呂 潔，羅 勇，卿 松，葉建斌，周新宇，周雪琴

(重慶紅宇精密工業(yè)有限責(zé)任公司， 重慶 402760)

【彈藥工程】

紅外制導(dǎo)技術(shù)在空空導(dǎo)彈中的應(yīng)用分析

呂 潔，羅 勇，卿 松，葉建斌，周新宇，周雪琴

(重慶紅宇精密工業(yè)有限責(zé)任公司， 重慶 402760)

闡述了紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的發(fā)展情況，重點(diǎn)分析了在每個(gè)發(fā)展階段中紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的特點(diǎn)以及新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈發(fā)展的技術(shù)特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，分析了紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈發(fā)展中面臨的關(guān)鍵技術(shù)，包括紅外焦平面陣列、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)、非制冷紅外探測(cè)技術(shù)。最后，對(duì)紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

紅外制導(dǎo)；空空導(dǎo)彈；多模復(fù)合制導(dǎo)；自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)高技術(shù)信息化程度不斷提高，對(duì)抗程度日益激烈，要求戰(zhàn)場(chǎng)武器既能命中選定的目標(biāo)甚至目標(biāo)的要害部位，又能盡可能地減少附帶毀傷破壞。傳統(tǒng)的導(dǎo)彈命中精度低，難以實(shí)現(xiàn)精確打擊，為更好地適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)，對(duì)空空導(dǎo)彈性能提出了越來(lái)越高的要求。

自20世紀(jì)50年代初美國(guó)成功研制出第一代空空導(dǎo)彈“響尾蛇”后，隨著無(wú)源探測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展，紅外制導(dǎo)技術(shù)迅速發(fā)展并日趨成熟，成為精確制導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，有效地推動(dòng)了其在空空導(dǎo)彈上的應(yīng)用和發(fā)展。隨著紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的裝備和使用，大大提升了空空導(dǎo)彈的智能化水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的精確探測(cè)、識(shí)別和跟蹤，提高了空空導(dǎo)彈的精確打擊能力、作戰(zhàn)效能和突防能力。

1 紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的發(fā)展及其特點(diǎn)

飛機(jī)具有紅外輻射高，其尾部噴口的溫度可高達(dá)上千度，而背景的紅外輻射低，由于空中目標(biāo)探測(cè)具有了對(duì)比度高的特點(diǎn)，使得空空導(dǎo)彈成為紅外技術(shù)進(jìn)入的第一個(gè)軍事領(lǐng)域。

隨著紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的發(fā)展經(jīng)歷了兩大階段：第一階段從20世紀(jì)40年代中期至70年代中期，主要為紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈。第二階段始于20世紀(jì)70年代中期，主要為紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈。

1.1 紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈

紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的探測(cè)器是點(diǎn)源處理系統(tǒng)，把探測(cè)目標(biāo)作為點(diǎn)光源處理，根據(jù)目標(biāo)和背景紅外輻射能量不同，把目標(biāo)和背景區(qū)別開(kāi)來(lái)，被攻擊目標(biāo)的高溫部分的紅外輻射作為制導(dǎo)信息源，攻擊的目標(biāo)相對(duì)于背景是一個(gè)張角很小的物體，如飛機(jī)相對(duì)于天空，利用空間濾波等背景鑒別技術(shù)，把目標(biāo)從背景中識(shí)別出來(lái)，得到目標(biāo)的位置信息，達(dá)到跟蹤目標(biāo)的效果。

美國(guó)研制的“響尾蛇”AIM-9B是第一代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的典型代表。AIM-9B的外形如圖1所示。1948年，美國(guó)海軍武器中心開(kāi)始研制；1956年7月，開(kāi)始裝備部隊(duì)。AIM-9B最大射程為11 km，主要用于從尾部攻擊速度比較慢的老式轟炸機(jī)。

圖1 AIM-9B

第一代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈采用了單元非制冷硫化鉛探測(cè)器，工作在1～3 μm近紅外波段；導(dǎo)引頭的離軸角和跟蹤能力都非常有限。導(dǎo)彈作用距離近，而且導(dǎo)引頭只能探測(cè)飛機(jī)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的紅外輻射。因此，這類(lèi)導(dǎo)彈的攻擊范圍只限制在目標(biāo)后方狹窄的扇形區(qū)域內(nèi)，飛行員在戰(zhàn)術(shù)使用上只能進(jìn)行尾追攻擊，且受背景和氣象條件對(duì)紅外輻射吸收影響較大，不能全天候作戰(zhàn)，抗干擾能力弱。同時(shí)，導(dǎo)彈射程有限，機(jī)動(dòng)能力差，目標(biāo)稍作空中機(jī)動(dòng)，就很容易將導(dǎo)彈擺脫[1-2]。

第二代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈于20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始服役，典型的代表有美國(guó)的“響尾蛇”AIM-9D、中國(guó)的PL-5乙等。相對(duì)于第一代，第二代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的技術(shù)有了明顯進(jìn)步，探測(cè)器采用了制冷技術(shù)，敏感波段延伸到3 μm，提高了探測(cè)靈敏度，典型的目標(biāo)尾后作用距離提高到8～10 km，跟蹤能力顯著提高，飛行員可以從目標(biāo)尾后較大范圍內(nèi)進(jìn)行攻擊，增加了戰(zhàn)術(shù)使用靈活性。

第三代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈采用高靈敏度的單元或多元制冷銻化銦探測(cè)器，工作在3～5 μm中波紅外波段，具備一定程度的全向攻擊能力及抗干擾能力。典型的代表有美國(guó)的“響尾蛇”AIM-9L(如圖2所示)、以色列的“怪蛇”3、中國(guó)的PL-8B等。第三代紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)運(yùn)用靈活性大幅提高，在1982年英阿馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中英軍“鷂式”系列戰(zhàn)機(jī)共發(fā)射“響尾蛇”AIM-9L 導(dǎo)彈26 枚，擊落阿根廷各式戰(zhàn)機(jī)16 架，命中率達(dá)61%，表現(xiàn)相當(dāng)不錯(cuò)，成為英軍取得空戰(zhàn)勝利的致勝法寶。同年，“響尾蛇”AIM-9L和以色列的“怪蛇”3空空導(dǎo)彈在中東貝卡谷地作戰(zhàn)中再次大放異彩[2]。

圖2 AIM-9L

1.2 紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈

在抗干擾、多目標(biāo)分辨方面，紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈存在較大的困難，因此逐步向紅外成像制導(dǎo)方向發(fā)展。紅外成像制導(dǎo)技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，美國(guó)處于該技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)先地位，紅外成像制導(dǎo)技術(shù)利用紅外探測(cè)器探測(cè)目標(biāo)和背景的輻射溫差形成的圖像，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引。

目前，紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈已發(fā)展了兩代，第一代是采用光機(jī)掃描成像系統(tǒng)，典型的代表有德國(guó)的IRIS-T、法國(guó)的MICA-IR、南非的A-Darter等。德國(guó)的IRIS-T導(dǎo)彈采用機(jī)械線(xiàn)列掃描的128×4的銻化銦紅外成像導(dǎo)引頭，工作波段為3～5 μm，抗人為和自然干擾性能好?？湛諏?dǎo)彈采用光機(jī)掃描成像系統(tǒng)其技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低，具有較好的探測(cè)器響應(yīng)均勻性，可減少導(dǎo)引頭的虛警率，在一定程度上提高了對(duì)啟動(dòng)加熱環(huán)境的適應(yīng)能力。第二代是采用凝視紅外焦平面陣列成像制導(dǎo)，電子自?huà)呙瑁瑹o(wú)需光機(jī)掃描成像，導(dǎo)引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可靠性高，為發(fā)展小型制導(dǎo)彈藥的紅外成像導(dǎo)引頭提供了條件。這類(lèi)制導(dǎo)導(dǎo)彈具有分辨率高、靈敏度高、信息更新率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠攻擊高速機(jī)動(dòng)小目標(biāo)、復(fù)雜地物背景中運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)或隱蔽目標(biāo)。目前，已實(shí)用化的有美國(guó)的“響尾蛇”AIM-9X空空導(dǎo)彈，它采用的128×128元銻化銦凝視焦平面導(dǎo)引頭，探測(cè)器工作在3～5 μm波段，導(dǎo)引頭具有180°的跟蹤視場(chǎng)，導(dǎo)引頭的目標(biāo)截獲距離在藍(lán)天背景下為13～16 km，具有攻擊距離遠(yuǎn)，多目標(biāo)選擇瞄準(zhǔn)和全向跟蹤能力。

與紅外點(diǎn)源制導(dǎo)空空導(dǎo)彈相比，紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈還具有以下顯著特點(diǎn)：

1) 導(dǎo)引頭能夠獲取豐富的目標(biāo)信息，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引智能化

未來(lái)的空域作戰(zhàn)環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，要求精確制導(dǎo)彈藥能夠在短時(shí)間內(nèi)摧毀目標(biāo)，不依靠人工導(dǎo)引，這必然使制導(dǎo)系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，同時(shí)需要彈上制導(dǎo)系統(tǒng)不僅能區(qū)分不同類(lèi)型目標(biāo)，而且還能識(shí)別是真目標(biāo)還是干擾物，并能自動(dòng)判斷和首先攻擊對(duì)己方威脅最大的目標(biāo)。紅外成像探測(cè)器能夠直觀(guān)獲取豐富的目標(biāo)外形或基本結(jié)構(gòu)等目標(biāo)信息，抑制背景干擾，彈上計(jì)算機(jī)利用圖像信息處理技術(shù)和目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)探測(cè)器獲取的目標(biāo)圖像進(jìn)行自動(dòng)判斷、決策和跟蹤，使導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有選擇的攻擊。

2) 抗光電、紅外干擾能力強(qiáng)，提高了戰(zhàn)場(chǎng)生存能力

紅外成像制導(dǎo)是一種無(wú)源制導(dǎo)技術(shù)，具有較好的隱蔽性，紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)是擴(kuò)展源處理系統(tǒng)，它探測(cè)的是目標(biāo)和背景之間微小溫差或來(lái)自輻射率差所引起的熱輻射分布圖像，圖像信息量比非成像系統(tǒng)更豐富，制導(dǎo)信息源是熱圖像，能很好地不受光電以及其它雜波的干擾，在復(fù)雜干擾背景下探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)。因此，紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)能有效地抵抗光電干擾以及多種形式的紅外干擾，適應(yīng)對(duì)抗激烈的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

3) 發(fā)射后不用管

紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈具有在各種復(fù)雜戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下自主搜索、捕獲、識(shí)別和跟蹤目標(biāo)的能力，并能自主選擇目標(biāo)和目標(biāo)薄弱部位進(jìn)行命中和攻擊，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射后不用管。

1.3 新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈

縱觀(guān)20世紀(jì)后20年的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)，空中力量對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)起著至關(guān)重要的作用。以美國(guó)為首的軍事技術(shù)先進(jìn)國(guó)家，為了能夠繼續(xù)取得未來(lái)空中優(yōu)勢(shì)，不斷研制新型空空導(dǎo)彈和進(jìn)行空空導(dǎo)彈改進(jìn)計(jì)劃，使得空空導(dǎo)彈領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新的發(fā)展特點(diǎn)。

為適應(yīng)空戰(zhàn)全面進(jìn)入信息化對(duì)抗的新要求，新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈采用了紅外成像制導(dǎo)、小型捷聯(lián)慣導(dǎo)、氣動(dòng)力/推力矢量復(fù)合控制等關(guān)鍵技術(shù)，能有效攻擊載機(jī)前方±90°范圍內(nèi)的大機(jī)動(dòng)目標(biāo)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)“看見(jiàn)即發(fā)射”，降低了載機(jī)格斗時(shí)的占位要求[2]。典型代表有美國(guó)的“響尾蛇”AIM-9X(如圖3所示)、英國(guó)的ASRAAM(如圖3所示)、德國(guó)的IRIS-T(如圖4所示)、以色列的“怪蛇”5 (如圖3所示)等。

英國(guó)的ASRAAM空空導(dǎo)彈是MBDA 公司生產(chǎn)的具有全向攻擊能力的近距紅外成像空空導(dǎo)彈，具有先敵發(fā)射、先敵攔截、先敵殺傷能力[3]。與大多數(shù)新一代近距空空導(dǎo)彈不同，ASRAAM 導(dǎo)彈沒(méi)有采用氣動(dòng)面+推力矢量控制的組合控制方法，即便如此，其機(jī)動(dòng)性仍較強(qiáng)。該導(dǎo)彈配備的紅外成像導(dǎo)引頭在強(qiáng)干擾環(huán)境中也能區(qū)分目標(biāo)，特別是連接了頭盔瞄準(zhǔn)具后，離軸發(fā)射能力可達(dá)到±90°。英國(guó)空軍已經(jīng)在“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)裝備了ASRAAM導(dǎo)彈，與“海盜”前視紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)配合，能夠在“可觀(guān)的距離上”探測(cè)到F-22 戰(zhàn)機(jī)。2014 年11 月24 日，英國(guó)國(guó)防部宣布已在F-35B 上完成一系列ASRAAM 導(dǎo)彈的掛飛試驗(yàn)[3-5]。

圖3 AIM-9X、ASRAAM、“怪蛇”5

圖4 IRIS-T

紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈走過(guò)了從單元、多元到紅外成像的導(dǎo)引體制發(fā)展歷程，新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈正在向多波段紅外成像發(fā)展。俄羅斯的RVV-MD 導(dǎo)彈是俄羅斯最新型的空空導(dǎo)彈之一，如圖5 所示，其前身是R-73 導(dǎo)彈(世界上第一種可離軸發(fā)射的空空導(dǎo)彈)，可以實(shí)現(xiàn)搭配頭盔瞄準(zhǔn)，即達(dá)到了“可視即可射”的效果。RVV-MD導(dǎo)彈采用了多波段紅外導(dǎo)引頭，通過(guò)接收不同波長(zhǎng)的輻射從而生成“彩色”圖像，這一特殊性能使得RVV-MD 導(dǎo)彈對(duì)于各種干擾具有很強(qiáng)的“先發(fā)”優(yōu)勢(shì)。2012 年12 月下旬，RVV-MD近距空空導(dǎo)彈進(jìn)行了列裝前的一次試驗(yàn)射擊，此次試驗(yàn)射擊是在一個(gè)航空靶場(chǎng)中進(jìn)行的，試驗(yàn)非常成功。RVV-MD 導(dǎo)彈主要列裝于俄羅斯的第五代戰(zhàn)機(jī)T-50[6]。

同時(shí)，新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈開(kāi)始廣泛采用發(fā)射后截獲技術(shù)。如德國(guó)的IRIS-T、英國(guó)的ASRAAM、南非的A-Darter、以色列的“怪蛇”5等均具有發(fā)射后截獲能力。美國(guó)的AIM-9X 雖然不具有這種能力，但目前美軍正在對(duì)AIM-9X實(shí)施P3I計(jì)劃，改進(jìn)研制的AIM-9X BlockⅡ加裝了數(shù)據(jù)鏈接收裝置，增強(qiáng)了導(dǎo)彈發(fā)射后鎖定和截獲目標(biāo)的能力[7]。

圖5 RVV-MD 近距空空導(dǎo)彈

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 紅外焦平面陣列(IRFPA)

目前，凝視紅外焦平面陣列成像在紅外成像的導(dǎo)引體制中占主流地位，紅外凝視成像導(dǎo)引頭運(yùn)用紅外焦平面陣列探測(cè)器對(duì)其前端光學(xué)系統(tǒng)投射的目標(biāo)輻射能量進(jìn)行采集，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)。與掃面成像方式相比，凝視成像得到的圖像幀頻更高，因而具有更高的分辨率、靈敏度和信息更新率，在現(xiàn)役導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：紅外信息探測(cè)器器件、基于紅外分辨率的材料研究、目標(biāo)偏振信息獲取利用技術(shù)等。

2.2 自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)

自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別(ATR)是紅外成像制導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù)之一，導(dǎo)彈發(fā)射后要在自然和人為干擾的復(fù)雜背景中自主地完成對(duì)目標(biāo)的搜索、捕獲、識(shí)別和跟蹤，實(shí)現(xiàn)發(fā)射后不用管。

基于目標(biāo)模板匹配的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別方法是一種較為成熟的識(shí)別方法，它是彈上傳感器獲取特定目標(biāo)的實(shí)時(shí)捕獲圖像，由彈上計(jì)算機(jī)將實(shí)時(shí)圖像與內(nèi)部裝訂的要打擊目標(biāo)的基準(zhǔn)圖進(jìn)行匹配以識(shí)別目標(biāo)。其中，構(gòu)建基準(zhǔn)圖(即模板)是關(guān)鍵。采用目標(biāo)的結(jié)構(gòu)圖或紋理圖制作目標(biāo)基準(zhǔn)圖，可以由偵察飛機(jī)、偵察衛(wèi)星等拍攝模板并存儲(chǔ)在彈上計(jì)算機(jī)中。盡管紅外成像傳感器的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)已實(shí)用化，但仍存在一些技術(shù)難點(diǎn)：1)目標(biāo)模板庫(kù)的建立，很難獲得各種氣象條件下各種軍事目標(biāo)的最真實(shí)、最直接的紅外圖像；2)導(dǎo)引頭實(shí)時(shí)獲取的圖像與預(yù)制的目標(biāo)模板由于不同氣象條件、拍攝角度等差異而存在幾何畸變；3)對(duì)復(fù)雜背景中復(fù)雜目標(biāo)的識(shí)別算法研究。如何有效地將傳感器技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)以及專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)紅外制導(dǎo)系統(tǒng)的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵。

2.3 非制冷紅外探測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)的紅外探測(cè)器必須在低溫下工作，因此需要配備相應(yīng)的制冷器，由此帶來(lái)了整套設(shè)備的體積大、工作過(guò)程復(fù)雜、成本高等突出問(wèn)題，為了減小空空導(dǎo)彈的體積，節(jié)約空間、降低成本，提高制導(dǎo)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，非制冷紅外成像技術(shù)得到了越來(lái)越多的重視，已成為紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的主流之一。但是非制冷紅外探測(cè)器的噪聲控制、小型化、高可靠性、高靈敏度等技術(shù)仍是非制冷紅外探測(cè)技術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

3 發(fā)展趨勢(shì)

隨著紅外探測(cè)技術(shù)、復(fù)合材料技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、結(jié)構(gòu)化技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，紅外制導(dǎo)技術(shù)也日漸成熟。同時(shí)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)對(duì)空空導(dǎo)彈也提出了更高的要求。未來(lái)紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢(shì)主要是以下幾個(gè)方面：

1) 智能化制導(dǎo)

智能化制導(dǎo)不僅是紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的發(fā)展方向，同時(shí)也是其他制導(dǎo)武器系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。智能導(dǎo)引頭是實(shí)現(xiàn)智能化尋的制導(dǎo)的核心。紅外成像導(dǎo)引頭能提供更多的目標(biāo)形狀、能量信息，使制導(dǎo)系統(tǒng)具有一定“智能”和軟件可編程靈活性，可根據(jù)圖像特性，選擇目標(biāo)要害部位進(jìn)行攻擊，因此在復(fù)雜背景或強(qiáng)干擾情況下仍能準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)，從根本上能改善制導(dǎo)武器的性能。目前智能化紅外焦平面陣列的快速發(fā)展為紅外成像系統(tǒng)的后續(xù)強(qiáng)勁發(fā)展注入了新活力。未來(lái)空空導(dǎo)彈紅外成像導(dǎo)引頭還將發(fā)展多光譜制導(dǎo)及多模復(fù)合制導(dǎo)等關(guān)鍵技術(shù)，以提高導(dǎo)引頭綜合性能。美國(guó)正大力發(fā)展自適應(yīng)多光譜/超光譜成像，已開(kāi)發(fā)出基于MEMS 的可調(diào)諧紅外探測(cè)器，具有提供可調(diào)諧電壓的多波段紅外焦平面的潛力；美國(guó)DARPA正在大力推動(dòng)自適應(yīng)焦平面陣列(AFPA) 的發(fā)展，已驗(yàn)證了多光譜可調(diào)諧紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)[8]。

2) 多模復(fù)合制導(dǎo)

隨著光電干擾技術(shù)、隱身技術(shù)的迅速發(fā)展，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境將變得十分復(fù)雜。雖然紅外制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但紅外制導(dǎo)不具備全天候作戰(zhàn)能力、作用距離較近、適用于小范圍跟蹤和精確定位，空空導(dǎo)彈采用單一的尋的制導(dǎo)方式將難于適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的要求，因此，多模復(fù)合制導(dǎo)已成為未來(lái)空空導(dǎo)彈發(fā)展的重要方向。

多模復(fù)合制導(dǎo)是指同一制導(dǎo)段，同時(shí)采用兩種或兩種以上不同的工作頻段或不同的制導(dǎo)方式進(jìn)行工作以實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)。空空導(dǎo)彈采用多模制導(dǎo)，使不同的探測(cè)器可以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮各頻段或各制導(dǎo)體制的自身優(yōu)勢(shì)，有效改善導(dǎo)彈的制導(dǎo)性能，極大地提高導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能和生存能力。比如毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭能夠解決導(dǎo)彈的制導(dǎo)距離，紅外導(dǎo)引頭能夠解決導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度，將二者結(jié)合能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)各自的不足，構(gòu)成了高性能的制導(dǎo)系統(tǒng)。通過(guò)多模復(fù)合制導(dǎo)方式使空空導(dǎo)彈具有更高制導(dǎo)精度、識(shí)別性能和抗干擾能力，增強(qiáng)作戰(zhàn)效能和突防能力，適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和目標(biāo)特性的不斷變化。

3) 網(wǎng)絡(luò)中心制導(dǎo)

未來(lái)空戰(zhàn)中空空導(dǎo)彈逐漸從平臺(tái)中心戰(zhàn)向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊。網(wǎng)絡(luò)中心制導(dǎo)是一種新型精確制導(dǎo)技術(shù)，美國(guó)稱(chēng)其為“網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)”技術(shù)[9]，在空空導(dǎo)彈上加裝數(shù)據(jù)鏈，使之與作戰(zhàn)飛機(jī)、預(yù)警指揮飛機(jī)、電子偵查飛機(jī)以及地面、艇載、星載平臺(tái)的傳感器聯(lián)網(wǎng)，形成一個(gè)以不同層次網(wǎng)絡(luò)為中心的網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)體系，共享戰(zhàn)場(chǎng)信息，通過(guò)多傳感器數(shù)據(jù)融合，將不斷修正的目標(biāo)位置實(shí)時(shí)傳送給導(dǎo)彈，減少了空空導(dǎo)彈對(duì)單一載機(jī)平臺(tái)在目標(biāo)探測(cè)和制導(dǎo)方面的依賴(lài)，極大地提高了空空導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度和作戰(zhàn)效能，同時(shí)載機(jī)發(fā)射空空導(dǎo)彈后就可迅速撤離導(dǎo)彈攻擊區(qū)域，提高了載機(jī)的生存能力。

4) 多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用

多模復(fù)合制導(dǎo)利用多模導(dǎo)引頭獲取了目標(biāo)和周?chē)h(huán)境信息，如何將各制導(dǎo)模式傳感器對(duì)同一目標(biāo)同時(shí)輸出的多個(gè)量測(cè)信息融合，得到一個(gè)最接近真實(shí)目標(biāo)的信息，多傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的解決這一問(wèn)題，成為精確制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

多傳感器信息融合技術(shù)依賴(lài)于硬件和軟件兩個(gè)方面，多傳感器系統(tǒng)是其硬件基礎(chǔ)，克服了單一傳感器系統(tǒng)自身固有的缺陷和局限性，利用多傳感器數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性和冗余性，為識(shí)別跟蹤目標(biāo)提供更多特征信息。信息融合方法是信息融合的核心，信息融合從信息層次上可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合三類(lèi)。在復(fù)雜的背景環(huán)境下，充分利用不同時(shí)間不同空間的多傳感器信息資源，采用最佳的信息融合方法在相應(yīng)的信息融合層次上融合出最優(yōu)結(jié)果，更準(zhǔn)確的判定目標(biāo)的屬性，能夠提高制導(dǎo)系統(tǒng)的識(shí)別精度和跟蹤能力，極大地改善導(dǎo)彈在復(fù)雜背景下的目標(biāo)捕獲能力、抗干擾能力及自動(dòng)尋的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈在軍事需求的直接推動(dòng)下，在半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程中，得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈必將是未來(lái)空戰(zhàn)中的主要格斗武器，為適應(yīng)未來(lái)復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境，隨著各種新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，新一代紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈在攻擊范圍、隱身性能、制導(dǎo)精度、機(jī)動(dòng)能力、抗干擾能力和目標(biāo)截獲能力等方面將會(huì)進(jìn)一步提高。

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ApplicationAnalysisofInfraredGuidanceTechnologyinAir-to-AirMissile

LV Jie, LUO Yong, QING Song, YE Jianbin, ZHOU Xinyu, ZHOU Xueqin

(Chongqing Hongyu Precision Industrial Co.,Ltd., Chongqing 402760, China)

The development of infrared guided air-to-air missiles was described. The characteristics of infrared guided air-to-air missiles in each stage of development and the technical characteristics of the new generation infrared guided air-to-air missiles were analyzed emphatically. On the basis of this, the key technologies in the development of infrared guided air-to-air missiles were analyzed, including infrared focal plane array, automatic target recognition technology and uncooled infrared detection technology. Finally, the future development trend of infrared guided air-to-air missile was forecasted.

infrared guidance; air-to-air missile; multi-mode compound guidance; automatic target recognition

2017-07-30；

2017-08-12

呂潔(1983—)，女，碩士，工程師，主要從事信號(hào)處理技術(shù)研究。

10.11809/scbgxb2017.12.017

本文引用格式：呂潔，羅勇，卿松，等.紅外制導(dǎo)技術(shù)在空空導(dǎo)彈中的應(yīng)用分析[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(12):70-74.

formatLV Jie, LUO Yong, QING Song, et al.Application Analysis of Infrared Guidance Technology in Air-to-Air Missile[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(12):70-74.

TJ765.3

A

2096-2304(2017)12-0070-05

(責(zé)任編輯周江川)