雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)在防空反導(dǎo)中的應(yīng)用研究

徐勝利，楊革文，吳大祥

（上海機(jī)電工程研究所，上海 200233）

0 引言

根據(jù)近年來(lái)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)模式，以及面臨21世紀(jì)的空中威脅和作戰(zhàn)環(huán)境，未來(lái)新一代防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)面臨的作戰(zhàn)環(huán)境特點(diǎn)是多種類、多方位、多批次、全天候的精確制導(dǎo)武器的飽和攻擊，低空、超低空目標(biāo)的突防，目標(biāo)隱身性能新發(fā)展，復(fù)雜的電子、光電干擾環(huán)境等。隨著光、電干擾技術(shù)、隱身技術(shù)的迅速發(fā)展，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境會(huì)變得十分惡劣，單一頻段或模式的制導(dǎo)武器將難以適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的需求。按未來(lái)發(fā)展型號(hào)的型譜和作戰(zhàn)技術(shù)要求，需研制一種在綜合電子、光電干擾環(huán)境中能有效探測(cè)和跟蹤隱身、“小”目標(biāo)的尋的技術(shù)。

精確制導(dǎo)武器近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的研究和應(yīng)用，雙模復(fù)合制導(dǎo)成為精確制導(dǎo)尋的主要趨勢(shì)之一［1］。雙模導(dǎo)引可充分發(fā)揮不同頻段或兩種制導(dǎo)體制的自身優(yōu)勢(shì)，互相彌補(bǔ)各自的不足，極大地提高作戰(zhàn)效能和生存能力。目前，正在應(yīng)用和研制中的有紫外／紅外、激光／紅外、半主動(dòng)雷達(dá)／主動(dòng)雷達(dá)、被動(dòng)雷達(dá)／主動(dòng)雷達(dá)、雷達(dá)／紅外等雙模復(fù)合尋的制導(dǎo)。在復(fù)合制導(dǎo)體制中，雷達(dá)／紅外復(fù)合制導(dǎo)更受關(guān)注，其具有對(duì)抗多種電子干擾、光電干擾的能力，末制導(dǎo)作用距離遠(yuǎn)，復(fù)雜環(huán)境中辨識(shí)真假目標(biāo)，以及目標(biāo)命中點(diǎn)選擇的能力。因此，雷達(dá)／紅外雙模制導(dǎo)已成為防空反導(dǎo)導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的重要方向［2］。

1 雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭

紫外／紅外復(fù)合制導(dǎo)、半主動(dòng)／主動(dòng)雷達(dá)復(fù)合制導(dǎo)、雷達(dá)／紅外雙模制導(dǎo)等典型制導(dǎo)方式的目標(biāo)特性迥異，故工作原理、制造技術(shù)、信息處理技術(shù)、應(yīng)用環(huán)境等存在較大差別。紫外／紅外復(fù)合導(dǎo)引頭、半主動(dòng)／主動(dòng)雷達(dá)復(fù)合導(dǎo)引頭、雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭三種模式的性能比較見表1。

由表1可知：與其他復(fù)合導(dǎo)引頭相比，雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭可綜合雷達(dá)與紅外性能的優(yōu)點(diǎn)，充分利用雙模復(fù)合尋的制導(dǎo)的雷達(dá)系統(tǒng)作用距離遠(yuǎn)、能提供目標(biāo)的距離信息的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合紅外成像傳感器測(cè)角精度高和目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)，能提供目標(biāo)形狀、隱蔽性能好、實(shí)現(xiàn)全被動(dòng)探測(cè)等特點(diǎn)，增強(qiáng)雙模復(fù)合尋的制導(dǎo)在復(fù)雜環(huán)境中對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別和跟蹤能力，不僅提高導(dǎo)彈的作用距離和制導(dǎo)精度，而且顯著提升復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境中的對(duì)抗能力和作戰(zhàn)效能［3］。

根據(jù)雷達(dá)、紅外制導(dǎo)技術(shù)特點(diǎn)，雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)工作原理是導(dǎo)彈發(fā)射后先由雷達(dá)導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)，形成制導(dǎo)指令引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)，并驅(qū)使紅外導(dǎo)引頭光軸指向目標(biāo)，當(dāng)達(dá)到足夠的紅外信噪比時(shí)，紅外導(dǎo)引頭鎖定目標(biāo)，在最精確的彈道末段由精度較高的紅外導(dǎo)引頭接替制導(dǎo)，從而解決導(dǎo)彈制導(dǎo)精度和對(duì)付輻射源突然關(guān)機(jī)問(wèn)題。在雷達(dá)、紅外制導(dǎo)同時(shí)工作時(shí)，應(yīng)用多種制導(dǎo)信息進(jìn)行雙模融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高對(duì)抗復(fù)雜干擾能力。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)裝備的艦載末端防御RAM導(dǎo)彈最早應(yīng)用了工程實(shí)用化的被動(dòng)微波與紅外復(fù)合的全被動(dòng)尋的雙模導(dǎo)引頭。美國(guó)在對(duì)麻雀系列的AIM／RIM導(dǎo)彈制定發(fā)展研究規(guī)劃ESSM，以適應(yīng)反導(dǎo)、反反艦精確攔擊的作戰(zhàn)需求，其中中低空艦空海麻雀RIM-7R即采用了半主動(dòng)雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合導(dǎo)引頭的技術(shù)，而中程艦空標(biāo)準(zhǔn)SM2-BLOCK3A導(dǎo)彈的改進(jìn)方案也應(yīng)用了半主動(dòng)雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合導(dǎo)引頭［4］。

AIM-152空空導(dǎo)彈作為AIM-54導(dǎo)彈的改進(jìn)型號(hào)，美國(guó)休斯／雷聲公司提出采用主動(dòng)雷達(dá)與紅外復(fù)合的雙模導(dǎo)引頭技術(shù)方案。另外怪蛇6空空導(dǎo)彈將采用主動(dòng)雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合導(dǎo)引頭方案。

反TBM的中高空防空導(dǎo)彈也十分重視雙模導(dǎo)引頭的應(yīng)用研究。以色列的ARROW-2導(dǎo)彈采用主動(dòng)雷達(dá)／紅外成像雙模復(fù)合導(dǎo)引頭體制，用被動(dòng)紅外系統(tǒng)捕獲、跟蹤TBM，用主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭在低高度階段尋的目標(biāo)。另外AKash（Sky）中程區(qū)域防御地空導(dǎo)彈改進(jìn)型采用半主導(dǎo)雷達(dá)導(dǎo)引頭與紅外復(fù)合的雙模導(dǎo)引頭，提高了對(duì)付戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的能力。

雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭不僅廣泛用于防空反導(dǎo)的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，而且在末制導(dǎo)炮彈上有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，典型的有美國(guó)的SADARM反裝甲靈巧彈藥、法國(guó)的TACED制導(dǎo)炮彈，采用毫米波／紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)方案等。

雖然，各國(guó)的研究機(jī)構(gòu)對(duì)雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)形式、使用范圍、作戰(zhàn)效能和性能價(jià)格比等認(rèn)識(shí)并不相同，如雙模導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)集成與導(dǎo)彈小型化的矛盾產(chǎn)生了系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化問(wèn)題，必須在有限的空間內(nèi)同時(shí)兼顧多種導(dǎo)引模式，并能同時(shí)獨(dú)立工作而互不相互干擾；制導(dǎo)指令信息復(fù)雜度的增加和可靠性保證，需同時(shí)處理、比較與融合多種模式下不同特征的信號(hào)，確定何種模式為有效導(dǎo)引模式，此外，還要保證遇到干擾等情況下不同模式間的切換問(wèn)題；高精度會(huì)增加導(dǎo)彈設(shè)計(jì)難度，低成本與高精度的矛盾就成了導(dǎo)彈武器發(fā)展與裝備的問(wèn)題之一；在現(xiàn)代空襲對(duì)抗條件下，干擾與反干擾既有被動(dòng)對(duì)抗，也有主動(dòng)對(duì)抗，關(guān)鍵是在提高雙模導(dǎo)引頭復(fù)合制導(dǎo)效能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多種干擾對(duì)抗。隨著復(fù)合技術(shù)的不斷完善和作戰(zhàn)性能的不斷提高，雙模復(fù)合導(dǎo)引頭的形式也日趨多樣化，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，基于雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭的精確制導(dǎo)導(dǎo)彈成為現(xiàn)代防空反導(dǎo)武器的發(fā)展趨勢(shì)之一。

表1 三種制導(dǎo)模式性能比較Tab.1 Capability contrast of three guidance modes

2 雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)方案

2.1 紅外前置

紅外位標(biāo)器安裝在雷達(dá)天線罩的鼻錐部，其中美國(guó)RIM-7R導(dǎo)彈為典型代表，如圖1所示。該導(dǎo)彈是一種全天候，低空艦載防空導(dǎo)彈，彈長(zhǎng)3.6m，彈徑204mm，射程22km，最大馬赫數(shù)2.5，采用半主動(dòng)雷達(dá)和紅外復(fù)合制導(dǎo)體制，主要用于對(duì)付低空飛機(jī)、直升機(jī)和反艦導(dǎo)彈。

圖1 美國(guó)RIM-7R雙模導(dǎo)引頭Fig.1 USA RIM-7Rdual-model combined seeker

RAM導(dǎo)彈復(fù)合導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)采用紅外（非成像）前置布局結(jié)構(gòu)，微波被動(dòng)探測(cè)子系統(tǒng)的相干螺錐天線分置于導(dǎo)彈頭部?jī)蓚?cè)與彈體固連，紅外成像探測(cè)跟蹤子系統(tǒng)位于導(dǎo)彈頭部中央，如圖2所示。該導(dǎo)彈由美國(guó)和德國(guó)聯(lián)合研制，彈長(zhǎng)2.8m，彈徑127mm，制導(dǎo)精度約3m，特點(diǎn)有費(fèi)效比低、殺傷力強(qiáng)、速度快、無(wú)需照射雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)、射后不管等。已完成改型Block 1導(dǎo)彈研制，Block 1導(dǎo)彈采用被動(dòng)微波／紅外成像導(dǎo)引頭，增加全程紅外制導(dǎo)系統(tǒng)，賦予導(dǎo)彈可攻擊不發(fā)射或只是間歇發(fā)射雷達(dá)波的目標(biāo)的能力，目前正在研制改型Block 2導(dǎo)彈［5］。

2.2 紅外側(cè)置

紅外探測(cè)位標(biāo)器安裝在彈體的外側(cè)面，以美國(guó)SM2-BLOCK3A和臺(tái)灣地區(qū)雄風(fēng)-2導(dǎo)彈為典型代表，如圖3、4所示。

隨著反艦導(dǎo)彈超低空飛行性能逐步提高，美國(guó)海軍進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈尋的改進(jìn)計(jì)劃，該型導(dǎo)彈裝備在美國(guó)和日本的海軍，在SM2導(dǎo)彈原來(lái)雷達(dá)半主動(dòng)末制導(dǎo)基礎(chǔ)上增加了紅外成像導(dǎo)引頭，有效提高了抗干擾性能和制導(dǎo)精度，以解決攔截掠海目標(biāo)、反艦導(dǎo)彈的飽和攻擊等問(wèn)題［6］。標(biāo)準(zhǔn)2中程Block 3A艦空導(dǎo)彈最大射程73km，射高19.8km。

圖2 美國(guó)、德國(guó)RAM復(fù)合導(dǎo)引頭Fig.2 USA and Germany RAM dual-model combined seeker

雄風(fēng)-2導(dǎo)彈為第二代亞聲速中程反艦導(dǎo)彈，彈長(zhǎng)3.9m，直徑350mm，巡航馬赫數(shù)0.9，巡航高度低于15m，射程20～170km。該彈采用中段慣性制導(dǎo)、末段主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)，側(cè)面安裝紅外導(dǎo)引頭，此復(fù)合制導(dǎo)模式顯著提高了導(dǎo)彈的抗干擾全天候作戰(zhàn)能力，單發(fā)導(dǎo)彈命中率可達(dá)90%。

圖3 美國(guó)SM2-Block 3A導(dǎo)彈雙模導(dǎo)引頭Fig.3 Dual-model combined seeker of USA SM2-Block 3Amissile

圖4 臺(tái)灣地區(qū)雄風(fēng)-2雙模導(dǎo)引頭Fig.4 Combined seeker of Taiwan XiongFeng-2missile

2.3 共徑雙模尋的

紅外探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)反射鏡面與雷達(dá)接收天線的陣面合成一體，即將紅外探測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)組件安裝在雷達(dá)天線的中心口面，雷達(dá)接收天線的中間環(huán)形部分同時(shí)作為紅外探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)反射主鏡面。雷達(dá)／紅外共徑的雙模導(dǎo)引頭以魚叉2000導(dǎo)彈為典型代表。

魚叉導(dǎo)彈是美?？哲姮F(xiàn)役最主要的反艦武器，彈長(zhǎng)4.6m，彈徑340mm，射程152km，制導(dǎo)精度約10m。為克服沿岸地形雜波對(duì)主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭干擾，魚叉2000導(dǎo)彈制導(dǎo)模式升級(jí)為新型主動(dòng)雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭，顯著增加導(dǎo)引精確度及突防能力，并可攻擊停泊在港口的艦艇，如圖5所示。

圖5 法國(guó)魚叉2000雙模導(dǎo)引頭Fig.5 France Harpoon 2000dual-model combined seeker

2.4 共形雙模尋

采用主動(dòng)雷達(dá)和紅外成像一體化的雙模技術(shù)，導(dǎo)引頭采用類環(huán)形天線陣，導(dǎo)彈頭部的內(nèi)部空間安裝紅外尋的導(dǎo)引頭及相應(yīng)的萬(wàn)向支架系統(tǒng)，雷達(dá)與紅外系統(tǒng)互不影響，又能滿足導(dǎo)彈氣動(dòng)特性和紅外光學(xué)特性。

雙射程導(dǎo)彈（DRM）采用共形復(fù)合導(dǎo)引體制，導(dǎo)引頭上裝載保形天線，采用電子掃描技術(shù)，可提供極高的離軸發(fā)射角和角跟蹤速率，角跟蹤范圍±90°，最大跟蹤角速度120（°）／s，落入3m半徑圓域的概率不小于95%。目前，該先進(jìn)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了150°離軸發(fā)射角發(fā)射，遠(yuǎn)大于現(xiàn)第四代先進(jìn)導(dǎo)彈離軸角100°。經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)和完善后，有望實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈全方位離軸發(fā)射的目標(biāo)。美國(guó)DRM復(fù)合導(dǎo)引頭如圖6所示。

由雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的實(shí)踐和發(fā)展可知：紅外前置雙模導(dǎo)引頭適于中、低空防空導(dǎo)彈；紅外側(cè)置雙模導(dǎo)引頭較多用于中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈、反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈和攻擊巡航導(dǎo)彈；共徑雙模導(dǎo)引頭主要用于反艦導(dǎo)彈及反坦克導(dǎo)彈；共形雙模導(dǎo)引頭可用于多類防空反導(dǎo)導(dǎo)彈，適用性廣。另外，認(rèn)為彈體共形天線的復(fù)合方案是最利于雙模導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)形式，附著于彈體頭部表面的保形天線、電子掃描跟蹤系統(tǒng)和紅外跟蹤系統(tǒng)的復(fù)合是一個(gè)創(chuàng)新的研究問(wèn)題。雷達(dá)／紅外雙模尋的復(fù)合方案有多種，各種方案有不同的特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，因此應(yīng)根據(jù)使用對(duì)象本身的作戰(zhàn)指標(biāo)要求采用不同的多模尋的形式和多模復(fù)合方案。

圖6 美國(guó)DRM復(fù)合導(dǎo)引頭Fig.6 USA DRM dual-model combined seeker

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)與優(yōu)化

雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭是一個(gè)復(fù)合功能器件。要求其滿足兩個(gè)模式探測(cè)目標(biāo)的共同要求，同時(shí)還能合理地安裝在導(dǎo)彈頭部的有限空間內(nèi)，另還會(huì)對(duì)導(dǎo)彈總體的氣動(dòng)布局和制導(dǎo)控制系統(tǒng)等總體技術(shù)產(chǎn)生影響，需從導(dǎo)彈總體綜合考慮解決。

3.1.1 紅外前置雙模導(dǎo)引頭

紅外前置布局中，在雷達(dá)天線罩的鼻錐部安裝紅外探測(cè)位標(biāo)器，相當(dāng)于在雷達(dá)接收天線前端出現(xiàn)一定體積的金屬遮擋物，這會(huì)影響雷達(dá)接收天線的接收性能，接收天線的增益、副瓣電平、零點(diǎn)電平、電軸漂移以及天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等性能指標(biāo)將發(fā)生變化。對(duì)某確定的雷達(dá)接收天線，性能變化與遮擋物的幾何尺寸大小和雷達(dá)天線接收口面間的相對(duì)位置有關(guān)。因此，在研究紅外前置雙模導(dǎo)引頭時(shí)，先應(yīng)研究紅外探測(cè)器對(duì)雷達(dá)接收天線遮擋的影響，給出解決影響的技術(shù)方法，使雙模導(dǎo)引頭中的紅外系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)均能正常跟蹤目標(biāo)。

對(duì)滾轉(zhuǎn)導(dǎo)彈，采用兩根天線實(shí)現(xiàn)微波被動(dòng)子系統(tǒng)為目標(biāo)相對(duì)彈體縱軸夾角的無(wú)模糊測(cè)角創(chuàng)造了條件，但卻使微波被動(dòng)／紅外成像復(fù)合導(dǎo)引頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生困難。紅外子系統(tǒng)須采用消旋穩(wěn)定技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)及周圍場(chǎng)景的穩(wěn)定、無(wú)模糊成像，微波子系統(tǒng)固連于彈體上，不具備彈體去耦能力與隨動(dòng)跟蹤能力，微波、紅外共伺服穩(wěn)定、跟蹤的實(shí)現(xiàn)成為關(guān)鍵技術(shù)。

3.1.2 紅外側(cè)置雙模導(dǎo)引頭

紅外探測(cè)系統(tǒng)安裝在彈體的外側(cè)，避開了紅外前置方案中紅外系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)天線的遮擋影響，但對(duì)雙模導(dǎo)引頭系統(tǒng)的導(dǎo)彈總體的氣動(dòng)布局和制導(dǎo)控制規(guī)律等總體技術(shù)會(huì)有影響，亦需從導(dǎo)彈總體綜合考慮解決。關(guān)鍵是在末端由雷達(dá)向紅外尋的系統(tǒng)交班時(shí)保證紅外尋的系統(tǒng)的光軸能指向目標(biāo)方向。

3.1.3 雷達(dá)／紅外共徑雙模導(dǎo)引頭

特點(diǎn)是可使雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)與紅外探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器互相兼容，并增大紅外光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑，提高探測(cè)率。此外，可應(yīng)用同一個(gè)伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩者的同步跟蹤。共徑雙模導(dǎo)引頭的主要技術(shù)難點(diǎn)是雷達(dá)／紅外雙模天線罩，需要研制既能透過(guò)一定波段的紅外信號(hào)又要透過(guò)一定雷達(dá)波段的射頻信號(hào)的雙模天線罩材料［7］。

3.1.4 雷達(dá)／紅外共形雙模導(dǎo)引頭

共形雙模導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)彈氣動(dòng)外形、紅外頭罩和共形相控陣天線一體化設(shè)計(jì)方法，既滿足導(dǎo)彈總體氣動(dòng)特性，又?jǐn)U大相控陣天線的掃描視場(chǎng)和紅外跟蹤視場(chǎng)，滿足前向、側(cè)向截獲跟蹤目標(biāo)的戰(zhàn)技要求。其主要技術(shù)難點(diǎn)是雷達(dá)、紅外一體化設(shè)計(jì)的探測(cè)跟蹤和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

3.2 雷達(dá)／紅外雙模信號(hào)融合轉(zhuǎn)換及交班

目標(biāo)特性、作戰(zhàn)環(huán)境和氣象條件不同時(shí)，雷達(dá)與紅外成像導(dǎo)引子系統(tǒng)獲得的信息品質(zhì)也大不相同。因此，雷達(dá)導(dǎo)引頭的觀測(cè)量和紅外成像導(dǎo)引頭的觀測(cè)量進(jìn)行融合濾波，可提高對(duì)目標(biāo)的跟蹤精度，同時(shí)能有效對(duì)抗只針對(duì)雷達(dá)或只針對(duì)紅外的壓制性干擾、靜默干擾等，并能克服環(huán)境對(duì)單一導(dǎo)引頭性能造成的惡劣影響，充分利用雙模導(dǎo)引頭的特點(diǎn)，提高雙模導(dǎo)引頭檢測(cè)、識(shí)別目標(biāo)和抗光、電干擾的能力。當(dāng)某一導(dǎo)引頭受到干擾或受環(huán)境影響無(wú)法得到目標(biāo)信息或產(chǎn)生錯(cuò)誤信息時(shí)，仍可利用另一個(gè)未受干擾或影響的導(dǎo)引頭的信息對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)控制，保證全天候攻擊。

為達(dá)到預(yù)期的目的，雙模導(dǎo)引頭的信號(hào)融合處理是關(guān)鍵。雷達(dá)／紅外雙模尋的制導(dǎo)回路如圖7所示。為實(shí)現(xiàn)雙模導(dǎo)引頭的信號(hào)處理，獲得穩(wěn)定的跟蹤信號(hào)，平穩(wěn)地在雷達(dá)尋的和紅外尋的間轉(zhuǎn)換，以及提高對(duì)目標(biāo)的識(shí)別、跟蹤能力，就要針對(duì)不同類型的雙模導(dǎo)引頭應(yīng)用工程化的信號(hào)融合技術(shù)，建立一實(shí)用的雙模信號(hào)融合處理模型，既要有理論，更重要的是必須通過(guò)試驗(yàn)反復(fù)修改完善。

圖7 雷達(dá)／紅外雙模尋的制導(dǎo)回路Fig.7 Radar／infrared dual-model seeking guidance loop

3.3 雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合系統(tǒng)跟蹤與制導(dǎo)

雷達(dá)／紅外復(fù)合伺服系統(tǒng)的要求是保證雙模導(dǎo)引頭在整個(gè)末制導(dǎo)過(guò)程中能正常、穩(wěn)定地跟蹤目標(biāo)。雙模導(dǎo)引頭是一個(gè)雙通道多輸入、多輸出和變系數(shù)的雷達(dá)／紅外伺服系統(tǒng)組合，要求在系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)快速性間和雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合伺服系統(tǒng)的平穩(wěn)切換和穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)雙模（多模）尋的可靠、穩(wěn)定交班，復(fù)合伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。

目前的導(dǎo)彈多采用比例制導(dǎo)的方式，這需要導(dǎo)引頭輸出與目標(biāo)視線角速率成正比的制導(dǎo)指令，視線角速率是導(dǎo)彈導(dǎo)引律形成的重要信息源，是決定導(dǎo)彈精確制導(dǎo)的關(guān)鍵因素。

雙模導(dǎo)引頭視線角速率有紅外導(dǎo)引頭及雷達(dá)導(dǎo)引頭兩個(gè)信號(hào)源。如雷達(dá)導(dǎo)引頭、紅外導(dǎo)引頭是以機(jī)電式位標(biāo)器為穩(wěn)定平臺(tái)的傳統(tǒng)型導(dǎo)引頭，導(dǎo)引頭背面正交安裝兩個(gè)完全相同的速率陀螺，就可直接測(cè)量天線（或紅外探測(cè)器）在方位和俯仰方向上的空間角速度。當(dāng)速率陀螺測(cè)得彈體擾動(dòng)角速度后，陀螺輸出電壓至放大器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)天線（或紅外探測(cè)器）向與擾動(dòng)相反的方向旋轉(zhuǎn)，力求使天線（或紅外探測(cè)器）在空間的角速度達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)彈體擾動(dòng)解耦，并可根據(jù)速率陀螺測(cè)量信息提取視線角速率。若雷達(dá)導(dǎo)引頭、紅外導(dǎo)引頭為新型捷聯(lián)型導(dǎo)引頭（如相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭），彈體與相控陣天線固聯(lián)，取消傳統(tǒng)導(dǎo)引頭的位標(biāo)器，由波控計(jì)算機(jī)控制波速指向，其波束掃描、轉(zhuǎn)換可認(rèn)為在瞬間完成，無(wú)傳統(tǒng)導(dǎo)引頭的機(jī)構(gòu)跟蹤回路的時(shí)常數(shù)限制，但同時(shí)在進(jìn)行目標(biāo)跟蹤時(shí)得到的角誤差卻無(wú)法直接反映目標(biāo)的視線角速率。因此，為在彈上應(yīng)用相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭，必須解決視線跟蹤角速率提取。目前，相關(guān)研究與實(shí)用還有差距，但已有基礎(chǔ)理論研究和實(shí)際應(yīng)用的前景，成為了研究熱點(diǎn)［8］。

3.4 雷達(dá)／紅外雙模尋的半實(shí)物驗(yàn)證與仿真試驗(yàn)

為評(píng)估和考核雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭的復(fù)合制導(dǎo)性能，雷達(dá)／紅外雙模尋的半實(shí)物仿真技術(shù)成為驗(yàn)證雙模制導(dǎo)性能的有效手段。雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭半實(shí)物試驗(yàn)系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 雷達(dá)／紅外雙模導(dǎo)引頭半實(shí)物試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.8 System of half physical experimentation for radar／infrared dual-model seeker

以試驗(yàn)室為基礎(chǔ)，研制集成能為半實(shí)物仿真提供目標(biāo)雷達(dá)、紅外輻射特性的雙模信號(hào)源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)射頻、紅外仿真試驗(yàn)所需要的模擬彈道的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性，進(jìn)行雙模導(dǎo)引頭復(fù)合性能驗(yàn)證評(píng)估工作，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證雙模導(dǎo)引頭的同步跟蹤，交班系統(tǒng)方案的可行性，以及導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真，為雙模導(dǎo)引頭工程化應(yīng)用提供必要的試驗(yàn)依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

為滿足未來(lái)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的需要，精確打擊武器向多任務(wù)、多用途的方向發(fā)展，具有全天候、全天時(shí)作戰(zhàn)能力。隨著攻防技術(shù)、隱身技術(shù)、電磁和光電干擾技術(shù)不斷的發(fā)展，未來(lái)雷達(dá)／紅外雙模復(fù)合導(dǎo)引頭也在不斷完善和進(jìn)步，必將呈現(xiàn)出更多優(yōu)點(diǎn)和良好前景，也是一類可用于未來(lái)復(fù)雜的電子、光電干擾環(huán)境中能可靠作戰(zhàn)的、實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)末端尋的制導(dǎo)技術(shù)。

［1］ 張宏飛.多模復(fù)合制導(dǎo)武器現(xiàn)狀與分析［J］.航空兵器，2012（6）：24-27.

［2］ 劉 穎.國(guó)外精確制導(dǎo)武器的導(dǎo)引頭技術(shù)的發(fā)展［J］.飛航導(dǎo)彈，2011（8）：70-73.

［3］ 范金榮.21世紀(jì)前20年精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2003，31（1）：30-34.

［4］ 徐春夷.國(guó)外導(dǎo)引頭技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.制導(dǎo)與引信，2012，33（2）：11-14.

［5］ 王慶華.國(guó)外多模復(fù)合尋的制導(dǎo)武器裝備與干擾分析［J］.艦船電子工程，2009，29（4）：43-46.

［6］ 朱傳偉.美國(guó)艦載標(biāo)準(zhǔn)系列導(dǎo)彈對(duì)海軍防空導(dǎo)彈發(fā)展的影響［J］.國(guó)防科技，2014（1）：40-44.

［7］ 彭望澤.防空導(dǎo)彈天線罩［M］.北京：宇航出版社，1993.

［8］ 穆 虹.防空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭設(shè)計(jì)［M］.北京：宇航出版社，1996.