浅谈美军精确制导技术现况及发展

发表时间:2021/7/1   来源:《科学与技术》2021年第29卷3月7期   作者:赵会超 孙怡恺
[导读] 精确制导技术于20世纪70年代提出,后随着光电、微电子等技术的发展进步、全球定位系统(GPS)和高精度惯性导航(INS)
        赵会超 孙怡恺
        火箭军士官学校  山东潍坊青州  262500
        精确制导技术于20世纪70年代提出,后随着光电、微电子等技术的发展进步、全球定位系统(GPS)和高精度惯性导航(INS)等中制导技术得到了广泛使用,多模复合制导技术可在同一制导段,采用两种或两种以上制导方式,也可在不同制导段,采用两种或两种以上制导方式交替工作,使用限制条件变宽、打击精度更高、抗干扰能力更强。
        一、精确制导技术发展现状
        (一)单模制导技术
        1.红外制导
        早期红外导引头采用线列阵红外探测器加旋转光机扫描机构,工作于长波(8~14um),如美“小牛”AGM-65D/F导弹、AGM-84E斯拉姆导弹等。近年来,逐步采用中大规模红外焦平面阵列探测器和凝视工作方式,作用距离更远,热灵敏度、空间分辨率更高,尤其是中波(3~5um)凝视红外成像制导技术成熟发展,如美“斯拉姆”扩展型空地导弹(SLAM-ER)。
        2.激光制导
        由于集束性能好、成本较低,半主动激光制导技术广泛应用于制导弹药。如美“宝石路”系列炸弹大多采用激光制导,部分联合直接攻击弹药(JDAM)正逐步加装激光导引头。美正推进新型激光雷达技术开发,实现高分辨率成像,用于目标(如坦克和飞机)识别、导航和制导,如美自主攻击武器系统(LOCAAS)、精确攻击导弹(PAM)等采用了激光三维成像雷达导引头。
        3.电视制导
        利用目标反射的可见光信息,使用CCD摄像捕获、定位、跟踪并导引武器命中目标,精度高,可对付超低空目标或低辐射能量目标,可用于广泛的光谱频段、抗无线电干扰等,但是对气候条件要求高,在雨、雾天气和夜间不能使用,其典型代表是美国“小牛”AGM-65A/B空地导弹。
        4.毫米波制导
        毫米波制导主动发射毫米波,利用金属材质对毫米波强回波的反射特征,实现导弹在弹道末端的导引。制导精度高、体积小、波束窄、旁瓣低、抗隐身能力强、多普勒分辨力高、低空性能好、可全天候工作,在精确制导技术中占据重要地位。如工作于W波段(3毫米)的美“海尔法”空地导弹(AGM-114)、先进反辐射导弹(AGM-88E)等,工作于Ka波段(8毫米)的直升机载“长弓”空地导弹,“爱国者”拦截弹(PAC-3)等。
        5.地图匹配制导
        景象匹配制导又称地表二维图像相关,它可以通过一个数字景象匹配区域相关器将运载体飞越区域的景象与预存在计算机中有关地区的数字景象进行匹配,从而获得很高的导航精度,一般距目标几十千米处开始工作,主要用于末端制导。地图匹配制导只能在具有起伏特征的地区飞行,在平坦的地区或水平面上飞行使用效果差。采用该项技术的典型装备有“战斧”巡航导弹、AGM-86B空射巡航导弹等。
        (二)复合制导技术
        1.GPS/INS组合制导
        以惯性导航(INS)为主,GPS修正由于时间积累而产生的惯性导航测量装置误差。

可以在飞行前确定相关的任务规划,也可在飞行过程中接收变更目标的位置、高度、距离数据。如美联合直接攻击弹药(JDAM)、宝石路(Paveway)部分型号、“战斧”巡航导弹、AGM-154(JSOW)等均采用了该项技术。
        2.双模末制导
        已发展的有红外/紫外双色、可见光(包括电视与光纤)/红外成像、毫米波/红外成像、激光/红外成像、半主动激光/毫米波等制导模式。如美SADARM末制导反装甲灵巧弹药采用毫米波/红外制导,“毒刺”导弹采用紫外/红外双模制导,PAC-3导弹采用惯性/主动雷达导引等。
        3.三模末制导
        可根据不同的环境条件自动切换选用相应的末制导模式,具有很强的目标识别和抗干扰能力。美国已研究三模末制导技术多年,并在恶劣战场环境中得到了验证,如美采用半主动激光+红外成像+毫米波雷达三模导引头陆军“联合空地导弹”和空军二代小直径炸弹(SDB-II)等。
        二、精确制导技术发展趋势
        随着精确制导武器在战场上的不断使用,系列化、智能化、高射程、高精度、隐身、多功能战斗部、超声速、低成本的需求不断凸显,美紧跟这些需求,重点从以下几个方面发展精确制导技术:
        (一)发展高精度惯性导航制导技术
        因GPS容易受干扰和欺骗,高精度惯性导航制导技术也是一个重要的发展方向。如光纤惯性导航、激光惯性导航、MEMS惯性导航等,通过采用超冷原子干涉仪,可将惯性导航系统定位精度漂移降低几个量级,从而实现近似GPS的定位精度。上述高精度惯性导航系统也可以与末制导系统组成复合制导体制。
        (二)发展多模或复合制导技术
        为满足远程精确打击的需要,将普遍采用中制导和末制导复合制导技术,中制导将采用GPS/INS复合制导,末制导采用双模或多模寻的和自动目标识别技术(ATR)。另外,为适应复杂战场环境,将重点发展波段跨度大、体制差异大的多模复合制导技术,重点将主要集中在小型化共口径集能器、信息融合处理等关键技术上。
        (三)发展智能化制导技术
        智能化制导采用多模或复合成像传感器,融合多传感器获取的信息,应用人工智能技术,使导弹具有目标探测能力、实时判断能力和机动变姿能力。其关键技术包括自动目标捕获、自动目标识别、自动目标选择、自动攻击策略选择等。
        (四)发展微处理技术
        微处理技术是指微米、亚微米层次上对微小物体进行显微操纵和显微加工的技术。微处理技术使精确制导器件小型化、集成化和一体化变为可能,质量更轻、体积更小的制导组件适于导弹的安装,节省有限的空间以增加更多的燃料或炸药,但同时也给电磁兼容性和抗干扰性能带来挑战。2020年前后美军将重点发展微型精密惯性陀螺技术、微型制导炸弹技术等。
        (五)发展弹载数据链技术
        当前,美军实施机动和时间敏感目标精确打击严重依赖数据链系统,通过“人在回路”瞄准锁定目标,但由于多种平台上的数据链采取的报文标准不尽相同,互联互通困难。为整合各军种互不兼容的“烟囱式”系统,美军开始发展联合战术无线电系统(JTRS),以期实现目标信息的实时更新。
        
         
       
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