溫向華，范海霞，趙永乾

（1.國(guó)營(yíng)長(zhǎng)虹機(jī)械廠，廣西 桂林 541002；2.空軍駐桂林地區(qū)軍事代表室，廣西 桂林 541002）

0 引言

巡航導(dǎo)彈在導(dǎo)航期間會(huì)嚴(yán)格按照規(guī)定路線航行，通常情況下會(huì)在衛(wèi)星導(dǎo)航定位或地形匹配等系統(tǒng)的管控下穩(wěn)定運(yùn)行。在海上飛行時(shí)，巡航導(dǎo)彈擁有最低飛行水平可以與海平面相距10到15米，且在作戰(zhàn)條件下衛(wèi)星處在可用狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)航可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的跨海飛行。而在陸地巡航飛行時(shí)，這一導(dǎo)彈所擁有的最低飛行水平可以與障礙物上方相距50到100米，能按照敵人威脅狀態(tài)對(duì)飛行系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃，從而降低被敵方發(fā)現(xiàn)的可能性。在不依據(jù)衛(wèi)星進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)，導(dǎo)彈可以運(yùn)用地形匹配系統(tǒng)提高整體飛行的精確度，以此進(jìn)入末制導(dǎo)階段。

1 原理及技術(shù)要點(diǎn)的分析

1.1 慣性導(dǎo)航

這系統(tǒng)并不需要利用外界信息，更不需要向外界輻射能量，屬于自導(dǎo)式導(dǎo)航系統(tǒng)，且擁有其他導(dǎo)航定位系統(tǒng)所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。結(jié)合實(shí)踐案例分析，這一系統(tǒng)并不需要向外部輻射相關(guān)能量，也不會(huì)受外界電磁干擾所影響，從而能有效避免因不良因素限制實(shí)際工作環(huán)境。同時(shí)，將其應(yīng)用到全球的任何地點(diǎn)任何時(shí)間，都可以展現(xiàn)出極強(qiáng)的保密性和隱秘性。另外，這一系統(tǒng)在為導(dǎo)彈導(dǎo)航提供載體位置和速度信息時(shí)，也可以明確載體的航向和姿態(tài)角，所以其在實(shí)踐工作中的安全性和有效性更高[1]。

從本質(zhì)上講，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的原理是指運(yùn)用慣性加速度計(jì)在三個(gè)彼此垂直的方向中測(cè)量出導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的加速度分量，并在提供運(yùn)動(dòng)初始條件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用制導(dǎo)計(jì)算機(jī)得到載體的速度、位置以及距離等信息，并明確導(dǎo)彈在不同時(shí)刻的坐標(biāo)值和速度值。同時(shí)，還要運(yùn)用陀螺儀檢測(cè)出載體的角運(yùn)動(dòng)，并在轉(zhuǎn)換和處理下得到載體的姿態(tài)和航向。將上述數(shù)值和理論飛行軌跡的對(duì)應(yīng)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析，就能在發(fā)現(xiàn)偏差數(shù)值的同時(shí)進(jìn)行合理調(diào)整。如下圖所示，其為系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖：

圖1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖

在研究系統(tǒng)原理和構(gòu)成后，可以發(fā)現(xiàn)慣性導(dǎo)航在實(shí)踐應(yīng)用中具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，能運(yùn)用自身獲取的載體運(yùn)動(dòng)信息來(lái)計(jì)算載體的位置和速度；第二，在工作狀態(tài)下，不僅不需要向外部輻射能量，而且不需要接收更多的外部信息，以此有效保障和提升載體的隱秘性；第三，在明確載體所在位置的基礎(chǔ)上，還可以計(jì)算出載體的姿態(tài)角，這一優(yōu)勢(shì)也是其他系統(tǒng)所沒(méi)有的；第四，能在定位的同時(shí)獲取姿態(tài)、加速度以及航向等基礎(chǔ)信息，這些內(nèi)容都屬于飛機(jī)運(yùn)行所需的綜合信息源；第五，所提供的信息具有實(shí)時(shí)性，通常情況下信息在0.05到0.1s之間。

1.2 2GPS導(dǎo)航定位

GPS是運(yùn)用衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量和導(dǎo)航的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其在導(dǎo)彈導(dǎo)航控制系統(tǒng)中應(yīng)用的最早，且具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。隨著時(shí)代技術(shù)革新步伐的加快，這一導(dǎo)航定位技術(shù)也在隨之優(yōu)化和改進(jìn)。從實(shí)踐角度來(lái)看，GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)是以子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)為依據(jù)提出的，在導(dǎo)彈導(dǎo)航控制中運(yùn)用具有極強(qiáng)的精度性、全能性以及全球性的優(yōu)勢(shì)。一般來(lái)講，GPS包含了用戶接收系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及空間衛(wèi)星系統(tǒng)這三部分。其中，空間衛(wèi)星系統(tǒng)是指均衡分布在六個(gè)軌道平面上的二十四顆高軌道工作衛(wèi)星，各個(gè)軌道平面相對(duì)于赤道平面而言有50°度傾角。在所有軌道平面中，不同衛(wèi)星升交角相差了90°，且所有軌道上的衛(wèi)星都要比西邊臨近軌道的衛(wèi)星超前30°。從空間系統(tǒng)來(lái)看，所有衛(wèi)星每12小時(shí)就會(huì)沿著圓形軌跡繞地球一周，并運(yùn)用星載高精度原子鐘來(lái)管控?zé)o線電發(fā)射機(jī)的工作，可以確保其進(jìn)行持續(xù)且實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位。這一導(dǎo)航定位系統(tǒng)向用戶提供的導(dǎo)航電文屬于不歸零的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼，碼率為50赫茲。此時(shí)為了降低衛(wèi)星消耗電能，提高GPS信號(hào)的嚴(yán)謹(jǐn)性和抗干擾性，GPS需要運(yùn)用偽噪聲碼將不歸零的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼轉(zhuǎn)變?yōu)镻碼或C/A碼兩種類型。在實(shí)際控制操作時(shí)，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)最重要的就是對(duì)衛(wèi)星所在位置和用戶所在位置的計(jì)算[2]。

1.3 地形匹配導(dǎo)航

這一系統(tǒng)主要用于處理導(dǎo)彈巡航期間的輔助導(dǎo)航定位，實(shí)際精度可以達(dá)到幾十米，且不會(huì)受光照條件、氣候變化以及季節(jié)等因素的影響，最常用于丘陵地區(qū)，屬于自主是導(dǎo)航系統(tǒng)。因?yàn)檫@一系統(tǒng)技術(shù)具有極強(qiáng)的隱蔽性，所以很難在實(shí)踐操作中被發(fā)現(xiàn)或受干擾，同時(shí)這一系統(tǒng)有極強(qiáng)的穩(wěn)定性，因此不會(huì)受地面建筑或四季變化所影響，且很難在導(dǎo)航匹配期間出現(xiàn)不必要的難題[3]。另外，由于地球表層的地形和道路等跌宕起伏彼此交錯(cuò)，且相關(guān)數(shù)據(jù)信息很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，所以在設(shè)計(jì)導(dǎo)航控制系統(tǒng)時(shí)，就運(yùn)用了地形輪廓來(lái)明確飛行器所處區(qū)域的地理位置，這也是地形匹配導(dǎo)航系統(tǒng)所遵循的運(yùn)行原理，具體如下圖2所示：

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行原理

在正常工作狀態(tài)下，地形匹配導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)運(yùn)用無(wú)線電高度表來(lái)掃描導(dǎo)彈，并由此獲取地面相關(guān)信息，然后按照相應(yīng)的匹配算法和儲(chǔ)存基準(zhǔn)數(shù)字圖形對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比分析。假設(shè)最終結(jié)果顯示GPS系統(tǒng)發(fā)生偏移，那么就會(huì)按照計(jì)算結(jié)果對(duì)其進(jìn)行校正，從而確保導(dǎo)彈可以回到最初設(shè)定的軌跡上。地形匹配導(dǎo)航是會(huì)受所處區(qū)域限制的，其不適宜應(yīng)用在平坦或海面上，只能用在地形跌宕起伏的地形中[4]。同時(shí)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)儲(chǔ)存數(shù)量是存在限制的，而GPS可以持續(xù)運(yùn)行，所以在導(dǎo)航導(dǎo)彈巡航期間，需要將整體飛行任務(wù)劃分為多個(gè)部分，并在它們之間運(yùn)用GPS實(shí)施組合導(dǎo)航，而后選擇適宜的區(qū)域運(yùn)用地形匹配輔助導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)修正誤差。這樣不僅保證整體系統(tǒng)運(yùn)行的合理性，而且會(huì)獲取更多有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)。

巡航導(dǎo)彈在發(fā)射準(zhǔn)備期間，必須提出合理航跡，確保其可以準(zhǔn)確避開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)。同時(shí)，在快到達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域前運(yùn)用地形匹配輔助導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)所處位置進(jìn)行修正，以此避免危險(xiǎn)。另外，在正式進(jìn)入末端飛行之前，要進(jìn)行最后一次地形匹配，以此確保巡航導(dǎo)彈可以順利進(jìn)入末端制導(dǎo)[5]。

2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

巡航導(dǎo)彈作為新時(shí)代建設(shè)發(fā)展所提出的遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)的高新技術(shù)武器，在近年來(lái)各國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的不斷革新中，科研機(jī)構(gòu)和人員在大力研制和推廣巡航導(dǎo)彈的同時(shí)，逐漸累積了大量相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。預(yù)計(jì)在未來(lái)10年內(nèi)，將會(huì)有更多的國(guó)家開(kāi)始裝備和使用巡航導(dǎo)彈。從未來(lái)發(fā)展角度分析，巡航導(dǎo)彈及其控制原理和技術(shù)必將向著以下幾點(diǎn)革新：第一，提高制導(dǎo)技術(shù)的命中率。未來(lái)巡航導(dǎo)彈將運(yùn)用慣性+GPS +紅外線成像等技術(shù)進(jìn)行制導(dǎo)，這樣在解決地形匹配和景象匹配系統(tǒng)應(yīng)用難題的同時(shí)，可以獲取更為先進(jìn)的制導(dǎo)軟件和系統(tǒng)。第二，研發(fā)或革新武器的殺傷力。未來(lái)巡航導(dǎo)彈在提高自身摧毀效果的同時(shí)，還會(huì)展現(xiàn)出極強(qiáng)的軟殺傷力。第三，提高隱身技術(shù)

的突破能力。巡航導(dǎo)彈通常需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間和長(zhǎng)距離的飛行，此時(shí)為了提升攻擊的準(zhǔn)確率，導(dǎo)彈導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)利用隱身技術(shù)來(lái)提高自身的飛行安全，從而避免對(duì)方運(yùn)用探測(cè)系統(tǒng)對(duì)自己先進(jìn)行攻擊[6]。由于這一類導(dǎo)彈的體積小，且質(zhì)量輕，在其表層涂上隱身材料，實(shí)際雷達(dá)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的概率極低，同時(shí)再運(yùn)用雷達(dá)、紅外等隱身技術(shù)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能進(jìn)一步降低噪聲，而且可以讓防御系統(tǒng)的跟蹤和探測(cè)工作變得更加困難。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合本文對(duì)巡航導(dǎo)彈導(dǎo)航控制系統(tǒng)的深入探討，可以從慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及地形匹配輔助系統(tǒng)的應(yīng)用原理和技術(shù)內(nèi)容，對(duì)國(guó)內(nèi)外巡航導(dǎo)彈的研發(fā)工作有深入了解。在新時(shí)代背景下，加強(qiáng)對(duì)巡航導(dǎo)彈及其技術(shù)原理等內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解，注重應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)理念進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，不僅能全面提高導(dǎo)彈導(dǎo)航控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平，而且可以進(jìn)一步加強(qiáng)我國(guó)國(guó)防力量。因此，科研學(xué)者要在整合以往工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，多學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)理念，只有這樣才能按照預(yù)期目標(biāo)穩(wěn)步發(fā)展。