徐春夷

（上海無線電設(shè)備研究所，上海200090）

0 引言

精確制導(dǎo)技術(shù)從提出到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了將近20年的時間，隨著控制理論、信號處理理論、基礎(chǔ)電子技術(shù)以及大規(guī)模集成電路技術(shù)等的不斷發(fā)展，精確制導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)逐步向精細型方向發(fā)展。縱觀2011年的發(fā)展動向，國外精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)完成了從理論階段到工程階段的轉(zhuǎn)化，并開展了一系列演示驗證試驗，將精確制導(dǎo)武器的攻擊范疇不斷擴大，實現(xiàn)了對空天目標(biāo)的打擊覆蓋。隨著工程化程度不斷深入，結(jié)合先進的制造加工工藝，精確制導(dǎo)武器繼續(xù)沿著降低成本／擴大使用范圍、改善性能兩條主線發(fā)展。

從技術(shù)層面上來講，以成熟的激光半主動、微波半主動、微波主被動等制導(dǎo)體制為基礎(chǔ)，結(jié)合先進的精確制導(dǎo)技術(shù)，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行升級改造，既有利于充分發(fā)揮現(xiàn)有技術(shù)潛力，又能夠以較低的成本快速提高現(xiàn)有武器裝備的性能。此外，多模復(fù)合制導(dǎo)體制已經(jīng)成為新一代精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展主流，在成熟的制導(dǎo)技術(shù)上增加新的工作模式，以滿足未來戰(zhàn)場的各種需求，增強精確制導(dǎo)武器的戰(zhàn)場適應(yīng)能力和打擊效能。

1 國外導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 美國空軍和洛·馬公司聯(lián)合開發(fā)制冷型三模

導(dǎo)引頭

據(jù)洛·馬公司網(wǎng)站披露，2011年8月美國空軍研究實驗室（AFRL）軍需局和該公司簽署了一份為期5 年的聯(lián)合研究開發(fā)協(xié)議（CRADA），在未來五年里共同合作，幫助評估將制冷型三模導(dǎo)引頭整合到空軍武器平臺的可行性。

洛克希德·馬丁公司的制冷型三模導(dǎo)引頭以三個成熟武器系統(tǒng)為背景，包括標(biāo)槍（Javelin）、長弓（LONGBOW）和地獄火（HELLFIRE）。目前的第四代導(dǎo)引頭已經(jīng)完成了數(shù)千小時的實驗室、炮塔和人工等多方面的測試，并在惡劣戰(zhàn)場環(huán)境和制導(dǎo)飛行測試中獲得驗證。

制冷型三模導(dǎo)引頭由一個半主動激光傳感器、一個紅外成像傳感器（I2R）和一個毫米波雷達組成，可以鎖定陸地或海上的移動和固定目標(biāo)。制冷型紅外成像傳感器提供了導(dǎo)彈初始截獲范圍內(nèi)無源探測及發(fā)射前鎖定功能，大大提高了武器系統(tǒng)的生存能力。導(dǎo)彈發(fā)射后三種傳感器協(xié)同工作，信息共享，可以在各種天氣環(huán)境下工作，提升“發(fā)射后不管”的能力。洛克希德·馬丁公司的三模導(dǎo)引頭最近在一系列富有挑戰(zhàn)的逼真戰(zhàn)場環(huán)境中完成多種隱蔽對抗測試。測試結(jié)果顯示，所有三種傳感器模式成功協(xié)作，有效地完成各項測試任務(wù)。

1.2 美國AGM-88E反輻射導(dǎo)引頭

美國海軍和意大利空軍于2008年8月在中國湖完成了 AGM-88E 先進反輻射導(dǎo)彈（AARGM）的第二次發(fā)射。該導(dǎo)引頭采用了被動模式和主動毫米波（MMW）模式復(fù)合，當(dāng)可以探測、識別、定位輻射目標(biāo)源時由被動模式進行制導(dǎo)，若目標(biāo)雷達關(guān)機，則前段飛行利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)／全球定位（INS／GPS）制導(dǎo)，后段飛行使用主動毫米波（MMW）雷達制導(dǎo)。

AARGM 用共形天線陣取代單柱式螺旋天線，這是一組獨特的處理算法與天線、傳感器系統(tǒng)，能改進測角精度，對近軸目標(biāo)測量精度能達到l°～3°。

這種新的制導(dǎo)方案可能成為今后開發(fā)效能更高的反輻射導(dǎo)彈的關(guān)鍵技術(shù)，使未來的反輻射導(dǎo)彈具有雙模制導(dǎo)能力，而不會顯著增加導(dǎo)彈的成本和質(zhì)量。

圖1 美國AGM-88E反輻射導(dǎo)引頭

1.3 美國AGM-88 HARM 導(dǎo)引頭

美海、空軍聯(lián)合研制的AGM-88 HARM 是直接攻擊型中近程ARM 的典型代表。它采用了新型無源寬帶導(dǎo)引頭，被動雷達尋的加慣性復(fù)合制導(dǎo)方式、可重編程、無煙發(fā)動機等多項先進技術(shù)，是迄今現(xiàn)役最先進的ARM，但也暴露出一些缺陷。例如，對目標(biāo)輻射的依賴性大，超寬頻寬導(dǎo)引頭的靈敏度、測角精度受限，導(dǎo)引頭的分辨角較大，工作頻段為（0.8～18）GHz，天線波束寬度為50°～60°，跟蹤角為4°～8°。存在寬視場和高跟蹤精度的矛盾，波束內(nèi)會收到很多目標(biāo)信息，致使信號分選困難。

針對HARM 在實戰(zhàn)中的不足，美軍先后制定出多個改進計劃：給HARM 裝上綜合了毫米波導(dǎo)引頭和GPS中段制導(dǎo)技術(shù)的新型寬帶導(dǎo)引頭（先進反輻射導(dǎo)彈計劃AARGM）；提高導(dǎo)彈攻擊敵方GPS干擾機的能力（HARM 攻擊干擾機計劃）；更 新HARM 的GPS 系 統(tǒng)（AGM-88D 計劃），該系統(tǒng)由美國、德國、意大利聯(lián)合實施，具有衛(wèi)星通信能力，用于網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)。

1.4 俄羅斯Х-31П 反輻射導(dǎo)引頭

俄羅斯的Х-31П（北約代號AS-17）在技術(shù)上有其獨到之處，導(dǎo)引頭采用慣性導(dǎo)航加被動雷達制導(dǎo)體制，末段制導(dǎo)精度約為5m，不追求導(dǎo)引頭寬頻帶、高靈敏度等難以達到的技術(shù)指標(biāo)，利用現(xiàn)有成熟技術(shù)巧妙配合，采用3個有限帶寬的獨立導(dǎo)引頭，能在較寬的頻帶范圍內(nèi)準(zhǔn)確捕獲與跟蹤目標(biāo)，命中精度高，簡化了抗目標(biāo)雷達關(guān)機的對抗措施，降低了載機對目標(biāo)定位設(shè)備的要求。該型產(chǎn)品強調(diào)了遠射程、高速度、強機動能力、高命中精度，可以適應(yīng)21 世紀(jì)的戰(zhàn)場環(huán)境。目前，Х-31П 的整體性能達國際先進水平，但價格卻比HARM 低得多，改型潛力大［1-3］。

圖2 俄羅斯Х-31П 反輻射導(dǎo)引頭

2 國外制導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 RIM-116導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)

RIM-116導(dǎo)彈制導(dǎo)、控制部分以“毒刺”便攜式防空導(dǎo)彈為基礎(chǔ)，在原有的玫瑰線掃描“紅外／紫外”雙色導(dǎo)引頭上增加了新研制的被動雷達導(dǎo)引頭，使得該導(dǎo)彈擁有了三模復(fù)合體制的導(dǎo)引頭。

導(dǎo)引頭直徑70mm，最大視場±5°，采用“單通道旋轉(zhuǎn)控制”方式工作。被動雷達導(dǎo)引頭用于截獲目標(biāo)輻射信號，利用比相原理測定目標(biāo)輻射源的角度位置，利用彈體旋轉(zhuǎn)特性，僅需兩根天線就可以完成兩個維度的角度測量。制導(dǎo)末段，由被動雷達制導(dǎo)轉(zhuǎn)為紅外制導(dǎo)，采用玫瑰線掃描方式可以獲得目標(biāo)的熱圖像，提取紅外圖像中心位置進行制導(dǎo)。

由于采用被動雷達／紅外復(fù)合制導(dǎo)模式，RIM-116導(dǎo)彈是一種具備“發(fā)射后自行截獲／鎖定目標(biāo)”和“發(fā)射后不管”能力的導(dǎo)彈，可從多個方向攔截多批次反艦導(dǎo)彈。整個作戰(zhàn)過程不需要艦上作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)進行復(fù)雜的解算和制導(dǎo)／控制，大大減少作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的工作壓力。

2.2 歐洲“Aster”導(dǎo)彈的制導(dǎo)與控制

Aster15和Aster30導(dǎo)彈采用改進后的馬特拉公司“米卡”空對空導(dǎo)彈的Ku波段脈沖多普勒主動雷達導(dǎo)引頭（AD4A）。該型導(dǎo)引頭采用大功率發(fā)射機，數(shù)字化信號處理技術(shù)，具有跟蹤高機動目標(biāo)和較強的抗干擾能力，可使導(dǎo)彈以最佳的路線接近目標(biāo)。

導(dǎo)彈初始飛行及中間段采用慣性導(dǎo)航+無線電指令修正。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括一臺意大利的慣導(dǎo)基準(zhǔn)裝置和一臺通用電器公司的小型激光陀螺儀。中段啟動飛行控制（PAF），采用空氣動力系統(tǒng)裝置。末段利用導(dǎo)引頭信息控制導(dǎo)彈跟蹤目標(biāo)。最后攔截段采用直接推力矢量控制（PIF）和氣動控制（PAF）復(fù)合指控精確攔截目標(biāo)。

PIF由導(dǎo)彈重心附近的燃氣發(fā)生器利用4個橫向噴嘴直接產(chǎn)生橫向加速度進行矢量控制，使導(dǎo)彈在接近目標(biāo)示具有較高的機動過載。

2.3 ARM 的制導(dǎo)系統(tǒng)

ARM 與其它導(dǎo)彈的主要區(qū)別是導(dǎo)引系統(tǒng)不同。其導(dǎo)引系統(tǒng)起著探測目標(biāo)、產(chǎn)生跟蹤目標(biāo)控制指令的作用，是導(dǎo)彈的核心部分。導(dǎo)引方法根據(jù)目標(biāo)線的相對位置及其變化規(guī)律可分為：

a）按目標(biāo)線與導(dǎo)彈速度向量的相對位置劃分，有追蹤法（兩者夾角為零）、常值前置角法（導(dǎo)彈速度向量超前一個常值角度）；

b）按目標(biāo)線在空間的方向劃分，有平行接近法（目標(biāo)線平行移動）、比例導(dǎo)引法；

c）按目標(biāo)線與導(dǎo)彈縱軸的相對位置劃分，有直接法（兩者重合）、常值目標(biāo)方位角法（縱軸超前）。

根據(jù)不同的發(fā)射方式，ARM 分別采用不同的導(dǎo)引方法。在對準(zhǔn)發(fā)射方式下，采用速度追蹤法；在非對準(zhǔn)發(fā)射方式下，先按方案彈道飛行，然后轉(zhuǎn)為速度追蹤法。

ARM 制導(dǎo)系統(tǒng)的工作過程是在目標(biāo)輻射源工作期間，利用導(dǎo)引頭測得的目標(biāo)信息與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)獲得的導(dǎo)彈運動信息相結(jié)合，實時提供目標(biāo)在慣性空間的位置，并控制導(dǎo)彈沿此視線飛行。一旦目標(biāo)輻射源關(guān)機，被動導(dǎo)引頭轉(zhuǎn)入純慣性制導(dǎo)，導(dǎo)彈沿著關(guān)機時刻所確定的目標(biāo)實現(xiàn)繼續(xù)對目標(biāo)實施攻擊。

ARM 制導(dǎo)系統(tǒng)的主要功能：在帶飛段與機載火控系統(tǒng)協(xié)同工作，完成系統(tǒng)初始狀態(tài)和射擊諸元的裝定，根據(jù)機載火控系統(tǒng)信息，完成對目標(biāo)的探測和跟蹤；在自主飛行段，按導(dǎo)彈飛行彈道控制規(guī)律實現(xiàn)導(dǎo)彈姿態(tài)的穩(wěn)定和控制，在彈道末段按預(yù)定的導(dǎo)引規(guī)律引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。遇到干擾時，具有一定的抗干擾能力，繼續(xù)引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。消除導(dǎo)彈彈射、助推器點火、脫落、主發(fā)動機點火造成的干擾。

3 主要發(fā)展趨勢

3.1 微波雷達導(dǎo)引頭

微波雷達導(dǎo)引頭以其全天候的優(yōu)勢，始終占有雷達導(dǎo)引頭的重要發(fā)展方向，但是由于技術(shù)應(yīng)用的局限，尤其在高精度測量上的缺憾，使得其在精確制導(dǎo)方面深入有限，主要發(fā)展國家包括中國、俄羅斯和一些歐洲國家。

從技術(shù)角度來看未來微波雷達導(dǎo)引頭主要面臨的問題是探測跟蹤隱身及高速激動目標(biāo)，以及遠距離攔截問題。這種需求也預(yù)示了微波雷達導(dǎo)引頭的未來發(fā)展趨勢：

a）目標(biāo)探測距離明顯增加；

b）進一步提高目標(biāo)角坐標(biāo)、速度和距離探測的分辨率；

c）可對信號和干擾實施智能處理，以在復(fù)雜的干擾環(huán)境下，從眾多目標(biāo)中探測出真正的目標(biāo)。

發(fā)展未來微波雷達導(dǎo)引頭主要依靠信號數(shù)字處理技術(shù)、遠距離無線電信號技術(shù)、波束電掃描技術(shù)、寬頻探測信號技術(shù)和綜合信道技術(shù)等手段。

3.2 毫米波制導(dǎo)技術(shù)

40GHz～300 GHz頻段稱為毫米波頻段。毫米波段介于普通微波和光學(xué)（紅外，可見光）頻段之間，特點是頻帶寬，兼有這兩種頻段的主要特長。近年來，由于毫米波固態(tài)器件和集成電路的進展，毫米波導(dǎo)引頭在導(dǎo)彈制導(dǎo)方面得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示出了很強的發(fā)展勢頭。毫米波導(dǎo)引頭除具有制導(dǎo)精度高、全天候、抗干擾能力強等特點外，毫米波導(dǎo)引頭與微波導(dǎo)引頭相比較，具有體積小、質(zhì)量輕的特點，可以為其它模式的導(dǎo)引頭的安裝提供足夠的空間。

毫米波制導(dǎo)技術(shù)在以下幾個方面顯示出了很好的發(fā)展前景：

a）毫米波導(dǎo)引頭參與多模復(fù)合制導(dǎo)可以大大提高多模復(fù)合導(dǎo)引頭的工作性能和抗干擾性能，使導(dǎo)引頭占有的電磁頻譜范圍大大加寬，信號成分變得復(fù)雜，給對方的偵察和干擾帶來困難，增強導(dǎo)引頭的抗干擾能力；

b）利用毫米波成像導(dǎo)引頭可以提高導(dǎo)引頭對目標(biāo)的識別能力，選擇對目標(biāo)的關(guān)鍵部位實施打擊，提高導(dǎo)彈的攻擊效率。

3.3 紅外成像導(dǎo)引頭技術(shù)

根據(jù)紅外成像導(dǎo)引頭的各項關(guān)鍵技術(shù)，其未來將向著雙色、高分辨率凝視紅外、智能化、輕小型化、通用化等方面發(fā)展。值得指出的是，紅外成像導(dǎo)引頭技術(shù)的發(fā)展也有向一體化方向發(fā)展的趨勢。相應(yīng)地，它的組成除探測器和信息處理機之外，還將控制系統(tǒng)的部分功能集成在導(dǎo)引頭中，但這并不影響探測器和信息處理機所執(zhí)行的功能和任務(wù)。

（1）雙色、高分辨率凝視紅外

隨著現(xiàn)代材料生長技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，紅外探測器已經(jīng)廣泛采用凝視紅外成像方式工作，雙色紅外作為一種多波長復(fù)合的紅外成像方式，在頻率覆蓋范圍、抗干擾等方面有獨特的優(yōu)勢，收到廣泛的關(guān)注。

（2）智能化

“發(fā)射后不用管”的能力要求導(dǎo)引頭具備高度的智能化，它不僅是紅外成像導(dǎo)引頭的發(fā)展方向，同時也是其他導(dǎo)彈或武器系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。智能化導(dǎo)引頭要求導(dǎo)引頭可以在充滿各種干擾的戰(zhàn)場環(huán)境中完成視場中目標(biāo)的自動檢測、識別與捕獲，綜合利用多個傳感器的信息進行融合處理，能進行攻擊點選擇等。

（3）輕小型化

輕小型化是指隨著新材料、微電子和光電子等高技術(shù)的飛速發(fā)展，探測器和信息處理機都有可能做得更小，使導(dǎo)引頭的體積和質(zhì)量呈數(shù)量級下降。輕小型化的結(jié)果，降低了對助推火箭發(fā)射質(zhì)量的要求和全彈成本，使得武器的機動性、效費比必然大大提高。

（4）通用化

通用化是指所研制的系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種型號、多種場合的制導(dǎo)武器，如美國SDI計劃所研制的大氣層外輕型射彈（LEAP）動能攔截器，就可供不同的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈、民兵導(dǎo)彈、近程攻擊導(dǎo)彈——SRAM 等）使用，使得成本大大壓縮，減少了不必要的重復(fù)投資［4-5］。

3.4 多模復(fù)合導(dǎo)引頭

由于高新技術(shù)的大量涌現(xiàn)及其在精確制導(dǎo)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，如成像制導(dǎo)技術(shù)、GPS 技術(shù)等的廣泛采用，將不斷提高精確制導(dǎo)武器的信息化含量和智能化水平。

激光半主動+非制冷紅外+毫米波雷達三模制導(dǎo)技術(shù)是典型的多模導(dǎo)引頭技術(shù)代表，通過在現(xiàn)有的激光半主動，紅外成像導(dǎo)引頭技術(shù)上最佳毫米波雷達導(dǎo)引頭技術(shù)，來達到技術(shù)相互彌補的目的，大幅提高導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的抗干擾能力、全天候作戰(zhàn)能力及自主作戰(zhàn)能力，而且將提高其作戰(zhàn)使用靈活性。

多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)主要向以下幾個方向發(fā)展。

（1）加強多模復(fù)合導(dǎo)引頭設(shè)計、研制、生產(chǎn)能力

目前單模導(dǎo)引頭的設(shè)計、研制和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，可以在2～3年內(nèi)完成導(dǎo)引頭的工程化研制和靶試，但是在多模復(fù)合導(dǎo)引頭方面還沒有一套完善的研制方法，同時在技術(shù)綜合性人才方面、系統(tǒng)工程的綜合應(yīng)用方面過于薄弱，需要進一步加強。此外，多種模式的導(dǎo)引頭生產(chǎn)加工工藝差異較大，測試方法迥異，產(chǎn)品配套、安裝和調(diào)試方法也是有待進一步研究的一個主要方面。

（2）繼續(xù)發(fā)展導(dǎo)引頭與GPS+INS復(fù)合制導(dǎo)

一體化的GPS／INS 組合制導(dǎo)系統(tǒng)重量輕、體積小，具有良好的抗干擾性能，可以使導(dǎo)彈在大多數(shù)情況下按預(yù)定彈道運動，但是其所產(chǎn)生的制導(dǎo)偏差是不可避免的。GPS+INS提供的制導(dǎo)信息有相對精度高的特點，充分利用制導(dǎo)信息來完善和提高導(dǎo)引頭的工作性能是一項有利可圖的工程，在技術(shù)成熟度上更甚于多模式導(dǎo)引頭復(fù)合技術(shù)，有較現(xiàn)實的應(yīng)用前景。

（3）重視光學(xué)制導(dǎo)技術(shù)對微波制導(dǎo)技術(shù)缺陷的補償

光學(xué)制導(dǎo)技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠?qū)δ繕?biāo)成像，相對來說雷達成像技術(shù)難以應(yīng)用到導(dǎo)引頭中，即使要應(yīng)用在目前的彈道設(shè)計、信號處理能力、信息融合技術(shù)等方面都存在較大的問題。光學(xué)成像技術(shù)以其探測器輕巧的結(jié)構(gòu)，可以較容易地加裝到雷達導(dǎo)引頭上，實現(xiàn)光學(xué)和微波制導(dǎo)復(fù)合。

（4）拓展制導(dǎo)技術(shù)的新領(lǐng)域

隨著高新技術(shù)領(lǐng)域的拓展和進步，新的制導(dǎo)技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，如發(fā)達國家已經(jīng)開始光學(xué)制導(dǎo)技術(shù)新頻段紅外多光譜、超長波紅外、亞毫米波等方面的研究，并取得一定進展。這些技術(shù)將在多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)中得到新的突破和應(yīng)用［6-10］。

4 結(jié)束語

隨著探測技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)引頭正在采用諸如毫米波技術(shù)、微光電視技術(shù)、激光技術(shù)、數(shù)字制導(dǎo)技術(shù)和復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)等新技術(shù)，正朝著高精度、寬頻帶、抗干擾、模塊化、全天候、全空域方向發(fā)展［6-10］。

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