魏 政，杜 勇，劉 輝，郭鵬程，高 希

(西安電子工程研究所，西安 710100)

0 引 言

隨著科技的進步以及對抗手段的升級演變，精確制導(dǎo)武器遭遇到的干擾類型和干擾樣式越來越多樣化，這些都對精確制導(dǎo)武器的探測性能、反隱身和抗干擾能力提出了更高要求。傳統(tǒng)的采用單一制導(dǎo)模式的導(dǎo)彈由于單模導(dǎo)引頭固有的能力缺陷，難以應(yīng)對復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境，因而促使制導(dǎo)方式由單模向雙模以及多模方向發(fā)展，以便多種制導(dǎo)方式優(yōu)勢互補。多模復(fù)合技術(shù)能夠獲取目標多個維度的信息，提高了導(dǎo)引頭的反隱身、抗干擾和目標識別的能力，增強了導(dǎo)彈針對廣域信息的感知能力和突防能力。

自20世紀70年代以美蘇為代表的國家開始研制光學(xué)雙色導(dǎo)引頭以來，多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)一直是國外精確制導(dǎo)武器的重要發(fā)展方向。歐美發(fā)達國家先后研制并裝備了光學(xué)雙色、紅外/雷達復(fù)合、紅外/激光等雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈[1]，例如蘇聯(lián)的SA-13防空導(dǎo)彈和法國的近程“薩德拉爾”均采用了紅外雙色體制，美國的“毒刺”和法國的“西北風(fēng)”采用了紫外/紅外雙模復(fù)合體制[2]。這些復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用充分發(fā)揮了光學(xué)的成像識別以及雷達可穿透云霧等優(yōu)勢，大大增強了導(dǎo)彈末段的制導(dǎo)能力和適用范圍。

1 精確制導(dǎo)技術(shù)

1.1 單模制導(dǎo)

單模尋的制導(dǎo)技術(shù)是指僅使用一種模式來探測、跟蹤目標，并提取制導(dǎo)信息的制導(dǎo)技術(shù)。由于制導(dǎo)作用距離較短，單模制導(dǎo)較多地被用于末段制導(dǎo)，如紅外單模制導(dǎo)、激光單模制導(dǎo)以及雷達單模制導(dǎo)等均屬于末段尋的制導(dǎo)[3]。目前，國外技術(shù)較為成熟的單模末制導(dǎo)方式主要有以下幾種：

(1)電視制導(dǎo)

電視制導(dǎo)是利用目標反射的可見光信號，由電視攝像頭捕獲、定位并跟蹤目標，形成并輸出制導(dǎo)控制信號，從而引導(dǎo)導(dǎo)彈命中目標的制導(dǎo)技術(shù)，屬于被動制導(dǎo)方式。電視制導(dǎo)的優(yōu)點是利用目標的電耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)圖像信息進行制導(dǎo)，隱蔽性好，分辨率高，成本低；缺點是不能獲得目標的距離等信息，且較易受能見度、天氣等影響，夜間無法使用。美國空軍裝備的AGM-65“幼畜”系列導(dǎo)彈中的A，B 型均采用電視制導(dǎo)體制，如圖1所示。

圖1 AGM-65“幼畜”導(dǎo)彈

(2)紅外制導(dǎo)

紅外制導(dǎo)是利用紅外探測器對目標的紅外輻射進行探測，實現(xiàn)對目標的捕獲、識別與跟蹤，提取目標的角位置和視線角速度等信息，控制導(dǎo)彈追蹤并飛向目標，波段一般選擇3～5 μm的中波紅外和8～12 μm的長波紅外。隨著技術(shù)的進步，紅外制導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)從紅外點源亞成像制導(dǎo)、光學(xué)掃描成像制導(dǎo)，發(fā)展到凝視焦平面陣列成像制導(dǎo)，當前紅外成像制導(dǎo)技術(shù)逐漸成為紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的主流[4]。其優(yōu)點是靈敏度和分辨率高(角分辨率比雷達高出1～2個數(shù)量級)，目標識別能力強，隱蔽性好，可晝夜作戰(zhàn)；缺點是易受云、霧和煙塵等環(huán)境影響，無法獲取彈目距離信息。采用紅外制導(dǎo)的典型代表是美國的AIM-9X“響尾蛇”導(dǎo)彈，如圖2所示[4]。其搭載的紅外成像導(dǎo)引頭采用了128×128像素的碲化銦中波紅外焦平面陣列(Infrared Focal Plane Array，IRFPA)。

圖2 AIM-9X“響尾蛇”導(dǎo)彈

(3)激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)是由彈外或彈上的激光束照射目標，激光導(dǎo)引頭利用目標表面漫反射回來的激光跟蹤目標，控制和導(dǎo)引導(dǎo)彈對目標進行攻擊的技術(shù)。激光制導(dǎo)通常分為半主動尋的制導(dǎo)、駕束制導(dǎo)和主動尋的制導(dǎo)等方式，目前技術(shù)最成熟、使用最多的半主動尋的制導(dǎo)，工作波長一般為1.06 μm和10.6 μm。激光半主動制導(dǎo)的特點是制導(dǎo)精度高，抗干擾能力強，結(jié)構(gòu)簡單；缺點是較易受云雨霧和煙塵等影響，無法全天候工作，且需他機照射。美國的“寶石路”系列炸彈和AGM-114“海爾法”導(dǎo)彈均是半主動激光制導(dǎo)的典型代表，如圖3～4所示。

圖3 “寶石路”系列炸彈

圖4 AGM-114“海爾法”導(dǎo)彈

(4)雷達制導(dǎo)

雷達制導(dǎo)有主動尋的制導(dǎo)、半主動尋的制導(dǎo)和被動制導(dǎo)，使用較多的是主動制導(dǎo)和被動制導(dǎo)。主動制導(dǎo)是利用雷達發(fā)射電磁波，通過空間輻射照射到目標后產(chǎn)生回波從而發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標。主動雷達制導(dǎo)的優(yōu)勢是可以獲取目標的距離、角度、速度等信息，能夠在云霧及煙塵等環(huán)境下工作，具備一定的目標識別能力；缺點是設(shè)計和制造難度大，較易被敵方發(fā)現(xiàn)和受到干擾[5]。美國空軍的AIM-120導(dǎo)彈是美軍研制的第一款主動雷達制導(dǎo)空空導(dǎo)彈，如圖5所示[4]。被動制導(dǎo)相比主動雷達制導(dǎo)雖然只接收不發(fā)射，較難被敵方發(fā)現(xiàn)，覆蓋頻段范圍更寬，但無法獲取彈目距離信息且無法抗目標關(guān)機[6]，通常與主動雷達復(fù)合使用。較為著名的有美國海軍的AGM-88E導(dǎo)彈，如圖6所示[7]。該導(dǎo)彈采用主動雷達/被動雷達雙模復(fù)合導(dǎo)引頭進行末制導(dǎo)。

圖5 AIM-120導(dǎo)彈

圖6 AGM-88E先進反輻射導(dǎo)彈

1.2 多模復(fù)合制導(dǎo)

單模制導(dǎo)方式的技術(shù)成熟度高，成本較低，但是很難應(yīng)對未來復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境和干擾類型，特別是在提倡武器裝備通用化、系列化理念的驅(qū)使下，研發(fā)跨平臺、通用型的武器更是未來精確制導(dǎo)裝備發(fā)展的現(xiàn)實需求。多種模式復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)是解決該問題的一種思路，也是近年世界各國在制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域一直堅持發(fā)展的重要方向。

多模復(fù)合制導(dǎo)是指由兩種或兩種以上的制導(dǎo)傳感器按照一定的方式集成，形成一種整體性能更加優(yōu)越的制導(dǎo)系統(tǒng)，共同完成尋的制導(dǎo)任務(wù)，常見的有紅外/雷達、激光/雷達、主動雷達/被動雷達等。與單模制導(dǎo)相比，多模復(fù)合制導(dǎo)具有以下優(yōu)勢和劣勢：

(1)優(yōu)勢

a.提升了末制導(dǎo)作用距離，提高了制導(dǎo)精度；

b.發(fā)揮了不同頻段、不同探測手段、不同探測體制的優(yōu)勢，提升了抗干擾和反隱身能力；

c.可以獲取更多維度的目標特征信息，提升了復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中目標識別能力和截獲概率；

d.較易適配不同的武器平臺，遂行多種作戰(zhàn)任務(wù)，提升了跨平臺使用的通用性和靈活性。

(2)劣勢

a.結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，制造加工難度大，設(shè)計和研發(fā)成本較高；

b.對器件的體積、功耗和性能要求較高，電磁兼容難度較大；

c.限制并降低了各自單模傳感器的性能。

1.3 多模復(fù)合的準則

為了充分發(fā)揮多模復(fù)合制導(dǎo)抗干擾、反隱身、全天候等優(yōu)勢，各模式之間的復(fù)合應(yīng)該遵循以下準則：

(1)各模式的工作頻段在電磁頻譜上相距越遠越好，這樣既能增加目標在不同背景下的特征信息，也能增加敵方的干擾難度，同時，相互間的頻譜干擾也較少，電磁兼容性較好；

(2)各模式的作用距離盡量實現(xiàn)互補，可以充分發(fā)揮各模式在各個距離段的作用優(yōu)勢；

(3)各模式在探測背景和條件、抗干擾能力方面應(yīng)實現(xiàn)優(yōu)勢互補；

(4)各模式間的探測器器件均應(yīng)具備小型化條件，口徑應(yīng)能兼容，便于一體化設(shè)計。

2 多模復(fù)合制導(dǎo)武器

國外現(xiàn)役精確制導(dǎo)武器裝備中已大量采用光學(xué)多模(多波段)、射頻多模、光學(xué)與射頻復(fù)合制導(dǎo)的導(dǎo)引頭，如以色列拉斐爾(Rafael)公司研制的電視/紅外復(fù)合的長釘(Spike)反坦克導(dǎo)彈，已發(fā)展成為系列化產(chǎn)品，包含迷你長釘(Mini-Spike)、增程長釘(Spike-ER)等[7]。目前，國外現(xiàn)役的多模復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈裝備的導(dǎo)引頭以雙模為主，三模制導(dǎo)正處于研究和試驗階段，裝備量較少。

2.1 雙模復(fù)合制導(dǎo)

雙模復(fù)合制導(dǎo)是在單模制導(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)上擴充和發(fā)展而來，實現(xiàn)方式多樣，如美國正在研制的新一代遠距空空導(dǎo)彈AIM-260，采用了紅外/雷達雙模復(fù)合制導(dǎo)體制，將替代現(xiàn)役的AIM-120 單模紅外型空空導(dǎo)彈[4]。國外現(xiàn)役裝備中較為著名的雙模復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈及制導(dǎo)方式如表1所示，其中具有代表性的如英國的硫磺石和美國的LRASM導(dǎo)彈。

表1 部分雙模復(fù)合導(dǎo)彈及復(fù)合方式一覽表

(1)硫磺石導(dǎo)彈

硫磺石(Brimstone)導(dǎo)彈是歐洲導(dǎo)彈集團(MBDA)為英國空軍開發(fā)的一款空對地反坦克導(dǎo)彈，外形如圖7所示[7]。該導(dǎo)彈最初采用單模毫米波制導(dǎo)方式，2008年經(jīng)過升級后采用了主動毫米波雷達/激光半主動的雙模制導(dǎo)方式。2010年，英國空軍對硫磺石導(dǎo)彈進行了再次升級，命名為硫磺石2[7]。該導(dǎo)彈采用了更加先進的毫米波/激光半主動制導(dǎo)技術(shù)，可以在更加復(fù)雜的環(huán)境中完成對目標的搜索和跟蹤。如今硫磺石導(dǎo)彈的最新型號已發(fā)展到硫磺石3。相比硫磺石2，最新的硫磺石3采用了鴨式布局，續(xù)航時間增加了30%，最大射程達到80 km，且具備更小的光學(xué)和紅外特征。

圖7 硫磺石導(dǎo)彈

硫磺石系列導(dǎo)彈主要作戰(zhàn)對象為地面裝甲類目標，具備全天候作戰(zhàn)能力，雙模中的激光半主動模式主要針對地面靜止目標，毫米波雷達模式主要針對地面移動目標。實際作戰(zhàn)中，導(dǎo)引頭首先根據(jù)地面或他機的激光指示在較遠距離處截獲目標，待穩(wěn)定跟蹤目標后切換至毫米波跟蹤模式；如果雷達已鎖定目標則無需激光指引，單靠主動雷達便可實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。

經(jīng)過多年發(fā)展，硫磺石導(dǎo)彈已裝備在AH-64E“阿帕奇”直升機、臺風(fēng)戰(zhàn)斗機、鷂式戰(zhàn)斗機以及MQ-9“死神”無人機等空中打擊平臺上；同時，也在水面艦艇和反坦克裝甲車等多個海面和地面平臺上進行過發(fā)射。2020年，在波蘭的MSPO2020 國際防務(wù)展覽會上，MBDA展示了一款新式反坦克導(dǎo)彈發(fā)射車，該發(fā)射車內(nèi)置了8枚硫磺石導(dǎo)彈；2022年，俄烏沖突中英國先后向烏克蘭援助了兩批次共計數(shù)百枚陸基型的硫磺石導(dǎo)彈，用以增強烏軍地面反裝甲的能力[8]。

(2)LRASM導(dǎo)彈

超遠距離反艦導(dǎo)彈LRASM(Long Range Anti-Ship Missile，即AGM-158C)是美國洛克希德·馬丁公司在研的一款亞音速遠程反艦導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈采用隱身設(shè)計，突防能力強，被稱為世界上第一款人工智能(Artificial Intelligence，AI)反艦導(dǎo)彈，外形如圖8所示[9]。

圖8 LRASM導(dǎo)彈

LRASM的復(fù)合導(dǎo)引頭由英國BAE系統(tǒng)公司研制，綜合了紅外成像和被動雷達的雙模導(dǎo)引頭。LRASM在飛行過程中利用雙向數(shù)據(jù)鏈獲取衛(wèi)星、無人機、艦船等平臺的數(shù)據(jù)進行中繼制導(dǎo)，末段則依靠復(fù)合導(dǎo)引頭自主探測并鎖定目標。其復(fù)合導(dǎo)引頭可探測和感知飛行航跡內(nèi)的艦船，繞開威脅區(qū)域或無關(guān)艦船，并對探測局域的信號進行智能分類。LRASM的雙模制導(dǎo)均屬于被動制導(dǎo)，自身不發(fā)射電磁波，可以有效減少導(dǎo)彈被發(fā)現(xiàn)和偵測的概率，具備較強的抗干擾和突防能力，加上智能化技術(shù)手段，令其在全球反艦導(dǎo)彈中處于領(lǐng)先水平。

LRASM可搭載在第三代F-16/F-18、第四代F-35B戰(zhàn)斗機以及B-1B、B-2和B-52H轟炸機，還可在艦船、潛艇等平臺上發(fā)射。2019年，LRASM正式裝備美國海軍[9]。2022年，美國海軍采購了48枚LRASM，預(yù)計到2023年將繼續(xù)采購28枚。

2.2 三模復(fù)合制導(dǎo)

三模復(fù)合制導(dǎo)是指具備三種制導(dǎo)模式，能夠根據(jù)預(yù)定策略采用其中任何一種或者同時采用多種制導(dǎo)方式實現(xiàn)精確制導(dǎo)的技術(shù)。與雙模復(fù)合制導(dǎo)相比，三模復(fù)合制導(dǎo)的技術(shù)更加復(fù)雜，實現(xiàn)難度更大，成本也更高。目前，三模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)大多處于測試階段，公開的有美國的聯(lián)合空地導(dǎo)彈(Joint Air to Ground Missile，JAGM)和小直徑炸彈GBU-53 SDB II。

(1)JAGM

聯(lián)合空地導(dǎo)彈JAGM作為美國新一代輕型中近程空地導(dǎo)彈，外形如圖9所示[10]。其前身是20世紀90年代開始研發(fā)的AGM-169聯(lián)合通用導(dǎo)彈(Joint Common Missile，JCM)，旨在用單一的通用型導(dǎo)彈取代現(xiàn)役的AGM-65“小?！睂?dǎo)彈、AGM-114“海爾法”導(dǎo)彈和機載BGM-71“陶氏”反坦克導(dǎo)彈，用于打擊時敏目標[7]。JAGM項目于2007年由美國國防部提出，2008年正式啟動，主要競爭者為洛克希德·馬丁公司和雷神-波音公司組成的聯(lián)合團隊。最初雙方均設(shè)計了激光半主動/紅外/毫米波雷達三模復(fù)合導(dǎo)引頭，洛克希德·馬丁公司的JAGM 采用的是平板縫陣天線和制冷型紅外成像，而雷神公司采用的是拋物面天線和非制冷型紅外成像；后續(xù)由于經(jīng)費原因，洛克希德·馬丁公司采用了激光半主動/毫米波雷達的雙模過渡方案，即AGM-179A。JAGM三模復(fù)合導(dǎo)引頭的三種模式既可以同時工作，也可以相互切換，可以用其中一種模式作為主要模式，另兩種模式作為輔助模式，以克服戰(zhàn)場復(fù)雜環(huán)境的影響，提高抗干擾能力。

圖9 JAGM導(dǎo)彈

截止2021年年初，美國陸軍已經(jīng)試射了約103枚JAGM導(dǎo)彈，其中只有2枚打擊效果不理想[11]；同年年底，美國先后完成了直升機載JAGM導(dǎo)彈對海試射和陸基測試。2022年3月，美國海軍陸戰(zhàn)隊宣布其AH-1Z“蝰蛇”(Viper)攻擊直升機上所配備的JAGM導(dǎo)彈具備了初始作戰(zhàn)能力[12]。

(2)SDB

海灣戰(zhàn)爭后，美國空軍決定研制小直徑炸彈(Small Diameter Bomb，SDB)，旨在兼容現(xiàn)役多種主戰(zhàn)機型，增加飛機一次飛行的載彈量，降低附帶損傷。到目前為止，美國空軍一共發(fā)展出兩型SDB：一個是波音公司主導(dǎo)的GBU-39 SDB Ⅰ，主要打擊固定目標；另一個是雷神公司主導(dǎo)的GBU-53 SDB Ⅱ，可以打擊地面和水面移動目標。目前，美國空軍主要訂購的是SDB Ⅱ，如圖10所示[13]。2020 年10月，美國空軍正式批準SDB Ⅱ裝備F-15E飛機，標志著該彈已正式列裝。

圖10 SDB-Ⅱ?qū)?/p>

SDB Ⅱ基于SDB I炸彈而研制，保留了差分全球定位系統(tǒng)/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS/INS)，采用了激光半主動/非制冷紅外/毫米波雷達三模復(fù)合的導(dǎo)引頭[13]。載機投放后，SDB-Ⅱ先以GPS/INS導(dǎo)引飛向目標區(qū)域，在末制導(dǎo)初期由激光導(dǎo)引頭捕獲目標，然后毫米波雷達持續(xù)跟蹤目標，最后用紅外導(dǎo)引頭辨別目標進行精確攻擊。

2020年6月，美國國會政府問責(zé)局(Government Accountability Office，GAO)發(fā)布評估報告，認為SDB Ⅱ的4項關(guān)鍵技術(shù)(多模導(dǎo)引頭、數(shù)據(jù)鏈、有效載荷和目標分類)基本成熟，生產(chǎn)流程趨于完善。2021年，美國空軍首次從F-35戰(zhàn)機上空投測試了SDB Ⅱ，用以驗證該型炸彈與五代機的兼容性。

3 多模復(fù)合技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國外裝備的多模導(dǎo)彈的復(fù)合制導(dǎo)方式多樣，通用化、系列化程度較高，考慮到技術(shù)復(fù)雜度和成本控制，多模復(fù)合方式仍以雙模復(fù)合為主。當前階段，國外在復(fù)合導(dǎo)引頭的芯片技術(shù)、材料技術(shù)、信息處理等方面優(yōu)勢明顯。從當前國內(nèi)外復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)裝備和發(fā)展的脈絡(luò)來看，復(fù)合制導(dǎo)武器和復(fù)合導(dǎo)引頭正在朝著小型化、低成本、智能化等方向發(fā)展，其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢大致如下：

(1)小型化

不管是機載、艦載還是潛射等平臺，對空間和尺寸的要求都極為苛刻，特別是對于飛機來講，在氣動力和隱身性的制約下，留給導(dǎo)彈的空間極為有限。例如，小型化是SDB-Ⅱ的主要特點，整體質(zhì)量和尺寸只有現(xiàn)役聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器(Joint Direct Attack Munition，JDAM，即GBU-38)制導(dǎo)炸彈的一半。F-22A和F-35A戰(zhàn)斗機在完全隱身的情形下可內(nèi)載8枚SDB-Ⅱ，F(xiàn)-15E可在進氣道下和機腹下掛載20枚SDB-Ⅱ。因此，小型化是導(dǎo)彈設(shè)計必須考量的重要因素，也是限制多模復(fù)合技術(shù)性能提升的關(guān)鍵因素。例如，以色列的迷你長釘(Mini-Spike)被稱為世界上最小的單兵導(dǎo)彈，采用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)/非制冷紅外成像雙模制導(dǎo)體制，導(dǎo)彈全長只有700 mm，彈徑75 mm[14]，是復(fù)合導(dǎo)引頭小型化發(fā)展的典型代表?？偟膩砜矗嗄?fù)合制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展需要綜合考慮多傳感器的小型化和集成化設(shè)計，實現(xiàn)多模探測系統(tǒng)整機的小型化和輕量化，達到降低功耗、增強隱身的目的。

(2)模塊化

模塊化也稱“組合化”，是指重復(fù)利用通用單元(通用模塊)，并補充研制部分專用單元(專用模塊)?！澳K化導(dǎo)彈”就是能夠根據(jù)不同的作戰(zhàn)環(huán)境，靈活地更換導(dǎo)引頭等部件[15]。例如美軍的AGM-114系列導(dǎo)彈，在導(dǎo)彈研發(fā)初期便將模塊化設(shè)計思路融入導(dǎo)彈設(shè)計中，后續(xù)改進型號只需要更換某一艙段便可適應(yīng)新的型號。實戰(zhàn)中，要在超視距空戰(zhàn)中打擊隱身戰(zhàn)斗機，可以將空空導(dǎo)彈的主動雷達導(dǎo)引頭替換成主動雷達/紅外復(fù)合導(dǎo)引頭，當敵方戰(zhàn)斗機在雷達照射下處于“隱身”狀態(tài)時，則可以通過啟用紅外模式捕獲對方的熱輻射特征來捕獲目標。模塊化的設(shè)計思想起源于美國，早在20世紀50年代，美國空軍研制的“獵鷹”空空導(dǎo)彈就可以根據(jù)不同的載體適配不同的導(dǎo)引頭。此外，美國波音公司最新型的遠程空空導(dǎo)彈(Long-Range Air-to-Air Missile，LRAAM)使用了兩級模塊化設(shè)計，便于在隱身戰(zhàn)斗機和非隱身戰(zhàn)斗機間來回切換。美國空軍的下一代空空導(dǎo)彈屬于一種模塊化導(dǎo)彈，預(yù)計在2023年開始啟動該項目。

(3)智能化

隨著人工智能技術(shù)的進步以及戰(zhàn)爭形態(tài)的不斷進化，多模復(fù)合制導(dǎo)正在向智能化方向發(fā)展。例如，美國LRASM的復(fù)合導(dǎo)引頭的智能化水平非常超前，可探測和感知飛行航跡內(nèi)的艦船，自主決策和規(guī)劃路徑；同時，可根據(jù)一定的算法對信號進行分類，準確識別艦艇目標，確定目標打擊點。2020年12月～2021年5月，基于“金帳汗國”彈藥蜂群演示項目，美國空軍先后三次使用F-16測試了“蜂群”SDB[16]，用以驗證SDB的網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化和自主化的作戰(zhàn)能力，充分說明SDB正在朝“彈間組網(wǎng)、多彈協(xié)同”的智能化方向發(fā)展。在數(shù)據(jù)鏈、作戰(zhàn)云、分布式數(shù)據(jù)共享機制等信息化手段的加持下，傳統(tǒng)多模復(fù)合制導(dǎo)武器的探測能力、作用距離和打擊精度等性能將進一步提升。例如，原本彈載信息處理系統(tǒng)無法實時處理的SAR圖像等數(shù)據(jù)，將借助于網(wǎng)絡(luò)化的云平臺得到快速實時的處理，進一步提升導(dǎo)引頭末端甚至中段的目標識別和匹配精度。

(4)自適應(yīng)抗干擾

現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜，各類艦船、飛機等武器單元已裝備多種有源、無源干擾和電子對抗設(shè)備，削弱了來襲導(dǎo)彈的威脅等級和命中概率。目前，美國空軍的F-35戰(zhàn)斗機已具備全向告警和自動干擾對抗投放的能力。復(fù)合制導(dǎo)的導(dǎo)引頭雖具備多種探測模式，可以協(xié)同工作甚至同時工作，但面對日益健全的干擾機制以及不斷升級的對抗手段，可能并不具備適應(yīng)能力。比如可以同時干擾紅外和雷達的拖曳式誘餌彈，其光譜特性、能量特性以及運動特性等更加逼近真實目標，這樣就大大降低了復(fù)合制導(dǎo)的制導(dǎo)性能，限制了多模制導(dǎo)使用效能的發(fā)揮[4]。因此，針對各種類型的干擾手段，復(fù)合導(dǎo)引頭需要具備和提升識別干擾、規(guī)避干擾和利用干擾的能力，建立主動信息感知和博弈手段，合理設(shè)計模式切換或博弈規(guī)則，提升自適應(yīng)干擾能力及突防水平。

4 多模復(fù)合技術(shù)面臨的問題

多模復(fù)合制導(dǎo)相比傳統(tǒng)單模制導(dǎo)有著諸多優(yōu)勢，但隨著復(fù)合樣式的增多，在復(fù)合設(shè)計和應(yīng)用的過程中仍存在一些問題需要優(yōu)化和解決。如在有限的彈體空間內(nèi)如何進行多種傳感器的結(jié)構(gòu)布局和集成設(shè)計，使得各傳感器的性能盡量達到最優(yōu)。這些問題歸納起來大致如下：

(1)復(fù)合系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計涵蓋了理論設(shè)計與工程實際的一系列基礎(chǔ)性工作，不僅需要考慮導(dǎo)彈的彈道特點、作用距離，還要考量復(fù)合方式、復(fù)合策略、掃描方式等[17]。最終目的是要確保所花費的代價能有效增強武器的作戰(zhàn)效能，降低費效比。單模導(dǎo)引頭系統(tǒng)設(shè)計方法通常不能完全滿足復(fù)合制導(dǎo)的要求，復(fù)合導(dǎo)引頭的系統(tǒng)設(shè)計需要結(jié)合導(dǎo)彈的實際工況，在實現(xiàn)制導(dǎo)總體性能指標的前提下保證分機指標的完備性，并盡可能降低各個制導(dǎo)模式分機的實現(xiàn)難度，實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計[18]。因此，多模復(fù)合制導(dǎo)的總體設(shè)計技術(shù)需要在不斷優(yōu)化中迭代完善。

(2)復(fù)合流程設(shè)計

復(fù)合制導(dǎo)策略的選擇關(guān)乎制導(dǎo)效能和制導(dǎo)精度的提升，綜合各模式探測的優(yōu)勢，合理地設(shè)計全流程制導(dǎo)策略，充分挖掘多模的制導(dǎo)潛力，可以最大程度上激發(fā)武器的整體性能。在制定復(fù)合制導(dǎo)策略時應(yīng)因地制宜，例如，對不利于紅外和激光的煙塵雨霧干擾，可以采用雷達制導(dǎo)；在能見度好的情況下，可以采用半主動激光導(dǎo)引；在目標紅外特征明顯的情況下，使用紅外成像導(dǎo)引。這些策略的制定均需要顧及各模式間的優(yōu)勢和劣勢，充分發(fā)揮強強聯(lián)合的特性。例如，美國的JAGM在實際作戰(zhàn)時常常采用紅外成像或半主動激光執(zhí)行夜間精確打擊，用紅外成像完成靜止目標攻擊，用毫米波雷達識別和打擊運動目標。三種模式中以一種為主導(dǎo)模式，另兩種模式為輔助模式，在受到干擾時隨時可以進行模式切換?？傊嗄?fù)合制導(dǎo)的流程設(shè)計應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)場景、打擊對象、有無干擾等情形進行細分設(shè)計，以達到揚長避短的目的。

(3)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計

復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)是在彈體前端有限的空間內(nèi)，將多種傳感器進行合理的集成，既要考慮導(dǎo)彈的主要功能和性能指標，又要兼顧彈體的氣動外形、重心布局，還要關(guān)注各傳感器間的相互制約和耦合[17]。多模復(fù)合結(jié)構(gòu)形式上通常有共平臺和分平臺，共平臺一般又可分為共孔徑和分孔徑兩種實現(xiàn)方式。共孔徑設(shè)計有利于減少平臺掃描硬件，光軸與電軸相互重合，有利于統(tǒng)一坐標系以及保持瞄準線的校準，硫磺石2導(dǎo)彈采用的就是共孔徑的方式[19]。此外，共孔徑也存在伺服平臺負載體積大、重量重以及各傳感器相互遮擋等問題。比如雷神公司的SDB-Ⅱ在位標器上集成了激光、紅外和雷達三種分機，采用激光探測器前置、紅外和毫米波后端分光的方案，由于激光傳感器遮擋了天線的中心位置，導(dǎo)致雷達的增益和副瓣電平等均有所惡化，直接降低了雷達的威力和抗副瓣雜波能力。此外，由于高速飛行和大機動帶來的震動，對紅外成像信噪比以及雷達的相噪等指標產(chǎn)生了不利的影響，彈載振動條件下雷達接收機的相噪至少惡化20 dB。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還需充分考慮減震以及隔離擾動的需求。

(4)復(fù)合天線罩技術(shù)

復(fù)合探測系統(tǒng)對天線罩的要求極為苛刻，既要能對激光、紅外等波段具有較高的透過率，又要滿足光、電、熱、力以及氣動要求，保證良好的瞄準誤差、功率傳輸系數(shù)、大視場等要求。由于復(fù)合頭罩較難兼容，美國在其新一代AGM-88E反輻射導(dǎo)彈中采用了寬帶微波制導(dǎo)系統(tǒng)和3 mm主動制導(dǎo)系統(tǒng)分離孔徑的復(fù)合體制，規(guī)避了寬頻段頭罩研制的難題。

在當前的技術(shù)條件下，每種材料都有各自的局限性。理想的天線罩材料在特定紅外譜段范圍內(nèi)應(yīng)具有可忽略不計的吸收、散射和雙折射，還應(yīng)具有低的折射率和折射率變化率，在特定的微波頻段范圍內(nèi)具有較小的傳輸損耗和方向圖畸變。隨著復(fù)合材料研究的深入開展，新材料制備加工技術(shù)的改進，以及參雜和鍍膜工藝的發(fā)展，目前可用于復(fù)合制導(dǎo)的天線罩材料有硫化鋅、硒化鋅、氟化鎂、藍寶石、石英玻璃和尖晶石等[17]，性能和指標更為優(yōu)越的復(fù)合天線罩材料仍處于研究和探索階段[18]。

(5)復(fù)合信號處理技術(shù)

多模復(fù)合信號處理系統(tǒng)需要處理來自于不同模式的目標的不同特征信號，將不同模式獲取的信息進行比較與鑒別，剔除噪聲和干擾等無用信息，挑選出可信度更高的目標特征信息并參與閉環(huán)制導(dǎo)。這對處理系統(tǒng)平臺的構(gòu)架形式、處理性能、數(shù)據(jù)吞吐速率、功耗和散熱等提出了較高要求，特別是時空配準、紅外模板匹配、目標識別、合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像等都需要完成大量復(fù)雜的計算，其對系統(tǒng)處理的實時性要求更高。因此，采用何種形式的硬件平臺和資源架構(gòu)，需要根據(jù)復(fù)合方式綜合考慮運算量、實時性、復(fù)雜度和功耗等因素，目前較為流行的處理機硬件架構(gòu)大多采用Open VPX，Mini VPX以及VNX。其中，Mini VPX是一種新興的小型化標準嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)[14]，具備豐富的通信接口和支持存儲等功能，能完成較大帶寬的數(shù)據(jù)處理流程，承載較為流行的FPGA+DSP(現(xiàn)場可編程門陣列+數(shù)字信號處理器)、多核DSP或Arm等處理器構(gòu)造，是復(fù)合導(dǎo)彈小型化的發(fā)展方向。

(6)復(fù)合信息融合技術(shù)

信息融合技術(shù)主要是對包括光學(xué)和雷達等多種頻段的特征信息進行提取，并按照一定的算法準則對這些異源異構(gòu)的信息進行有效整合，通過體制優(yōu)選和信息互補獲取置信度更高的目標信息參與制導(dǎo)。數(shù)據(jù)融合主要包括預(yù)處理、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、信息融合等過程。其中，預(yù)處理主要是信息提取以及將各模式獨立的參考系變換到一個統(tǒng)一的坐標系；數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)主要是判斷來自不同模式的目標數(shù)據(jù)是否為同一個目標；信息融合則是對多個模式獲取的數(shù)據(jù)進行整合，用以增強目標的特征信息，所涉及的融合技術(shù)有時空配準、模式識別、機器學(xué)習(xí)等。實際應(yīng)用中，需要根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)境、目標特征和導(dǎo)引模式等，綜合設(shè)計具備特征級、決策級的融合算法。

(7)復(fù)合抗干擾技術(shù)

抗干擾技術(shù)是指導(dǎo)引頭對特定類型的有源或無源干擾具有一定的抵抗能力，能夠在干擾施加時采取相應(yīng)的對抗策略加以規(guī)避。例如，激光定向能干擾是一種針對紅外導(dǎo)引頭的干擾手段，可使紅外導(dǎo)引頭致盲或致眩；距離拖引和速度拖引干擾是一種針對主動雷達導(dǎo)引頭的有源干擾手段，可使雷達導(dǎo)引頭捕獲干擾目標?？垢蓴_的前提是能夠識別干擾，并有一套針對干擾的博弈手段，最大程度地保持對既定目標的持續(xù)捕獲。例如, 美國的LRASM在受到干擾時能夠自主切換制導(dǎo)模式甚至規(guī)劃路徑，必要時僅使用慣導(dǎo)維持制導(dǎo)。復(fù)合導(dǎo)引頭的一個優(yōu)勢就是在一種模式受到干擾時，能夠切換模式繼續(xù)保持對原有目標的跟蹤，并對原有模式獲取的目標航跡等信息進行記憶外推，隨時準備模式間的切換。在應(yīng)對具體干擾時，多模復(fù)合應(yīng)采取什么樣的抗干擾措施，以及采取何種博弈策略，仍是一個值得深入研究的問題。

(8)復(fù)合導(dǎo)引頭仿真技術(shù)

多模復(fù)合導(dǎo)引頭在組裝集成為整機后需要進行多個模式的系統(tǒng)標校和仿真測試，以驗證各模式的探測能力、跟蹤精度等指標是否符合設(shè)計，特別是測角精度、光電軸同軸度、隔離度、抗干擾性能等指標，這些都需要研究和建立一整套寬頻段的射頻/光學(xué)仿真測試軟硬件系統(tǒng)才能實現(xiàn)。國外在導(dǎo)引頭仿真和測試方面一直處于領(lǐng)先地位，如隸屬于美國陸軍裝備司令部(Army Materiel Command，AMC)的先進仿真中心(Advanced Simulation Center，ASC)，擁有紅外成像仿真系統(tǒng)(Infrared Imaging Simulation System，IRISS)、射頻仿真系統(tǒng)(Radio Frequency Simulation System，RFSS)和多光譜仿真系統(tǒng)(Multispectral Simulation System，MSSS)[20]。目前，國外針對單模的仿真測試技術(shù)已趨于成熟，但涉及到多個模式的一體化測試以及針對多模的融合策略、抗干擾手段的仿真測試，公開的資料仍然較少。因此，研究與多模復(fù)合相配套的射頻、光學(xué)仿真測試評價體系變得尤為迫切。

5 總 結(jié)

縱觀近年爆發(fā)的國際沖突和局部戰(zhàn)爭，針對精確制導(dǎo)武器的需求日益旺盛，多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用提高了精確制導(dǎo)武器針對隱身目標和復(fù)雜背景的適應(yīng)性，提升了精確制導(dǎo)武器的抗干擾能力、命中精度和適用范圍，因此，多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)越來越受到軍事強國的重視。

隨著材料技術(shù)、芯片技術(shù)和人工智能技術(shù)的突飛猛進，多模復(fù)合技術(shù)的發(fā)展也日趨成熟，但在應(yīng)對未來導(dǎo)彈小型化、低成本、智能化等需求的前提下，仍面臨著諸如系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綜合仿真等一系列需要研究和優(yōu)化的問題?？偟膩砜矗磥韽?fù)合制導(dǎo)技術(shù)和復(fù)合制導(dǎo)武器有較大的研究和發(fā)展空間。