红外制导技术

红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技术。红外制导技术是精确制导武器一个十分重要的技术手段，红外制导技术分为红外成像制导技术和红外非成像制导技术两大类。

红外非成像制导技术是一种被动红外寻地制导技术，任何绝对温度零度以上的物体，由于原子和分子结构内部的热运动，而向外界辐射包括红外波段在内的电磁波能量，红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现精确制导的一种技术手段。它的特点是制导精度高，不受无线电干扰的影响；可昼夜作战；由于采用被动寻的方式，攻击隐蔽性好。但它的正常工作受云、雾和烟尘的影响；并有可能被曳光弹、红外诱饵、云层反射的阳光和其它热源诱惑，偏离和丢失目标。此外，红外制导系统作用距离有限，所以一般用作近程武器的制导系统或远程武器的末制导系统。

红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射,以捕获目标红外图象的制导技术,其图象质量与电视相近,但却可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向。

实现红外成像的途径有许多，主要有以下两种：
（1）多元红外探测器线阵扫描成像制导；
（2）多元红外探测器平面阵的非扫描成像探测器（通常称为凝视焦面阵红外成像制导系统）。红外成像探测器从70年代以来已由多元线阵发展到面阵，从近红外发展到远红外。红外凝视焦面阵列探测器的元件数，对近红外已达107个，对于远红外已达105个，探测率已达1012～1014量级。红外成像制导系统的灵敏度和空间分辨率都很高，动态跟踪范围大，可达1500 ～1800，有效作用距离远，抗干扰性好。与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度。全天候作战能力和抗干扰能力也有较大改善。但成本较高，全天候作战能力仍不如微波和毫米波制导系统。最初出现的精确制导技术主要包括有线指令制导、微波雷达制导、电视制导、红外非成像制导、激光制导等，利用这些制导技术研制的精确制导武器易受各种气候及战场情况的影响，抗干扰能力差；而正在发展的新的精确制导技术途径如红外成像制导、毫米波制导、合成孔径雷达制导、激光成像制导、以及双色红外、红外与毫米波复合、多摸导引头等制导技术成为目前精确制导武器制导系统主要的发展方向，具有广泛的应用前景。

[国外概况] 红外制导导弹的发展经历了三个阶段。第一阶段是60年代中期以前，这一时期红外武器主要用于攻击空中速度较慢的飞机目标。在此期间红外制导技术主要是点源探测，工作在1～3微米（μm）波段。其代表型号为美国的"红眼睛"，前苏联的"SAM-7"地对空导弹。由于第一代红外制导导弹工作波段为1～3μm，只能尾追攻击飞机，攻击角度小，受背景和气象条件影响严重，抗干扰能力弱，使其战术性能受到很大局限。

第二阶段是60年代中期到70年代中期。由于飞机的速度和机动能力大大提高，红外诱饵的有效使用，使得第一代红外制导导弹作战效能明显下降。随着工作在3～５μm波段的碲化姻红外元件的研制成功，并达到工程应用水平，国外出现了可攻击高速、机动能力强的飞机的第二代红外制导导弹。第二代红外制导导弹改进了调制盘，提高了抗干扰能力，增大了对飞机的攻击角度，同时在信号处理电路上进行了改进，使这一代导弹的作战性能得到了较大的提高。其代表型号为美国的"尾刺"（Stinger）及法国的"西北风"等地对空导弹。第三阶段是70年代中期以后，由于工作在8～１４微米波段的，高性能线列长波碲镉汞（HgCdTe）红外元件的工程应用及红外成像制导技术的成熟使红外制导导弹产生了一次大的飞跃。第一代红外成像导弹的代表产品是"幼畜-65D"空对地导弹，它采用光机扫描型红外成像导引头，性能比较差，成像质量比较低。而第二代红外成像导弹则采用焦平面阵列，具有发射后不用管、全天候作战能力、自动目标识别以及较强的抗干扰能力，满足了实战的要求，因此成为反坦克导弹的开发重点。各国正在发展的焦平面阵列成像制导反坦克导弹有远程"崔格特"、"海尔法"的改进型、"标枪"和"拉格"等。远程"崔格特"反坦克导弹。英、法、德联合研制的"崔格特"导弹计划从1998年起开始取代"米兰"导弹。远程"崔格特"的红外成像导引头使用8～12微米的焦平面阵列器件和微机控制，以实现发射后不管。该导弹既可车载也可从直升机上发射，相应射程分别为4000米和5000米。美国的"海尔法"空地反坦克导弹，激光半主动制导。为了进一步提高性能，其改进型将采用焦平面阵列的红外成像制导。"标枪"即先进的中程反坦克导弹系统（AAWS-M）为凝视型红外焦平面阵列成像制导，由德克萨斯仪器公司与马丁?玛丽埃塔公司合作研制，具有"发射后不管"能力，1998年开始装备美军。美国在红外制导技术领域一直处于世界领先地位，早在40多年前，美率先研制成采用红外非成像制导技术的空对空制导导弹并一直保持领先至今。美国对红外成像制导技术的早期研究始于70年代；随着4X4元HgCdTe探测器的研制成功，休斯公司于1975年生产出了第一枚红外成像制导导弹。

民用和军用红外成像焦平面阵列传感器与系统市场"的调查结果表明，到2004年这段时间内，红外成像焦平面阵列传感器与系统市场预计将以每年29%的速度增长。其中市场增长最快的将是那些新兴红外传感器技术，如微测辐射热计、铁电测辐射热计和量子阱红外光电导体。

据Frost & Sullivan公司称，1996年，红外成像焦平面阵列传感器的总市场额为2.837亿美元，红外传感器集成系统则达到10亿美元，其中主要几种红外焦平面阵列传感器市场如下：
碲镉汞阵列：传感器1.9亿美元，系统5.357亿美元；
锑化铟阵列：传感器0.53亿美元，系统2.64亿美元；
硅化铂阵列：传感器0.164亿美元，系统0.82亿美元；
非本征硅阵列：传感器0.05亿美元，系统0.25亿美元；
铁电阵列：传感器0.096亿美元，系统0.48亿美元；
微测辐射热计阵列：传感器0.097亿美元，系统0.462亿美元；量子阱红外光电导体：由于该技术在1996年才进入市场，所以在这一年没有收益。不过在1997年，该技术的传感器市场达0.035亿美元，系统为0.175亿美元。[技术难点] 3～５μm和8～１２μm两个波段是军用红外探测器工作的两个主要波段，因为在１～３μm、3～５μm和８～１２μm三个波段工作的红外探测器敏感绝对温度的峰值分别为1000K、500K和300K。制导武器所要攻击的军事目标的红外辐射温度是：飞机的涡轮发动机尾焰约1000K；加热的飞行器的表面温度可能是在300～400K；行进中的坦克温度可能在400K以上；而静止的坦克温度约为300K，与它所在的环境温度相差不大。故攻击飞机的导弹以选择1～3μm和3～５μm波段工作的红外探测器为佳，攻击坦克或地面目标的弹药则以选择3～５μm和8～12μm工作的红外探测器为佳。红外制导技术的发展方向是成像精确制导技术。红外技术的关键是红外元器件、致冷技术和信号处理技术。70年代以来，红外探测器件和技术得到突飞猛进的发展，先后出现了碲镉汞线列器件、红外焦平面阵列和红外电藕和器件，另外加上信息处理技术和微处理机以及超大规模集成电路的迅速发展，使得红外成像技术得以迅速发展。

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