寻的制导的基本原理、关键技术分析及其应用实例(共21页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上寻的制导的基本原理、关键技术分析及其应用实例摘要本文主要介绍寻的制导技术的基本概念、原理和分类，以及当今时代正在应用的制导方式，分析比较应用较为广泛的几种典型寻的制导导弹的关键技术以及应用实例。比较各种方式优缺点。对当今世界形势进行分析，说明寻的制导的发展趋势。关键词：寻的制导、关键技术、应用实例AbstractThis paper describes the basic concepts of homing guidance technology, principles and classification, as well as guided mode being

2、 applied in todays era, the key technology is widely used in the analysis and comparison of several typical homing missiles and application examples. Comparative advantages and disadvantages of various ways. To analyze the situation of the world today shows trends Homing.Keywords: homing guidance te

3、chnology, key technology, application examples引言近三十年世界上发生的几次局部战争，特别是上世纪九十年代以来发生的海湾战争、阿富汗战争、伊拉克战争都充分表明：当代军事战略已由强调数量优势向强调技术质量优势转变；由发展常规武器装备向发展高科技武器装备转变。高技术和高质量武器装备是现代和未来战争克敌制胜的重要因素Error! Reference source not found.。随着精确制导武器的发展，导弹制导体制先后出现了遥控制导体制、寻的制导体制、自主式制导体制、复合制导体制、双模(或多模)复合寻的制导体制。目前，发展成熟、应用比较广泛的制导体制

4、是寻的制导体制。寻的制导体制又称自动导引制导体制，是指导弹能够自主地搜索、捕获、识别、跟踪和攻击目标的制导方式，这是制导武器系统最主要的现代制导体制Error! Reference source not found.。随着精确制导武器攻击过程中遇到的对抗层次越来越多，对抗手段越来越复杂，再加上目标的隐身、掠地(海)进攻和高速突防攻击及多方位饱和攻击战术的使用，精确制导武器采用的单一寻的制导方式已不能完成作战使命，必须大力发展双模复合寻的制导技术，以便在充分利用现有寻的探测技术的基础上，通过数据融合提高寻的装置的智能，从而使导弹具有作用距离更远、制导精度更高，具有更好的低空作战性能Error!

5、Reference source not found.。基本原理寻的制导是通过装在导弹上的导引装置接收目标辐射或反射信号后，发出控制信号将导弹引向目标，适合打击运动目标。当弹体上的导引头接受到从目标辐射或反射来的红外波、无线电波、光波或声波信号时，弹上的制导系统就会引导弹体沿着信号的来向追踪目标。寻的制导的优点是精度非常高，多用于末端制导，适合打击运动目标。从原理上讲，寻的制导是利用导引头接收目标辐射或反射的某种特殊能量(电磁、红外、可见光、激光等)识别目标，并确定导弹和目标的相对位置及速度，在导弹上形成控制指令，自动地将导弹引向目标。寻的制导体制可以根据能源所在位置不同，分为自主式、半自主式

6、和被动式3种；亦可按照能源的物理特性分为微波和毫米波的、红外的、激光的、电视的等几种。以下进行简要介绍：主动寻的制导，弹头上装有信号发射机和接受机，不需要外界支援，这种系统在锁定目标之后便自动地、完全独立地去攻击目标，因此以这种方式制导的导弹具有“发射后不管”的能力。但这种系统加重了武器的重量，作用距离有限，一般用于地空导弹、反舰导弹的末段制导，而且价格昂贵。因此，主动式寻的制导一般只适用于作末段制导。半主动寻的制导，用导弹外部的发射器发射信号，导弹上导引头接受从目标反射回来的信号，引导弹体命中目标。与主动式寻的制导相比，它的最大优点是不需要增大武器的重量和尺寸，就可以大大增加攻击目标的威力。

7、半主动寻的制导有雷达半主动寻的制导和激光半主动寻的制导两种。缺点是受信号源限制。 被动寻的制导，没有电磁波发射源，弹头上装有信号接受器，接受到目标发射或辐射的信号后，引导弹体命中目标。这是一种便宜而有效的制导方式。通信卫星的电波、喷气发动机的尾烟、舰艇烟囱的热流等都可能成为这种制导武器的“向导”。比如反辐射导弹就是雷达被动寻的制导的导弹，鱼雷则采用声波被动寻的制导。近距离的防空导弹、空空导弹和空地导弹大多也采用这种制导方式。激光制导：应用激光技术进行的制导。抗干扰能力较强，制导精度高，但受空气透明度影响大，可分为激光驾束指导和激光半主动指令制导两类。激光驾束制导简言之就是激光制导系统瞄准目标并

8、连续发射激光，位于弹尾的激光接收器接收激光，控制弹体像“骑”着激光一样沿光束中心飞行。激光束指向哪儿，弹体就飞到哪儿，紧紧“咬”住目标不放，直到命中。但激光驾束制导必须在通视条件下才能实现，因而适合在短程作战使用，射程一般在3公里以内。而激光半主动指令制导的激光接收器安装在弹体前端，而且由于发射器和激光目标指示器可以分离架设，从而可以实现较远的射程。激光制导一般用于反坦克导弹、低空近程防空导弹和精确制导炸弹。 毫米波指导：原理与激光制导类似，只是载体换成了毫米波。比起激光制导，毫米波制导的优点是抗干扰能力更强，而激光容易受到一些干扰，比如说发动机的烟雾，不良气候（大雨、雾、沙尘），特别是波长较

9、短的激光更容易受干扰。而这些对于毫米波来说都是“透明”的。该制导方式主要用于反坦克导弹。 红外制导：利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现制导的技术，分为红外成像制导技术和红外非成像制导技术两大类。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，如低空近程防空导弹和空空格斗导弹。 电视制导：根据导弹上的摄像机摄取的图像信号，通过控制中心或由导弹内部

10、的制导装置，发布命令，控制导弹飞行方向，将其引导到目标的方法。抗干扰能力强，制导精度高，但受环境亮度影响大，一般只能在白昼使用，通常用于空地导弹。 雷达制导：是利用导弹导引头的雷达对目标进行锁定，发出信号对导弹的飞行实施控制的制导技术，可分为主动雷达制导、半主动雷达制导和被动雷达指导三种。主动雷达制导具有“发射后不用管”的能力，从发现目标到锁定再到实施攻击均由弹上计算机自主完成，一般用于中程空空导弹和反舰导弹的末段制导；半主动雷达制导则需要人为干预制导过程；而被动雷达指导的导弹不发射电磁波，而是靠接受目标发出的电磁波进行寻的，抗干扰能力强，主要用于反辐射导弹。关键技术一、单模寻的制导1.1激光

11、半主动寻的制导关键技术Error! Reference source not found.： 激光制导与控制武器具有制导精度高；抗干扰能力强；可与红外或雷达等构成复合制导；体积小、重量轻。其存在的问题是：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和遭受反击Error! Reference source not found.。就激光半主动寻的制导系统而言，主要由弹上的激光寻的器及弹外的激光目标指示器两部分组成。一、半主动激光寻的器半主动激光寻的器的任务有两个：一是探测目标反射的激光能量，二是按制导

12、规律测定某参量送入控制系统。就现役的半主动激光寻的器而言，其结构主要有捷联式、万向支架式、陀螺稳定光学系统式、陀螺光学耦合式及陀螺稳定探测器式。其中以陀螺稳定式结构的半主动激光寻的器最为常用Error! Reference source not found.。四象限探测器由相互独立的四只光电二极管组成。四只光电管以光学系统的轴线为对称轴，置于焦平面附近。从工程上看，所见的不管哪一种已装备的激光寻的器，所采用的都是四象限元件。三象限元件及二象限元件或因误差较大，或因探测器的一致性要求太高而很少使用。如何提高四象限元件的灵敏度（包括量子效率）及响应速度、降低四象限元件的噪声（暗电流）并减小其带宽、

13、在高响应度的前提下提高各象限各自的均匀性和对短脉冲的探测能力、减小结电容及各象限间的串扰等，是提高导引头制导精度的技术关键。如何使用四象限元件来精确测定目标所在的方位从而实现精确制导与跟踪，是寻的导引头的又一技术关键。二、激光目标指示器它的任务是为激光导引头精确指示目标。主要由激光器系统、瞄准和激光发射系统以及跟踪系统三部分组成。激光器系统激光器系统是激光目标指示器的关键器件。在目前已装备的激光半主动寻的制导导弹中，用得最多的是波长为1.06m 的Nd3+:YAG激光器，其次是波长为1.06m的TEA CO2激光器。尽管目前TEA CO2激光器尚没有Nd3+:YAG激光器用得广泛，但从发展看，

14、TEA CO2激光器有取代Nd3+:YAG激光器的趋势。激光波长、脉冲峰值功率、脉冲宽度、重复频率、脉冲编码、束散角及光斑的均匀性等激光束参数是设计激光目标指示器的主要依据，也是影响制导精度的重要因素。较典型的有洛克韦尔国际公司）和马丁玛丽埃塔（Martin Mariette）公司（研制可替换激光导引头）所研制的AGM-114A“海尔法”（Hellfire）激光制导导弹、马丁玛丽埃塔公司研制的改进型“海尔法”II型和激光制导辅助火箭系统（Laser Aided Rocket Systemi）、以及美国空、海军先后负责、最后由休斯（Huges）飞机公司全面负责研制的AGM-65E“马伐瑞克”（M

15、averick）激光制导导弹等。还有法国航空公司（Aerospatiate）研制的AS-30L 激光制导导弹、由法国“汤姆逊-伯兰特”（Tomson-brandt）100mm 空地火箭与“阿里奥”（AriaI）半主动末端寻的导引头组合而成的“汤姆逊-伯兰特100 mm 激光半主动寻的制导火箭、英国宇航动力公司（Aerospace Dynamics）研制的AST 122“萨伯”（Sabre）激光制导导弹、俄罗斯新星设计局研制的X-25、X-29 激光半主动寻的制导导弹、以色列工公司研制的“猎人”（Nimrod）超远程反坦克导弹及前苏联研制的AS-X-10 和AT-6 激光制导弹等。在海湾战争和科

16、索沃战争中，西方国家均大量使用了宝石路23型激光制导炸弹，取得了极好的作战效果。在目前已装备或待装备的激光制导炸弹中，较典型的还有法国的马特拉系列激光制导炸弹以及俄罗斯空军的KAB-1500L-F激光制导炸弹等。1.2红外寻的制导：1)红外点源寻的制导。红外点源寻的制导是一种被动寻的制导方式。实现红外点源寻的关键部分是红外点源寻的器，即红外点源导引头。它主要由红外光学系统、调制器、光电转换器、误差信号放大器及角跟踪系统等部分组成。用于探测目标的高温部分，如飞机发动机的尾喷口与喷射流、舰艇的烟囱等。在寻的制导中完成对目标的搜索、识别和跟踪，并引导导弹攻击和击毁目标。应该指出，从原理和理论上讲，任

17、何点源目标都有一个共性，即比起背景是一个张角很小的物体，这样可以利用空间滤波等背景鉴别技术，把目标从背景识别出来。红外点源寻的制导是目前导弹尤其是战术导弹最常用的寻的制导方式之一。典型的是美、英、法等国相继研制成功“响尾蛇”、“火光”和“马特拉”等第一代红外制导的空空战术导弹。2)红外成像寻的制导Error! Reference source not found.与电视、雷达和激光等制导方式相比具有许多显著的优点，它能提供二维图像信息，采用计算机图像信息处理实现制导智能化，具有高灵敏度、高空间分辨率、大动态范围，尤其适合探测较弱的目标信号和鉴别多目标；制导精度高、抗干扰能力强、作用距离大、全天

18、候工作能力强，具有在复杂背景条件下捕获、识别、锁定和跟踪目标的自动决策能力等Error! Reference source not found.。关键技术有：1) 目标识别技术 要在自然和人为干扰的复杂背景中准确识别目标，现在正在发展的先进识别技术有：光谱鉴别技术、单色多波段鉴别技术、多色传感器融合技术和空间滤波技术等。11高探测能力系统技术12新型缸外探测器件技术13多色探测制导技术14发射后自动捕获与跟踪技术15快速识别跟踪算法技术16信息融合技术2) 红外焦平面成像寻的制导技术 发展凝视红外焦平面成像精确制导技术的关键仍是要加快超大规模、高集成、多光谱、高响应度、高探测率和高工作温度的凝

19、视红外焦平面探测器的应用化发展步伐。性能先进、成本低的制导是主攻方向。3) 多量子阱红外焦平面阵列技术4) 灵巧红外焦平面阵列技术5) 微扫描技术 红外导引头采用凝视成像技术有很多优点，这是不容置疑的，但是，在同样的瞬时视场的情况下，与扫描红外传感器相比，以焦平面阵列为基础的凝视红外成像器的分辨率较低。采用一种称为微扫描的技术可以改善凝视红外成像系统的分辨率。微扫描过程是指在焦平面阵列上形成一系列耳标的像，这些像彼此之间错开的距离是探测器之闻距离的几分之一，然后把这些像合成后显示出来。合成像必须以系统的有效。实时”速率构成，以维持生动的显示。微扫描实际上是微可凝视技术。6) 视场多路传输技术7

20、) 微光学技术典型的有美国，“战斧”Error! Reference source not found.，英国“飞马座”导弹，法国“阿帕奇”反永久实施型导弹(APACHE2AI)和常规中程空地导弹(ASMP2C)等。红外主动成像导引头具有高角度分辨率、高距离分辨率特性，可以同时获取反映固有特征的强度像和反映目标几何形状的三维几何像，同时可用距离选通实现目标筛选，这对自动目标识别无疑是有益的。因此，近年来，为了更好地解决自主目标截获问题，美国开始大力发展主动红外成像导引头，如正在为精确攻击导弹(PAM)、LAM导弹、小型监视攻击巡航导弹(SMACM)和增强型低成本自动攻击系统(PLOCAAS)研

21、制的固体激光主动红外成像导引头，如果这样的导引头能够较好地解决视场角较小和作用距离偏近的问题，可望取代现在正在发展的主动毫米波被动红外成像激光半主动三模导引头。而为了解决弹道导弹中段拦截弹的目标、诱饵识别问题，美国也在发展用于中段拦截器的主动红外成像导引头，如果这样的导引头的作用距离可以达到与被动红外成像导引头相当的水平，那么就可以采用单一红外波段的被动红外成像导引头与主动红外成像导引头结合构成一个双模导引头，采用这样的导引头，比双波段被动红外成像导引头更易于解决小间距物体分辨和目标、诱饵识别问题Error! Reference source not found.。1.3 电视寻的制导Erro

22、r! Reference source not found.：红外系统随着“响尾蛇”导弹在对空目标的出色打击而声名显赫，其全天候的能力也得到了普遍的认可，但由于制导武器的高速运动，会导致表面温度明显上升；同时，反红外措施以及红外诱饵也已经被广泛使用；这些都不利于红外系统的正常工作。而可见光系统制导方式，即电视体制制导技术，由于其抗干扰性较好且具有更多的潜在处理能力，就成为继红外制导系统之后的理想选择。摄像机系统是整个系统的“眼睛”，通常采用的是普通电视制式的CCD器件以及相应电子输出控制装置，配合变焦系统的光学和机电系统，以及控制摄像机方位稳定的陀螺平台系统和电机控制系统。这部分的主要要求就是

23、要能够获得清晰、可靠的视场内图像，并且能够保持稳定指向目标。目前，我国已经能够制造高分辨率、高帧率和高清晰度的CCD摄像机；并且随着我国基础工业的不断发展，整个摄像机系统的机电系统已经能够做到小型化、整体化、高可靠、高灵敏度等优异的特性，而且还在不断推出性能更佳的体系结构。图像处理器控制器是整个系统的主体。它负责对图像进行处理，从而获得有用的信息并通过显示器展现给控制人员；另一方面，当控制人员通过手柄发出控制指令的时候，它也要忠实地实现控制人员的意图。就这部分而言，我国目前的科研实力已经能够实现对于图像的实时处理和对于系统的可靠控制。手柄和监视器可以存在，也可以不存在；并且其可以和控制器在一起

24、；当然，绝大多数情况下，它们应该是不在一起的。控制人员、监视器和手柄会在一个较远、较安全的地方，对武器进行实时监控可控制。这样使得控制人员以及控制人员所在的场所都会较为安全。最早使用的电视体制制导(TV System Guided)武器是曾经在第二次世界大战中由德国研制并投入使用的Hs 294D型空地制导导弹。这可能是最早的电视制导体制的导弹。美国最早推出的电视制导武器是AGM62 Walleye(斜视)II型电视制导滑行炸弹，其于1963年测试成功并投入使用，曾经发挥过重要的作用，现因技术陈旧已经不再使用。较新的AGM发展型为AGM142 Raptor(猛禽)系列中程空地电视制导导弹；其主要

25、有两个型号：Popeye(凸眼)IIl型。主要装备B52轰炸机，用以提高轰炸机的生存能力和轰炸精度。其控制方式采用人在回路设计，即由飞行员进行目标搜索和锁定，并引导导弹最终命中目标。目前这一系列导弹被多国采用：Israeli Air Force、Royal Australian Air Force、Korea Air Force等。1.4雷达寻的制导Error! Reference source not found.：1.4.1主动式雷达寻的制导主动式雷达寻的制导是目前各国采用最多的形式，导弹弹内装有雷达发射机和接收机，工作频率通常为816 GHz，可以独立地捕获和跟踪目标。这种制导方式具有发

26、射后不管的能力。由于采用寻的制导方式，导弹越接近目标，对目标的角位置分辨能力越强，具有较高的制导精度Error! Reference source not found.。这种制导也有一定的缺点，弹上设备允许的体积和质量有限；弹载雷达发射机功率小，作用距离近，且容易受噪声干扰机的影响；发射机和接收机的耗能大，使导弹成本上升。目前使用这种制导方式的武器很多，典型的有：意大利的“奥托马特”反舰导弹、美国的“捕鲸叉”反舰导弹、AIM-54不死鸟空空导弹、以色列的“伽伯列”反舰导弹等。1.4.2半主动式雷达寻的制导半主动式雷达寻的制导由地面或飞机上的电磁波照射器发射电磁波对目标照射，导弹上的雷达导引头接

27、收目标反射的电磁波，并以此来探测和跟踪目标31。这种方式的特点是制导精度高、全天候能力强、作用距离较大。与主动式寻的制导相比，减少了弹上的发射机，可以减少设备的质量和降低成本。但是半主动式寻的制导也有其缺点，要依赖于外部雷达对目标的照射，抗干扰能力差。因为要在制导过程中外部雷达要一直照射目标，这样就增大了提供照射源的雷达车或飞机等的被打击危险。1 美海军SM-I和SM-II目前使用这种制导方式的典型武器有：美国的“霍克”低空导弹、“不死鸟”空对空导弹、“爱国者”防空导弹。1.4.3被动式雷达寻的制导被动式雷达寻的制导是在弹上载有高灵敏度的宽频带接收机，利用目标雷达、通信设备、干扰机等辐射的微波

28、波束能量及寄生辐射电波为信号源，捕获、跟踪目标，提取目标位置信息，使导弹命中目标。被动式制导雷达寻的导弹，由于本身不辐射雷达波，也不用照射雷达，因此其隐蔽性好，对于对方的雷达、通信设备及其载体有很大的威胁，是电子战的有力武器之一。由于被动式雷达寻的制导的制导精度取决于工作波长和天线尺寸，而且弹体尺寸又有限；因此在攻击高频率段的雷达目标有很高精度，但是对于较低频段的目标命中精度较低。采用这种制导方式的代表武器有美国的“标准”导弹、“哈姆”导弹等。以上为各种单一模式导引头的功能Error! Reference source not found.。二、双模寻的制导的关键技术1 外军主要多模复合寻的制

29、导武器Error! Reference source not found.双模导引头可以由不同机理的传感器组合而成，如毫米波/紫外双模导引头、微波雷达/红外双模导引头等。也可由同一机理的而不同频率或不同体制的两个传感器组合而成，如红外/紫外双模导引头，主/被动雷达复合导引头等。双模寻的按制导时序又分为交替串联复合制导和同时并联复合制导。不同类型的双模导引头具有各自不同的技术特点和关键技术，也有共同的关键技术Error! Reference source not found. 。多模寻的制导的主要难点是信息处理。传感器为导引头提供必不可缺少的目标及其背景信息，而这些信息的利用率则取决于信息处理技

30、术Error! Reference source not found.。2.1光学多谱双模导引头关键技术红外双色和红外/ 紫外双色型多谱双模导引头发展最早，技术比较成熟，主要用在防空导弹和空空导弹上。它主要接收飞机目标的热辐射能量。红外/ 可见光（TV）双模成像导引头也属光学多谱导引头范畴。光学多谱导引头的主要关键技术有：1）高灵敏度的红外双（三）色或红外/紫外复合探测器的技术与工艺；2）玫瑰线扫描双色成像光学系统和扫描机构的设计与装调技术；3）多色高透过率的导引头头罩的设计、材料选择和加工工艺；4）光束分离器的设计、加工与装调技术；5）光学多谱导引头的信号处理技术。目前许多近程或超近程防空导

31、弹都采用双色光学导引头。比较典型的产品有美国的POST-毒刺、法国的西北风、苏联的SA13等。毒刺便携式地空导弹采用红外/紫外双模导引头和玫瑰花瓣形扫描技术，紫外元件是CdS探测器，工作波长0.3m，主要用于探测白天飞机头部铝合金蒙皮反射光中的紫外光。另一个探测元件是采用IDSD红外探测器，工作在35m波段，用来探测和跟踪目标的红外辐射。两种探测器采用夹层叠置方式粘合为一，所获得的信号将分别送至两台微处理机，通过比较两种目标信号就可以分析干扰源和真实目标。但该导弹红外是主要制导模式，它在最初对目标的搜索和制导采用紫外方式，待导弹充分接近目标、获得足够的红外特征后，系统便自动切换到红外方式工作。

32、苏联的SA-l3 防空导弹采用了红外双色技术改进原弹型，提高了抗干扰能力，而且低空作战能力强、作战距离可达7.5km。2.2微波/红外双模导引头关键技术微波/红外双模导引头主要有主动（或半主动）雷达与红外复合和被动雷达与红外复合两种。如SLAM导弹，采用主动雷达/红外双模导引头；舰空导弹RAM采用被动雷达（微波相位干涉仪）/红外双模导引头。微波/红外双模导引头的关键技术有：1）宽频带天线的设计与制造微波被动雷达导引头的天线一般要多倍频程的频率覆盖。天线系统设计需要满足互相制约的技术参数要求，如天线增益G、波束宽度2、极化形式、副瓣电平比等参数的要求。2）发射机、接收机的设计微波主动雷达发射机设

33、计涉及发射功率的确定、脉冲宽度选择，发射机与接收机间射频能量的隔离和噪声影响的限制等，它们是保证主动雷达导引头正常工作并获得良好性能的关键。被动微波雷达导引头应具有宽频带特性、高灵敏度和大动态范围等特性，同时要具有高截获概率、低预警的性能；对虚假信号、镜像信号的抑制要满足要求，这在设计上都具有较大难度。3）红外探测器的研制红外探测器是红外寻的器的基础和关键。近年来红外寻的器和红外成像技术的进展都是由红外探测器研制取得突破性成果带动的。目前主要是研制高性能、多阵元的凝视焦平面阵列探测器。4）集能器在结构上的布局与安装微波雷达/ 红外双模导引头是将硬件差别很大的两个集能器（天线和红外探测器）安装在

34、导弹头部的有限空间内，在结构配置与安装上有很大难度。必须充分论证、合理设计，才能使两个集能器既互不影响，又合理布置在有限空间中。5）信号处理和数据融合技术导引头的信号与信息处理是各类导引头的关键技术。双模导引头的信息处理和数据融合技术是具有挑战性的关键技术和难点。微波/红外双模导引头比较典型的导弹有：美、德、丹三国联合研制的舰载近程反导导弹RAM导弹；美国的小檞树近程防低空导弹MIM-72G等。美国中低空防空导弹海麻雀改进型RIM-7R采用半主动雷达寻的/红外（红外）成像寻的双模导引头方案Error! Reference source not found.。这种复合制导方案的突出优点是利用辐射

35、寻的实施远距离攻击，利用高分辨率的光学导引头进行精确制导。2.3 毫米波/ 红外双模导引头关键技术毫米波包括毫米波主动雷达寻的和毫米波辐射计两种，它工作在微波与红外两个波段之间。它具有器件体积小、质量轻，可使导引头微型化的特点，是理想的复合模式之一。主要缺点是作用距离较短，主动毫米波雷达受发射功率的限制，毫米波辐射计受目标辐射强度的限制。目前毫米波/双模导引头已成为世界各国研制的重点。毫米波/红外双模导引头不但能用在导弹上，还可以用在末制导炮弹上，有广阔的发展和应用前景Error! Reference source not found.。毫米波/ 红外双模导引头的关键技术有：1）毫米波集成器件

36、的研制；2）先进的红外成像探测器（焦平面阵列）的研制；3）毫米波/红外共孔径双模集能器的设计与研制；4）双模头罩材料的研制与头罩外形设计与研制；5）双模导引头的信息处理和数据融合技术。该复合模式的优点是全天候作战能力较强、制导精度和抗电子干扰能力较强。比较典型的代表有美国的萨达姆遥感反装甲炮弹、法国的TACED制导炮弹等。萨达姆反装甲炮弹由203mm 火炮发射，每枚母弹携带3枚子弹，每枚子弹上装有毫米波/红外双模导引头。毫米波天线位于子弹的前沿。工作频率为35Ghz或94Ghz；红外传感器装在子弹的腹部的一侧，工作在3m5m和8m14m波段。子弹捕获目标的范围为半径75m的区域，攻击目标的顶装

37、甲。毫米波雷达用来探测和识别目标。当子弹到达一定高度后，当红外传感器探测到目标时，子弹爆炸发射出的小型金属弹丸准确地击中目标。2.4 双模导引头共性关键技术综合上述三类双模导引头关键技术，可以看出，下列四项技术是研制双模导引头的技术关键。2.4.1 双模集能器的结构与布局设计双模复合集能器是一个复合功能器件。它要满足两个模式探测目标的共同要求，同时还能在导弹头部有限的空间内合理安装。它的设计难度、安装难度都很大。双模集能器不但机械强度、刚度和耐高温性能要满足导弹高速飞行、大过载的要求，而且其外形也应符合导弹空间的要求。目前双模集能器主要有三种：1）单孔径光学系统结构：它用在多光谱双模导引头中。

38、它采集的不同波段的光能通过一个光学通道进入探测器。2）分孔径集能结构：它是每个模式都利用独立的通道，两个集能器并行安装布置在导弹头部的空间内。这种结构是目前应用最多的结构。这种结构是在单模寻的导引头的基础上组合而成的，最容易实现，且每个通道都可达到最佳化。但在进行信息与数据处理时，必须进行坐标转换和同步转换。3）共孔径集能结构：它是把毫米波天线和红外光学系统设计成共口径的一体化集能系统。用它发射毫米波能量的同时还能接收红外和毫米波能量，在输出端再将毫米波与红外分离开，分别送到毫米波接收机和红外接收机。共孔径集能器中光轴与电轴是重合的，二个传感器的坐标是一致的，可以避免基准校准误差，提高了跟踪精

39、度。该结构体积小、质量轻，很适合用在小型精确制导武器中；但共孔径集能器设计难度大，制造工艺要求也很高。2.4.2双模头罩材料与外形设计双模导引头集能器安装在导弹头部，要有头罩保护。导引头头罩是在高速气动条件下，承受气动热、雨、雪侵蚀、高强度震动、冲击下工作的。它不但要保证导引头的光、电传输性能，还必须满足航空、航天耐高温、高强度的要求，因此，对双模导引头的外形、结构和材料有严格要求。根据双模导引头集能器的结构不同，双模导引头的头罩可以分为两类：1）单孔径、共孔径集能器头罩 单孔径、共孔径集能器的光轴和电轴是直的，因此，头罩的外形只能依据导弹的总体要求设计，取一种形状能满足双模对头罩的共同要求，

40、但其材料的传输、反射特性必须具有宽频带性能；必须满足两个模式传输的共同要求。这种透波材料的研制是有很大难度的。2）分孔径集能器头罩 分孔径集能器是两个模式的传感器分别独立配置在导弹头部空间，它们的光轴和电轴是不重合的，因此，它的头罩结构可灵活选择。采用单母线旋成罩，双模传感器共用。采用双母线旋成体组合罩，将两个罩体根据集能器结构组合起来。采用单模头罩分时应用。具体应用何种方案要根据导弹总体要求决定。2.4.3逻辑转换技术双模导引头中两个寻的模式可以同时工作，也可以交替工作，或根据当时环境、制导系统的状态（ 如某一模式出现故障或受干扰）自动转换其中一个模式工作。这就要求双模导引头系统有一个可靠的

41、、能实时控制的逻辑转换模块，以实施模式间的转换。逻辑转换模块有：并联逻辑转换、串联逻辑转换和可编程逻辑转换等技术方案。从发展角度看，可编程逻辑转换模块可以应用单片计算机作为平台，运用软件编程实现各种逻辑转换功能。它具有通用性。2.4.4信息处理和数据融合技术双模导引头的信息处理和数据融合技术是当前最具挑战性的关键技术和技术难点，目前尚在研究、探讨和发展中。双模导引头中的数据融合属多传感器数据融合技术范畴，只是传感器信源有两个，在一个平台上，因此，可称为单平台数据融合。双模导引头中的数据融合同样可以分为三级，即像素级融合、特征级融合和决策级融合。双模导引头中数据融合的目的是通过融合提高导引头的导

42、引精度和抗干扰性能，因此，在研究融合算法时必须始终围绕该目的。主/ 被动雷双模导引头中数据融合的一般可按下述步骤进行：进行时空校准；求取被动雷达对目标的角度测量和伪距离测量状态方程；求取主动雷达对目标的角度和距离测量的状态方程；将主动雷达探测与被动雷达探测数据进行配准；最后通过特定算法确定目标的精确位置，导引导弹进行精密跟踪并攻击。三、三模复合寻的制导三模复合制导可由多传感器组合得到比单一传感器更多的数据信息，且若部分传感器发生失效故障时，仍可取得足够多的目标信息，完成制导任务Error! Reference source not found.。采用多传感器数据融合的复合寻的制导具有以下优点：

43、(1)应用多个传感器的数据融合技术，可以提高制导系统的抗干扰能力，使导弹能适合各种作战环境的需要。(2)应用多个传感器的合理组合可以实现性能和功能上的互补，从而增加了系统工作的稳定性、可靠性和数据的置信度。(3)可以获取更多的数据，融合后可以提供目标状态更全面的信息。这些信息既可以用于导弹一般的搜索和跟踪，也可以用于目标识别。由毫米波雷达、红外、电视三种传感器组成的三模复合导引头可以收到良好的寻的制导效果Error! Reference source not found.。3.1微波毫米波红外成像复合寻的制导这种复合制导是在复台头罩前端安放红外凝视成像导引头，进行焦平面阵列成像。被动微波雷达导

44、引头天线即相位干涉仪置于头罩外侧，接收距离远，可搜索跟踪有雷达信号辐射的空袭目标。主动毫米波导引头相控天线位于其中，扫描速度快且范围大，抗电子干扰好，指向精准。后跟复合导引头信号处理系统，组成被动微波相位干涉仪/主动毫米波/红外凝视成像复合寻的头。弹上计算机可自动判断微波、毫米波、红外三个通道的信息，自适应使用三个或二个或一个通道的信息制导，产生最佳制导效果。多模共孔径、信息数据融合设计，三模切换、协同自如，彻底落实“发射后不管”，提高直接命中率。日本正把这种三模复合寻的装置用于21世纪中程面对空导弹系统。3.2毫米波/红外/电视复合寻的制导三种传感器独自工作判断决策，再综合信息，实时性好，容

45、错性强。另一种复合方法是由毫米波负责方位搜索、导引跟踪，并给出目标距离，由红外和电视在接近目标时成像，最终跟踪、捕捉、识别目标，除非敌方采用毫米波有源/红外/烟幕复合干扰，否则待毙。3.3基于GPS、SINS(船船惯性导航系统)的组合导航系统 地形相关匹配( TERCOM)虽不如GPS精度高，但TERCOM的融入却可使INS/GPS/TERCOM组合制导系统中多种信息更好优化融合。卫星导航使防区外武器发生了革命性变化，但就其实际精度来说，还只适用中制导过程，GPS的抗干扰性也不够好。对高超声速巡航飞行器的中制导可采用SINS/GPS/CNS(C通信、N导航,S监控)组合导航，综合运用各子系统的

46、导航信息，扬长避短。INS/GPS/CNS以捷联惯导为主体，GPS提供位置、速度、时间信息，既有惯导的相对精度，又有GPS的绝对精度。辅以天文系统使SINS/CNS有姿态精度，使飞行器有很高的惯导对准精度，同时也有抗电磁干扰能力。 融入合成孔径雷达后的SINS/GNSS(全球卫星导航系统)/SAR组合制导，可提高战术弹道导弹的自主性、容错性和制导精度。在战术弹道导弹中具有很好的应用前景。一体化的GPS/INS可使武器在任何气象条件下发射，且有控制跟踪目标的能力，与其它多模导引头组合制导，使精确制导再极大提高精度，是多模制导的一个发展方向，特别在攻击海上目标、超远程目标更是如此Error! Re

47、ference source not found.。 总结现代战争中，导弹作战环境变得越来越复杂，单一寻的模式的导引头已无法完成对目标的探测和跟踪使命。随着光、电干扰，光、电侦察技术，反辐射导弹技术和反导技术的发展，双模复合导引头也在不断完善和进步，必将进一步推动精确制导武器的飞速发展。为满足精确制导的发展需要，寻的制导正沿着进一步提高制导精度、宽频带、抗干扰、模块化、主动式、全天候、全空域，并不断采用新的专业技术，如相关接收技术、杂波对消技术、毫米波技术、热成像技术、微波技术、激光技术、数字制导技术和各种复合制导技术等，以此实现向作战的灵活性和加强对电磁环境适应性的方向发展。未来精确制导武器

48、仍应遵循多功能化、多制导类型兼容的发展原则，走分步实现的发展道路。在进行新的精确制导武器研制中，要充分考虑不同制导类型的兼容性问题，先采用当前可实现而又具有发展潜力的先进制导体制，再考虑发展新的先进制导体制的可能性，逐步地实现精确制导武器不同先进制导体制的更新换代，提高精确制导武器系统的性能。新的精确制导武器属于技术密集度高、投资强度大、研制周期长、应用前景广的高技术产业。因此，应打破单位界线和行业界线，发展优势，组织联合技术攻关，加快我国新型精确制导武器系统的发展步伐Error! Reference source not found.。随着目标向高速、大机动方向发展，并带有各种干扰手段，为适应这一发展趋势，目前正在应用现代控制理论和对策理论研究最优制导规律、自适应制导规律和微分对策制导规律，以期待突破传统制导规律的框子，在制导规律的