徐春夷

（上海無線電設備研究所，上海200090）

0 引言

精確制導技術從提出到現在已經發(fā)展了將近20年的時間，隨著控制理論、信號處理理論、基礎電子技術以及大規(guī)模集成電路技術等的不斷發(fā)展，精確制導技術已經逐步向精細型方向發(fā)展?？v觀2011年的發(fā)展動向，國外精確制導技術的發(fā)展和應用已經完成了從理論階段到工程階段的轉化，并開展了一系列演示驗證試驗，將精確制導武器的攻擊范疇不斷擴大，實現了對空天目標的打擊覆蓋。隨著工程化程度不斷深入，結合先進的制造加工工藝，精確制導武器繼續(xù)沿著降低成本／擴大使用范圍、改善性能兩條主線發(fā)展。

從技術層面上來講，以成熟的激光半主動、微波半主動、微波主被動等制導體制為基礎，結合先進的精確制導技術，采取適當的技術手段，對現有產品進行升級改造，既有利于充分發(fā)揮現有技術潛力，又能夠以較低的成本快速提高現有武器裝備的性能。此外，多模復合制導體制已經成為新一代精確制導技術發(fā)展主流，在成熟的制導技術上增加新的工作模式，以滿足未來戰(zhàn)場的各種需求，增強精確制導武器的戰(zhàn)場適應能力和打擊效能。

1 國外導引頭技術發(fā)展現狀

1.1 美國空軍和洛·馬公司聯(lián)合開發(fā)制冷型三模

導引頭

據洛·馬公司網站披露，2011年8月美國空軍研究實驗室（AFRL）軍需局和該公司簽署了一份為期5 年的聯(lián)合研究開發(fā)協(xié)議（CRADA），在未來五年里共同合作，幫助評估將制冷型三模導引頭整合到空軍武器平臺的可行性。

洛克希德·馬丁公司的制冷型三模導引頭以三個成熟武器系統(tǒng)為背景，包括標槍（Javelin）、長弓（LONGBOW）和地獄火（HELLFIRE）。目前的第四代導引頭已經完成了數千小時的實驗室、炮塔和人工等多方面的測試，并在惡劣戰(zhàn)場環(huán)境和制導飛行測試中獲得驗證。

制冷型三模導引頭由一個半主動激光傳感器、一個紅外成像傳感器（I2R）和一個毫米波雷達組成，可以鎖定陸地或海上的移動和固定目標。制冷型紅外成像傳感器提供了導彈初始截獲范圍內無源探測及發(fā)射前鎖定功能，大大提高了武器系統(tǒng)的生存能力。導彈發(fā)射后三種傳感器協(xié)同工作，信息共享，可以在各種天氣環(huán)境下工作，提升“發(fā)射后不管”的能力。洛克希德·馬丁公司的三模導引頭最近在一系列富有挑戰(zhàn)的逼真戰(zhàn)場環(huán)境中完成多種隱蔽對抗測試。測試結果顯示，所有三種傳感器模式成功協(xié)作，有效地完成各項測試任務。

1.2 美國AGM-88E反輻射導引頭

美國海軍和意大利空軍于2008年8月在中國湖完成了 AGM-88E 先進反輻射導彈（AARGM）的第二次發(fā)射。該導引頭采用了被動模式和主動毫米波（MMW）模式復合，當可以探測、識別、定位輻射目標源時由被動模式進行制導，若目標雷達關機，則前段飛行利用慣性導航系統(tǒng)／全球定位（INS／GPS）制導，后段飛行使用主動毫米波（MMW）雷達制導。

AARGM 用共形天線陣取代單柱式螺旋天線，這是一組獨特的處理算法與天線、傳感器系統(tǒng)，能改進測角精度，對近軸目標測量精度能達到l°～3°。

這種新的制導方案可能成為今后開發(fā)效能更高的反輻射導彈的關鍵技術，使未來的反輻射導彈具有雙模制導能力，而不會顯著增加導彈的成本和質量。

圖1 美國AGM-88E反輻射導引頭

1.3 美國AGM-88 HARM 導引頭

美海、空軍聯(lián)合研制的AGM-88 HARM 是直接攻擊型中近程ARM 的典型代表。它采用了新型無源寬帶導引頭，被動雷達尋的加慣性復合制導方式、可重編程、無煙發(fā)動機等多項先進技術，是迄今現役最先進的ARM，但也暴露出一些缺陷。例如，對目標輻射的依賴性大，超寬頻寬導引頭的靈敏度、測角精度受限，導引頭的分辨角較大，工作頻段為（0.8～18）GHz，天線波束寬度為50°～60°，跟蹤角為4°～8°。存在寬視場和高跟蹤精度的矛盾，波束內會收到很多目標信息，致使信號分選困難。

針對HARM 在實戰(zhàn)中的不足，美軍先后制定出多個改進計劃：給HARM 裝上綜合了毫米波導引頭和GPS中段制導技術的新型寬帶導引頭（先進反輻射導彈計劃AARGM）；提高導彈攻擊敵方GPS干擾機的能力（HARM 攻擊干擾機計劃）；更 新HARM 的GPS 系 統(tǒng)（AGM-88D 計劃），該系統(tǒng)由美國、德國、意大利聯(lián)合實施，具有衛(wèi)星通信能力，用于網絡戰(zhàn)。

1.4 俄羅斯Х-31П 反輻射導引頭

俄羅斯的Х-31П（北約代號AS-17）在技術上有其獨到之處，導引頭采用慣性導航加被動雷達制導體制，末段制導精度約為5m，不追求導引頭寬頻帶、高靈敏度等難以達到的技術指標，利用現有成熟技術巧妙配合，采用3個有限帶寬的獨立導引頭，能在較寬的頻帶范圍內準確捕獲與跟蹤目標，命中精度高，簡化了抗目標雷達關機的對抗措施，降低了載機對目標定位設備的要求。該型產品強調了遠射程、高速度、強機動能力、高命中精度，可以適應21 世紀的戰(zhàn)場環(huán)境。目前，Х-31П 的整體性能達國際先進水平，但價格卻比HARM 低得多，改型潛力大［1-3］。

圖2 俄羅斯Х-31П 反輻射導引頭

2 國外制導系統(tǒng)發(fā)展現狀

2.1 RIM-116導彈制導控制系統(tǒng)

RIM-116導彈制導、控制部分以“毒刺”便攜式防空導彈為基礎，在原有的玫瑰線掃描“紅外／紫外”雙色導引頭上增加了新研制的被動雷達導引頭，使得該導彈擁有了三模復合體制的導引頭。

導引頭直徑70mm，最大視場±5°，采用“單通道旋轉控制”方式工作。被動雷達導引頭用于截獲目標輻射信號，利用比相原理測定目標輻射源的角度位置，利用彈體旋轉特性，僅需兩根天線就可以完成兩個維度的角度測量。制導末段，由被動雷達制導轉為紅外制導，采用玫瑰線掃描方式可以獲得目標的熱圖像，提取紅外圖像中心位置進行制導。

由于采用被動雷達／紅外復合制導模式，RIM-116導彈是一種具備“發(fā)射后自行截獲／鎖定目標”和“發(fā)射后不管”能力的導彈，可從多個方向攔截多批次反艦導彈。整個作戰(zhàn)過程不需要艦上作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)進行復雜的解算和制導／控制，大大減少作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的工作壓力。

2.2 歐洲“Aster”導彈的制導與控制

Aster15和Aster30導彈采用改進后的馬特拉公司“米卡”空對空導彈的Ku波段脈沖多普勒主動雷達導引頭（AD4A）。該型導引頭采用大功率發(fā)射機，數字化信號處理技術，具有跟蹤高機動目標和較強的抗干擾能力，可使導彈以最佳的路線接近目標。

導彈初始飛行及中間段采用慣性導航+無線電指令修正。慣性導航系統(tǒng)包括一臺意大利的慣導基準裝置和一臺通用電器公司的小型激光陀螺儀。中段啟動飛行控制（PAF），采用空氣動力系統(tǒng)裝置。末段利用導引頭信息控制導彈跟蹤目標。最后攔截段采用直接推力矢量控制（PIF）和氣動控制（PAF）復合指控精確攔截目標。

PIF由導彈重心附近的燃氣發(fā)生器利用4個橫向噴嘴直接產生橫向加速度進行矢量控制，使導彈在接近目標示具有較高的機動過載。

2.3 ARM 的制導系統(tǒng)

ARM 與其它導彈的主要區(qū)別是導引系統(tǒng)不同。其導引系統(tǒng)起著探測目標、產生跟蹤目標控制指令的作用，是導彈的核心部分。導引方法根據目標線的相對位置及其變化規(guī)律可分為：

a）按目標線與導彈速度向量的相對位置劃分，有追蹤法（兩者夾角為零）、常值前置角法（導彈速度向量超前一個常值角度）；

b）按目標線在空間的方向劃分，有平行接近法（目標線平行移動）、比例導引法；

c）按目標線與導彈縱軸的相對位置劃分，有直接法（兩者重合）、常值目標方位角法（縱軸超前）。

根據不同的發(fā)射方式，ARM 分別采用不同的導引方法。在對準發(fā)射方式下，采用速度追蹤法；在非對準發(fā)射方式下，先按方案彈道飛行，然后轉為速度追蹤法。

ARM 制導系統(tǒng)的工作過程是在目標輻射源工作期間，利用導引頭測得的目標信息與捷聯(lián)慣導系統(tǒng)獲得的導彈運動信息相結合，實時提供目標在慣性空間的位置，并控制導彈沿此視線飛行。一旦目標輻射源關機，被動導引頭轉入純慣性制導，導彈沿著關機時刻所確定的目標實現繼續(xù)對目標實施攻擊。

ARM 制導系統(tǒng)的主要功能：在帶飛段與機載火控系統(tǒng)協(xié)同工作，完成系統(tǒng)初始狀態(tài)和射擊諸元的裝定，根據機載火控系統(tǒng)信息，完成對目標的探測和跟蹤；在自主飛行段，按導彈飛行彈道控制規(guī)律實現導彈姿態(tài)的穩(wěn)定和控制，在彈道末段按預定的導引規(guī)律引導導彈飛向目標。遇到干擾時，具有一定的抗干擾能力，繼續(xù)引導導彈飛向目標。消除導彈彈射、助推器點火、脫落、主發(fā)動機點火造成的干擾。

3 主要發(fā)展趨勢

3.1 微波雷達導引頭

微波雷達導引頭以其全天候的優(yōu)勢，始終占有雷達導引頭的重要發(fā)展方向，但是由于技術應用的局限，尤其在高精度測量上的缺憾，使得其在精確制導方面深入有限，主要發(fā)展國家包括中國、俄羅斯和一些歐洲國家。

從技術角度來看未來微波雷達導引頭主要面臨的問題是探測跟蹤隱身及高速激動目標，以及遠距離攔截問題。這種需求也預示了微波雷達導引頭的未來發(fā)展趨勢：

a）目標探測距離明顯增加；

b）進一步提高目標角坐標、速度和距離探測的分辨率；

c）可對信號和干擾實施智能處理，以在復雜的干擾環(huán)境下，從眾多目標中探測出真正的目標。

發(fā)展未來微波雷達導引頭主要依靠信號數字處理技術、遠距離無線電信號技術、波束電掃描技術、寬頻探測信號技術和綜合信道技術等手段。

3.2 毫米波制導技術

40GHz～300 GHz頻段稱為毫米波頻段。毫米波段介于普通微波和光學（紅外，可見光）頻段之間，特點是頻帶寬，兼有這兩種頻段的主要特長。近年來，由于毫米波固態(tài)器件和集成電路的進展，毫米波導引頭在導彈制導方面得到了廣泛的應用，并顯示出了很強的發(fā)展勢頭。毫米波導引頭除具有制導精度高、全天候、抗干擾能力強等特點外，毫米波導引頭與微波導引頭相比較，具有體積小、質量輕的特點，可以為其它模式的導引頭的安裝提供足夠的空間。

毫米波制導技術在以下幾個方面顯示出了很好的發(fā)展前景：

a）毫米波導引頭參與多模復合制導可以大大提高多模復合導引頭的工作性能和抗干擾性能，使導引頭占有的電磁頻譜范圍大大加寬，信號成分變得復雜，給對方的偵察和干擾帶來困難，增強導引頭的抗干擾能力；

b）利用毫米波成像導引頭可以提高導引頭對目標的識別能力，選擇對目標的關鍵部位實施打擊，提高導彈的攻擊效率。

3.3 紅外成像導引頭技術

根據紅外成像導引頭的各項關鍵技術，其未來將向著雙色、高分辨率凝視紅外、智能化、輕小型化、通用化等方面發(fā)展。值得指出的是，紅外成像導引頭技術的發(fā)展也有向一體化方向發(fā)展的趨勢。相應地，它的組成除探測器和信息處理機之外，還將控制系統(tǒng)的部分功能集成在導引頭中，但這并不影響探測器和信息處理機所執(zhí)行的功能和任務。

（1）雙色、高分辨率凝視紅外

隨著現代材料生長技術和微電子技術的發(fā)展，紅外探測器已經廣泛采用凝視紅外成像方式工作，雙色紅外作為一種多波長復合的紅外成像方式，在頻率覆蓋范圍、抗干擾等方面有獨特的優(yōu)勢，收到廣泛的關注。

（2）智能化

“發(fā)射后不用管”的能力要求導引頭具備高度的智能化，它不僅是紅外成像導引頭的發(fā)展方向，同時也是其他導彈或武器系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。智能化導引頭要求導引頭可以在充滿各種干擾的戰(zhàn)場環(huán)境中完成視場中目標的自動檢測、識別與捕獲，綜合利用多個傳感器的信息進行融合處理，能進行攻擊點選擇等。

（3）輕小型化

輕小型化是指隨著新材料、微電子和光電子等高技術的飛速發(fā)展，探測器和信息處理機都有可能做得更小，使導引頭的體積和質量呈數量級下降。輕小型化的結果，降低了對助推火箭發(fā)射質量的要求和全彈成本，使得武器的機動性、效費比必然大大提高。

（4）通用化

通用化是指所研制的系統(tǒng)能夠適應多種型號、多種場合的制導武器，如美國SDI計劃所研制的大氣層外輕型射彈（LEAP）動能攔截器，就可供不同的彈道導彈防御系統(tǒng)（標準導彈、民兵導彈、近程攻擊導彈——SRAM 等）使用，使得成本大大壓縮，減少了不必要的重復投資［4-5］。

3.4 多模復合導引頭

由于高新技術的大量涌現及其在精確制導技術中的廣泛應用，如成像制導技術、GPS 技術等的廣泛采用，將不斷提高精確制導武器的信息化含量和智能化水平。

激光半主動+非制冷紅外+毫米波雷達三模制導技術是典型的多模導引頭技術代表，通過在現有的激光半主動，紅外成像導引頭技術上最佳毫米波雷達導引頭技術，來達到技術相互彌補的目的，大幅提高導彈武器系統(tǒng)的抗干擾能力、全天候作戰(zhàn)能力及自主作戰(zhàn)能力，而且將提高其作戰(zhàn)使用靈活性。

多模復合制導技術主要向以下幾個方向發(fā)展。

（1）加強多模復合導引頭設計、研制、生產能力

目前單模導引頭的設計、研制和生產技術已經成熟，可以在2～3年內完成導引頭的工程化研制和靶試，但是在多模復合導引頭方面還沒有一套完善的研制方法，同時在技術綜合性人才方面、系統(tǒng)工程的綜合應用方面過于薄弱，需要進一步加強。此外，多種模式的導引頭生產加工工藝差異較大，測試方法迥異，產品配套、安裝和調試方法也是有待進一步研究的一個主要方面。

（2）繼續(xù)發(fā)展導引頭與GPS+INS復合制導

一體化的GPS／INS 組合制導系統(tǒng)重量輕、體積小，具有良好的抗干擾性能，可以使導彈在大多數情況下按預定彈道運動，但是其所產生的制導偏差是不可避免的。GPS+INS提供的制導信息有相對精度高的特點，充分利用制導信息來完善和提高導引頭的工作性能是一項有利可圖的工程，在技術成熟度上更甚于多模式導引頭復合技術，有較現實的應用前景。

（3）重視光學制導技術對微波制導技術缺陷的補償

光學制導技術的優(yōu)勢在于能夠對目標成像，相對來說雷達成像技術難以應用到導引頭中，即使要應用在目前的彈道設計、信號處理能力、信息融合技術等方面都存在較大的問題。光學成像技術以其探測器輕巧的結構，可以較容易地加裝到雷達導引頭上，實現光學和微波制導復合。

（4）拓展制導技術的新領域

隨著高新技術領域的拓展和進步，新的制導技術將不斷涌現，如發(fā)達國家已經開始光學制導技術新頻段紅外多光譜、超長波紅外、亞毫米波等方面的研究，并取得一定進展。這些技術將在多模復合制導技術中得到新的突破和應用［6-10］。

4 結束語

隨著探測技術的發(fā)展，導引頭正在采用諸如毫米波技術、微光電視技術、激光技術、數字制導技術和復合制導技術等新技術，正朝著高精度、寬頻帶、抗干擾、模塊化、全天候、全空域方向發(fā)展［6-10］。

［1］ 李大群，王峰.俄羅斯導彈雷達導引頭的現狀與發(fā)展［J］.現代軍事，2006，（10）：59-62.

［2］ 車夢虎.反輻射導彈導引頭關鍵技術及發(fā)展趨勢研究［J］.航天電子對抗，2008，24（4）：5-8.

［3］ 王艷奎.反輻射導引頭技術發(fā)展分析［J］.飛航導彈，2009，（3）：39-44.

［4］ 范晉祥.美國動能攔截彈紅外導引頭的發(fā)展分析［J］.紅外與激光工程，2009，38（1）：1-6.

［5］ 張純學.飛航導彈導引頭發(fā)展方向探析［J］.飛航導彈，2008，（1）：41-46.

［6］ 徐春夷.復合制導技術的現狀與發(fā)展［J］.制導與引信，2008，29（1）：17-21，37.

［7］ 李世忠，李相平，李亞昆，等.毫米波導引頭的技術特點及發(fā)展趨勢［J］.制導與引信，2007，28（1）：11-15，20.

［8］ 楊衛(wèi)平，沈振康.紅外成像導引頭及其發(fā)展趨勢［J］.激光與紅外，2007，37（11）：1129-1132.

［9］ 胡磊，李相平，趙臘.雷達導引頭技術的發(fā)展及抗干擾能力研究［J］.飛航導彈，2008，（11）：44-47.

［10］ 李瑱.戰(zhàn)術導彈導引頭技術及毫米波制導的發(fā)展趨勢［J］.科技信息，2010，（9）：40-41.