国外多模复合制导技术

2013-09-12沈远香黄晓霞王永惠

兵器装备工程学报 2013年10期

沈远香，黄晓霞，王永惠

(中国兵器工业第五九研究所，重庆 400039)

单一寻的制导方式既有优点又有缺点，已不能完成现代战场作战需求。如红外制导系统不能测距，全向攻击性能较差;雷达制导系统易受假目标干扰;激光制导系统不能全天候使用［1］。为了克服采用单一模式导引头的缺点与使用上的局限性，多模复合探测是一种有效的技术途经。

多模复合制导指由多种模式的导引头参与制导，共同完成导弹的寻的任务。多模复合制导是在同一制导段上同时采用2种或2种以上频段或末制导方式进行工作的一种制导方式，而复合制导则是指不同制导段采用2种频段或末制导方式交替工作［2］。多模复合制导参与复合制导方式都是寻的制导，因此，有时多模制导技术通常称之为多模复合寻的制导技术。多模复合制导技术中的探测手段既可以用于同一制导段，也可以用于不同的制导段，在实际应用中，多模制导技术一般在末制导段上，因此又称多模复合寻的末制导技术。而多模复合制导具有综合优势，使精确制导武器的制导系统能适应不断恶化的战场环境和目标特性，提高了精确制导武器的突防能力，因此，多模复合制导现已成为精确制导技术发展的重要方向。表1列出了国外多模复合制导技术的主要概况。

表1 国外多模复合制导技术状况分析

1 国外多模复合制导技术研究现状分析

国外从20世纪70年代中期开始研究多模复合制导技术，国外已经成功研制并使用了光学双色(双模)制导技术和微波/红外制导技术，并在积极研制毫米波/红外双模制导技术、主动/被动雷达制导以及其他多模制导技术。目前，一些国家已研制出双模制导武器，正在应用和研制中的多模复合寻的制导主要采用的双模(导引头)方式，主要包括毫米波/红外、雷达/红外、毫米波/激光、激光/红外和光学双色［4］。

毫米波/红外双模制导技术是新一代精确制导武器广泛采用的一种末制导方式。毫米波(1～10 mm)波长介于微波红外之间。具有许多独特的优点。毫米波器件的体积小，重量轻，导引头可以微小型化。受发射机功率的限制，主动式毫米波导引头的作用距离较小，被动式毫米波导引头的作用距离由于受到目标信号强度的限制通常也很小，这也是毫米波导引头最大的缺点，因此，毫米波制导与红外制导组合起来，可以实现功能互补，同时提高了作战效能。目前，各国都非常关注并积极开展该项制导技术，美国、欧洲等多个研究机构在空空、空地、地空、反舰等多种应用领域开展了大量样机研制。美国空军启动了毫米波/红外复合导引头研制计划，有些产品已经在某些武器上得到了初步应用，如美国研制的SADARM末制导反装甲灵巧弹药，德国的SmArt末制导灵巧弹药、ZEPL、EPHRAM，法国研制的TACED反坦克末敏弹以及多国研制的末制导武器Griffn鹰头狮［5］。

红外双色制导技术目前已得到普遍应用。前苏联SA—13防空导弹，采用以双色红外技术改进原弹型，法国的近程SADRAL舰空导弹采用了双色导引头;美国与法国许多近程或近程防空导弹都采用了紫外/红外双模复合制导体制，比较典型的产品有美国的“毒刺”、法国的“西北风”［6］。

此外，美俄也开展了微波雷达多模制导技术的开发与应用;德国与法国也在进行毫米波/红外成像空地导引头的研制;美国着手在空空导弹上开展雷达多模制导技术的研究，对“爱国者”导弹实施改进计划，改进后的导弹采用双模雷达制导。

2 多模复合制导的关键技术分析

1)总体设计技术。单一制导的导引头设计方法不能满足复合制导模式的要求，因此必须研究可与单一模式设计方法兼容的复合制导总体技术。并在此过程中综合考察战术导弹多方面的因素来确定方案，必须考虑导引头模式、工作模段、复合方式和技术参数等［7］。

2)头罩技术。多模头罩材料的研究是一个技术难点，对多模复合导引头头罩材料均匀稳定的物理特性和耐高温、高热传导率的性能要求较高。不同频谱的探测器对导弹头罩材料特性的要求不同，红外头罩一般采用含有金属成分的材料，微波头罩不易用金属材料制作。虽然某些合成材料可以满足电气性能要求，在材料强度、生产成本等方面引起的头罩问题，需头罩设计技术来解决［8］。

3)传感器复合技术。多模传感器是多模导引头的关键部，传感器复合技术从光学结构上来分主要为共孔径复合和分孔径复合。分孔径复合的设计较为简单，也最为常见，但体积比较大，共孔径复合的方式性能最佳，更适合导引头小型化和高性能的要求，但技术难度较大，涉及宽带整流罩设计、光学和红外系统与天线工程设计方面的问题。

4)探测器的共口径技术。工作频率相近的导引头，容易实现共口径，天线罩设计也比较容易。工作频率相差较远的双模导引头，如射频与毫米波的复合，天线实现共口径代价较大，天线罩的设计难度也较大［9］。

5)探测器的集成制造技术。随着探测器探测信息量的增加，信息处理器的处理量加大，传感器的增加和系统总功耗上升等问题，因此多模探测器之间应作统筹规划。随着集成制造技术的日益发展，集成制造技术应用于多模复合探测器集成制造中，使其结构小型化、低功耗、高处理能力等［8］。

6)相位干涉仪技术。在被动雷达参与多模复合制导中，最适宜的结构体系是相位干涉仪。相位干涉仪由分开一定间隔的2个天线单元构成天线系统，通过测量信号到达2个天线单元的相位差换算出信号的方向角。可以在导弹的方位和俯仰面内部设置天线，构成互相垂直的基线，以便同时测量目标的方位角和俯仰角。

7)信息融合技术。信息融合技术主要是在多传感器获取多种频段内的目标特征信息的同时，中心处理器对同时得到多模传感器的输出信息，按一定准则进行融合，以获取正确的信息制导导弹。多传感器信息融合就是利用计算机技术对所按时序获得的若干传感器的探测信息在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需要的决策所进行的处理过程。在软件和算法方面，可采用模式识别法、S-D显示推理法、贝叶斯估计法、模糊逻辑法、多贝叶斯法、产生式规则法等［9］。可以根据作战要求、目标特征和导引头的类别，设计融合算法。在硬件方面，不仅要采用容量大，而且要采用处理能力强的计算系统。

3 国外多模复合制导技术发展趋势分析

由于微波技术、信息处理技术和传输技术等各种高新技术广泛应用于精确制导技术中，随着惯性器件、光电器件的发展，多模复合制导的小型化、低成本、高可靠性方面的问题正逐步解决，精确制导武器在现代战争中得到广泛应用。多模复合制导技术将向以下几个方向发展。

1)毫米波/红外成像制导受到发达国家的重视。多模复合制导中，主被动复合方式最佳，主动式毫米波/红外成像制导受到发达国家的重视，它具有结构轻巧、精度高的特点，成为国外发展多模复合寻的制导的主要方式之一［10］。应用中，在末制导初段主要利用毫米波制导，在近距离时主要利用红外成像制导，毫米波与红外成像复合可在目标识别阶段，充分利用毫米波雷达与红外线探测器提供的目标特征，以提高目标识别能力，实现不同的制导功能［11］。

2)重点研发多模复合成像制导。成像技术应用于制导技术中，可发挥红外线的分辨率和提高制导系统灵敏度，成像技术与其他模式复合，可实现目标的精确定位，精确跟踪，提高目标的精确打击，多模复合成像制导是制导技术研究的重点方向之一［12］。

3)进一步研究和发展红外成像/雷达双模复合制导技术，从而形成一种在制导距离和制导精度方面都比较理想的新型制导方式［10］。

4)多模导引头的工作方式从串行向并行发展。多模制导技术按时序又分为分时串联复合制导和并联复合制导。在分时串联复合制导工作方式下，参与复合的制导技术不是同时工作而是交替工作，也就是当一种模式受到干扰或因某种原因探测不到目标时，才转换到另一种模式。为了在提高抗干扰能力和可靠性的同时，提高导引精度，必须采用多个模式同时工作，将各模式的探测数据进行融合，也就是采用同时并联复合制导模式，对多个传感器获得的信息进行融合。

5)研发新型三模复合制导。三模制导不仅能在功能上互补，而且能提高整体作战效能。目前，美国已经开展了半主动激光/红外成像/毫米波雷达三模导引头的研制，主要用于陆军的联合通用导弹［12］;日本研制的微波/毫米波/红外三模寻的导引头，主要应用于对空导弹，不仅提高了这种对空导弹的命中精度，而且抗干扰能力也得到大幅提升［13］。随着高新技术的大量涌现及其在精确制导技术中的广泛应用，新型三模复合制导是各国研究的重点方向。

6)拓展光学制导技术的应用。雷达成像技术在诸多技术方面存在较大问题，很难应用到导引头中。光学制导技术探测器结构牢固轻巧、高度集成、低成本，在雷达导引头上容易加装，能迅速截获目标，实现光学和微波复合的一种高性能寻的制导系统［8］。

7)智能复合制导是未来发展方向。在硬件和传感器上，采用智能化的信息处理技术，在无人参与的情况下，能够自动探测、自动识别、自动捕获和跟踪目标，形成一套多模复合制导的信息融合方法，获取更丰富的目标信息，提高智能识别处理能力，实现智能化与自动化的智能复合制导技术［14］。

8)积极探索多模复合制导技术新频段、新体制。随着高新技术领域的拓展和应用，新的制导技术不断出现。超长波红外成像、超光谱成像、亚毫米波成像、偏振成像都具有应用于武器制导的技术潜力，因此，各种新频段、新体制的制导技术将逐渐研发，逐步在制导武器中获得应用，并向集成化和通用化方向发展［8］。

在保证多模复合制导性能的前提下，未来多模复合制导系统主要向小型化、微型化、智能化和低成本方向发展。

4 结束语

随着精确制导武器攻击目标的变化、战场环境的复杂化和多样化、对抗手段的不断发展，精确制导武器采用非成像单一寻的制导方式，已难以满足现代作战效能需求，精确制导武器的寻的体制正在逐步从单一模式向多模复合方向发展。多模制导具有其显著的综合优势而迅速发展起来，凭借其突出的优点，已经成为世界各国军事领域的研究热点。

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