不断涌现,精确制导技术的发展可能有如下的发展趋势: hWDgMmo7
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(1) 为满足中远程精确打击的需要,精确制导武器随射程的增加将普遍采用中制导和末制导复合制导技术。 ?F`lI""E
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(2) 中制导将普遍采用惯导+ 卫星导航技术,使中制导精度提高,以至于有些武器,对固定目标可以不用导引头。 Bt.W_p
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(3) 末制导技术可支撑精确制导武器在复杂、多变的战场环境下,智能作战,精度达到甚至可使精确制导武器实现零脱靶量作战。其中: ^hbh|Du
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光学制导将主要以成像制导为主,凝视红外成像制导是主要制导方式,固体激光非扫描成像制导方式将获得大的发展。 F3 wRHq
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射频制导中的毫米波成像制导、微波成像制导是射频制导的发展重点。8mm 和3mm 波制导技术将实用化,亚毫米波制导技术将有较大发展。多模或复合制导将逐步发展成为精确制导的主要方式,双色红外成像、红外成像和毫米波、红外成像与宽带微波被动雷达、主被动雷达等多模或复合制导是发展的重点。 8N|*n"`}
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(4) 智能化信息处理技术无论是软件还是硬件达到实用化,通过自动目标识别技术(atr) ,达到自动目标截获(ata) 能力。 q^12Rj;H
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(5) 精确制导系统在保证高性能的条件下向低成本方向发展。 h8S%Q|-
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(6) 精确制导系统有较强的抗激光和大功率微波照射的能力。 %/'[GC'y!
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(7) 网络支持下的精确制导技术随着网络的建立将会获得大的发展,以简化精确制导系统,并提高系统的信息化和智能化的程度。 "~FXmKcX
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(8) 新概念、新波段、新体制精确制导技术不断涌现和发展。 Ppx*
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21 世纪精确制导技术仍是军事技术研究、发展的热点。相信随着信息技术的高度发展,精确制导技术必将获得大的发展,支撑精确制导武器的精确打击能力。
