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摘要：导弹武器精确制导技术是指导弹武器感知外部复杂场景信息，并完成对感兴趣目标的探测、识别与跟踪，导引导弹对目标实现精确打击的技术。精确制导技术对于提高导弹武器装备复杂作战环境下对多目标的打击能力起着重要作用。随着现代传感器、数字化、信息化、自动化、网络化技术在武器装备领域的应用日趋成熟，已经涌现出不少智能武器的身影，如智能无人机、智能反坦克导弹、灵巧子弹药，特别是智能化技术快速发展积累了工程应用基础，智能化被诸多军事专家视为导弹技术的又一次革新，将成为导弹武器发展的一个重要方向。
关键词：导弹；智能精确；制导技术
多年来，导弹作为主要精确打击武器，技术水平不断提高，各国装备逐渐普及。与此同时，世界主要强国构筑了愈加严密的空天立体化、网络化反导体系，给现有导弹武器的作战优势和生存能力带来严重威胁。面对不断完善的防御体系和不断提升的拦截能力，导弹如何实现技术性能和作战效能的跃升是一个难题。未来导弹通过自主决策攻击、实时任务规划、全程智能突防等智能化手段增加敌方拦截难度和拦截成本，大幅提高导弹的效费比，有望成为继续保持非对称作战优势、掌控信息化战争的突破口。精确制导与控制技术是以高性能的光电探测器为基础，采用目标识别、成像跟踪等方法，控制和引导制导武器准确命中目标的制导与控制技术。它是确保制导武器在复杂战场环境中既能准确命中选定的目标甚至目标的要害部位，又尽可能减少附带损伤的关键技术。
一、精确制导技术
精确制导技术是指利用目标散射、辐射特性以及运动特性，自主探测、识别与跟踪目标，利用惯性基准和支援保障信息获取自身导航信息，导引和控制制导武器精确命中目标，同时能够满足过程约束和终端约束等性能要求的技术。精确制导技术的研究和发展一直紧密围绕着抗干扰、高精度和智能化的要求进行，目前精确制导技术主要的研究和发展方向有红外凝视焦平面成像制导、红外与毫米波双模复合制导、多模复合制导等。
1、毫米波雷达导引头。从微波时代开始以来，人们用了近 50 年时间才进入毫米波频谱区域。毫米波的波长为 1 厘米～1 毫米，其频率范围在 30G 赫兹～300G 赫兹之间，它介于微波波段与红外波段之间，兼有这两个波段的固有特性，是导弹精确制导武器系统较为理想的波段。毫米波雷达导引头的主要特点是导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、低仰角跟踪性能好、有穿透等离子体的能力、穿透云雾尘埃的能力强以及体积小、重量轻。毫米波雷达导引头的关键部件是射频组件，包括发射机、双工器、天线以及馈电网络。战术应用中要求性能好、尺寸小、封装轻、功耗低、成本低。90 年代利用砷化钾单片集成电路代替混合微波集成电路功能，进而减小射频组件尺寸和重量，使其更适合于导引头的要求。发展微带、集成或模块化收发组件、毫米波复合制导及信息处理技术，利用单片机实现导引头多普勒信号的截获、跟踪和滤波等，都是毫米波雷达导引头的研究课题。
2、红外成像制导系统。红外成像制导技术是一种基于目标和背景的红外辅射成像来完成目标识别与跟踪，并引导红外导弹准确攻击敌方目标的集光、机、电及信息处理于一体的综合技术。红外成像制导系统的发展一是希望扩大红外凝视焦平面阵列的规模，目前已有 1024×1024 的凝视焦平面阵列问世；二是希望研究更快更好的数字图像处理算法和软件，在这方面尚有大量工作需要去做。
（1）信号预处理。预处理是目标识别和跟踪的前期功能模块，包括 A/D转换、自适应量化、图像滤波、图像分割、瞬态动态范围偏量控制、图像增强和阈值检测等。
（2）目标识别。目标的自动识别对于“发射后不管”导弹的红外成像导引头是一个最重要、也是最困难的环节。要识别目标，首先要找出目标和背景的差异，对目标进行特征提取，其次是比较、选择最佳结果特征，并进行决策分类处理。对于导弹制导系统而言，红外成像导引头的识别软件还必须解决点目标段（远距目标）与成像段的衔接问题，必须解决远距离目标很小、提供的像素很少时的目标识别问题。
常用的目标识别方法有大小识别法、外形轮廓识别法、统计检测识别法、矩识别法、Hough 变换识别法、直方图识别法、透视不变量识别法等。
二、智能化对导弹武器装备发展的影响
随着导弹技术达到一定水平，传统技术向上发展难以取得本质飞跃，而反导体系健全、拦截弹能力不断提升，使导弹发展陷入困境。智能化趋势对导弹武器装备发展的影响主要体现在以下方面:
1、作战模式的进化智能化技术赋予了导弹武器系统一定程度的人工智能，未来导弹具备实施先发射再确定目标、空中巡弋攻击、自主目标变更等新功能，有望改进或创新作战模式，降低对中继信息、人在回路的依赖，缩短作战反应时间。 精确打击发挥到极致智能导弹基于智能化精确制导技术，可充分利用有限载荷装填大批量微小型子弹实现外科手术式攻击，提高作战效能，同时避免附带杀伤形成舆论压力。
2、武器装备的作战效费比成为关键势均力敌的作战双方不仅在拼武器装备的性能，很大程度上拼的是经济储备。在控制导弹成本的同时，通过智能突防、组网协同攻击、即时任务更新等智能化手段可以大幅增加敌方的拦截难度和成本消耗，提高导弹的效费比。导弹实现多用途，导弹装备数量需求减少，提升武器装备的性能、降低装备数量是各军事强国的共识。依托自主探测、识别、决策等智能化技术，导弹可实施多种类目标攻击及探测等功能，在通用化、系列化、组合化的基础上实现多用途。
三、导弹智能化的关键技术
1、新型探测与感知技术。快速、有效识别跟踪目标是未来智能导弹区别于传统导弹的重要特点。智能导弹除了将现有导引头不断小型化，还将采用单模多波段、多模探测、高光谱探测、超光谱探测和光纤传感器、网络化传感器等技术，实现远距离全方位探测识别，并使导弹具有更突出的目标跟踪和抗干扰性能。
2、导弹气动/结构/控制一体化设计技术。基于多学科优化方法，气动外形、弹体结构、控制机构设计高度融合，整个导弹成为一个智能体，具有高容积率、翼身融合、可变控制机构、外形隐身等特征，大幅提高操纵性、机动性、隐身性。
3、智能化在线任务规划技术。导弹根据探测感知到的动态目标及环境信息，包括目标速度与过载、集群目标分布、目标隐蔽及防护情况等的目标特性及动态环境，基于弹载高性能计算机构建的微小型控制系统，采用模糊控制、专家系统、神经网络、自适应控制等理论方法，实现导弹自主目标筛选、路径规划、目标分配与更换、攻击决策、任务评估等作战能力。
4、多网融合弹载数据链技术。智能导弹武器相比传统导弹武器，优势之一在于无处不在的网络连接和策略应用的灵活装备，数据链也是导弹实现协同作战的前提。通过融合天基卫星、临近空间滞空飞行器、无人机、预警机、地面雷达等多维空间获取的信息支撑，并通过多模数据链路，提升网络的抗毁性和抗干扰能力，完成上下行数据可靠传输。
积极发展导弹智能化技术，有望成为破解传统技术发展遭遇的瓶颈、实现导弹性能跃升的重要途径。作为一项系统庞大的科学工程，导弹智能化的发展和应用不可能一蹴而就，需要研制单位和用户共同引导和推进，逐步实现导弹智能化。
参考文献：
[1] 耿丽娜, 郑志强, 马建军. 精确制导技术发展研究[C].2010-2011 控制科学与工程学科发展报告. 2019.
[2] 曹红锦.美国精确制导组件技术发展现状分析［J］.四川兵工学报，2019(9):22-25.
[3] 姜广顺.远程精确制导武器作战能力的研究方向［J］.四川兵工学报，2018(10):94-97.
[4] 何率天.空地精确打击体系构成与关键技术[J]. 兵工自动化, 2017(06): 12-15.
[5] 刁兆师. 导弹精确高效末制导与控制若干关键技术研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2019.