湯永濤, 林鴻生, 陳 春

（海軍蚌埠士官學(xué)校,安徽 蚌埠 233012）

現(xiàn)代導(dǎo)彈導(dǎo)引頭發(fā)展綜述

湯永濤, 林鴻生, 陳 春

（海軍蚌埠士官學(xué)校,安徽 蚌埠 233012）

介紹了導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的功能及組成,綜述了現(xiàn)代導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的發(fā)展與現(xiàn)狀,通過舉例說明了當(dāng)代國外一些典型先進導(dǎo)引頭的主要戰(zhàn)技指標(biāo),最后評述了導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的發(fā)展趨勢。

導(dǎo)彈導(dǎo)引頭；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

0 引言

現(xiàn)代化的高科技武器系統(tǒng),主要任務(wù)是對目標(biāo)進行精確打擊,精確打擊這一指標(biāo)在現(xiàn)代化軍事中凸顯的越來越重要。精確制導(dǎo)武器現(xiàn)已成為實現(xiàn)精確打擊的主要手段之一,是信息化局部戰(zhàn)爭中物理殺傷的主要手段,并在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。由于導(dǎo)引頭良好的跟蹤、捕獲性能,其技術(shù)已成為精確制導(dǎo)武器的核心技術(shù)之一。導(dǎo)引頭用來完成對目標(biāo)的自主搜索、識別和跟蹤,并給出制導(dǎo)律所需要的控制信號,在制導(dǎo)過程中,確保制導(dǎo)系統(tǒng)不斷地跟蹤目標(biāo),形成控制信號,送入自動駕駛儀,操縱導(dǎo)彈飛向目標(biāo)［1］。導(dǎo)引頭廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈的雷達、紅外、激光、電視等原理制導(dǎo)中,在地空、空地、空空等戰(zhàn)術(shù)武器的應(yīng)用中,均取得了驚人的成績。

1 導(dǎo)引頭的功能及組成

1.1 導(dǎo)引頭的功能

導(dǎo)引頭可以說是導(dǎo)彈的眼睛,導(dǎo)彈的精準(zhǔn)與否主要取決于制導(dǎo)方式,換言之就是將采用何種導(dǎo)引頭,也是衡量一個國家武器系統(tǒng)先進的一個標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)引頭是尋的制導(dǎo)控制回路的測量敏感部件,主要包含三大功能：一是截獲并跟蹤目標(biāo)；二是輸出實現(xiàn)引導(dǎo)規(guī)律所需要的信息：三是消除彈體擾動對位標(biāo)器在空間指向穩(wěn)定性的影響［2］。

1.2 導(dǎo)引頭的組成

導(dǎo)引頭又稱尋的頭,是按照導(dǎo)引規(guī)律使導(dǎo)彈彈軸或速度向量相對于目標(biāo)瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定,并向?qū)棃?zhí)行機構(gòu)輸出控制信號的裝置,是自動尋的導(dǎo)彈的重要組成部分,并安裝于導(dǎo)彈頭部。按獲取目標(biāo)輻射或反射能量的不同可分為電視、雷達、毫米波、紅外、紅外成像、雙色紅外及激光等導(dǎo)引頭。

導(dǎo)引頭通常由光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制盤、探測器、動力隨動陀螺等組成。探測器可以是攝像管、光敏元件或紅外焦平面陣列器件等。導(dǎo)引頭可采用的導(dǎo)引規(guī)律一般有直接瞄準(zhǔn)法、追蹤法及比例導(dǎo)引法等。一般工作過程：導(dǎo)引頭先在較大空間角范圍內(nèi)搜索目標(biāo),一旦搜索到目標(biāo)立即進入鎖定狀態(tài),表明導(dǎo)引頭已捕獲到目標(biāo)；此后導(dǎo)引頭將按導(dǎo)引規(guī)律自動跟蹤目標(biāo),并不斷發(fā)出控制信號給導(dǎo)彈執(zhí)行機構(gòu)以改變導(dǎo)彈姿態(tài),保證彈軸或速度向量相對于目標(biāo)瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定［3］。

2 現(xiàn)代導(dǎo)彈導(dǎo)引頭發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 電視導(dǎo)引頭

利用電視攝像機攝取目標(biāo)圖像獲得制導(dǎo)信號的導(dǎo)引頭,包括電視攝像機、行場鋸齒波發(fā)生器、同步機、偏轉(zhuǎn)掃描電路、門電路、視頻處理電路、角跟蹤和伺服機構(gòu)等。電視導(dǎo)引頭捕獲到目標(biāo)后,就按導(dǎo)引規(guī)律自動跟蹤目標(biāo),并不斷發(fā)出控制信號給導(dǎo)彈執(zhí)行機構(gòu),以修正導(dǎo)彈的飛行軌跡。這種系統(tǒng)可以實現(xiàn)全自動,但受氣象條件及能見度限制,導(dǎo)引距離較近。為了克服飛行過程中振動的影響,電視攝像機通常要用陀螺加以穩(wěn)定［4］。

早期由于受光電轉(zhuǎn)換器件發(fā)展水平的限制,電視導(dǎo)引技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了停滯。隨著此類器件從超正析攝像管、Sb2S3、PbO、Si光導(dǎo)攝像管到CCD器件的發(fā)展,電視導(dǎo)引技術(shù)又得到了充分的發(fā)展。雖然目前電視導(dǎo)引頭并不比雷達導(dǎo)引頭應(yīng)用廣泛,但隨著紅外CCD器件、光導(dǎo)纖維和超大規(guī)模集成電路圖像處理技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,電視導(dǎo)引頭朝著體積小、質(zhì)量輕和人工智能的方向發(fā)展,而且電視導(dǎo)引頭跟蹤精度高、抗電磁波干擾強,在未來的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中必然會得到更為廣泛的應(yīng)用。

美軍AGM-130空地導(dǎo)彈是一種主要用于攻擊機場、橋梁的電視制導(dǎo)導(dǎo)彈,其導(dǎo)引頭采用電荷耦合器攝像機,攻擊精度高。這種導(dǎo)彈可采用兩種制導(dǎo)方式：一種是導(dǎo)彈上的電視導(dǎo)引頭將攝取到的圖像傳進到載機飛行員面前的顯示器,導(dǎo)彈始終受飛行員的控制；另一種是在導(dǎo)彈發(fā)射前使電視導(dǎo)引頭鎖定目標(biāo),然后發(fā)射導(dǎo)彈,導(dǎo)彈自動對鎖定的目標(biāo)實施攻擊。

2.2 雷達導(dǎo)引頭

雷達自動導(dǎo)引或自動瞄準(zhǔn),是利用彈上設(shè)備接收目標(biāo)輻射或反射的無線電波,實現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤并形成制導(dǎo)指令,引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的一種導(dǎo)引方法。雷達導(dǎo)引頭的任務(wù)是捕捉目標(biāo),對目標(biāo)進行角坐標(biāo)、距離和速度的跟蹤,并計算控制參數(shù)和形成控制指令,操縱導(dǎo)彈擊毀目標(biāo)。目前主要存在主動雷達導(dǎo)引和被動雷達導(dǎo)引兩種雷達制導(dǎo)模式,而且兩種被綜合運用在一起稱為主被動雷達導(dǎo)引系統(tǒng)。在主被動雷達多模導(dǎo)引系統(tǒng)中,從功能上看存在主動雷達與被動雷達兩個分系統(tǒng)。對于常規(guī)的單模制導(dǎo)系統(tǒng),在進行系統(tǒng)設(shè)計時只需考慮對于單一雷達系統(tǒng)的優(yōu)化。對于在有限的空間內(nèi)進行多模制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計,需要對兩個分系統(tǒng)的設(shè)計進行折中,設(shè)計的關(guān)鍵是兩個雷達分系統(tǒng)的一體化設(shè)計。被動雷達由于是單程接收,雷達的截獲距離在一定條件下相對較遠(yuǎn),同時由于被動雷達本身不輻射信號,對方的導(dǎo)彈告警裝置無法偵察,攻擊具有隱蔽性,但被動雷達由于帶寬相對較寬,制導(dǎo)精度較差。主動雷達由于發(fā)射機輸出功率的限制,截獲距離較近,同時發(fā)射機開機后對方的導(dǎo)彈告警裝置即可偵察到導(dǎo)彈攻擊而采取機動或釋放干擾。

根據(jù)上面分析的兩個雷達系統(tǒng)的工作特點與技術(shù)特點,被動分系統(tǒng)在主動分系統(tǒng)之前開始工作,接收包括目標(biāo)雷達在內(nèi)的多種雷達的輻射脈沖,經(jīng)過接收處理電路的處理形成接收脈沖的載頻、脈寬、到達時間、脈沖幅度等參數(shù),根據(jù)加載的目標(biāo)信息由信息處理電路進行目標(biāo)分選。一般利用載頻、脈寬、到達時間（重復(fù)頻率）進行分選。完成目標(biāo)分選后進行重頻跟蹤,在此基礎(chǔ)上進行目標(biāo)角度的測量,根據(jù)測量的角度數(shù)據(jù)閉合目標(biāo)跟蹤回路。在進入主動雷達分系統(tǒng)的截獲距離后,主動雷達發(fā)射機開機,主動接收與處理電路在被動分系統(tǒng)所跟蹤的方位上對目標(biāo)進行速度（距離）搜索［5］。截獲目標(biāo)后,導(dǎo)引頭可以有兩種工作模式：其一,主動雷達分系統(tǒng)穩(wěn)定截獲后,導(dǎo)引頭由被動跟蹤轉(zhuǎn)入主動跟蹤；其二,主、被動兩個分系統(tǒng)同時工作,導(dǎo)引頭進入融合跟蹤模式。

哈姆最新型導(dǎo)彈AGM-88E采用了全新的雙模主被動復(fù)合導(dǎo)引頭,由美國科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)公司負(fù)責(zé)開發(fā)。該雙模導(dǎo)引頭由數(shù)字式寬帶被動射頻導(dǎo)引頭和主動W波段毫米波雷達導(dǎo)引頭復(fù)合。導(dǎo)引頭采用Ball宇航技術(shù)公司開發(fā)的共形天線陣取代標(biāo)準(zhǔn)哈姆采用的單柱式螺旋天線,可處理寬帶被動導(dǎo)引頭和W波段脈沖導(dǎo)引頭的信號。這種主被動復(fù)合導(dǎo)引頭具有較強的抗雷達關(guān)機能力。當(dāng)導(dǎo)彈到達目標(biāo)區(qū)附近時,如果目標(biāo)雷達已關(guān)機,則啟動毫米波導(dǎo)引頭,搜索目標(biāo)雷達天線或其防空導(dǎo)彈發(fā)射架發(fā)出的強回波。主被動雷達雙模導(dǎo)引頭作為復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈的核心部件,其制導(dǎo)精度和抗干擾性能大大提升了精確制導(dǎo)武器的威力。

2.3 紅外導(dǎo)引頭

能連續(xù)探測目標(biāo)紅外輻射,自動跟蹤目標(biāo)并給出導(dǎo)引信號的裝置。主要由光學(xué)目標(biāo)位標(biāo)器和信息處理電路組成。紅外導(dǎo)引頭把目標(biāo)作為一個熱點源進行探測,所以是熱點式導(dǎo)引頭。紅外導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強,但其使用受云霧天氣及太陽背景的限制。紅外導(dǎo)引頭主要用于被動尋的制導(dǎo)的導(dǎo)彈。此外,還有利用在兩種波段下工作的雙色紅外器件的雙色紅外導(dǎo)引頭。這種導(dǎo)引頭在3μm～5μm及8μm～12μm兩個波段內(nèi)同時工作,除具有紅外導(dǎo)引頭的功能外,還具有目標(biāo)識別的能力。

第1階段：20世紀(jì)60年代中期以前,這時的紅外制導(dǎo)武器主要用于攻擊空中速度較慢的飛機,其探測器采用不制冷的硫化鉛,信息處理系統(tǒng)為單元調(diào)制盤式調(diào)幅系統(tǒng),工作波段為1μm～3μm,靈敏度低、抗干擾能力差、跟蹤角速度低。這一階段的典型產(chǎn)品有美國的響尾蛇AIM29B、紅眼睛Redeye,以及前蘇聯(lián)的K213、SAM27等。

第2階段：20世紀(jì)60年代中期到70年代中期,探測器采用了制冷的硫化鉛或銻化銦從而極大地提高了靈敏度,工作波段也延伸到3μm～5μm的中紅外波段,改進了調(diào)制盤和信號處理電路,提高了跟蹤速度。這一階段制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)性能得到了較大提高,雖然還只能進行尾追攻擊,但攻擊區(qū)和對付高速目標(biāo)的能力有很大提高,代表型號有美國的AIM29D、法國的馬特拉R530等。

第3階段：20世紀(jì)70年代后期以后,紅外探測器均采用了高靈敏度的制冷銻化銦,并且改變了以往的光信號調(diào)制方式,多采用圓錐掃描和玫瑰線掃描,亦有非調(diào)制盤式的多元脈沖調(diào)制系統(tǒng),具有探測距離遠(yuǎn)、探測范圍大、跟蹤角速度高等特點,有的還具有自動搜索和自動截獲目標(biāo)的能力。因此,這一階段的紅外制導(dǎo)武器可進行全向攻擊和對付機動目標(biāo),代表型號有美國的AIM-9L、前蘇聯(lián)的R273E、以色列的怪蛇3、美國的毒刺（Stinger）及法國的西北風(fēng)（Mistral）等［6］。

2.4 紅外成像導(dǎo)引頭

探測景物的紅外輻射圖像,鑒別目標(biāo)并形成制導(dǎo)信號的導(dǎo)引頭。主要由紅外攝像機、伺服機構(gòu)和信號處理電路等組成。工作原理：紅外攝像機的紅外探測器具有溫度分辨力,當(dāng)攝像機對景物掃描時,因為目標(biāo)和背景的紅外輻射特性不同,而在視場內(nèi)接收到的目標(biāo)輻射電平與背景輻射電平不同,差值即為目標(biāo)信息。

將此目標(biāo)信號處理成視頻脈沖信號后,在顯像管上以圖像形式顯示出來。當(dāng)射手判定所顯示圖像是攻擊的目標(biāo)時,扳動操縱手柄,使攝像機對準(zhǔn)目標(biāo),然后接通跟蹤門并發(fā)射導(dǎo)彈。在導(dǎo)彈飛行過程中,如果目標(biāo)偏離攝像機的光學(xué)中心,信號處理電路中的波門基準(zhǔn)電壓就會檢測出誤差信號,并把它傳輸給攝像機伺服機構(gòu),控制攝像機使其自動跟蹤目標(biāo),同時此誤差信號電傳輸給自動駕駛儀,控制導(dǎo)彈飛行。

另一種紅外成像導(dǎo)引頭是將目標(biāo)圖像存在導(dǎo)彈上,作為基準(zhǔn)圖像。將成像導(dǎo)引頭在飛行過程中的紅外成像同基準(zhǔn)圖像按選定的跟蹤方法進行比較,產(chǎn)生誤差信號,使導(dǎo)引頭保持對目標(biāo)的跟蹤并操縱導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。這種成像導(dǎo)引頭的制導(dǎo)過程不需要射手參與［7］。

美國的響尾蛇AIM-9X導(dǎo)彈采用紅外成像導(dǎo)引頭,具有多目標(biāo)和全向攻擊能力。探測器為128×128元的銻化銦凝視焦平面陣列,工作在3μm～5μm波段。采用機械閉環(huán)斯特林低溫制冷器,可連續(xù)工作很長時間,大大減少了維護工作量,頭罩用藍寶石材料。該導(dǎo)引頭具有180°的跟蹤視場,最大離軸發(fā)射角達到±90°。導(dǎo)引頭的目標(biāo)截獲距離在藍天背景下為13 km～16 km,在地面雜波背景下為6.4 km,可與聯(lián)合頭盔提示系統(tǒng)配合使用。

以色列的怪蛇4空空導(dǎo)彈采用100元線列掃描成像導(dǎo)引頭,德國IRIS-T空空導(dǎo)彈采用128元線列掃描成像導(dǎo)引頭,南非的A-Darter空空導(dǎo)彈則采用2×100雙色線列掃描成像導(dǎo)引頭［8］。

2.5 激光導(dǎo)引頭

接收從目標(biāo)反射的激光,自動跟蹤目標(biāo)并提供導(dǎo)彈導(dǎo)引信號的裝置。通常由光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器件、電子線路、陀螺組件及隨動系統(tǒng)等組成。光學(xué)系統(tǒng)固定在萬向支架上,使光學(xué)軸線可相對于彈體軸線作方位和俯仰運動。光電轉(zhuǎn)換器件將激光能量轉(zhuǎn)換成電能。通常采用的是四象限硅光電二極管,其光敏面置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上。光學(xué)系統(tǒng)接收目標(biāo)反射來的激光,聚焦后的激光落在光敏面上的位置,反映目標(biāo)相對于光學(xué)軸線的角偏差。電子線路處理來自光電轉(zhuǎn)換器的電信號,檢出反映目標(biāo)相對于光學(xué)軸線的角偏差信號。

偏差信號一路按角跟蹤回路要求輸給隨動系統(tǒng),控制導(dǎo)引頭光軸跟蹤目標(biāo),另一路按導(dǎo)引規(guī)律要求形成控制信號,輸出給導(dǎo)彈的執(zhí)行機構(gòu),控制導(dǎo)彈的運動。陀螺組件的主要部分是一個二自由度陀螺,給導(dǎo)引頭提供一個穩(wěn)定的參考坐標(biāo)系,同時也是隨動系統(tǒng)的一個組成部分。隨動系統(tǒng)通常受電子線路輸出的控制,完成光軸跟蹤目標(biāo)的任務(wù)。

實際使用的激光導(dǎo)引頭有半主動式比例導(dǎo)引頭、半主動式風(fēng)標(biāo)導(dǎo)引頭和主動式導(dǎo)引頭三種。激光半主動式比例導(dǎo)引頭的輸出信號與導(dǎo)彈和目標(biāo)視線角速度成比例。激光風(fēng)標(biāo)導(dǎo)引頭裝有風(fēng)標(biāo),在飛行過程中風(fēng)標(biāo)始終指向?qū)椀乃矔r速度方向。當(dāng)導(dǎo)彈與目標(biāo)間的視線與風(fēng)標(biāo)指向不重合時,導(dǎo)引頭輸出信號控制導(dǎo)彈的速度方向指向目標(biāo)。這種激光風(fēng)標(biāo)導(dǎo)引頭的導(dǎo)引精度低,適合于攻擊固定目標(biāo)。激光主動式導(dǎo)引頭的激光照射器也裝在導(dǎo)引頭上,對目標(biāo)主動照射、搜索和跟蹤,引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo),但成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,較難實現(xiàn)［9］。

美國LOCAAS導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭采用激光探測站,可以對地形和位于其中的目標(biāo)進行三維高精度攝影,實現(xiàn)目標(biāo)的探測和識別。運用反射信號干涉測量法,無需進行掃描就可得到目標(biāo)的三維圖像。激光探測站中采用激光照射脈沖發(fā)生器（波長1.54 nm,脈沖重復(fù)頻率10 Hz～2 k Hz）,而電荷耦合的敏感元陣列作為接收器。這種激光站與標(biāo)準(zhǔn)激光探測站不同,標(biāo)準(zhǔn)激光站采用掃描光束進行格柵式掃描,而這種激光站的視角稍大（可以達到±20°）、圖像畸變小、輻射峰值功率相當(dāng)大。這種激光站與目標(biāo)自動識別設(shè)備配合,可根據(jù)彈載計算機存儲的信號特征探測達50 000種典型目標(biāo)。導(dǎo)彈飛行過程中,激光站可沿飛行航向在寬度為750 m的地帶實現(xiàn)目標(biāo)搜索,在識別模式下該地帶寬度縮小至100 m。在同時探測到多個目標(biāo)的情況下,圖像處理算法能夠保證攻擊其中最重要的目標(biāo)［10］。

2.6 毫米波導(dǎo)引頭

能連續(xù)探測目標(biāo)的毫米波輻射或反射,自動跟蹤目標(biāo)并提供導(dǎo)引信號的裝置。主要有兩類：主動式毫米波導(dǎo)引頭與被動式毫米波導(dǎo)引頭。主動式毫米波導(dǎo)引頭抗干擾性能好、測量精度高、分辨力強、天線尺寸、質(zhì)量和體積都較小。主動式毫米波導(dǎo)引頭從掃描方式來分有三種：圓錐掃描導(dǎo)引頭、單脈沖導(dǎo)引頭及相控陣導(dǎo)引頭。

被動式毫米波導(dǎo)引頭較主動式毫米波導(dǎo)引頭體積和質(zhì)量更小且不易干擾,但在相同波長及相等天線尺寸的情況下,分辨力較主動式毫米波導(dǎo)引頭低。毫米波導(dǎo)引頭的波束窄,搜索和捕獲目標(biāo)較困難,對雨、霧、煙、塵埃的穿透性能強,具有全天候能力,適用于近距離戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,尤其是末段制導(dǎo)導(dǎo)彈。

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)。

2.7 相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭

相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭采用相控陣技術(shù),實現(xiàn)快速精確的測速、測距、測角和目標(biāo)識別,與導(dǎo)彈飛控組件一起完成對目標(biāo)在速度、距離和角度上的搜索、探測、截獲和跟蹤,連續(xù)測量目標(biāo)視線角運動參數(shù)及相對速度參數(shù),傳給飛控組件,完成導(dǎo)彈末制導(dǎo),并為引信提供方位、距離和速度等彈目交會信息,以完成引信的最佳起爆。在相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭中,有源相控陣天線代替了傳統(tǒng)雷達導(dǎo)引頭的天線、機械位標(biāo)器和發(fā)射機,其天線形式、掃描方式、平臺穩(wěn)定以及結(jié)構(gòu)尺寸等方面都發(fā)生了根本變化,為導(dǎo)引頭獲得新的性能提供了實現(xiàn)手段。相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭具有功率密度大、電掃描快速跟蹤、多目標(biāo)信息提取、空時自適應(yīng)信號處理（STAP）、自適應(yīng)抗干擾、體積小和可靠性高等多種技術(shù)優(yōu)勢,是精確制導(dǎo)雷達導(dǎo)引頭的發(fā)展方向。相控陣導(dǎo)引頭,特別是共形天線相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭是當(dāng)今世界上最前沿、最復(fù)雜的雷達導(dǎo)引頭之一［11］。

目前,相控陣導(dǎo)引頭處于積極的試驗和研制階段。在相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭中,有源相控陣天線代替了傳統(tǒng)雷達導(dǎo)引頭的天線、機械位標(biāo)器和發(fā)射機,其天線形式、掃描方式、平臺穩(wěn)定以及結(jié)構(gòu)尺寸等方面都發(fā)生了根本變化,為導(dǎo)引頭獲得新的性能提供了實現(xiàn)手段。目前,相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭正在向Ka波段（35 GHz）、W波段（94 GHz）方向發(fā)展［12］。

美國專利US548683l介紹了一種多模導(dǎo)彈導(dǎo)引頭系統(tǒng),該導(dǎo)引頭包括一個相控陣天線和電路,電路對相控陣天線接收到的信號做出響應(yīng),使天線按照由其接收信號確定的視場角掃描。導(dǎo)引頭前部有頭部區(qū),頭部區(qū)中有附加傳感器,處于天線前面。專利中采用電子掃描射頻孔徑和離軸DF處理技術(shù)來克服導(dǎo)彈頭部附加傳感器的遮擋影響,該專利可解決多模導(dǎo)引頭測向問題。通過改變相控陣天線每一陣元的相位來實現(xiàn)天線波束在空間的電子掃描。因此,導(dǎo)引頭系統(tǒng)可跟蹤波束內(nèi)的目標(biāo),而不需要隨著目標(biāo)位置相對于導(dǎo)彈的變化使天線重新定位。

2.8 多模復(fù)合導(dǎo)引頭

為了能夠截獲目標(biāo)的多種頻譜信息,彌補單模制導(dǎo)的缺陷,發(fā)揮各種傳感器的優(yōu)點,提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力,目前多模復(fù)合制導(dǎo)已得到了廣泛的發(fā)展。多模復(fù)合制導(dǎo)在充分利用現(xiàn)有的尋的制導(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)上,能夠獲取目標(biāo)的多種頻譜信息,通過信息融合技術(shù)提高尋的裝置的智能,彌補單模制導(dǎo)的缺陷,發(fā)揮各種傳感器的優(yōu)點,提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效應(yīng),是今后導(dǎo)引頭的主要發(fā)展方向。為了減小質(zhì)量及尺寸、降低成本,復(fù)合導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)中,計劃只在一個通道中使用目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)（位標(biāo)器用陀螺或電子的方法實現(xiàn)穩(wěn)定）。其它的導(dǎo)引頭中將采用固定的發(fā)射器和能量接收器,至于如何改變視線角,計劃運用多種技術(shù)方案,如紅外成像通道內(nèi)使用透鏡精確校準(zhǔn)的精微機械設(shè)備,而雷達通道內(nèi)使用方向圖電子掃描。

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（IR）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。

3 導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的發(fā)展趨勢

3.1 復(fù)合導(dǎo)引頭成為未來發(fā)展主流

采用復(fù)合制導(dǎo),可以彌補單一成像制導(dǎo)體制的不足,并大大提高目標(biāo)的探測概率及導(dǎo)引頭的抗干擾能力。與單一模式制導(dǎo)導(dǎo)彈相比,采用復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的導(dǎo)彈具有顯著的優(yōu)勢：精度更高、作用距離更遠(yuǎn)、打擊能力更強,并增強了抗電磁和光電干擾能力、目標(biāo)識別能力,可實現(xiàn)全天候作戰(zhàn)。如美國的馬丁·瑪麗埃塔公司為“銅斑蛇”（Cop-perhead）制導(dǎo)炮彈研制的紅外成像/激光制導(dǎo)雙模導(dǎo)引頭,當(dāng)成像制導(dǎo)模式受阻時,則以主動模式工作的激光制導(dǎo)體制仍能將炮彈準(zhǔn)確導(dǎo)向目標(biāo),可見復(fù)合導(dǎo)引頭有很強的抗干擾能力［13］。

3.2 向通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化及多功能方向發(fā)展

目前,無論是導(dǎo)彈導(dǎo)引頭本身還是其部件,都在不斷地朝著通用化、系列化及標(biāo)準(zhǔn)化、多功能方向發(fā)展,以求實現(xiàn)在不同型號的彈上的通用性；另一方面,通用、標(biāo)準(zhǔn)、系列化的組件又可使得不同的用戶可以根據(jù)不同的使用要求,運用不同的組合來組裝新系統(tǒng),從而更便于使用。在這一方面,英、美、法等西方各國已率先推行了通用組件計劃,大大推動了導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展［14］。

3.3 采用更先進的技術(shù)

隨著自動化水平的不斷提高,導(dǎo)彈的智能化特征越來越明顯,發(fā)射后不管和ATR（自動目標(biāo)識別）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈導(dǎo)引頭中。例如,美國的戰(zhàn)斧導(dǎo)彈可以在飛行中實時重新瞄準(zhǔn),如果原定目標(biāo)已被摧毀,可在預(yù)先計劃的多個目標(biāo)中重新選擇目標(biāo)進行攻擊；它還可以根據(jù)指令在飛行距離不超過400 km的戰(zhàn)場上空盤旋2 h,從衛(wèi)星、飛機、無人機或海軍陸戰(zhàn)隊的通信設(shè)備上接收重新瞄準(zhǔn)和定位數(shù)據(jù),由戰(zhàn)場指揮官選擇目標(biāo)、發(fā)出攻擊指令后,重新規(guī)劃航線、再次瞄準(zhǔn),并迅速發(fā)起攻擊。

再例如,采用ATR技術(shù)后,計算機處理一個或多個傳感器的輸出信號,識別和跟蹤特定目標(biāo),并使導(dǎo)彈命中目標(biāo),目前所實現(xiàn)的是前視模板匹配ATR系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括有相當(dāng)于人眼的紅外成像或激光成像傳感器；相當(dāng)于人的記憶的存儲器存儲基準(zhǔn)數(shù)字地圖；執(zhí)行判斷的微處理器,在微處理器中將基準(zhǔn)圖與實時圖進行相關(guān)、比較,處理結(jié)果用于操控導(dǎo)彈,這又相當(dāng)于人的動作。ATR技術(shù)已初步體現(xiàn)導(dǎo)引頭智能性的自主作戰(zhàn)的特征,目前已在紅外成像導(dǎo)引頭、激光成像導(dǎo)引頭上實現(xiàn)了ATR功能。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)及人工智能專家系統(tǒng)的發(fā)展,高速可編程視頻信號實時處理器也將會不斷研制成功并投入使用,導(dǎo)引頭從復(fù)雜的背景中識別出目標(biāo)的能力、跟蹤多目標(biāo)的能力及按最佳捷徑攻擊目標(biāo)的能力將大大提高?？梢灶A(yù)見,隨著科學(xué)技術(shù)尤其是計算機技術(shù)、模式識別技術(shù)等的發(fā)展,導(dǎo)彈導(dǎo)引頭也必將得到進一步的完善與發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著電子對抗技術(shù)、隱身技術(shù)的發(fā)展,導(dǎo)彈導(dǎo)引頭面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),要求它具備各種抗干擾能力、識別真假目標(biāo)的能力和全天候工作的能力,而各種能力的提升決定著導(dǎo)彈的威力大小,如何在各種技術(shù)飛速發(fā)展的條件下,研制出更加先進的導(dǎo)彈導(dǎo)引頭,已經(jīng)成為各國爭先發(fā)展的目標(biāo)。

［1］程國采.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈導(dǎo)引方法［M］.北京：國防工業(yè)出版社,1996.

［2］郭修煌.精確制導(dǎo)技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社,1998.

［3］雷虎民.導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社,1999.

［4］董傳昌,劉仁水.電視導(dǎo)引頭特性分析［J］.電光與控制,2003,（4）.

［5］李德純.主動式雷達導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展探討［J］.制導(dǎo)與引信,2001,（2）.

［6］趙峰民,等.從戰(zhàn)場環(huán)境變化看紅外導(dǎo)引頭的發(fā)展［J］.飛航導(dǎo)彈,2011,（10）.

［7］施德恒,等.紅外成像導(dǎo)引頭發(fā)展綜述［J］.激光與紅外,1997,（6）.

［8］白洪斌,胡凡俊.紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展綜述［J］.科技信息,2009,（19）.

［9］郜開開,等.精確制導(dǎo)武器的導(dǎo)引頭綜述［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2011,（11）.

［10］劉穎,陳勇.國外精確制導(dǎo)武器的導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展［J］.飛航導(dǎo)彈,2011,（8）.

［11］趙鴻燕,王麗霞.相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭技術(shù)［J］.飛航導(dǎo)彈,2009,（10）.

［12］趙鴻燕.相控陣?yán)走_導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.飛航導(dǎo)彈,2011,（8）.

［13］徐春夷.國外導(dǎo)引頭技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.制導(dǎo)與引信,2012,（2）.

［14］張純學(xué).飛航導(dǎo)彈導(dǎo)引頭發(fā)展方向探析［J］.飛航導(dǎo)彈,2008,（1）.

The Development and Summary of Modern Missile Seeker

TANG Yong-tao, LIN Hong-sheng, CHEN Chun
（Bengbu Naval PettyOfficier Acdemy,Bengbu Anhui 233012,China）

Introduces the function and composition of the missile seeker,summarizes the development and current of modern missile seeker.The present abroad some typical advanced technical index of the missile seeker are illustrated.Finally,the developing trend of missile seeker are reviewed.

missile seeker；current development；developing trend

TJ765.331

A

1671-0576（2014）01-0012-06

2013-12-26

湯永濤（1979-）,男,本科,主要從事導(dǎo)彈及導(dǎo)彈對抗方面研究。