精确制导技术原理与应用简介

- 62 - 精确制导技术原理与应用简介 李志鸿 （国防科技大学光电科学与工程学院，湖南 长沙 410073） 【摘 要】在追求效益的现代战争观影响下，精确制导武器在战争中得到广泛应用。介绍了激光制导、成像制导以及复合 制导等精确制导技术及应用。 【关键词】精确制导；激光制导；成像制导；复合制导 【中图分类号】TJ765.3 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2007)10-0062-02 （一）引言 伴随着世界新军事变革的不断发展与高新技术的广泛应 用，现代战争的作战形态和作战理念正在发生深刻的变化， “基于效果作战”的战争效益观逐渐被世界各国所接受。精 确制导武器的研制和使用，无疑成为追求战争效益的重要手 段，它具有命中精度高、可实施远程精确打击、杀伤威力大、 总体效能高等优点。精确制导技术是决定精确制导武器作战 性能的关键，涉及到传感器、数据处理、图像匹配与判别等 一系列信息的获取与处理技术。精确制导武器利用传感器获 取目标的位置、速度、图像等信息，由弹上计算机或制导站 进行分析和处理后得到实时的控制参数，以调整制导武器自 身的飞行轨迹，实现对目标的识别、跟踪与高精度打击。本 文对精确制导技术进行了介绍。 （二）激光制导 1.激光制导的分类 激光制导通常分为激光寻的制导和激光驾束制导两大 类。激光寻的制导按照光源的位置不同又可分为主动寻的、 半主动寻的两种类型。 2.激光制导的工作原理 激光寻的制导的工作方式为：光源发射的激光束照射到 目标上并被目标反射，弹上的激光寻的器接收目标的漫反射 信号，通过分析处理，得到飞行控制参数，实现对目标的导 向和跟踪。 若发射光源采用弹上自带的激光源，此时的制导方式称 为主动寻的制导；若发射光源位于弹外的载体上，则称为半 主动寻的制导。主动寻的制导无需另外的光源载体，可实现 发射后不管；但由于电源设备大而重、激光成像扫描速度较 慢等原因，该制导方式尚处于研制阶段。半主动寻的制导技 术已比较成熟，比较典型的实战装备有美国研制的宝石路3型 激光制导炸弹、法国的AS-30L激光制导型空地导弹、俄罗斯 研制的红土地激光制导炮弹等。 激光驾束制导是导弹“骑”着激光运动的制导方式，即 “指哪打哪”。这种方式的工作原理为：由基站发出导行光束， 导弹在导行光束中飞行。导行光束在与自身传播方向垂直的 平面内按空间位置编码，弹体上的传感器能够感应导弹在光 束中的位置信息。导行光束的中心线与对目标的瞄准线是重 合的，中心线始终指向目标。导弹不断调整运动状态，保持 沿导行光束的中心线前进，指向并打击目标。采用激光驾束 制导的实战装备主要有英、法、德等国联合研制的第三代中 程反坦克导弹催格特、瑞典研制的 RBS-90 低空防空导弹系统 等。 3.激光制导的优缺点及发展趋势 激光制导体积小、重量轻、结构简单，作战实效成本低； 激光的单色性好，光束的发散角小，敌方难以对制导系统实 施有效干扰；制导精度高。但激光光束易受气象条件影响， 不能全天候使用；对于采用激光半主动制导的武器系统，激 光束在导弹命中目标之前必须一直照射目标，激光器的载体 易被敌方发现，隐蔽性差。目前，激光制导武器正向以下方 向发展：发展激光主动成像制导寻的器；增大作用距离；采 用对人眼安全波段和新的激光编码方式； 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化、通用化、 系列化，实现导引头在不同型号武器上的通用性以及导引头 与不同型号的激光目标指示器的匹配；采用复合制导，不断 提高导引头的抗干扰能力。 （三）成像制导 成像制导技术是近十几年发展起来的一门以人工智能、 图像处理、模式识别、计算机、超大规模集成电路（VLSI） 和超高速集成电路（VHSIC）以及高分辨传感器技术为基础的 综合技术,已在导弹的末制导中取得了良好的效果。 1.电视成像制导 电视制导是利用目标或周围景物在可见光波段的信息来 进行制导的。主要有以下三种类型： （1）电视寻的制导。由弹上的摄像机和跟踪电视自动寻 的和跟踪。 （2）电视遥控制导。位于精确制导武器上的电视摄像机 拍摄目标及周围景物的可见光图像，通过自带的微波传输设 备，把图像信息传送给制导站进行分析，由制导站向制导武 器发射控制信号，调整飞行姿态，直至击中目标。 （3）电视跟踪指令制导。外部电视摄像机捕获、跟踪目 标，由无线电指令导引精确制导武器打击目标。电视制导属 被动探测，隐蔽性好；具有较高的分辨率；可直接成像，不 易受到电子干扰，图像清晰，便于鉴别真假目标；制导精度 高。但电视制导工作在可见光波段，因此夜间不能使用，在 低能见度情况下，精确制导效果也有所下降。另外，电视制 2007 年 10 月刊 大 众 科 技 2007.10 （总第 98期） DA ZHONG KE JI (Cumulatively No.98) 【收稿日期】2007-09-03 【作者简介】李志鸿（1986－），男，山东潍坊人，现就读于国防科技大学光电科学与工程学院，研究方向为光电制导与对抗。 - 63 - 导提供的只是二维的目标图像，不能反映地貌的高程信息， 成像距离也较近。 2.红外成像制导 红外制导是利用目标自身的红外辐射能量来实现寻的制 导技术。红外成像制导通过红外导引头拍摄目标的红外辐射 图像，再通过红外变象管等装置把红外图像变为可见光图像， 由视频监视器观察，使导引头锁定目标。 红外成像制导有以下优点： （1）利用目标与背景之间的热辐射温差图像进行指导， 动态范围大，分辨率高，抗干扰能力强，突破了传统红外非 成像制导把目标作为热点处理，无法分辨目标与环境细节， 容易受到干扰的局限。 （2）被动探测，无需红外发射器，隐蔽性好。 （3）可在夜间和低能见度情况下作战。 （4）凝视型红外焦平面阵列探测器无需扫描装置，体积 小，结构简单，工作可靠。 但是，红外成像制导也存在图像无立体感、成像距离近、 不能全天候作战、抗红外干扰能力有待提高等不足。 另外，高速导弹成像探测气动光学效应也给高速导弹红 外成像末制导带来不利影响：气动热效应使头罩和窗口温度 升高而影响其工作性能；气动热辐射效应降低了导引头对目 标的探测信噪比；气动光学传输效应降低了导引头对目标的 探测、跟踪与识别能力。针对这些问题，红外末成像制导还 应在红外大作用距离高分辨率目标成像探测技术、变帧频变 积分时间快速红外成像技术、气动光学效应校正技术、高速 导弹光学侧窗制冷头罩技术和高速信息信号处理技术上有所 突破。 3.SAR成像制导 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR)是一 种主动式二维微波遥感成像雷达，具有高精度的距离分辨力 和角向分辨力。SAR制导装置发射大时间带宽积线性调频信 号，然后对回波信号进行脉冲压缩处理，从而获得高距离分 辨率；利用雷达与目标之间的相对运动形成等效的合成孔径 天线阵列，获得高角度分辨率。SAR图像不仅 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 了电磁波的 振幅信息，而且记录了电磁波的相位信息。但普通的SAR图像 并没有利用回波的相位信息，对于地表三维目标，经过SAR成 像后，只能得到普通的二维SAR图像，不能显示地形地貌的高 程信息。 InSAR(Interferometric SAR)技术是一种“全息照相式” 的成像制导技术，解决了不能有效利用回波信号相位信息的 问题。该技术通过对同一地区的两张SAR图像作相干处理，获 取干涉图像，相位解调后，获得该地区的数字高程模型(DEM)。 在此基础上，可在导弹飞行中实现地形匹配制导。在导弹末 制导阶段，由于图像匹配制导精度比地形匹配制导的精度高 一个数量级，因此多采用SAR成像景像匹配制导。SAR“拍摄” 沿途景物的实时图、目标及周围景物的特征图像，与预存在 弹上计算机中的基准图在进行比较，得到导弹相对于目标或 预定弹道的偏差，发出控制指令，使导弹调整飞行状态，按 预定轨道前进并击中目标。电视制导受到太阳光和天气的影 响；红外成像制导虽然能全天时成像，但易受到云、雾、沙 尘等影响，成像距离较近。相比之下，合成孔径雷达(SAR)制 导具有以下特点： （1）能够实现全天候、全天时探测； （2）可以穿透一定的遮蔽物、伪装、掩体； （3）能远离目标成像； （4）分辨率与距离无关； （5）能改变成像角度，避开干扰，对目标多次成像。 但SAR也存在使用成本高、图像不直观、容易受到电子干 扰、成像距离不能太近的缺点。 （四）复合制导 随着光电对抗、隐身技术的发展，制导系统对目标的判 别、跟踪越来越困难。加之自身存在的局限性，单一的制导 模式往往很难满足在复杂多变的现代战场环境中进行精确制 导的需要。因此，复合制导技术受到了世界各国的重视，它 包括多导引头的复合制导，多制导方式的复合制导，多功能 的复合制导，多导引规律的串联、并联及串并联的复合制导。 然而，多模寻的复合制导并非单一制导模式的简单叠加，模 式复合应综合考虑目标、环境、干扰等各方面因素选择复合 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，达到整体效果最优化。从技术角度出发，优化多模复 合方案应遵循一些复合原则：为有效利用目标不同波段的信 息，模式的工作频率在电磁波谱上应尽量远离；各复合模式 的制导方式应尽量不同，尤其当探测的能量为同一种形式时， 更应注意选用不同制导方式进行复合；复合模式间的探测器 口径应能兼容，便于实现共孔径复合结构；参与复合的模式 在探测功能和抗干扰功能上应互补；参与复合的各模式器件、 组件、电路实现固态化、小型化和集成化，满足复合后导弹 空间、体积和重量的要求。 目前，在武器上采用或正在发展的多模复合导引头，主 要是双模复合形式，如紫外／红外、可见光／红外、激光／ 红外、微波／红外和毫米波／红外成像等。 黄世奇等提出的SAR成像/红外成像制导的复合制导系统 是一种比较典型的双模复合制系统：SAR分辨率与距离无关， 能全天候、全天时成像，但SAR是主动式微波遥感成像，容易 受到电子干扰，成像距离不能太近。红外成像是被动成像， 隐蔽性好，抗电子干扰能力强，但成像距离不能过远，图像 无立体感，受烟尘影响大，无法全天候使用。SAR成像/红外 成像双模复合制导利用了目标的不同特征，信息量充分，结 合了两种单一制导模式的优点，有效增大了末制导作用距离， 提高了导弹的目标识别、反隐身、抗干扰能力，可实现发射 后不管，增强了导弹对复杂战场环境的适应能力，使之具有 作用距离远、制导精度高和低空性能好的特点。 【参考文献】 [1] 沈佳,冯云松,杨丽.精确制导武器的发展现状和趋势[J].航 空科学技术,2006,(1):18-20. [2] 范保虎,赵长明,马国强.激光技术在现代武器中的应用与 发展[J].飞航导弹,2006,(5):47-50. [3] 姚秀娟,彭晓乐,张永科.几种精确制导技术简述[J].激光与 红外, 2006,36(5):338-340. [4] 赵 江 , 徐 锦 , 徐 世 录 . 激 光 制 导 武 器 [J]. 飞 航 导 弹,2006,(6):26-30. [5] 黄世奇,禹春来,刘代志,等.成像精确制导技术分析与研究 [J].导弹与航天运载技术,2005,(5):19-25.