機載武器導(dǎo)航與制導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究

史忠彥 吳亞軍 侯俊龍

（濰坊市94333部隊，山東 濰坊 261051）

機載制導(dǎo)武器是指航天飛行器（直升機、無人機）中攜帶的可以進行投射的制導(dǎo)武器，該類型的武器是由非制導(dǎo)航空武器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。為了確保武器的制導(dǎo)效果，機載制導(dǎo)武器中都具有導(dǎo)引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及戰(zhàn)斗部，在三者的支持下，機載制導(dǎo)武器均具有高精度命中和摧毀目標的能力。機載制導(dǎo)武器在攻擊目標時，會根據(jù)目標和自身的運動信息，自動計算預(yù)判目標的行進軌跡，然后按照預(yù)定的導(dǎo)引規(guī)律來實時校正武器飛行軌跡，直至命中目標為止。在機載制導(dǎo)武器中，導(dǎo)引系統(tǒng)作為武器的目標信息收集系統(tǒng)，其需要具備在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下精準識別目標、收集目標信息的能力；控制系統(tǒng)主要負責信號處理、系統(tǒng)管理、飛行軌跡控制、火力決策等功能；導(dǎo)引系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩者共同構(gòu)成機載武器導(dǎo)航與制導(dǎo)的關(guān)鍵性內(nèi)容。

1 機載制導(dǎo)武器的制導(dǎo)方式

現(xiàn)如今，機載制導(dǎo)武器常用的制導(dǎo)方式包括尋的制導(dǎo)、自主制導(dǎo)、遙控制導(dǎo)、復(fù)合制導(dǎo)、多模制導(dǎo)以及多模復(fù)合制導(dǎo)等，具體內(nèi)容如下所述。圖1為制導(dǎo)方式分類。

圖1 制導(dǎo)方式分類

1.1 尋的制導(dǎo)

采用尋的制導(dǎo)的機載制導(dǎo)武器可以通過武器上的制導(dǎo)系統(tǒng)感知目標所發(fā)散的輻射或者反射能量，然后導(dǎo)引武器改變飛行軌跡，飛向目標。常見的尋的制導(dǎo)又分為主動尋的制導(dǎo)、半主動尋的制導(dǎo)以及被動尋的制導(dǎo)3類，其中采用主動尋的制導(dǎo)的武器，同時配置有能量發(fā)射裝置和接收裝置，可以主動發(fā)射和接收能量；采用半主動尋的制導(dǎo)的武器上配置有能量接收裝置，可以接收載機或地面所發(fā)射的照射源；采用被動尋的制導(dǎo)的武器僅配置了接收裝置，可以接收來自目標所發(fā)出的輻射能量[1]。另外，根據(jù)感知目標輻射或反射能量的種類，又可以將機載制導(dǎo)武器分為聲吶制導(dǎo)、激光制導(dǎo)、電視制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)和雷達制導(dǎo)等。相對于其他機載制導(dǎo)武器的制導(dǎo)方式來說，尋的制導(dǎo)具有精度高的優(yōu)點，但是由于制導(dǎo)距離相對較近，所以多用于末段制導(dǎo)。

1.2 自主制導(dǎo)

自主制導(dǎo)是指機載制導(dǎo)武器雖然在飛行過程中既不受地面或者載機上的制導(dǎo)站的控制，也不會同目標之間達成數(shù)據(jù)信息交互，但是仍然可以自主控制飛向目標的一種制導(dǎo)方式。采用自主制導(dǎo)的武器不需要有外界信息做支持，僅依靠武器上配置的測量儀器獲取的地球物理特征就可以實現(xiàn)制導(dǎo)武器的飛行軌跡控制，達成控制武器飛向目標的效果。常見的自主制導(dǎo)種類包括慣性制導(dǎo)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)制導(dǎo)、地形地貌匹配制導(dǎo)、GPS/INS組合制導(dǎo)等。自主制導(dǎo)具有抗干擾能力強和制導(dǎo)距離遠等特點，但是飛行控制能力相對較差，所以多用于攻擊靜止固定目標，在復(fù)合制導(dǎo)中常作為中段制導(dǎo)方式。

1.3 遙控制導(dǎo)

遙控制導(dǎo)主要是由設(shè)置在地面或者載機上的制導(dǎo)站通過遠程信息傳遞的方式進行制導(dǎo)控制。常見的遙控制導(dǎo)方式主要包括指令制導(dǎo)和波束制導(dǎo)2種。在實際控制過程中，制導(dǎo)站會通過制導(dǎo)指令計算裝置實時計算分析目標和武器的運動參數(shù)，合理地選擇導(dǎo)引規(guī)律和制導(dǎo)過程中的動態(tài)要求，然后形成控制指令發(fā)送給武器，由武器上配置的控制系統(tǒng)控制制導(dǎo)武器的飛行軌跡，直至武器命中目標。遙控制導(dǎo)具有抗干擾能力強的優(yōu)點，但是由于需要遠程信號處理傳遞，所以敏捷性相對較低。

1.4 復(fù)合制導(dǎo)

復(fù)合制導(dǎo)就是指武器采用2種或者2種以上的制導(dǎo)方式，并且在實際飛行控制過程中，在不同的飛行階段中依次采用不同的制導(dǎo)手段的制導(dǎo)方式。常用的復(fù)合制導(dǎo)包括INS+末端雷達/紅外制導(dǎo)、GPS/INS+末端雷達/紅外制導(dǎo)等。相對于其他的制導(dǎo)方式來說，復(fù)合制導(dǎo)不僅可以有效確保機載制導(dǎo)武器的制導(dǎo)精度，還可以增加制導(dǎo)距離。

2 尋的制導(dǎo)方式的方法與原理

尋的制導(dǎo)具有多種方式和原理，該文將主要從尋的制導(dǎo)方式進行入手，然后從而引出微波尋的制導(dǎo)、紅外尋的制導(dǎo)以及毫米波尋的制導(dǎo)。他們之間的主要關(guān)系主要可以歸結(jié)為微波尋的制導(dǎo)、激光尋的制導(dǎo)、電視尋的制導(dǎo)、毫米波尋的制導(dǎo)以及紅外尋的制導(dǎo)來進行分析，圖2為尋的制導(dǎo)方式分類。

2.1 尋的制導(dǎo)方式

尋的制導(dǎo)作為當今機載制導(dǎo)武器中最常用的制導(dǎo)方式，其主要原理是利用導(dǎo)引系統(tǒng)來接收目標發(fā)散的輻射或者反射的某種特殊能量來進行目標識別，并以此來確定目標的實際方位及速度，為控制系統(tǒng)的控制制導(dǎo)武器飛向目標提供信息支持。常見的尋的制導(dǎo)方式主要包括微波尋的制導(dǎo)、毫米波尋的制導(dǎo)、紅外尋的制導(dǎo)、電視尋的制導(dǎo)和激光尋的制導(dǎo)等，具體內(nèi)容如下。

圖2 尋的制導(dǎo)方式分類

2.2 微波尋的制導(dǎo)

微波尋的制導(dǎo)主要采用3 cm以上的頻段，其主要分為主動、半主動、被動3種[4]。其中微波主動尋的制導(dǎo)會通過電磁波對目標進行照射，然后通過接收目標的反射信號，并以此來確定目標與制導(dǎo)武器之間的相對位置與速度，為控制系統(tǒng)對制導(dǎo)武器進行調(diào)控提供支持，直至命中目標；微波半主動尋的制導(dǎo)中的照射信號發(fā)射源并非是制導(dǎo)武器，而是通過地面或者載機的制導(dǎo)站發(fā)射，制導(dǎo)武器僅會接收目標所發(fā)射的微波信號，然后以此來控制制導(dǎo)武器的飛行軌跡；微波被動尋的制導(dǎo)中，制導(dǎo)武器會接收目標所產(chǎn)生的輻射電磁波或者自然界電波，在照射到目標后反射的電磁波，最終達成接收信號，控制制導(dǎo)武器飛行目標的效果。

2.3 毫米波尋的制導(dǎo)

毫米波尋的制導(dǎo)主要采用1 mm～10 mm毫米波頻段?，F(xiàn)如今，毫米波尋的制導(dǎo)主要采用主動尋的制導(dǎo)方式。相對于微波尋的制導(dǎo)來說，毫米波尋的制導(dǎo)具有精度高、抗干擾能力強的優(yōu)點，但是在實際應(yīng)用過程中，該種制導(dǎo)方式僅能夠用于距離較短的制導(dǎo)中[5]。

2.4 紅外尋的制導(dǎo)

紅外尋的制導(dǎo)主要是利用制導(dǎo)武器上所配置的紅外探測器來識別、感知目標的所輻射的紅外能量，進而實現(xiàn)對制導(dǎo)武器的實時制導(dǎo)提供信息支持。常見的紅外尋的制導(dǎo)主要分為紅外點源、紅外成像兩大類。其中紅外點源尋的制導(dǎo)主要是通過紅外探測器探測識別、感知目標的高溫部分，然后通過空間濾波等北京鑒別技術(shù)將目標從背景中識別，最終控制制導(dǎo)武器飛向目標；紅外成像尋得制導(dǎo)會通過紅外探測器獲取目標的紅外圖像，然后通過圖像對目標進行識別、定位，實現(xiàn)制導(dǎo)武器的識別控制效果。

2.5 電視尋的制導(dǎo)

電視尋的制導(dǎo)常用于機載制導(dǎo)武器的末段制導(dǎo)，其主要是通過接受目標所反射的可見光信息的方式達成制導(dǎo)效果，也就是說，電視尋的制導(dǎo)從根本上來說屬于被動尋的制導(dǎo)。在實際應(yīng)用過程中，電視尋的制導(dǎo)會通過攝像機來拍攝目標圖像，然后在圖像中提取出目標，然后借助跟蹤波門來實現(xiàn)對目標的跟蹤。電視尋的制導(dǎo)具有體積小、質(zhì)量輕和能耗低等優(yōu)點，更適用于小型機載制導(dǎo)武器的使用。

2.6 激光尋的制導(dǎo)

激光尋的制導(dǎo)主要是通過向目標照射激光束，然后再接收目標所反射的激光，進而實現(xiàn)目標的定位追蹤的制導(dǎo)方式?，F(xiàn)如今，激光尋的制導(dǎo)主要分為主動和半主動2種，其中激光主動尋得制導(dǎo)主要是指制導(dǎo)武器主動向目標發(fā)射激光束，然后接受反射激光，實現(xiàn)激光制導(dǎo)；激光半主動尋的制導(dǎo)方式是當今應(yīng)用范圍最廣、相關(guān)技術(shù)最為成熟的激光尋的制導(dǎo)方式，在應(yīng)用過程中，激光束會由制導(dǎo)武器外的光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射，制導(dǎo)武器會接受激光束照射到目標后所反射的激光，最終由控制系統(tǒng)控制制導(dǎo)武器飛向目標。

3 機載制導(dǎo)武器系統(tǒng)

通常來說，機載制導(dǎo)武器系統(tǒng)主要包括載機、機載火控系統(tǒng)、機載制導(dǎo)武器、地面設(shè)備以及投射裝置。其中，載機是機載制導(dǎo)武器的投射平臺；機載火控系統(tǒng)是設(shè)置在載機上用于機載制導(dǎo)武器瞄準、控制管理的主要系統(tǒng)設(shè)備，通常由跟蹤系統(tǒng)、投射控制系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)3個部分組成；機載制導(dǎo)武器則是實現(xiàn)對目標直接殺傷、摧毀目標的武器設(shè)備，是整個機載制導(dǎo)武器系統(tǒng)的核心組成內(nèi)容；投射裝置主要用于機載制導(dǎo)武器的載機外懸掛和投射；地面設(shè)備主要用于檢查測試機載制導(dǎo)武器的實際情況，并為機載制導(dǎo)武器系統(tǒng)的運行情況提供后備支持。

4 機載制導(dǎo)武器的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今機載制導(dǎo)武器面臨的干擾因素也在不斷增多，所以，要想在作戰(zhàn)過程中充分發(fā)揮出機載制導(dǎo)武器的實際作用，就必須將諸多現(xiàn)代化的信息技術(shù)、材料技術(shù)、探測技術(shù)等技術(shù)手段與機載制導(dǎo)武器進行充分結(jié)合，實現(xiàn)機載制導(dǎo)武器的數(shù)字化、高精度、高速度、強隱身、低成本、多用途、全天候作戰(zhàn)以及遠程突防等能力[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以運用于機載武器導(dǎo)航的制導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)也在逐步增多，進而形成諸多不同的制導(dǎo)方式，在該些制導(dǎo)方式的支持下，機載制導(dǎo)武器的抗干擾能力、制導(dǎo)精準性均得到了有效提升。與此同時，反制導(dǎo)武器相關(guān)的干擾技術(shù)也在逐步完善，未來制導(dǎo)武器識別要與新型信息技術(shù)、材料技術(shù)、探測技術(shù)等諸多技術(shù)手段相結(jié)合，實現(xiàn)機載制導(dǎo)武器的進一步發(fā)展，這樣才能夠適應(yīng)未來日趨復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境。