《光電對(duì)抗原理與應(yīng)用》課件第2章

第2章光電制導(dǎo)技術(shù)2.1紅外制導(dǎo)2.2激光制導(dǎo)2.3電視制導(dǎo)2.4光纖制導(dǎo)2.5多模復(fù)合制導(dǎo)

2.1紅外制導(dǎo)

紅外制導(dǎo)由于具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好、效費(fèi)比高、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),已成為精確制導(dǎo)武器的重要技術(shù)手段。紅外制導(dǎo)技術(shù)的研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,紅外制導(dǎo)技術(shù)已廣泛用于反坦克導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、末制導(dǎo)炮彈和末制導(dǎo)子彈藥以及巡航導(dǎo)彈等。目前,紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已發(fā)展到70多種,尤其是紅外空空導(dǎo)彈,幾經(jīng)改進(jìn),其發(fā)展型、派生型在美國(guó)等國(guó)家已發(fā)展到17種以上,歷經(jīng)40多年長(zhǎng)盛不衰。發(fā)達(dá)國(guó)家已完成3代紅外空空導(dǎo)彈的研制生產(chǎn),現(xiàn)已進(jìn)入第四代更先進(jìn)的紅外空空導(dǎo)彈的研制階段。紅外制導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)戰(zhàn)的需要,推動(dòng)了紅外制導(dǎo)武器的飛速發(fā)展。紅外制導(dǎo)分為紅外點(diǎn)源尋的制導(dǎo)和紅外成像制導(dǎo)。在軍事需求的牽引和紅外熱成像技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，紅外成像制導(dǎo)技術(shù)已成為光電制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展中的熱點(diǎn)。2.1.1紅外點(diǎn)源尋的制導(dǎo)

紅外點(diǎn)源尋的制導(dǎo)是一種被動(dòng)尋的制導(dǎo)，它是利用彈上設(shè)備接收目標(biāo)輻射的紅外能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤和對(duì)導(dǎo)彈的控制，使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的一種制導(dǎo)技術(shù)。紅外點(diǎn)源尋的制導(dǎo)導(dǎo)彈的出現(xiàn)有三個(gè)重要的原因：不要求發(fā)射平臺(tái)裝備專門(mén)的火控系統(tǒng)，不需要目標(biāo)的特殊射頻輻射，能夠截獲足夠遠(yuǎn)的目標(biāo)。紅外點(diǎn)源尋的器由光學(xué)系統(tǒng)、孔徑光闌、探測(cè)器、信號(hào)處理電路及平臺(tái)電路組成。光學(xué)系統(tǒng)可以是折射式或折反式。目標(biāo)的紅外輻射由主反射鏡或物鏡收集，同中間光學(xué)元件一起將輻射成像在系統(tǒng)焦平面上。孔徑光闌通常是調(diào)制盤(pán)，也就是孔徑框，有時(shí)則是探測(cè)器本身的敏感面。已聚焦的輻射由半導(dǎo)體材料做成的探測(cè)器變換成電信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換是通過(guò)改變電阻率(光導(dǎo)器件)或產(chǎn)生電流(光伏器件)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電信號(hào)由一組電路進(jìn)行處理，用以提高信噪比并確定相對(duì)于給定基準(zhǔn)坐標(biāo)的目標(biāo)位置，以便提供一種驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的手段。光學(xué)系統(tǒng)在空間的穩(wěn)定性則通常用陀螺來(lái)實(shí)現(xiàn)。紅外點(diǎn)源尋的器對(duì)紅外輻射的利用受限于目標(biāo)的輻射波長(zhǎng)、大氣傳輸和探測(cè)器的響應(yīng)度。例如飛機(jī)的輻射與大氣傳輸結(jié)合起來(lái)僅有幾個(gè)窗口可以利用，即1.5～1.8μm、2.0～2.5μm、3.5～4.2μm、4.5～4.8μm和8.5～12.5μm。

紅外點(diǎn)源尋的器對(duì)目標(biāo)紅外輻射的利用還受限于它所采用的失調(diào)角信號(hào)產(chǎn)生方法。這些方法有采用調(diào)制盤(pán)的“中心零”系統(tǒng)、采用調(diào)制盤(pán)的圓錐掃描系統(tǒng)、像點(diǎn)掃描系統(tǒng)、采用調(diào)制盤(pán)或像點(diǎn)掃描的雙色系統(tǒng)、調(diào)制盤(pán)光敏面系統(tǒng)等。各種系統(tǒng)對(duì)紅外輻射有不同的利用率。

1.制導(dǎo)原理

紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭(紅外非成像導(dǎo)引頭)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代中期，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，它在探測(cè)波段及信息處理方式上發(fā)生了很大的變化。世界各國(guó)已分別研制出了不同工作模式的紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭。點(diǎn)源探測(cè)盡管有其局限性，但作為一種導(dǎo)引技術(shù)，由于其具有效費(fèi)比高、被動(dòng)方式工作、能在夜間和不良?xì)庀髼l件下工作、能探測(cè)低空目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，目前仍應(yīng)用于空空、地空、反艦、反坦克等80多種導(dǎo)彈上，被各國(guó)軍隊(duì)廣泛裝備。根據(jù)紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭掃描方式的不同，可把目前仍在使用的紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭分成如下5類(lèi)：旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭、圓錐掃描導(dǎo)引頭、四象限探測(cè)導(dǎo)引頭、玫瑰線掃描導(dǎo)引頭和十字形探測(cè)器導(dǎo)引頭。

1）旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭

旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭通常由一個(gè)同心掃描光學(xué)系統(tǒng)和置于光學(xué)系統(tǒng)焦平面上的調(diào)制盤(pán)組成。調(diào)制盤(pán)隨著陀螺掃描并對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。經(jīng)典的旋轉(zhuǎn)掃描調(diào)制盤(pán)(旭日升型調(diào)制盤(pán))如圖2.1(a)所示。這種調(diào)制盤(pán)的一半刻有半圓環(huán)，其透射比為50％(灰體區(qū))，以提供指示目標(biāo)方位的相位調(diào)制。目標(biāo)像點(diǎn)在調(diào)制盤(pán)上成一彌散圓，它的大小大致與某一半徑處的調(diào)制盤(pán)輻條寬度相匹配，這樣既能有效地調(diào)制，又能濾除大面積的背景干擾。圖2.1(b)為一個(gè)點(diǎn)源目標(biāo)像點(diǎn)經(jīng)調(diào)制后的波形。圖2.1旋轉(zhuǎn)掃描調(diào)制示意圖(a)旭日升型調(diào)制盤(pán)；(b)點(diǎn)源目標(biāo)像點(diǎn)經(jīng)調(diào)制后的波形旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭的調(diào)制盤(pán)多數(shù)設(shè)計(jì)成調(diào)制后為調(diào)幅信號(hào)，調(diào)制度表示目標(biāo)的偏差大小，相位表示目標(biāo)的方位，經(jīng)信息處理電路可將目標(biāo)的偏差大小和相位解調(diào)出來(lái)，使導(dǎo)彈跟蹤目標(biāo)，即使目標(biāo)像點(diǎn)接近調(diào)制盤(pán)中心。旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭的典型靜態(tài)增益曲線(目標(biāo)相對(duì)于導(dǎo)引頭光軸的偏離角與輸出信號(hào)的關(guān)系曲線)見(jiàn)圖2.2。調(diào)制盤(pán)盲區(qū)是該系統(tǒng)所固有的，它直接影響系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的跟蹤精度；線性區(qū)是調(diào)制曲線的關(guān)鍵區(qū)域，其范圍由系統(tǒng)跟蹤誤差所確定，在這一區(qū)域，目標(biāo)對(duì)光軸的偏離角與調(diào)制盤(pán)輸出電壓成正比；飽和區(qū)為不穩(wěn)定區(qū)，它對(duì)系統(tǒng)的固定誤差和隨機(jī)誤差起緩沖調(diào)節(jié)作用，對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差不起作用；邊緣區(qū)需要考慮到捕獲目標(biāo)的需要，從調(diào)制盤(pán)中心到邊緣區(qū)最邊沿處構(gòu)成系統(tǒng)的捕獲視場(chǎng)。圖2.2旋轉(zhuǎn)掃描調(diào)制盤(pán)系統(tǒng)的典型靜態(tài)增益曲線本跟蹤系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)像點(diǎn)向調(diào)制盤(pán)中心移動(dòng)時(shí)，調(diào)制效率減弱，在中心處變?yōu)榱?，載波信號(hào)消失，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。

2）圓錐掃描導(dǎo)引頭

在圓錐掃描系統(tǒng)中，調(diào)制盤(pán)是靜止的，通過(guò)隨著陀螺儀掃描的鍥子或傾斜的反射鏡使目標(biāo)像點(diǎn)在調(diào)制盤(pán)上章動(dòng)。典型的調(diào)制盤(pán)做成一個(gè)輻條輪或類(lèi)似的變體，如圖2.3(a)所示。當(dāng)目標(biāo)像點(diǎn)落在視場(chǎng)中心時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)頻率不變的載頻信號(hào)，如圖2.3(b)所示；當(dāng)目標(biāo)像點(diǎn)偏離視場(chǎng)中心時(shí)，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的寬度和頻率均發(fā)生變化，如圖2.3(c)所示，根據(jù)此變化可將目標(biāo)的偏差大小和相位解調(diào)出來(lái)。圖2.3圓錐掃描調(diào)制示意圖(a)輻條輪調(diào)制盤(pán)和章動(dòng)圓；(b)軸線上像點(diǎn)調(diào)制盤(pán)調(diào)制函數(shù)；(c)偏離軸線像點(diǎn)調(diào)制波形圓錐掃描導(dǎo)引頭典型的靜態(tài)增益曲線見(jiàn)圖2.4。和旋轉(zhuǎn)掃描導(dǎo)引頭相比，在零跟蹤誤差時(shí)圓錐掃描導(dǎo)引頭將產(chǎn)生一個(gè)常幅載頻，使自動(dòng)增益控制工作和跟蹤更穩(wěn)定。圓錐掃描系統(tǒng)的主要弱點(diǎn)是易于將背景與目標(biāo)相混淆?？赏ㄟ^(guò)使用雙色濾光片來(lái)達(dá)到區(qū)分目標(biāo)與背景的目的。

圖2.4圓錐掃描導(dǎo)引頭的典型靜態(tài)增益曲線

3)四象限探測(cè)導(dǎo)引頭

四象限探測(cè)導(dǎo)引頭使用4個(gè)分別分布在四個(gè)象限上的探測(cè)器，目標(biāo)被適當(dāng)聚焦后，在探測(cè)器單元上形成一個(gè)彌散圓，如圖2.5(a)所示。每個(gè)單元探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)弱正比于彌散圓在其上的大小，通過(guò)計(jì)算4個(gè)單元探測(cè)器的信號(hào)來(lái)獲得跟蹤誤差。跟蹤誤差是彌散圓的偏移量的函數(shù)。如圖2.5(b)所示，垂直方向上的跟蹤誤差為

(2-1)其中，si為第i象限元素所探測(cè)到的信號(hào)。類(lèi)似地，水平方向上的跟蹤誤差為

(2-2)

同圓錐掃描導(dǎo)引頭類(lèi)似，由于沒(méi)有使用調(diào)制盤(pán)，四象限導(dǎo)引頭也易于將背景同目標(biāo)相混淆。此類(lèi)跟蹤方式一般在激光制導(dǎo)武器中運(yùn)用較多。圖2.5四象限探測(cè)跟蹤(a)四象限探測(cè)器和目標(biāo)像點(diǎn)；(b)跟蹤誤差

4)玫瑰線掃描導(dǎo)引頭

玫瑰線掃描導(dǎo)引頭以玫瑰圖案掃描目標(biāo)空間。玫瑰圖案由許多閉合線(或稱玫瑰花瓣)組成，如圖2.6(a)所示。這些圖案可通過(guò)兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果兩個(gè)元件的旋轉(zhuǎn)頻率比率合理，則圖案是閉合的。圖2.6玫瑰線掃描(a)玫瑰線掃描圖案示意圖；(b)軸上像點(diǎn)歸一化脈沖系列波形這種圖案的一個(gè)突出特點(diǎn)是每次掃描一個(gè)花瓣，每掃描一個(gè)花瓣通過(guò)一次中心。實(shí)際上，這種圖案可以被認(rèn)為是在中心跟蹤目標(biāo)像的信息，每掃描一次，就更新一次。掃描時(shí)間門(mén)可以優(yōu)化為不包括規(guī)定圖案半徑以外跟蹤得來(lái)的信號(hào)。因?yàn)樗乃矔r(shí)掃描視場(chǎng)很小，玫瑰線掃描導(dǎo)引頭能夠解決總視場(chǎng)內(nèi)的多目標(biāo)問(wèn)題。而且每次掃描，探測(cè)器在目標(biāo)上的滯留時(shí)間相對(duì)較短。在目標(biāo)上的滯留時(shí)間Td

近似為

(2-3)其中：θi為瞬時(shí)視場(chǎng)角(單位為rad)，θ1為總視場(chǎng)角(單位為rad),f1、f2

為兩個(gè)掃描元件的掃描頻率。若取θi=2mrad,

θ1=36mrad,則因?yàn)橥ㄟ^(guò)每個(gè)花瓣的時(shí)間是1/(f1+f2)，滯留時(shí)間對(duì)花瓣掃描時(shí)間的百分比為

(2-4)

即Td只占花瓣掃描時(shí)間的很小一部分。

5)十字形探測(cè)器陣列導(dǎo)引頭

十字形探測(cè)器陣列導(dǎo)引頭采用4個(gè)正交成十字形的探測(cè)器，置于光學(xué)系統(tǒng)焦平面上，光學(xué)系統(tǒng)采用圓錐掃描方式。圖2.7為十字形探測(cè)器陣列及誤差信號(hào)形成示意圖。

當(dāng)無(wú)瞄準(zhǔn)偏差時(shí)，掃描圓中心與探測(cè)器陣列中心重合。探測(cè)器輸出等間隔的脈沖串，誤差信號(hào)為零。當(dāng)出現(xiàn)瞄準(zhǔn)偏差時(shí)，掃描圓中心與探測(cè)器陣列中心不重合，探測(cè)器輸出的脈沖時(shí)間間隔發(fā)生相應(yīng)變化，這些變化經(jīng)處理后產(chǎn)生控制信號(hào)，使跟蹤器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。圖2.7十字形探測(cè)器陣列及跟蹤誤差信號(hào)形成示意圖

2.武器應(yīng)用

紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈的研制始于1948年，即始于美國(guó)的響尾蛇(Sidewinder)導(dǎo)彈的研制。響尾蛇導(dǎo)彈幾十年來(lái)集中對(duì)跟蹤精度、靈敏度、抗干擾和封裝等方面進(jìn)行不斷的改進(jìn)，已經(jīng)從AIM-9L發(fā)展到AIM-9P，至今仍然是極其精確的空空導(dǎo)彈，被譽(yù)為美國(guó)最好的武器之一。采用紅外點(diǎn)源尋的制導(dǎo)的導(dǎo)彈還有美國(guó)的小榭樹(shù)、紅眼睛及其改進(jìn)型尾刺(StingerPOST)、法國(guó)的西北風(fēng)、原蘇聯(lián)的薩姆(SA-7、SA-9、SA-13)等。由于紅外點(diǎn)源尋的空空導(dǎo)彈未能實(shí)現(xiàn)真正的全自主攻擊，不能滿足實(shí)戰(zhàn)的需要，因此美國(guó)、德國(guó)在1989年、日本在1992年都已先后停產(chǎn)這類(lèi)導(dǎo)彈(如響尾蛇AIM-9L)。AIM-9L改進(jìn)型的探測(cè)器采用閉環(huán)式制冷技術(shù)，雖然其截獲目標(biāo)和抗干擾的能力均有明顯提高，但還是滿足不了空戰(zhàn)的需要。紅外空空導(dǎo)彈正在向紅外成像方向方展。2.1.2紅外成像制導(dǎo)

紅外成像制導(dǎo)是紅外成像接收設(shè)備接收由于目標(biāo)體表面溫度分布及輻射的差異而形成的目標(biāo)體“熱圖”。信息處理器對(duì)目標(biāo)體“熱圖”進(jìn)行處理與分析，給出導(dǎo)彈飛行的控制信號(hào)，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。紅外成像導(dǎo)引技術(shù)在精確制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域中占有極為重要的地位，它具有制導(dǎo)精度高、隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)、“發(fā)射后不管”、全天候作戰(zhàn)和可選擇攻擊目標(biāo)要害部位等優(yōu)點(diǎn)，是單模制導(dǎo)體制中重要的發(fā)展方向之一。根據(jù)成像方式的不同，紅外成像導(dǎo)引頭可分為掃描成像和凝視成像兩種。典型的紅外成像導(dǎo)引頭有如下顯著特點(diǎn)：

(1)集高靈敏度、高空間分辨率及大動(dòng)態(tài)范圍于一身，尤其適用于探測(cè)微弱目標(biāo)信號(hào)和鑒別多目標(biāo)。

(2)能在各種復(fù)雜的人為和背景干擾下，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別和命中點(diǎn)的選擇，具有較強(qiáng)的抗光電干擾能力。

(3)具有自主捕獲目標(biāo)的能力、復(fù)雜情況下自動(dòng)決策的能力以及被動(dòng)測(cè)距功能，是一種“發(fā)射后不管”型系統(tǒng)。

(4)利用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)處理目標(biāo)圖像信息，模擬人對(duì)物體的識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)了制導(dǎo)系統(tǒng)的智能化。

(5)可晝夜工作，煙霧穿透能力強(qiáng)，是一種準(zhǔn)全天候的制導(dǎo)系統(tǒng)。

(6)只需改變制導(dǎo)系統(tǒng)的識(shí)別和跟蹤軟件，就可在不同型號(hào)的導(dǎo)彈上使用，具有很強(qiáng)的型號(hào)適應(yīng)能力。

1.制導(dǎo)原理

下面分析一下對(duì)導(dǎo)引頭性能具有至關(guān)重要影響的環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)涉及光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)器、信號(hào)處理模塊等，可以體現(xiàn)出當(dāng)前紅外成像導(dǎo)引頭的發(fā)展水平。

1)光學(xué)系統(tǒng)

整流罩是光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分。它不僅要保護(hù)導(dǎo)引頭系統(tǒng)不受惡劣的氣流環(huán)境的影響，而且還必須允許特定波段的紅外能量穿透。導(dǎo)彈高速飛行時(shí)，在頭罩上產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱現(xiàn)象，其駐點(diǎn)溫度可達(dá)3000K，所以要選擇耐高溫并且具有良好光學(xué)特性的材料。人造寶石就是一種優(yōu)等窗口材料。有的導(dǎo)引頭設(shè)計(jì)避開(kāi)導(dǎo)引頭頭部的高溫區(qū)域，采用側(cè)開(kāi)窗方式，而且為保證視場(chǎng)的大小，窗口是可滾動(dòng)的。不管是頭開(kāi)窗，還是側(cè)開(kāi)窗，制冷措施都是必需的。氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)的成像產(chǎn)生像偏差、像抖動(dòng)和像模糊等，嚴(yán)重影響導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤能力，變幀頻變積分時(shí)間技術(shù)可以較好地校正氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于：可供選擇的紅外光學(xué)材料非常有限，而且導(dǎo)彈中的可用空間有限,嚴(yán)重地限制著光學(xué)系統(tǒng)的尺寸，使紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性很小。光學(xué)系統(tǒng)的總體趨勢(shì)是向著孔徑共享和多波段方向發(fā)展。另外，處理非球面整流罩的能力將為減小空氣動(dòng)力阻礙的尖拱形設(shè)計(jì)提供支持。

2)探測(cè)器

紅外成像探測(cè)器技術(shù)是整個(gè)導(dǎo)引頭中發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域之一，其趨勢(shì)是體積更小、功效更強(qiáng)和更加集成化。凝視紅外焦平面陣列探測(cè)器相對(duì)掃描型探測(cè)器，其技術(shù)更為復(fù)雜，難度更大。紅外探測(cè)器按照制冷與否可分為制冷型和非制冷型兩種，常見(jiàn)的探測(cè)器材料有碲鎘汞(HgCdTe)、銻化銦(InSb)、硅化鉑(PtSi)、量子阱(QWIP)、微熱輻射計(jì)、鐵電體等。盡管碲鎘汞探測(cè)器具有很多優(yōu)點(diǎn)，諸如高靈敏度、低噪聲和1～15μm波段的響應(yīng)范圍等，但要使其進(jìn)一步發(fā)展，必須克服其固有特性限制。以色列的半導(dǎo)體設(shè)備公司開(kāi)發(fā)了一系列數(shù)字化的FPA探測(cè)器，其最新產(chǎn)品是480×384元的銻化銦探測(cè)器。和傳統(tǒng)的320×256元模擬的FPA探測(cè)器相比，該探測(cè)器具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，如探測(cè)距離增加了22%～35%，更容易集成和進(jìn)行功能定制等。未來(lái)紅外傳感器值得注意的是使用QWIP，這種紅外傳感器的波段可以在包括長(zhǎng)波段在內(nèi)的較寬波帶范圍內(nèi)選擇，而且與長(zhǎng)波段傳感器碲鎘汞相比，該探測(cè)器具有更容易制造的優(yōu)點(diǎn)。非制冷導(dǎo)引頭是一個(gè)值得注意的發(fā)展方向，由于它不需用制冷器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、價(jià)廉，更適合于導(dǎo)引頭這種“一次性消費(fèi)”應(yīng)用。但是，非制冷導(dǎo)引頭的性能目前還不足以與制冷型的相媲美。已有的非制冷型探測(cè)器多為熱探測(cè)器，其響應(yīng)速度慢、靈敏度低，不能滿足高速高靈敏度探測(cè)的需要，但其探測(cè)波段寬、無(wú)選擇性。

探測(cè)器的發(fā)展是與軍事需求緊密聯(lián)系的。彈道導(dǎo)彈防御要求紅外焦平面陣列必須具有如下特性：高靈敏度、大規(guī)模、高幀頻和低溫工作性能，這對(duì)當(dāng)前的探測(cè)器技術(shù)是極大的挑戰(zhàn)。

3)信號(hào)處理模塊

導(dǎo)引頭的信息處理建立在高速硬件和高效算法的基礎(chǔ)上，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。首先，需要幀成像積分時(shí)間、幀圖像傳輸時(shí)間和幀圖像處理時(shí)間在幀周期之內(nèi)完成；其次，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別是實(shí)現(xiàn)智能尋的制導(dǎo)的關(guān)鍵，涉及到預(yù)處理、圖像處理、目標(biāo)特征提取和分類(lèi)處理等技術(shù)；最后，由于彈載空間的限制，要求處理器必須輕、小型化。

2.典型武器應(yīng)用

1)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在空對(duì)空導(dǎo)彈中的應(yīng)用

第四代近距格斗導(dǎo)彈采用了掃描成像和凝視成像的紅外成像導(dǎo)引頭。目前，積極發(fā)展紅外成像制導(dǎo)空對(duì)空導(dǎo)彈的有美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、以色列、南非等國(guó)家。主要代表性型號(hào)有：美國(guó)的“響尾蛇”(AIM-9L/X)、法國(guó)的“紅外型米卡”(MICA-IR)、英國(guó)的先進(jìn)近程空對(duì)空導(dǎo)彈(ASRAAM)、德國(guó)的尾翼控制型紅外成像系統(tǒng)(IRIS-T)導(dǎo)彈、南非的“空中射水魚(yú)”(A-Darter)和以色列的“怪蛇”(Ⅳ/Ⅴ)等。這些導(dǎo)彈中的大部分已服役，小部分還處在研制和試驗(yàn)階段。其中，英國(guó)的先進(jìn)近程空對(duì)空導(dǎo)彈(ASRAAM)、德國(guó)的IRIS-T導(dǎo)彈是最有代表性的產(chǎn)品。

英國(guó)MBDA公司研制的先進(jìn)近程空對(duì)空導(dǎo)彈(ASRAAM)，是一種典型的高速、低阻第二代紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)，能在較遠(yuǎn)的距離上截獲目標(biāo)。其制導(dǎo)與控制系統(tǒng)包括成像導(dǎo)引頭捷聯(lián)式撓性陀螺系統(tǒng)、燃?xì)舛嫫D(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。紅外成像導(dǎo)引頭采用工作在3～5μm中波紅外波段的128×128元(或64×64元)探測(cè)器面陣和藍(lán)寶石整流罩，探測(cè)距離為5km。凝視陣列與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、專用成像軟件相結(jié)合，使該導(dǎo)彈具有高目標(biāo)截獲能力，能跟蹤作大機(jī)動(dòng)飛行的目標(biāo)，從而提高了格斗性能，使導(dǎo)彈成為一種先進(jìn)的格斗導(dǎo)彈。其導(dǎo)引頭能顯示目標(biāo)圖像，并允許大離軸角(±90°)發(fā)射。當(dāng)與適當(dāng)?shù)拿闇?zhǔn)系統(tǒng)(如頭盔瞄準(zhǔn)具)配合時(shí)，飛行員可進(jìn)行導(dǎo)彈越肩發(fā)射。該導(dǎo)彈于2002年裝備英國(guó)皇家空軍，被西方公認(rèn)為第4代空對(duì)空導(dǎo)彈。

德國(guó)迪爾BGT公司研制的IRIS-T導(dǎo)彈，是一種近程空對(duì)空紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈的高分辨率掃描式紅外成像導(dǎo)引頭采用工作在3～5μm中波紅外波段的128×4銻化銦探測(cè)器陣列和數(shù)字信號(hào)處理部件，可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并瞄準(zhǔn)目標(biāo)的某個(gè)部位，離軸發(fā)射角達(dá)±90°。該導(dǎo)彈1995年開(kāi)始研制，2003年服役。

2)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在空對(duì)地導(dǎo)彈中的應(yīng)用

紅外成像制導(dǎo)技術(shù)大量用于近程空對(duì)地導(dǎo)彈的制導(dǎo)以及中、遠(yuǎn)程空對(duì)地導(dǎo)彈(包括空射巡航導(dǎo)彈)的末端制導(dǎo)。大約30余種空對(duì)地導(dǎo)彈采用了紅外成像制導(dǎo)技術(shù)。目前，積極發(fā)展紅外成像制導(dǎo)空對(duì)地導(dǎo)彈的國(guó)家主要有美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、意大利、以色列、日本、南非等。采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的近程空對(duì)地導(dǎo)彈的典型代表，是美國(guó)“小?！?AGM-65G)空對(duì)地導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈采用的WGU-10/B紅外成像導(dǎo)引頭，利用4×4元碲鎘汞探測(cè)器，光機(jī)掃描成像。美軍在1999年的科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中曾大量使用AGM-65G型空對(duì)地導(dǎo)彈。作戰(zhàn)使用中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題是偏離目標(biāo)。改進(jìn)的AGM-65G2型仍采用紅外成像制導(dǎo)，但改進(jìn)了紅外導(dǎo)引頭及相關(guān)軟件，提高了全天候“發(fā)射后不管”的對(duì)地攻擊能力。該導(dǎo)引頭還被用于其他導(dǎo)彈，如“斯拉姆”(AGM-130C、AGM-84E)和“增強(qiáng)型斯拉姆”導(dǎo)彈。中、遠(yuǎn)程空對(duì)地導(dǎo)彈的末端制導(dǎo)大量采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)。例如，英國(guó)按照國(guó)防部1991年提出的遠(yuǎn)程空對(duì)地導(dǎo)彈需求，發(fā)展常規(guī)裝備防區(qū)外導(dǎo)彈(CASOM)。包括美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、以色列等國(guó)的多家公司參加競(jìng)標(biāo)，提出的競(jìng)標(biāo)方案共有8種，包括美國(guó)天鷹(Airhawk)、遠(yuǎn)程斯拉姆、怪獸-36和英國(guó)的“飛馬座”、“風(fēng)暴亡靈”等。其共同的特點(diǎn)是，末端制導(dǎo)均采用紅外成像制導(dǎo)模式。最終英國(guó)的“風(fēng)暴亡靈”中標(biāo)。“風(fēng)暴亡靈”巡航導(dǎo)彈是20世紀(jì)80年代中期由英國(guó)宇航公司和法國(guó)馬特拉公司開(kāi)始聯(lián)合研制的，2002年裝備英國(guó)皇家空軍。該導(dǎo)彈采用制冷型中波紅外凝視焦平面陣列成像導(dǎo)引頭。美國(guó)的AGM-158型聯(lián)合空對(duì)地防區(qū)外導(dǎo)彈(JASSM)是美國(guó)空軍2003年裝備的新一代防區(qū)外發(fā)射的空對(duì)地武器。1996年，美國(guó)海軍和空軍聯(lián)合啟動(dòng)了該項(xiàng)目，由麥道公司(現(xiàn)波音公司)與洛克希德·馬丁公司聯(lián)合研制。其導(dǎo)引頭是在美國(guó)陸軍“標(biāo)槍”導(dǎo)彈基礎(chǔ)上研制而成的，采用工作波長(zhǎng)為3～5μm的256×256元焦平面陣列探測(cè)器，具有自主識(shí)別目標(biāo)的能力。美國(guó)2004年開(kāi)始批量生產(chǎn)的AGM-154C聯(lián)合防區(qū)外武器(JSOW)，即“杰索”已采用了非制冷紅外成像制導(dǎo)。

15種以上空射巡航導(dǎo)彈的末端制導(dǎo)采用了紅外成像制導(dǎo)技術(shù)。這些巡航導(dǎo)彈包括美國(guó)的AGM-84E“斯拉姆”、AGM-84H“增強(qiáng)型斯拉姆”(SLAM-ER)、AGM-158聯(lián)合空對(duì)地防區(qū)外導(dǎo)彈(JASSM)、英國(guó)的“風(fēng)暴亡靈”(StormShadow)、“飛馬座”(Pegasus)，法國(guó)的“反永久設(shè)施型阿帕奇”(APACHE-AI)、常規(guī)中程空對(duì)地導(dǎo)彈(ASMP-C)、遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器(APTGD)、德國(guó)/瑞典的“金牛座”(Taurus)系列、日本的ASM-2等。

3)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在地對(duì)空導(dǎo)彈中的應(yīng)用

紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在地對(duì)空導(dǎo)彈上的應(yīng)用相對(duì)較少，目前，美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家裝備和在研的采用紅外成像末端制導(dǎo)的地對(duì)空導(dǎo)彈約有十余種，主要是：美國(guó)的戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御導(dǎo)彈(THAAD)、大氣層外輕型射彈(LEAP)、長(zhǎng)波紅外先進(jìn)尋的器(LATS)、大氣層外攔截導(dǎo)彈(ERIS)以及美國(guó)、德國(guó)和丹麥聯(lián)合研制的RIM-116Blockl“拉姆”(RAM)艦對(duì)空導(dǎo)彈。這些導(dǎo)彈或采用了工作在中波紅外波段的256×256元硅化鉑凝視焦平面陣列，或采用工作在長(zhǎng)波紅外波段的128×128元碲鎘汞焦平面陣列，僅有RIM-116Blockl艦對(duì)空導(dǎo)彈采用128×1元中波銻化銦線陣。美國(guó)的戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御(THAAD)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是美國(guó)在20世紀(jì)90年代為戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御計(jì)劃重點(diǎn)開(kāi)發(fā)研制的第一種可用于大氣層內(nèi)外的動(dòng)能撞擊型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)?！爸苯用小笔瞧渥铒@著的特征。其導(dǎo)引頭采用256×256元硅化鉑中波紅外焦平面陣列和全反射光學(xué)系統(tǒng)。利用環(huán)形激光陀螺慣性測(cè)量裝置測(cè)量和穩(wěn)定平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，并作為尋的頭的測(cè)量基準(zhǔn)。近年來(lái)，通過(guò)發(fā)展非常精確的導(dǎo)引頭測(cè)量裝置、處理導(dǎo)引頭信息的高速信號(hào)處理機(jī)、體積小且精度高的慣性測(cè)量裝置、用于制導(dǎo)計(jì)算和飛行路線修正計(jì)算的高速數(shù)據(jù)處理機(jī)、控制攔截彈的快速響應(yīng)控制系統(tǒng)和靈巧的彈體，實(shí)現(xiàn)了足夠小的“脫靶距離”，可完成直接碰撞殺傷。

4)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在反艦導(dǎo)彈中的應(yīng)用

體積龐大的艦船是雷達(dá)波的理想反射體，因此雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈曾顯赫一時(shí)。但是，隨著艦船電子對(duì)抗能力的提高，雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能已顯著下降。為此，反艦武器專家把目光投向了艦船明顯的紅外輻射特征上。20世紀(jì)80年代初，美軍率先在AGM-65“小?！笨諏?duì)地導(dǎo)彈上進(jìn)行反艦作戰(zhàn)研究，并開(kāi)發(fā)出AGM-65F“小牛”空對(duì)艦導(dǎo)彈，于1985年開(kāi)始生產(chǎn)并裝備海軍部隊(duì)。

AGM-65F型“小?！睂?dǎo)彈優(yōu)化了跟蹤器軟件，使導(dǎo)彈能擊中艦船的要害部位，并可選擇最優(yōu)的引爆時(shí)間，在艦體深處爆炸，給艦船以毀滅性破壞。隨后，美國(guó)將雷達(dá)制導(dǎo)的“捕鯨叉”(Harpoon)反艦導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭更換成紅外成像導(dǎo)引頭，改進(jìn)成“捕鯨叉”Block1D型，并于1996年4月17日、18日進(jìn)行了海上射擊實(shí)驗(yàn)，獲得成功。美國(guó)還將紅外成像末制導(dǎo)和先進(jìn)的高速微處理技術(shù)用于海射“戰(zhàn)斧Block4”多任務(wù)巡航導(dǎo)彈，提高了其自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別能力，使之能在高威脅區(qū)內(nèi)攻擊敵方海上和陸地高價(jià)值目標(biāo)；將紅外成像末制導(dǎo)技術(shù)用于海射“增強(qiáng)型斯拉姆”導(dǎo)彈，并利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸戰(zhàn)場(chǎng)信息。俄羅斯、意大利、法國(guó)、以色列、挪威、日本等國(guó)及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也將紅外成像制導(dǎo)技術(shù)用于反艦導(dǎo)彈。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，俄羅斯新星設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的X-35(SS-N-25)“天王星Ⅱ”新型反艦導(dǎo)彈，在導(dǎo)彈一側(cè)的整流罩內(nèi)安裝了紅外成像導(dǎo)引頭，在導(dǎo)彈的頭錐內(nèi)安裝了主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭，構(gòu)成復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)，其紅外成像導(dǎo)引頭采用了64×64元單片式紅外焦平面陣列探測(cè)器，目前已生產(chǎn)并裝備了出口型艦艇。意大利將雷達(dá)制導(dǎo)的“奧托馬特(Otomat)”反艦導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭改換為紅外成像/雷達(dá)復(fù)合導(dǎo)引頭，改進(jìn)成“奧托馬特4”型。此外，“飛魚(yú)(Exocet)”、“迦伯列(Gabriel)”、“海鷹Pengnin)”等著名的西方反艦導(dǎo)彈，其后繼型或派生型均采用了(SeaEagle)”、“企鵝(紅外成像末制導(dǎo)或者紅外成像與雷達(dá)復(fù)合的制導(dǎo)技術(shù)。上述導(dǎo)彈大多數(shù)是巡航式反艦導(dǎo)彈，如“奧托馬特4”、“捕鯨叉”Block1D、“戰(zhàn)斧”Block4多任務(wù)導(dǎo)彈、海射“斯拉姆增強(qiáng)型”等。

5)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在反坦克導(dǎo)彈和多用途導(dǎo)彈中的應(yīng)用

采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的反坦克導(dǎo)彈，屬于第三代反坦克導(dǎo)彈，可“發(fā)射后不管”。在1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，多國(guó)部隊(duì)的飛機(jī)共發(fā)射了5000多枚“小?！睂?dǎo)彈，其中約有2/3是AGM-65D紅外成像制導(dǎo)的“小?！狈刺箍藢?dǎo)彈，約占反坦克作戰(zhàn)發(fā)射導(dǎo)彈總數(shù)的95%。由此可見(jiàn)紅外成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈在現(xiàn)代反坦克作戰(zhàn)中的重要作用。第一種紅外成像制導(dǎo)的反坦克導(dǎo)彈是美國(guó)1975年開(kāi)始研制的AGM-65D“小?！狈刺箍藢?dǎo)彈。該導(dǎo)彈采用4×4元紅外碲鎘汞探測(cè)器光機(jī)掃描成像導(dǎo)引頭。但后來(lái)發(fā)展的紅外成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈，均采用凝視成像的紅外焦平面陣列探測(cè)器。目前國(guó)外裝備和在研的紅外成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈約有15種，包括美國(guó)的AGM-65D“小?！?、“標(biāo)槍”(Javelin)、陶FF、增強(qiáng)型光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈(EFOG-M)，日本的T-96，以色列的“增程型長(zhǎng)釘”(Spike-ER)，印度的“納格(Nag)”，南非的“莫克帕(Mokopa)”,英、法、德聯(lián)合研制的遠(yuǎn)程“崔格特(Trigat-LR)”、德、法、意聯(lián)合研制的“獨(dú)眼巨人(Polyphem)”。目前，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、以色列、印度、日本、南非等國(guó)家均在研制或生產(chǎn)紅外成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈。英、法、德聯(lián)合研制的遠(yuǎn)程“崔格特”反坦克導(dǎo)彈的紅外成像導(dǎo)引頭，采用工作在8～12μm波段的288×4碲鎘汞紅外焦平面陣列探測(cè)器，用電子掃描代替了光機(jī)掃描，采用多模式跟蹤，具有目標(biāo)探測(cè)、跟蹤和瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇等功能，可以在發(fā)射前鎖定瞄準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”。“標(biāo)槍”是美國(guó)陸軍最新一代的單兵便攜式全天候中程反坦克導(dǎo)彈，原名“坦克破壞者(TankBreaker)”先進(jìn)中程反坦克武器系統(tǒng)?！皹?biāo)槍”導(dǎo)彈采用64×64元碲鎘汞紅外焦平面陣列探測(cè)器(工作波段為8～12μm)凝視成像，信號(hào)讀取和預(yù)處理采用CCD方式，是世界上第一種肩射“發(fā)射后不管”的紅外成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈系統(tǒng)除配有晝用瞄準(zhǔn)具外，還配有夜間用的紅外成像瞄準(zhǔn)具，瞄準(zhǔn)具的窄視場(chǎng)為2°×3°，倍率為8倍；寬視場(chǎng)為4°×6°，倍率為4倍。“標(biāo)槍”導(dǎo)彈于1992年8月底進(jìn)行首次試驗(yàn)，取得成功，1993年完成導(dǎo)引頭研制工作，1994年6月開(kāi)始小批量生產(chǎn)?！凹{格”是印度動(dòng)力公司和國(guó)防研究與開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研制的第三代反坦克導(dǎo)彈，具有全天候、頂部攻擊和“發(fā)射后不管”能力。該導(dǎo)彈最初計(jì)劃中段采用無(wú)線電指令制導(dǎo)，末段采用可互換的被動(dòng)紅外成像導(dǎo)引頭或主動(dòng)雷達(dá)毫米波導(dǎo)引頭。目前，該導(dǎo)彈采用被動(dòng)紅外焦平面陣列成像導(dǎo)引頭以及工作波段為8～12μm的碲鎘汞焦平面陣列探測(cè)器。該導(dǎo)彈1988年開(kāi)始設(shè)計(jì)，2006年8月完成研究工作。目前處在研制階段的多用途導(dǎo)彈，如美國(guó)的聯(lián)合通用導(dǎo)彈、精確攻擊導(dǎo)彈，除具有反坦克能力以外，還具有攻擊其他目標(biāo)的能力。多用途導(dǎo)彈采用包括紅外成像在內(nèi)的多模制導(dǎo)，如聯(lián)合通用導(dǎo)彈采用紅外成像、激光/毫米波雷達(dá)三模制導(dǎo)技術(shù)；精確攻擊導(dǎo)彈采用非制冷紅外成像/半主動(dòng)激光雙模制導(dǎo)技術(shù)。

6)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)在制導(dǎo)炮彈和制導(dǎo)炸彈中的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代，紅外成像制導(dǎo)技術(shù)開(kāi)始在末制導(dǎo)彈藥中應(yīng)用。瑞典最先開(kāi)始研究紅外成像制導(dǎo)的“林鶚(Strix)”120mm末制導(dǎo)迫擊炮彈，并于1994年將其裝備部隊(duì)?！傲柱槨蹦┲茖?dǎo)迫擊炮彈可用任何制式120mm擊炮發(fā)射，其被動(dòng)紅外成像導(dǎo)引頭可在各種氣象條件下晝夜使用，且對(duì)主動(dòng)和被動(dòng)干擾都有很高的抗干擾能力，使該迫擊炮彈的單發(fā)命中概率高達(dá)90%。1993年10月，美國(guó)進(jìn)行的國(guó)外武器對(duì)比試驗(yàn)證明，“林鶚”的紅外成像導(dǎo)引頭在有/無(wú)干擾的情況下，對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)均有效。美國(guó)已開(kāi)始了采用半主動(dòng)激光制導(dǎo)的“銅斑蛇”155mm制導(dǎo)炮彈的改進(jìn)工作。馬丁·瑪麗埃塔公司研制了采用半主動(dòng)激光/紅外成像雙模導(dǎo)引頭的“銅斑蛇Ⅱ”155mm制導(dǎo)炮彈。該彈采用了512×512元硅化鉑紅外焦平面陣列探測(cè)器凝視成像方式。其他處在研制階段的采用紅外成像制導(dǎo)的炮彈有美國(guó)的XM395式120mm精確制導(dǎo)迫擊炮彈、德國(guó)/俄羅斯的“標(biāo)槍(Spear)”制導(dǎo)坦克炮彈以及法國(guó)的紅外成像/半主動(dòng)激光雙模制導(dǎo)的Polynege坦克炮彈。采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的制導(dǎo)炸彈較少，僅有美國(guó)的GBU-15(V)2/B和日本的91式制導(dǎo)炸彈。GBU-15(V)2/B制導(dǎo)炸彈采用WGU-10/B紅外成像導(dǎo)引頭，即4×4元碲鎘汞光機(jī)掃描成像導(dǎo)引頭。

紅外成像制導(dǎo)技術(shù)還成功地應(yīng)用于美國(guó)的智能反裝甲(BAT)子彈藥。美國(guó)威斯汀豪斯公司和阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司1995年開(kāi)始為BAT子彈藥研制和試驗(yàn)紅外成像/毫米波雷達(dá)

復(fù)合導(dǎo)引頭，以取代原有的雙色紅外導(dǎo)引頭。新的導(dǎo)引頭可提高BAT子彈藥在惡劣氣候和干擾條件下的性能，并擴(kuò)大對(duì)付目標(biāo)的范圍，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)已熄火的靜止目標(biāo)和地對(duì)地導(dǎo)彈發(fā)射架。采用紅外成像/毫米波雷達(dá)復(fù)合導(dǎo)引頭的改進(jìn)型BAT反坦克子彈藥已裝備使用。2.1.3紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)要求制導(dǎo)武器能夠在復(fù)雜地理環(huán)境﹑復(fù)雜氣象環(huán)境和復(fù)雜電磁環(huán)境下有效作戰(zhàn)，因此紅外成像制導(dǎo)被認(rèn)為是當(dāng)今和未來(lái)一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)比較理想的制導(dǎo)手段。預(yù)計(jì)今后紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：

(1)將紅外成像技術(shù)與模式識(shí)別﹑微處理技術(shù)相結(jié)合，提高制導(dǎo)導(dǎo)彈藥的智能化程度。紅外成像制導(dǎo)技術(shù)與模式識(shí)別﹑微處理技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成了智能化制導(dǎo)系統(tǒng)的核心。將凝視紅外焦平面陣列探測(cè)技術(shù)與模式識(shí)別相結(jié)合，形成的自主式的智能紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)，將成為21世紀(jì)制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的主要方向。智能化紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的核心是發(fā)展智能化信息處理技術(shù)，使導(dǎo)彈能自主搜索和識(shí)別目標(biāo)，能從多個(gè)目標(biāo)中選擇高價(jià)值目標(biāo)，能選擇目標(biāo)的要害部位，抗干擾性強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)智能化，不僅要發(fā)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)﹑人工智能等各種處理技術(shù)，而且要發(fā)展高速﹑大存儲(chǔ)量及小型化的彈載信息處理機(jī)。

(2)非制冷型紅外焦平面陣列凝視成像制導(dǎo)是未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

非制冷型紅外探測(cè)器已開(kāi)始在成像紅外導(dǎo)引頭中應(yīng)用。由于其使紅外成像系統(tǒng)擺脫了制冷器，有助于成像紅外導(dǎo)引頭的小型化和低成本化，因此已經(jīng)受到普遍的關(guān)注。隨著非制冷型紅外探測(cè)器的發(fā)展，其探測(cè)靈敏度會(huì)不斷提高，將能充分滿足紅外成像導(dǎo)引頭的使用要求，而且成本將進(jìn)一步降低，更加適合在一次性使用的導(dǎo)彈和制導(dǎo)彈藥中應(yīng)用。

(3)紅外成像制導(dǎo)將成為復(fù)合/多模制導(dǎo)技術(shù)中的一種重要模式。

隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益復(fù)雜化，以及對(duì)抗技術(shù)、隱身技術(shù)的飛速發(fā)展，要求制導(dǎo)武器具有更高的在惡劣的氣候條件下和復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的目標(biāo)識(shí)別能力﹑抗干擾能力﹑“發(fā)射后不管”的自主作戰(zhàn)能力等。因此，單一的制導(dǎo)模式已不能完全適應(yīng)未來(lái)作戰(zhàn)的要求，大力發(fā)展復(fù)合/多模制導(dǎo)技術(shù)勢(shì)在必行。紅外成像/毫米波﹑紅外成像/雷達(dá)、紅外成像/紫外、紅外成像/激光/毫米波雷達(dá)等雙?；蛉?dǎo)引模式，以及紅外成像+中段制導(dǎo)的復(fù)合制導(dǎo)模式，已在多種制導(dǎo)武器中應(yīng)用。被動(dòng)紅外成像制導(dǎo)模式與毫米波制導(dǎo)等主動(dòng)制導(dǎo)模式、被動(dòng)紅外末制導(dǎo)模式與GPS等中段制導(dǎo)模式互為補(bǔ)充，將是復(fù)合/多模制導(dǎo)武器系統(tǒng)廣泛使用的一種制導(dǎo)模式。

2.2激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)武器具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢(shì)。1965年美空軍資助德州儀器公司把普通炸彈改為寶石路激光制導(dǎo)炸彈(LGB)，并于1968年開(kāi)始在越南戰(zhàn)場(chǎng)使用，取得了驚人的效果。至此，許多國(guó)家開(kāi)始大力研制或裝備這種武器，近幾年更是呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。激光制導(dǎo)的特點(diǎn)是與激光本身的優(yōu)異特性分不開(kāi)的。激光制導(dǎo)的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

(1)制導(dǎo)精度高。激光制導(dǎo)武器可用于攻擊固定或活動(dòng)目標(biāo)，尋的制導(dǎo)精度一般在1m以內(nèi)，而且導(dǎo)彈的首發(fā)命中率極高，是目前其他制導(dǎo)方法難以達(dá)到的。

(2)抗干擾能力強(qiáng)。由于激光是由專門(mén)設(shè)計(jì)的激光器產(chǎn)生出來(lái)的，因而不存在自然界的激光干擾。而且由于激光的單色性好、光束發(fā)散角小，使得敵方很難對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)施有效干擾。

(3)可用于復(fù)合制導(dǎo)。激光制導(dǎo)與紅外、雷達(dá)等制導(dǎo)方式復(fù)合制導(dǎo)，有利于提高制導(dǎo)精度和應(yīng)付各種復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

目前激光制導(dǎo)存在的主要問(wèn)題是易受氣象條件影響，不能全天候使用；因在導(dǎo)彈命中目標(biāo)之前，激光半主動(dòng)式制導(dǎo)的激光束必須一直照射目標(biāo)，其激光器的載體，如飛機(jī)、坦克等易被敵方發(fā)現(xiàn)和遭受反擊。2.2.1激光制導(dǎo)的原理

激光制導(dǎo)利用激光作為跟蹤和傳輸信息的手段，是經(jīng)制導(dǎo)站或彈上的計(jì)算機(jī)(或計(jì)算電路)計(jì)算后，得出導(dǎo)彈(或炮彈、炸彈)偏離目標(biāo)位置的角誤差量，而形成制導(dǎo)指令，使彈上的控制系統(tǒng)適時(shí)修正導(dǎo)彈的飛行彈道，直至準(zhǔn)確命中目標(biāo)的。

激光制導(dǎo)與雷達(dá)制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)、電視制導(dǎo)尋找目標(biāo)的工作原理有許多相同或相似之處，都屬于武器系統(tǒng)的末制導(dǎo)。

不論是激光制導(dǎo)炸彈(航彈)、炮彈，還是導(dǎo)彈,多數(shù)都采用激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)和激光駕束制導(dǎo)。

1.激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)

激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)的原理是：由彈外激光目標(biāo)指示器發(fā)射的激光束照射目標(biāo)，彈上激光尋的器接收的目標(biāo)漫反射的回波信號(hào)使制導(dǎo)系統(tǒng)形成對(duì)目標(biāo)的跟蹤和對(duì)導(dǎo)彈的控制信號(hào)，從而將導(dǎo)彈準(zhǔn)確地導(dǎo)向目標(biāo)，如圖2.8所示。激光半主動(dòng)制導(dǎo)的特點(diǎn)是目標(biāo)指示器和彈體可以分置，可以間接瞄準(zhǔn)射擊，因而隱蔽性較好,通過(guò)不同的波束編碼不僅可以提高抗干擾能力，而且可以依次照射多個(gè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)付多個(gè)目標(biāo)的快速連續(xù)射擊。但在擊中目標(biāo)前必須連續(xù)照射目標(biāo)，使自身生存能力受到限制，而且在分置的情況下，需要增設(shè)通信線路，致使全武器系統(tǒng)的可靠性下降。圖2.8激光半主動(dòng)尋的系統(tǒng)

1)激光半主動(dòng)尋的器

激光半主動(dòng)尋的器也稱為導(dǎo)引頭，是激光半主動(dòng)制導(dǎo)武器的核心。它的探測(cè)、導(dǎo)引和控制作用使得彈體能準(zhǔn)確命中目標(biāo)。不同的制導(dǎo)武器，如導(dǎo)彈、航空炸彈和炮彈，所用的激光尋的器的結(jié)構(gòu)各不相同。早期的航空炸彈都采用了風(fēng)標(biāo)尋的器，但后來(lái)的型號(hào)趨向于導(dǎo)彈用的陀螺穩(wěn)定式尋的器。目前已裝備的激光半主動(dòng)尋的器的激光波長(zhǎng)均為1.06μm，采用鋰—硅光電二極管作激光探測(cè)器。為減少大氣透過(guò)率受氣候的影響，現(xiàn)正在研究采用10.6μm波長(zhǎng)的激光尋的器。彈上尋的系統(tǒng)一般由光學(xué)接收系統(tǒng)、探測(cè)器、放大及邏輯運(yùn)算器、信息處理器、指令形成器和陀螺穩(wěn)定平臺(tái)組成。激光探測(cè)器用來(lái)接收由目標(biāo)反射來(lái)的激光束，從而發(fā)現(xiàn)激光束指示的目標(biāo)并測(cè)量目標(biāo)所處的位置。光學(xué)系統(tǒng)匯聚的反射能量，通過(guò)探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；放大器把電信號(hào)進(jìn)一步放大，并經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算產(chǎn)生角誤差信號(hào)；信息處理器依據(jù)角誤差信號(hào)求出導(dǎo)引信息；指令形成器依據(jù)導(dǎo)引信息產(chǎn)生導(dǎo)引指令，控制導(dǎo)彈沿著正確的彈道飛向目標(biāo)。

2)激光半主動(dòng)尋的目標(biāo)指示器

圖2.8左邊虛線框內(nèi)所示為激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)目標(biāo)指示器，它是激光尋的系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。目前激光目標(biāo)指示器已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，雖然使用的激光波長(zhǎng)均為1.06μm，但技術(shù)性能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各有所異：有的輸出功率大，作用距離遠(yuǎn)；有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖較復(fù)雜，但指示精度高；有的可架設(shè)在飛機(jī)上使用；有的適合在車(chē)輛上使用；有的屬于便攜式類(lèi)型(如三腳架式、手持式)等?？筛鶕?jù)作戰(zhàn)需要進(jìn)行選擇。最簡(jiǎn)單的激光目標(biāo)指示器只有一個(gè)激光器，由使用者手持瞄準(zhǔn)目標(biāo)。這用于指示近距離的大型低速或固定目標(biāo)是可行的，但用于指示遠(yuǎn)程高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)就不可行了。若在飛機(jī)上或車(chē)輛上使用，必須選擇具有光學(xué)瞄準(zhǔn)、引導(dǎo)設(shè)備和穩(wěn)定系統(tǒng)的激光目標(biāo)指示器，這樣雖然系統(tǒng)復(fù)雜，成本也較高，但能滿足特殊作戰(zhàn)環(huán)境的要求。

為了保證激光制導(dǎo)武器能夠精確、可靠地命中目標(biāo)，對(duì)激光目標(biāo)指示器有一系列的嚴(yán)格要求，例如激光目標(biāo)指示器的發(fā)射功率必須滿足作戰(zhàn)距離的需要；激光束參數(shù)的設(shè)計(jì)，如激光波長(zhǎng)、脈沖寬度、重復(fù)頻率、編碼、光束散角等必須滿足工作需要。

2.激光駕束制導(dǎo)

激光駕束制導(dǎo)是激光制導(dǎo)的另一種制導(dǎo)方式。“駕束”可以理解為激光制導(dǎo)武器是“騎”著光束去尋找攻擊目標(biāo)的。目前世界上采用激光駕束制導(dǎo)的導(dǎo)彈已有十幾種，如美制的“龍式”、“橡樹(shù)棍”、“針刺”導(dǎo)彈，法國(guó)的“阿克拉”導(dǎo)彈，瑞典的“RBS-70”導(dǎo)彈和英國(guó)的“吹笛”導(dǎo)彈等。其中最有代表性的是RBS-70導(dǎo)彈系統(tǒng)，它具有彈上系統(tǒng)簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，主要用于低空防空和反坦克。它既可以車(chē)載使用，也可以由單兵肩射。激光駕束制導(dǎo)適合在近距離(一般在10km以內(nèi))通視條件下使用。所謂“通視”，是指從發(fā)射點(diǎn)到目標(biāo)之間構(gòu)成一條無(wú)遮蔽的直視空間。采用激光駕束制導(dǎo)時(shí)，導(dǎo)彈在發(fā)射前必須完成對(duì)目標(biāo)的瞄準(zhǔn)和跟蹤，并確定導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)與目標(biāo)之間的瞄準(zhǔn)線。為保證導(dǎo)彈沿瞄準(zhǔn)線“軌道”飛行，激光束的中心線必須沿著瞄準(zhǔn)線投射到目標(biāo)上。激光駕束制導(dǎo)具有瞄準(zhǔn)與跟蹤、激光發(fā)射與編碼、彈上接收與譯碼、角誤差指令形成與控制等四大功能。其基本工作原理是：由地面激光發(fā)射系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射掃描編碼脈沖，當(dāng)導(dǎo)彈偏離激光束中心時(shí)，由彈上激光接收機(jī)和解算裝置檢測(cè)出飛行誤差，形成控制信號(hào)，控制導(dǎo)彈沿瞄準(zhǔn)線飛行，如圖2.9所示。與激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)相比，激光駕束制導(dǎo)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低的特點(diǎn)。此外，由于制導(dǎo)裝置置于彈體尾部，不影響彈的殺傷威力，而且由于彈體在激光束內(nèi)飛行，制導(dǎo)量較小，彈體可獲得很高的飛行速度，因而適于攻擊厚而硬的裝甲目標(biāo)，是一種頗有前途的反坦克武器。圖2.9激光駕束制導(dǎo)示意圖激光駕束制導(dǎo)系統(tǒng)一般由激光束投射器和彈上接收系統(tǒng)組成。激光束投射器主要包括激光器、光束調(diào)制編碼器和激光投射系統(tǒng)。彈上接收系統(tǒng)包括光學(xué)接收鏡頭、光電探測(cè)器、解碼器和信息處理電路。

1)激光束投射器

早期近程導(dǎo)彈大多采用波長(zhǎng)為0.9μm左右的半導(dǎo)體激光器，如瑞典的RB5-70和“馬帕斯(MAPATS)”用的就是這種激光器，其特點(diǎn)是輕、小、可靠，但大氣穿透性較差。近期多采用波長(zhǎng)為10.6μm的二氧化碳(CO2)激光器，如歐洲的第三代反坦克導(dǎo)彈TRICAT。當(dāng)接收機(jī)(探測(cè)器)元件附加冷卻時(shí)，在6km距離內(nèi)，有10W平均功率的激光源已能滿足制導(dǎo)要求；當(dāng)用非制冷的熱釋電探測(cè)器時(shí)，則需100W的平均功率。目前也有1.06μm的Nd3+：YAG固體激光器用于激光駕束制導(dǎo)。調(diào)制編碼器(見(jiàn)圖2.10)是實(shí)現(xiàn)激光駕束制導(dǎo)的核心部件，也是使光束賦予導(dǎo)彈方位信息的主要手段。它利用不同的調(diào)制頻率、相位、脈沖寬度、脈沖間隔等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的編碼，這些編碼統(tǒng)稱為光束的空間編碼。編碼時(shí)常用的器件是調(diào)制盤(pán)，最簡(jiǎn)單的調(diào)制盤(pán)是在一塊金屬板上刻上一些能夠透過(guò)激光的窗口。根據(jù)不同的調(diào)制方式，窗口的大小和圖案是不一樣的。而且要使調(diào)制盤(pán)進(jìn)行有規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)，并使盤(pán)的圓心與波束中心線的垂直投影點(diǎn)重合。圖2.10激光駕束制導(dǎo)的調(diào)制編碼器調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)光束進(jìn)行切割(調(diào)制)，沒(méi)有切割到的光束就通過(guò)調(diào)制盤(pán)上的窗口投射出去，被導(dǎo)彈上的四象限探測(cè)器所接收。當(dāng)調(diào)制盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周后，激光束就會(huì)輪流掃過(guò)探測(cè)器的每個(gè)象限一次，彈上的信息處理器就可以獲得一次誤差信號(hào)。調(diào)制盤(pán)在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，激光束圍繞光束的中心線(即瞄準(zhǔn)線)也在旋轉(zhuǎn)，源源不斷地給導(dǎo)彈提供方位信息。導(dǎo)彈從發(fā)射到擊中目標(biāo)的飛行過(guò)程中，光束的發(fā)散角是在變化的。剛發(fā)射時(shí)，導(dǎo)彈離光束投射器很近，為保證探測(cè)器的四個(gè)象限都能快速接收到信號(hào)，光束的發(fā)散角應(yīng)該大一些；當(dāng)導(dǎo)彈逐漸遠(yuǎn)離光束投射器時(shí)，光束的發(fā)散角也應(yīng)該同步縮??；當(dāng)導(dǎo)彈到達(dá)目標(biāo)時(shí)，光束的發(fā)散角已經(jīng)很小，使導(dǎo)彈直接命中目標(biāo)上的光斑。由此可見(jiàn)，在導(dǎo)彈的整個(gè)飛行中，激光束在導(dǎo)彈處的橫截面是一個(gè)固定值。這樣做的基本好處是既防止導(dǎo)彈脫靶，又有利于集中光束能量，提高作用距離和抗干擾性。光束發(fā)散角的調(diào)整過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是利用程序電路去控制光學(xué)系統(tǒng)(透鏡)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整焦距的過(guò)程。

2)彈上接收系統(tǒng)

當(dāng)導(dǎo)彈偏離光束的中心線時(shí)，彈上探測(cè)器上的邏輯電路輸出對(duì)應(yīng)方位誤差信號(hào)，經(jīng)信息處理后控制導(dǎo)彈飛行。激光尋的探測(cè)器與駕束制導(dǎo)探測(cè)器雖然共性多一些，但兩者各自的使用持點(diǎn)也很顯著。前者是接收從目標(biāo)上漫反射來(lái)的激光信號(hào)，信息比較復(fù)雜，信息處理器的工作量大；而對(duì)于后者來(lái)說(shuō)，由于是直接接收己方事先約定使用的激光信號(hào)，信息就比較簡(jiǎn)單，信號(hào)比較強(qiáng)，不易受干擾，特別是光束的調(diào)制規(guī)律事先已知道，故信息處理器的工作任務(wù)比較單純，因此設(shè)備也比較簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的激光駕束制導(dǎo)有一個(gè)弱點(diǎn)，即在復(fù)雜的情況下，很難保持瞄準(zhǔn)線與光束中心線重合，這對(duì)攻擊活動(dòng)的小目標(biāo)十分不利。為解決這一問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)在彈上另加一個(gè)紅外信標(biāo)機(jī)，當(dāng)導(dǎo)彈順瞄準(zhǔn)線飛行時(shí)，信標(biāo)機(jī)不工作；當(dāng)導(dǎo)彈偏離瞄準(zhǔn)線時(shí)，它就發(fā)出自我指示的信號(hào)。裝在發(fā)射點(diǎn)的熱像儀專門(mén)接收、跟蹤信標(biāo)信號(hào)和由目標(biāo)熱輻射來(lái)的信號(hào)。一旦波束中心線與瞄準(zhǔn)線之間有角誤差，熱像儀馬上向光束調(diào)焦裝置發(fā)出校正信號(hào)，激勵(lì)激光源增大輸出功率，使導(dǎo)彈沿正確的光束中心線飛行。在20世紀(jì)70和80年代，先后研制出了一些激光駕束制導(dǎo)型號(hào)并且有的已經(jīng)裝備部隊(duì)，但是由于這種體制的制導(dǎo)精度受到調(diào)制編碼波形路徑畸變的影響，而為了提高制導(dǎo)精度又必須提高激光系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)精度、波束編碼精度、變焦投射精度和探測(cè)解算精度，因而使激光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，技術(shù)難度增大，成本也要相應(yīng)提高，加之激光制導(dǎo)的固有缺點(diǎn)，這種制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展受到一定的限制。

激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)和駕束制導(dǎo)的性能比較如表2.1

所示。表2.1激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)和駕束制導(dǎo)的性能比較

2.2.2激光制導(dǎo)武器的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代初爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，是近年來(lái)發(fā)生的規(guī)模最大、影響最廣的一場(chǎng)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)。多種先進(jìn)的武器系統(tǒng)在這里競(jìng)相亮相，而激光制導(dǎo)彈藥可謂出盡風(fēng)頭。

據(jù)1991年4月的《航空周刊與空間技術(shù)》雜志報(bào)導(dǎo)，在前42天的戰(zhàn)爭(zhēng)中，多國(guó)部隊(duì)的飛機(jī)向伊拉克本土及被占領(lǐng)的科威特境內(nèi)的目標(biāo)共投擲了88500噸彈藥，其中7400噸屬于精確制導(dǎo)彈藥，而激光制導(dǎo)彈藥占精確制導(dǎo)彈藥的60％以上。這些彈藥的90％左右是由美國(guó)空軍飛機(jī)所投擲，比整個(gè)越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間所投擲的總量還多50％左右。美國(guó)中央司令部總司令施瓦茨科普夫回憶沙漠風(fēng)暴行動(dòng)頭14天的總戰(zhàn)果時(shí)說(shuō)，空戰(zhàn)達(dá)到主要目的，幾天中攻擊了伊拉克領(lǐng)導(dǎo)人的26個(gè)指揮和控制中心，其中60％被摧毀或遭到嚴(yán)重破壞；75％的伊拉克指揮、控制和通信設(shè)施受到攻擊，其中1／3左右被破壞或喪失功能。在命中這些高價(jià)值目標(biāo)的過(guò)程中，也是激光制導(dǎo)武器發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

沙漠風(fēng)暴行動(dòng)結(jié)束后，1995年8、9月間，北大西洋公約組織對(duì)波斯尼亞塞族武裝力量進(jìn)行的長(zhǎng)達(dá)兩周的空中轟炸，是1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束以來(lái)對(duì)西方軍事力量一次最大的檢驗(yàn)。北約部隊(duì)取得成功的關(guān)鍵因素之一，便是由于參戰(zhàn)的空軍廣泛地使用了激光精確制導(dǎo)彈藥。

1.典型的激光制導(dǎo)導(dǎo)彈

最具代表性的激光半主動(dòng)尋的式制導(dǎo)導(dǎo)彈是美國(guó)馬丁·馬麗埃塔公司制造的“獄火”(又名“海爾法”，它是英文名“Hellfire”的音譯)式重型遠(yuǎn)程反坦克導(dǎo)彈，如圖2.11所示。該彈于20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研制，70年代后期基本定型，80年代初做了一系列飛行試驗(yàn)，1982年開(kāi)始正式投入生產(chǎn)，1984年起裝備美國(guó)陸軍，此后又曾不斷改進(jìn)，使其性能得到進(jìn)一步提高。該導(dǎo)彈的最大特點(diǎn)是采用了模塊化設(shè)計(jì)，可以“一彈多頭，一彈多用”。圖2.11“海爾法”導(dǎo)彈“海爾法”導(dǎo)彈具有良好的機(jī)動(dòng)性。其動(dòng)力裝置為單級(jí)無(wú)煙火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，可使導(dǎo)彈在發(fā)射3s后速度超過(guò)1Ma。導(dǎo)彈采用半主動(dòng)激光制導(dǎo)，制導(dǎo)系統(tǒng)由激光導(dǎo)引頭、自動(dòng)駕駛儀和動(dòng)作系統(tǒng)組成。最大破甲厚度可達(dá)1.4m，最大射程為8km，命中概率為96%。

“海爾法”導(dǎo)彈主要裝備于美國(guó)休斯公司研制的阿帕奇先進(jìn)武裝直升機(jī)，用于攻擊各種坦克、戰(zhàn)車(chē)及雷達(dá)站等地面重要軍事目標(biāo)。訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)都顯示出這種導(dǎo)彈具有強(qiáng)大的威力和較高的性能。

1990～1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始后不久的一個(gè)夜晚，8架阿帕奇武裝直升機(jī)向伊拉克西部?jī)蓚€(gè)雷達(dá)站發(fā)射了27枚“海爾法”導(dǎo)彈，并將這兩個(gè)雷達(dá)站徹底摧毀，從而打開(kāi)一條無(wú)雷達(dá)監(jiān)視的通道，使多國(guó)部隊(duì)的飛機(jī)得以自由自在地飛往巴格達(dá)地區(qū)進(jìn)行轟炸，這對(duì)攻擊機(jī)和轟炸機(jī)在這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中取得輝煌戰(zhàn)果，無(wú)疑起了至關(guān)重要的作用。

除海爾法導(dǎo)彈外，采用激光駕束主動(dòng)尋的制導(dǎo)方式的系統(tǒng)有美國(guó)的“馬伐瑞克”和法國(guó)的AS30導(dǎo)彈等。AS30導(dǎo)彈于20世紀(jì)80年代后期研制成功，1987年3月在法國(guó)的地中海靶場(chǎng)進(jìn)行了兩枚導(dǎo)彈的齊射試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是這兩枚導(dǎo)彈雙雙擊中一艘2700噸位的已退役阿尤尼斯號(hào)艦船。

AS30導(dǎo)彈是一種用于攻擊硬點(diǎn)目標(biāo)的空對(duì)地導(dǎo)彈，其擁有的強(qiáng)有力的240kg高爆炸力彈頭，確保了這種導(dǎo)彈甚至可擊毀重型裝甲目標(biāo)。此外，由于采用激光制導(dǎo)技術(shù)，導(dǎo)彈可以對(duì)某一選定艦船進(jìn)行攻擊。即使該艦船混雜在其他艦船之中，或躲藏在無(wú)法發(fā)射掠海飛行器的狹窄水域，一旦碰上激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，也必定在劫難逃。

AS30導(dǎo)彈主要裝備在美洲虎、幻影F1和幻影2000飛機(jī)上。除法國(guó)空軍外，也有其他一些國(guó)家的武裝力量裝備了這種導(dǎo)彈。法國(guó)軍方希望為AS30型導(dǎo)彈配備一種機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)的激光指示器吊艙，確保飛機(jī)以900km／h的速度在300m以下低空飛行時(shí)仍可在離目標(biāo)8km遠(yuǎn)處發(fā)射導(dǎo)彈。在20世紀(jì)90年代海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)中，法國(guó)空軍美洲虎戰(zhàn)斗機(jī)裝載AS30L型激光制導(dǎo)導(dǎo)彈馳騁戰(zhàn)場(chǎng)，為多國(guó)部隊(duì)立下赫赫戰(zhàn)功。AS30L型導(dǎo)彈主要用于攻擊伊拉克的地面和海上目標(biāo)，包括空軍基地、橋梁、建筑物和油船等。導(dǎo)彈裝在執(zhí)行精確攻擊任務(wù)的美洲虎飛機(jī)的右翼下方，飛機(jī)的左翼下裝有1200升燃料箱，機(jī)身下中軸線位置則吊掛機(jī)載激光指示系統(tǒng)吊艙，該吊艙提供AS30L型導(dǎo)彈所需要的目標(biāo)捕獲、跟蹤和激光指示功能。駕駛員通常在距離目標(biāo)16～20km處開(kāi)始利用激光指示吊艙對(duì)其進(jìn)行觀察和捕捉，當(dāng)距離達(dá)到8～10km時(shí)便可發(fā)射導(dǎo)彈。

AS30L型導(dǎo)彈的另一特點(diǎn)是具有目標(biāo)自動(dòng)鎖定功能。因此，只需向目標(biāo)的大致方位發(fā)射，然后按鎖定程序作戰(zhàn)，并由吊艙的激光指示器為末端制導(dǎo)照明目標(biāo)即可。AS30L型導(dǎo)彈在沙漠風(fēng)暴行動(dòng)中表現(xiàn)出非常高的目標(biāo)命中率，這再一次證明了激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的威力。

最早的激光駕束式制導(dǎo)導(dǎo)彈是瑞典的RBS-70型防空導(dǎo)彈，它于20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始研制，70年代中期批量生產(chǎn)，并裝備瑞典陸軍。其制導(dǎo)波束由工作波長(zhǎng)為0.98μm的脈沖砷化鎵半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生。另一些有代表性的激光駕束式制導(dǎo)導(dǎo)彈有以色列于20世紀(jì)80年代早期研制成功的“馬帕茨”導(dǎo)彈以及由美國(guó)馬丁·馬麗埃塔公司和瑞士厄利空-皮爾勒公司聯(lián)合研制的ADATS防空反坦克系統(tǒng)。前者曾于1984年在以色列舉辦的武器博覽會(huì)上展示；而后者則于1980年在美國(guó)白沙武器試驗(yàn)場(chǎng)做了首次發(fā)射試驗(yàn)，1984年開(kāi)始投入生產(chǎn)，隨后裝備部分北約國(guó)家的軍隊(duì)。

除以上所述外，美國(guó)陸軍使用的“龍(Dragon)”式反坦克導(dǎo)彈和專門(mén)用于打擊低空飛行目標(biāo)的肩射式“尾刺(Stinger)”導(dǎo)彈等，也都屬于激光駕束式制導(dǎo)導(dǎo)彈。

2.典型的激光制導(dǎo)炸彈

最有代表性的激光制導(dǎo)炸彈是美國(guó)的“寶石路(PaveWay，又稱鋪路)”系列產(chǎn)品，它在十幾年的時(shí)間里已兩度換代。第一代產(chǎn)品“寶石路”Ⅰ型就是把激光制導(dǎo)系統(tǒng)裝在普通炸彈上得到的，曾于1972年越南戰(zhàn)場(chǎng)上使用，據(jù)報(bào)導(dǎo)，其破壞力高達(dá)同類(lèi)非制導(dǎo)炸彈的200倍，而成本則只相當(dāng)于后者的4～5倍，具有高精度、低成本(由普通炸彈改裝)的特點(diǎn)，顯著提高了飛機(jī)的作戰(zhàn)效能?！皩毷贰奔す庵茖?dǎo)炸彈是目前世界上生產(chǎn)數(shù)量最大的精確制導(dǎo)炸彈系列，已發(fā)展出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三代，其編號(hào)GBU表示“制導(dǎo)炸彈(GuidedBombUnit)”。

20世紀(jì)70年代中期研制成功的寶石路Ⅱ采用了更加先進(jìn)的電子元件和折疊式尾翼，從而提高了炸彈的靈敏度和機(jī)動(dòng)性，如圖2.12所示。

20世紀(jì)80年代初期研制成功的寶石路Ⅲ則采用了高升力折疊式尾翼以及先進(jìn)的微處理技術(shù)，使炸彈具備低空尋的和遠(yuǎn)距離投擲的能力，如圖2.13所示。圖2.12“寶石路”ⅡGBU-12圖2.13“寶石路”ⅢGBU-24與寶石路類(lèi)似的裝置是俄羅斯的KAB-500和KAB-1500系列炸彈，彈上配備有電視和激光半主動(dòng)尋的兩種導(dǎo)引頭。KAB-1500的投擲高度為1～5km，能穿透10～20m厚的土坯和2m左右的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。500磅KAB-500L激光制導(dǎo)炸彈如圖2.14所示。

與常規(guī)彈藥嚴(yán)重失準(zhǔn)形成鮮明對(duì)照的是，激光制導(dǎo)炸彈能準(zhǔn)確擊中并摧毀大量極為重要的攻擊目標(biāo)，對(duì)迅速結(jié)束“外科手術(shù)”式的空中打擊起了重要作用。圖2.14

KAB-500L激光制導(dǎo)炸彈據(jù)1991年2月4日出版的《航空周刊與空間技術(shù)》報(bào)導(dǎo)，截至到1991年2月初，對(duì)伊拉克使用的最重要的重型精確制導(dǎo)彈藥是GBU-15型電光制導(dǎo)炸彈和GBU-10型寶石路Ⅱ激光制導(dǎo)炸彈(見(jiàn)圖2.15)。這兩種“智能化”炸彈的前端和尾翼都裝有制導(dǎo)和控制系統(tǒng)，這些正是傳統(tǒng)的炸彈所不具備的。

據(jù)美國(guó)軍方計(jì)劃人員透露，到1991年2月初，美國(guó)空軍F-117飛機(jī)投擲的激光制導(dǎo)炸彈破壞了伊拉克首都巴格達(dá)大約95％的極重要的“沙漠風(fēng)暴”攻擊目標(biāo)。其中之一便是伊拉克的空軍司令部，這是一座多層建筑物，由F-117所投擲的激光制導(dǎo)炸彈準(zhǔn)確地命中樓頂?shù)恼醒耄瑥哪抢锎┤肫渲?，并將大樓炸毀。圖2.15

GBU-10型寶石路Ⅱ激光制導(dǎo)炸彈位于巴格達(dá)附近的由鋼筋混凝土建造的伊拉克防空司令部，也是被F-117飛機(jī)投擲的激光制導(dǎo)炸彈破壞的。戰(zhàn)場(chǎng)錄像顯示，建筑物頂部有3個(gè)通氣煙囪，炸彈在激光束的導(dǎo)引下，鉆進(jìn)其中一個(gè)，然后發(fā)生爆炸，炸倒了大樓。

3.典型的激光制導(dǎo)炮彈

激光制導(dǎo)炮彈也是一種重要的激光制導(dǎo)彈藥。與激光制導(dǎo)炸彈類(lèi)似，激光制導(dǎo)炮彈一般采用半主動(dòng)尋的制導(dǎo)方式，即在標(biāo)準(zhǔn)炮彈頭部安裝激光導(dǎo)引頭。

具有代表性的激光制導(dǎo)炮彈是馬丁·馬麗埃塔公司制造的“銅斑蛇”炮彈，如圖2.16所示。這是一種由陸軍炮兵所使用的155mm加農(nóng)炮發(fā)射的激光制導(dǎo)彈藥。借助于各種型號(hào)的地面及機(jī)載激光目標(biāo)指示器，美國(guó)曾用不同型號(hào)的155mm榴彈炮發(fā)射過(guò)這類(lèi)炮彈。據(jù)稱，它在世界范圍的實(shí)地演習(xí)中一直顯示出可靠的性能。圖2.16“銅斑蛇”炮彈“銅斑蛇”炮彈于20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，1982年正式投產(chǎn)，性能逐步提高，80年代中后期開(kāi)始在美國(guó)陸軍中服役。據(jù)估計(jì)，美陸軍中有上萬(wàn)枚這種炮彈。

“銅斑蛇”炮彈長(zhǎng)1370mm，彈體直徑155mm，重量62.4kg，射程3～16km。無(wú)論白天或黑夜，其激光制導(dǎo)均可引導(dǎo)炮彈準(zhǔn)確擊中目標(biāo)。此外，這種炮彈具有在飛行中轉(zhuǎn)換目標(biāo)的靈活性，使其能對(duì)付戰(zhàn)場(chǎng)上情況急劇變化所造成的威脅。用多個(gè)指示器則可導(dǎo)引多枚銅斑蛇炮彈射向不同目標(biāo)。與銅斑蛇類(lèi)似的裝置是原蘇聯(lián)研制的“紅土地”激光制導(dǎo)炮彈，如圖2.17所示。它既可以由老式的152mm2S3M自行火炮系統(tǒng)及152mmD-20牽引式火炮發(fā)射，也可以適應(yīng)新式的152mm2S5及2S19自行火炮系統(tǒng)。

“紅土地”的最大射程為18km，其主要任務(wù)是反坦克，但也可用于對(duì)付其他具有較高軍事價(jià)值的目標(biāo)，如火炮、防空武器和堅(jiān)固筑壘的陣地等。在一次試驗(yàn)中，首發(fā)152mm“紅土地”炮彈命中14km遠(yuǎn)處以36km/h的速度運(yùn)動(dòng)的坦克，在另一次試驗(yàn)中，利用一臺(tái)定位指示器，“紅土地”間隔30s相繼攻擊了3個(gè)不同目標(biāo)。圖2.17“紅土地”激光制導(dǎo)炮彈2.2.3激光制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

由于激光制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強(qiáng)和可與其他尋的器復(fù)合使用等優(yōu)點(diǎn)，因而受到廣泛重視。激光制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展有賴于其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前和今后激光制導(dǎo)的重要研究?jī)?nèi)容如下：

(1)研制激光雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈。激光雷達(dá)制導(dǎo)即激光主動(dòng)制導(dǎo)，由于它具有“發(fā)射后不管”和攻擊遠(yuǎn)距離目標(biāo)的能力，所以日益引起人們的重視。美國(guó)空軍正在研制激光雷達(dá)制導(dǎo)靈巧武器。賴特實(shí)驗(yàn)室固態(tài)電子分部已研制成功一種新型激光雷達(dá)探測(cè)器，并由試驗(yàn)證明激光雷達(dá)在滿足分辨力要求的情況下，探測(cè)距離可達(dá)4.8km。賴特實(shí)驗(yàn)室已與Loral紅外成像系統(tǒng)公司簽訂了100萬(wàn)美元的合同，設(shè)計(jì)和制造這種新型探測(cè)器。

由美國(guó)洛拉爾·沃特系統(tǒng)公司研制的低成本反裝甲導(dǎo)彈(LOCAAS)是一種自主的由激光雷達(dá)制導(dǎo)的導(dǎo)彈，能夠摧毀先進(jìn)的裝甲目標(biāo)。這種新型導(dǎo)彈采用激先雷達(dá)導(dǎo)引頭,可探測(cè)、區(qū)分各種戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，包括坦克、裝甲車(chē)、卡車(chē)及導(dǎo)彈發(fā)射架等。使用新研制的算法，激光雷達(dá)可以起到尋的傳感器和智能戰(zhàn)斗部引信兩種作用。該導(dǎo)彈可持續(xù)飛行30min,準(zhǔn)確攻擊180km遠(yuǎn)的目標(biāo)。

(2)發(fā)展激光成像尋的器。與毫米波、紅外、可見(jiàn)光成像制導(dǎo)技術(shù)相類(lèi)似，采用成像尋的器有利于提高探測(cè)和判別多目標(biāo)的能力，有利于識(shí)別目標(biāo)的要害部位，并進(jìn)行精確打擊，提高導(dǎo)彈的抗干擾能力，有利于實(shí)現(xiàn)智能尋的制導(dǎo)。

(3)增大作用距離。現(xiàn)用的激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)的作用距離一般在10km左右，在現(xiàn)代化武器作戰(zhàn)的今天，這一距離是比較靠近目標(biāo)的，其發(fā)射系統(tǒng)的安全性沒(méi)有得到有力保障，因而增大激光制導(dǎo)武器的作用距離是十分必要的。

(4)減小制導(dǎo)系統(tǒng)的體積和重量。無(wú)論是哪一種制導(dǎo)方式，制導(dǎo)系統(tǒng)或多或少都是彈頭的一部分，努力減少這一部分的體積和重量有著重要的實(shí)際意義，至少有利于提高制導(dǎo)武器的機(jī)動(dòng)能力和作用距離，增大彈頭的有效載荷(炸藥)，增強(qiáng)武器的殺傷力。

(5)發(fā)展復(fù)合尋的制導(dǎo)。在現(xiàn)代作戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境千變?nèi)f化，各種高技術(shù)作戰(zhàn)手段密集投入應(yīng)用和惡劣氣象等因素的影響，對(duì)單一制導(dǎo)方式提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為提高武器系統(tǒng)的可靠性，減少失效概率，大力發(fā)展復(fù)合制導(dǎo)勢(shì)在必行。①激光與紅外復(fù)合尋的制導(dǎo)。對(duì)于輻射紅外線強(qiáng)的目標(biāo)，可利用紅外被動(dòng)尋的制導(dǎo)，隱蔽接近目標(biāo)，到了一定距離時(shí)采用激光制導(dǎo)，提高突防能力和命中精度；當(dāng)存在很強(qiáng)的背景干擾或人為干擾時(shí)，用激光制導(dǎo)具有好的抗干擾效果；當(dāng)氣候不佳或施放煙幕時(shí)，用紅外制導(dǎo)的效果較好。

②激光與毫米波復(fù)合尋的制導(dǎo)。由于激光的波束很窄，快速捕獲目標(biāo)有一定困難，可先用毫米波制導(dǎo)，待接近目標(biāo)后再改用激光制導(dǎo)；當(dāng)遇到干擾時(shí)，應(yīng)選用激光制導(dǎo)；當(dāng)遇到氣候不好時(shí)，改用毫米波制導(dǎo)?？傊?，根據(jù)作戰(zhàn)時(shí)的實(shí)際情況，將兩者互為補(bǔ)充，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。

2.3電視制導(dǎo)

電視制導(dǎo)具有抗電磁干擾、能提供清晰的目標(biāo)圖像、跟蹤精度高、可在低仰角下工作、體積質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn),但因?yàn)殡娨曋茖?dǎo)是利用目標(biāo)反射可見(jiàn)光信息進(jìn)行制導(dǎo)的，所以在煙、霧、塵等能見(jiàn)度差的情況下，作戰(zhàn)效能下降，夜間不能使用。

電視精確制導(dǎo)主要有兩種方式：遙控式電視制導(dǎo)和電視尋的制導(dǎo)。對(duì)于精確制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)來(lái)講，導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)備位于何處，是區(qū)分這兩種制導(dǎo)方式的主要依據(jù)(控制設(shè)備都在導(dǎo)彈上)。遙控式電視制導(dǎo)導(dǎo)引系統(tǒng)的部分或全部導(dǎo)引設(shè)備不在導(dǎo)彈上，而是位于導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)(地面、飛機(jī)或艦艇)上，由在導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)的相關(guān)設(shè)備組成指控站，遙控導(dǎo)彈的飛行狀態(tài)。導(dǎo)彈在攻擊飛行過(guò)程中，始終與指控站進(jìn)行信息的交互，直至導(dǎo)彈準(zhǔn)確命中目標(biāo)。

電視尋的制導(dǎo)導(dǎo)引系統(tǒng)全部裝在導(dǎo)彈上。電視攝像機(jī)裝在導(dǎo)彈的頭部，由它攝取目標(biāo)的圖像，經(jīng)過(guò)導(dǎo)引系統(tǒng)的處理，形成導(dǎo)引指令，傳送給控制系統(tǒng)以控制導(dǎo)彈的飛行狀態(tài)。導(dǎo)彈自主地完成目標(biāo)信息的獲取、處理和自身飛行姿態(tài)的調(diào)整等一系列工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜尋被攻擊目標(biāo)。因而這一制導(dǎo)方式稱為電視尋的制導(dǎo)，也就是說(shuō)，導(dǎo)彈具有“發(fā)射后不管”的能力。2.3.1電視制導(dǎo)的原理

1.遙控式電視制導(dǎo)

遙控式電視制導(dǎo)由于彈上的制導(dǎo)設(shè)備比較簡(jiǎn)單、命中精度高和使用方便等優(yōu)點(diǎn)而受到重視。

在遙控式電視制導(dǎo)系統(tǒng)中，電視攝像機(jī)攝取目標(biāo)的可見(jiàn)光圖像，經(jīng)過(guò)傳送，顯示在指控站中的熒光屏上?？刂迫藛T通過(guò)觀察熒光屏上的目標(biāo)信息，根據(jù)相應(yīng)的導(dǎo)引規(guī)律作出正確的判斷，發(fā)出導(dǎo)引指令給飛行中的導(dǎo)彈；導(dǎo)彈上的接收裝置收到指令后，由導(dǎo)彈上的控制系統(tǒng)根據(jù)具體指令內(nèi)容調(diào)整導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)，直至命中目標(biāo)。遙控式電視制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上主要有兩種類(lèi)型。一種是將電視攝像機(jī)安裝在導(dǎo)彈頭部，這時(shí)制導(dǎo)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)的基準(zhǔn)是在導(dǎo)彈上，例如英、法聯(lián)合研制的AJ.168“瑪特爾”空對(duì)地導(dǎo)彈、美國(guó)的“禿鷹”空對(duì)地導(dǎo)彈、以色列的“蝰蛇”反坦克導(dǎo)彈等均采用這種方式。另外一種是將電視攝像機(jī)安裝在彈外的指控站上，這時(shí)制導(dǎo)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)的基準(zhǔn)就在指控站上，其典型代表是法國(guó)的“新一代響尾蛇”地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)。以上兩種遙控類(lèi)型的共同點(diǎn)是：制導(dǎo)指令均在導(dǎo)彈外的指控站上形成，遙控導(dǎo)彈根據(jù)指令修正飛行彈道。

2.電視尋的制導(dǎo)

電視尋的制導(dǎo)作為武器的末制導(dǎo)，是電視精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向。制導(dǎo)設(shè)備全部安裝在導(dǎo)彈上，導(dǎo)彈一經(jīng)發(fā)射，它的飛行狀態(tài)由它自身的制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)引，控制它飛向目標(biāo)。這種“發(fā)射后不管”的特性非常適合于飛機(jī)的對(duì)地攻擊行動(dòng)，使飛行員有更多的回旋余地作機(jī)動(dòng)飛行，以躲避對(duì)方防空武器的攻擊。電視尋的制導(dǎo)由于利用的是目標(biāo)上反射的可見(jiàn)光信息，因此它是一種被動(dòng)尋的制導(dǎo)。電視尋的制導(dǎo)以導(dǎo)彈頭部的電視攝像機(jī)拍攝目標(biāo)和周?chē)h(huán)境的圖像，從有一定反差的背景中自動(dòng)選出目標(biāo)并借助跟蹤波門(mén)對(duì)目標(biāo)實(shí)施跟蹤，當(dāng)目標(biāo)偏離波門(mén)中心時(shí)，產(chǎn)生偏差信號(hào)，形成導(dǎo)引指令，并自動(dòng)控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。

電視導(dǎo)引頭一般由可變焦距的光學(xué)系統(tǒng)、高分辨率CCD攝像機(jī)、穩(wěn)定伺服平臺(tái)、穩(wěn)定伺服控制器、圖像處理模塊、接收控制模塊、圖像傳輸／指令接收接口模塊以及二次電源、艙體結(jié)構(gòu)等部分組成，如圖2.18所示。圖2.18電視導(dǎo)引頭的組成電視導(dǎo)引頭完成獲取目標(biāo)圖像、向傳輸系統(tǒng)提供模擬圖像(或壓縮數(shù)字圖像)、鎖定跟蹤目標(biāo)、向任務(wù)計(jì)算機(jī)(或制導(dǎo)計(jì)算機(jī))輸出目標(biāo)角偏差信息(或目標(biāo)角速度信息)等功能。

早期采用電視制導(dǎo)的導(dǎo)彈和炸彈中，電視導(dǎo)引頭用硅靶管攝像機(jī)，并大多采用陀螺穩(wěn)定反射鏡方式實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定。圖像處理器多是模擬或半數(shù)字的，處理算法為簡(jiǎn)單的形心跟蹤方式。硅靶管攝像機(jī)體積大，在導(dǎo)彈的體積限制下很難實(shí)現(xiàn)直接穩(wěn)定，且在強(qiáng)光下易受損傷，現(xiàn)已逐步被CCD攝像機(jī)取代。目前國(guó)外裝備的電視制導(dǎo)導(dǎo)彈和炸彈都采用直接穩(wěn)定的CCD攝像機(jī)方案，根據(jù)使用環(huán)境的不同而采用兩軸或三軸穩(wěn)定方式，光學(xué)系統(tǒng)為連續(xù)或分段變化的變焦距系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，亦有采用雙視場(chǎng)雙CCD的方案，該方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、視場(chǎng)切換快捷等優(yōu)點(diǎn)。圖像處理器為全數(shù)字的，處理算法也實(shí)現(xiàn)了包含相關(guān)算法在內(nèi)的復(fù)合處理算法，整個(gè)電視導(dǎo)引頭的作用距離、適用目標(biāo)種類(lèi)和跟蹤精度都有很大的提高，作用距離達(dá)到15km以上，可攻擊復(fù)雜背景下的有偽裝目標(biāo)，命中精度達(dá)到數(shù)米的量級(jí)?！鞍l(fā)射后不管”方式主要適用于近程對(duì)簡(jiǎn)單背景目標(biāo)(如海上艦艇)的攻擊,該方式又可分為三種使用方法:

(1)自動(dòng)捕獲。載機(jī)(艦)使用雷達(dá)、光電指揮儀等探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后為導(dǎo)彈提供航向、航速等信息；導(dǎo)彈轉(zhuǎn)入自導(dǎo)階段后，電視導(dǎo)引頭應(yīng)進(jìn)入自動(dòng)掃描搜索狀態(tài)，一旦目標(biāo)出現(xiàn)在視場(chǎng)并滿足電視導(dǎo)引頭的捕獲條件，電視導(dǎo)引頭即捕獲目標(biāo)并立即轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)。

(2)圖像預(yù)裝訂。當(dāng)飛機(jī)(艦)上的光電跟蹤儀發(fā)現(xiàn)和捕獲目標(biāo)時(shí)，飛機(jī)(艦)上的指揮儀通過(guò)導(dǎo)引頭的接口系統(tǒng)為導(dǎo)彈提供目標(biāo)的航向、距離、目標(biāo)航速和目標(biāo)圖像等信息，電視導(dǎo)引頭能自動(dòng)調(diào)整光軸與彈軸的初始俯仰角，并根據(jù)光電跟蹤儀送入的圖像進(jìn)行目標(biāo)的特征提取，將此作為后續(xù)圖像處理的依據(jù)。導(dǎo)彈發(fā)射并轉(zhuǎn)入自控平飛段后，電視導(dǎo)引頭隨即進(jìn)入自動(dòng)搜索狀態(tài)，此時(shí)導(dǎo)引頭根據(jù)光電跟蹤儀捕獲并存入的目標(biāo)圖像信息捕獲目標(biāo)。當(dāng)導(dǎo)引頭經(jīng)過(guò)搜索后發(fā)現(xiàn)了與發(fā)射前裝訂的圖像相吻合的目標(biāo)時(shí)，導(dǎo)彈進(jìn)入自動(dòng)捕獲跟蹤狀態(tài)。

(3)直接瞄準(zhǔn)。導(dǎo)彈發(fā)射前，目標(biāo)離發(fā)射飛機(jī)(艦)較近時(shí)，電視導(dǎo)引頭在飛機(jī)(艦艇)上直接捕獲并跟蹤目標(biāo)；導(dǎo)彈發(fā)射后，電視導(dǎo)引頭應(yīng)能穩(wěn)定跟蹤已經(jīng)捕獲的目標(biāo)。2.3.2電視制導(dǎo)武器的應(yīng)用

1.遙控式電視制導(dǎo)空對(duì)地導(dǎo)彈系統(tǒng)

英、法聯(lián)合研制的AJ.168“瑪特爾(Martel)”空對(duì)地導(dǎo)彈是一種比較典型的采用遙控式電視制導(dǎo)技術(shù)的導(dǎo)彈系統(tǒng)。這種導(dǎo)彈系統(tǒng)的指控站就設(shè)在飛機(jī)座艙內(nèi)，它采用的是追蹤導(dǎo)引規(guī)律。飛機(jī)座艙內(nèi)的指控人員通過(guò)操作(作用于導(dǎo)彈)，使目標(biāo)保持在電視屏幕的十字線的中央，這時(shí)指令裝置就根據(jù)操作桿的動(dòng)作轉(zhuǎn)換成指令信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞吊艙中的天線發(fā)送給導(dǎo)彈，導(dǎo)引導(dǎo)彈對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)飛行，直至命中目標(biāo)。這種導(dǎo)彈可在低、中、高空發(fā)射，最大射程為60km，最大速度超過(guò)1馬赫數(shù)(超音速)。若作戰(zhàn)距離較遠(yuǎn)，則導(dǎo)彈會(huì)自動(dòng)進(jìn)行低空飛行，以防止被敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入電視攝像機(jī)視界內(nèi)時(shí)，飛行員再將導(dǎo)彈導(dǎo)向目標(biāo)。這種制導(dǎo)方式的主要缺點(diǎn)是載機(jī)在導(dǎo)彈命中目標(biāo)之前不能脫離戰(zhàn)區(qū)，易損性較大。

2.具有遙控式電視制導(dǎo)能力的復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)

法國(guó)“新一代響尾蛇”地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)是一種全天候機(jī)動(dòng)式低空近程防空導(dǎo)彈系統(tǒng)。其制導(dǎo)系統(tǒng)采用了多傳感器方式(包括搜索雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)、熱成像儀、電視攝像機(jī)、紅外測(cè)角儀等)，這些傳感器把獲得的信息數(shù)據(jù)全部傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，高速濾除各種雜波干擾，然后向飛行中的導(dǎo)彈發(fā)出控制指令，將其導(dǎo)向攔截點(diǎn)。多傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，可以在背景復(fù)雜、電子對(duì)抗嚴(yán)重的惡劣條件下使導(dǎo)彈系統(tǒng)全天時(shí)和全天候工作。其中，雷達(dá)可以在低能見(jiàn)度、弱電子對(duì)抗的環(huán)境中使用；電視攝像機(jī)一般在能見(jiàn)度好、電子干擾嚴(yán)重、隱身攻擊的環(huán)境中工作；而紅外測(cè)角儀和熱成像儀則在能見(jiàn)度低或夜間、電子干擾嚴(yán)重的條件下工作。由于充分發(fā)揮了以上傳感器的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈的作戰(zhàn)性能大為提高。

作戰(zhàn)時(shí)，火控系統(tǒng)在接收到搜索雷達(dá)送來(lái)的目標(biāo)信息后，就使跟蹤雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)方向進(jìn)行掃描；跟蹤雷達(dá)在截獲目標(biāo)后即進(jìn)入自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，并將獲取的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理；火控設(shè)備依據(jù)處理結(jié)果適時(shí)發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈起飛后進(jìn)入紅外初始制導(dǎo)段；紅外測(cè)角儀瞬時(shí)測(cè)出導(dǎo)彈飛行方向與目標(biāo)瞄準(zhǔn)線之間的相對(duì)角偏差，并形成控制指令傳送給導(dǎo)彈，將導(dǎo)彈引入跟蹤雷達(dá)波束內(nèi)以進(jìn)入雷達(dá)制導(dǎo)段；雷達(dá)不斷測(cè)量導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的角偏差，并按“三點(diǎn)法”導(dǎo)引規(guī)律形成導(dǎo)引指令，控制導(dǎo)彈命中目標(biāo)。在采用熱成像儀或電視攝像機(jī)進(jìn)行光電制導(dǎo)時(shí)，操作員可通過(guò)觀測(cè)窗口(顯示屏幕)觀察到由視頻自動(dòng)跟蹤器傳來(lái)的目標(biāo)、導(dǎo)彈的熱成像或可見(jiàn)光圖像，并操縱控制手柄使導(dǎo)彈始終與目標(biāo)重合(在視線上)，直至導(dǎo)彈命中目標(biāo)。

在正常作戰(zhàn)條件下，同時(shí)采用雷達(dá)和光電制導(dǎo)方式，并不斷地互相檢測(cè)。以上跟蹤裝置均使用同一個(gè)觀測(cè)窗口，在窗口上可顯示目標(biāo)、導(dǎo)彈以及被探測(cè)到的假目標(biāo)。因此，“新一代響尾蛇”導(dǎo)彈系統(tǒng)可以對(duì)付包括隱身飛機(jī)在內(nèi)的各種飛機(jī)，并可在夜間或惡劣氣候下作戰(zhàn)，電子干擾對(duì)它幾乎無(wú)效，這就是復(fù)合制導(dǎo)方式的優(yōu)點(diǎn)所在。

3.電視尋的制導(dǎo)的典型應(yīng)用

美國(guó)研制的“小牛”(Maverick，也譯成