多模復(fù)合制導技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與分析

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)的采用單一制導模式的導彈由于單模導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，因而促使制導方式由單模向雙模以及多模方向發(fā)展，以便多種制導方式優(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，提高了導引頭的反隱身、抗干擾和目標識別的能力，增強了導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雙色導引頭以來，多模復(fù)合制導技術(shù)一直是國外精確制導武器的重要發(fā)展方向。歐美發(fā)達國家先后研制并裝備了光學雙色、紅外/雷達復(fù)合、紅外/激光等雙模制導導彈[1]，例如蘇聯(lián)的SA-13防空導彈和法國的近程“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”采用了紫外/紅外雙模復(fù)合體制[2]。這些復(fù)合制導技術(shù)的應(yīng)用充分發(fā)揮了光學的成像識別以及雷達可穿透云霧等優(yōu)勢，大大增強了導彈末段的制導能力和適用范圍。

1 精確制導技術(shù)

1.1 單模制導

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

(1)電視制導

電視制導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，形成并輸出制導控制信號，從而引導導彈命中目標的制導技術(shù)，屬于被動制導方式。電視制導的優(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，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”系列導彈中的A，B 型均采用電視制導體制，如圖1所示。

圖1 AGM-65“幼畜”導彈

(2)紅外制導

紅外制導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，紅外制導技術(shù)已經(jīng)從紅外點源亞成像制導、光學掃描成像制導，發(fā)展到凝視焦平面陣列成像制導，當前紅外成像制導技術(shù)逐漸成為紅外制導技術(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。采用紅外制導的典型代表是美國的AIM-9X“響尾蛇”導彈，如圖2所示[4]。其搭載的紅外成像導引頭采用了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”導彈

(3)激光制導

激光制導是由彈外或彈上的激光束照射目標，激光導引頭利用目標表面漫反射回來的激光跟蹤目標，控制和導引導彈對目標進行攻擊的技術(shù)。激光制導通常分為半主動尋的制導、駕束制導和主動尋的制導等方式，目前技術(shù)最成熟、使用最多的半主動尋的制導，工作波長一般為1.06 μm和10.6 μm。激光半主動制導的特點是制導精度高，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”導彈均是半主動激光制導的典型代表，如圖3～4所示。

圖3 “寶石路”系列炸彈

圖4 AGM-114“海爾法”導彈

(4)雷達制導

雷達制導有主動尋的制導、半主動尋的制導和被動制導，使用較多的是主動制導和被動制導。主動制導是利用雷達發(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導彈是美軍研制的第一款主動雷達制導空空導彈，如圖5所示[4]。被動制導相比主動雷達制導雖然只接收不發(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導彈，如圖6所示[7]。該導彈采用主動雷達/被動雷達雙模復(fù)合導引頭進行末制導。

圖5 AIM-120導彈

圖6 AGM-88E先進反輻射導彈

1.2 多模復(fù)合制導

單模制導方式的技術(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裝備發(fā)展的現(xiàn)實需求。多種模式復(fù)合制導技術(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)合制導是指由兩種或兩種以上的制導傳感器按照一定的方式集成，形成一種整體性能更加優(yōu)越的制導系統(tǒng)，共同完成尋的制導任務(wù)，常見的有紅外/雷達、激光/雷達、主動雷達/被動雷達等。與單模制導相比，多模復(fù)合制導具有以下優(yōu)勢和劣勢：

(1)優(yōu)勢

a.提升了末制導作用距離，提高了制導精度；

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)合制導武器

國外現(xiàn)役精確制導武器裝備中已大量采用光學多模(多波段)、射頻多模、光學與射頻復(fù)合制導的導引頭，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)合制導導彈裝備的導引頭以雙模為主，三模制導正處于研究和試驗階段，裝備量較少。

2.1 雙模復(fù)合制導

雙模復(fù)合制導是在單模制導技術(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彈AIM-260，采用了紅外/雷達雙模復(fù)合制導體制，將替代現(xiàn)役的AIM-120 單模紅外型空空導彈[4]。國外現(xiàn)役裝備中較為著名的雙模復(fù)合制導導彈及制導方式如表1所示，其中具有代表性的如英國的硫磺石和美國的LRASM導彈。

表1 部分雙模復(fù)合導彈及復(fù)合方式一覽表

(1)硫磺石導彈

硫磺石(Brimstone)導彈是歐洲導彈集團(MBDA)為英國空軍開發(fā)的一款空對地反坦克導彈，外形如圖7所示[7]。該導彈最初采用單模毫米波制導方式，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方式。2010年，英國空軍對硫磺石導彈進行了再次升級，命名為硫磺石2[7]。該導彈采用了更加先進的毫米波/激光半主動制導技術(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，且具備更小的光學和紅外特征。

圖7 硫磺石導彈

硫磺石系列導彈主要作戰(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，硫磺石導彈已裝備在AH-64E“阿帕奇”直升機、臺風戰(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彈發(fā)射車，該發(fā)射車內(nèi)置了8枚硫磺石導彈；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彈，用以增強烏軍地面反裝甲的能力[8]。

(2)LRASM導彈

超遠距離反艦導彈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彈。該導彈采用隱身設(shè)計，突防能力強，被稱為世界上第一款人工智能(Artificial Intelligence，AI)反艦導彈，外形如圖8所示[9]。

圖8 LRASM導彈

LRASM的復(fù)合導引頭由英國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，末段則依靠復(fù)合導引頭自主探測并鎖定目標。其復(fù)合導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的雙模制導均屬于被動制導，自身不發(fā)射電磁波，可以有效減少導彈被發(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

三模復(fù)合制導是指具備三種制導模式，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方式實現(xiàn)精確制導的技術(shù)。與雙模復(fù)合制導相比，三模復(fù)合制導的技術(shù)更加復(fù)雜，實現(xiàn)難度更大，成本也更高。目前，三模復(fù)合制導技術(shù)大多處于測試階段，公開的有美國的聯(lián)合空地導彈(Joint Air to Ground Missile，JAGM)和小直徑炸彈GBU-53 SDB II。

(1)JAGM

聯(lián)合空地導彈JAGM作為美國新一代輕型中近程空地導彈，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)合通用導彈(Joint Common Missile，JCM)，旨在用單一的通用型導彈取代現(xiàn)役的AGM-65“小?！睂棥GM-114“海爾法”導彈和機載BGM-71“陶氏”反坦克導彈，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導彈

截止2021年年初，美國陸軍已經(jīng)試射了約103枚JAGM導彈，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的GBU-39 SDB Ⅰ，主要打擊固定目標；另一個是雷神公司主導的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)合的導引頭[13]。載機投放后，SDB-Ⅱ先以GPS/INS導引飛向目標區(qū)域，在末制導初期由激光導引頭捕獲目標，然后毫米波雷達持續(xù)跟蹤目標，最后用紅外導引頭辨別目標進行精確攻擊。

2020年6月，美國國會政府問責局(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

國外裝備的多模導彈的復(fù)合制導方式多樣，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)合制導技術(shù)裝備和發(fā)展的脈絡(luò)來看，復(fù)合制導武器和復(fù)合導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)合制導攻擊武器(Joint Direct Attack Munition，JDAM，即GBU-38)制導炸彈的一半。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彈，采用互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)/非制冷紅外成像雙模制導體制，導彈全長只有700 mm，彈徑75 mm[14]，是復(fù)合導引頭小型化發(fā)展的典型代表。總的來看，多模復(fù)合制導技術(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化導彈”就是能夠根據(jù)不同的作戰(zhàn)環(huán)境，靈活地更換導引頭等部件[15]。例如美軍的AGM-114系列導彈，在導彈研發(fā)初期便將模塊化設(shè)計思路融入導彈設(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，可以將空空導彈的主動雷達導引頭替換成主動雷達/紅外復(fù)合導引頭，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”空空導彈就可以根據(jù)不同的載體適配不同的導引頭。此外，美國波音公司最新型的遠程空空導彈(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彈屬于一種模塊化導彈，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)合制導正在向智能化方向發(fā)展。例如，美國LRASM的復(fù)合導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)合制導的導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)合制導的制導性能，限制了多模制導使用效能的發(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)合制導相比傳統(tǒng)單模制導有著諸多優(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。單模導引頭系統(tǒng)設(shè)計方法通常不能完全滿足復(fù)合制導的要求，復(fù)合導引頭的系統(tǒng)設(shè)計需要結(jié)合導彈的實際工況，在實現(xiàn)制導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)合制導策略的選擇關(guān)乎制導效能和制導精度的提升，綜合各模式探測的優(yōu)勢，合理地設(shè)計全流程制導策略，充分挖掘多模的制導潛力，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；在能見度好的情況下，可以采用半主動激光導引；在目標紅外特征明顯的情況下，使用紅外成像導引。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。總之，多模復(fù)合制導的流程設(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反輻射導彈中采用了寬帶微波制導系統(tǒng)和3 mm主動制導系統(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。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。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、機器學習等。實際應(yīng)用中，需要根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)境、目標特征和導引模式等，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引頭的干擾手段，可使紅外導引頭致盲或致眩；距離拖引和速度拖引干擾是一種針對主動雷達導引頭的有源干擾手段，可使雷達導引頭捕獲干擾目標。抗干擾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模式甚至規(guī)劃路徑，必要時僅使用慣導維持制導。復(fù)合導引頭的一個優(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)合導引頭仿真技術(shù)

多模復(fù)合導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/光學仿真測試軟硬件系統(tǒng)才能實現(xiàn)。國外在導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，針對精確制導武器的需求日益旺盛，多模復(fù)合制導技術(shù)的應(yīng)用提高了精確制導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)合制導技術(shù)和復(fù)合制導武器有較大的研究和發(fā)展空間。