機載武器導航與制導關鍵技術研究

史忠彥 吳亞軍 侯俊龍

（濰坊市94333部隊，山東 濰坊 261051）

機載制導武器是指航天飛行器（直升機、無人機）中攜帶的可以進行投射的制導武器，該類型的武器是由非制導航空武器的基礎上發展而來的。為了確保武器的制導效果，機載制導武器中都具有導引系統、控制系統以及戰斗部，在三者的支持下，機載制導武器均具有高精度命中和摧毀目標的能力。機載制導武器在攻擊目標時，會根據目標和自身的運動信息，自動計算預判目標的行進軌跡，然后按照預定的導引規律來實時校正武器飛行軌跡，直至命中目標為止。在機載制導武器中，導引系統作為武器的目標信息收集系統，其需要具備在復雜戰場環境下精準識別目標、收集目標信息的能力；控制系統主要負責信號處理、系統管理、飛行軌跡控制、火力決策等功能；導引系統和控制系統兩者共同構成機載武器導航與制導的關鍵性內容。

1 機載制導武器的制導方式

現如今，機載制導武器常用的制導方式包括尋的制導、自主制導、遙控制導、復合制導、多模制導以及多模復合制導等，具體內容如下所述。圖1為制導方式分類。

圖1 制導方式分類

1.1 尋的制導

采用尋的制導的機載制導武器可以通過武器上的制導系統感知目標所發散的輻射或者反射能量，然后導引武器改變飛行軌跡，飛向目標。常見的尋的制導又分為主動尋的制導、半主動尋的制導以及被動尋的制導3類，其中采用主動尋的制導的武器，同時配置有能量發射裝置和接收裝置，可以主動發射和接收能量；采用半主動尋的制導的武器上配置有能量接收裝置，可以接收載機或地面所發射的照射源；采用被動尋的制導的武器僅配置了接收裝置，可以接收來自目標所發出的輻射能量[1]。另外，根據感知目標輻射或反射能量的種類，又可以將機載制導武器分為聲吶制導、激光制導、電視制導、紅外制導和雷達制導等。相對于其他機載制導武器的制導方式來說，尋的制導具有精度高的優點，但是由于制導距離相對較近，所以多用于末段制導。

1.2 自主制導

自主制導是指機載制導武器雖然在飛行過程中既不受地面或者載機上的制導站的控制，也不會同目標之間達成數據信息交互，但是仍然可以自主控制飛向目標的一種制導方式。采用自主制導的武器不需要有外界信息做支持，僅依靠武器上配置的測量儀器獲取的地球物理特征就可以實現制導武器的飛行軌跡控制，達成控制武器飛向目標的效果。常見的自主制導種類包括慣性制導、衛星導航定位系統制導、地形地貌匹配制導、GPS/INS組合制導等。自主制導具有抗干擾能力強和制導距離遠等特點，但是飛行控制能力相對較差，所以多用于攻擊靜止固定目標，在復合制導中常作為中段制導方式。

1.3 遙控制導

遙控制導主要是由設置在地面或者載機上的制導站通過遠程信息傳遞的方式進行制導控制。常見的遙控制導方式主要包括指令制導和波束制導2種。在實際控制過程中，制導站會通過制導指令計算裝置實時計算分析目標和武器的運動參數，合理地選擇導引規律和制導過程中的動態要求，然后形成控制指令發送給武器，由武器上配置的控制系統控制制導武器的飛行軌跡，直至武器命中目標。遙控制導具有抗干擾能力強的優點，但是由于需要遠程信號處理傳遞，所以敏捷性相對較低。

1.4 復合制導

復合制導就是指武器采用2種或者2種以上的制導方式，并且在實際飛行控制過程中，在不同的飛行階段中依次采用不同的制導手段的制導方式。常用的復合制導包括INS+末端雷達/紅外制導、GPS/INS+末端雷達/紅外制導等。相對于其他的制導方式來說，復合制導不僅可以有效確保機載制導武器的制導精度，還可以增加制導距離。

2 尋的制導方式的方法與原理

尋的制導具有多種方式和原理，該文將主要從尋的制導方式進行入手，然后從而引出微波尋的制導、紅外尋的制導以及毫米波尋的制導。他們之間的主要關系主要可以歸結為微波尋的制導、激光尋的制導、電視尋的制導、毫米波尋的制導以及紅外尋的制導來進行分析，圖2為尋的制導方式分類。

2.1 尋的制導方式

尋的制導作為當今機載制導武器中最常用的制導方式，其主要原理是利用導引系統來接收目標發散的輻射或者反射的某種特殊能量來進行目標識別，并以此來確定目標的實際方位及速度，為控制系統的控制制導武器飛向目標提供信息支持。常見的尋的制導方式主要包括微波尋的制導、毫米波尋的制導、紅外尋的制導、電視尋的制導和激光尋的制導等，具體內容如下。

圖2 尋的制導方式分類

2.2 微波尋的制導

微波尋的制導主要采用3 cm以上的頻段，其主要分為主動、半主動、被動3種[4]。其中微波主動尋的制導會通過電磁波對目標進行照射，然后通過接收目標的反射信號，并以此來確定目標與制導武器之間的相對位置與速度，為控制系統對制導武器進行調控提供支持，直至命中目標；微波半主動尋的制導中的照射信號發射源并非是制導武器，而是通過地面或者載機的制導站發射，制導武器僅會接收目標所發射的微波信號，然后以此來控制制導武器的飛行軌跡；微波被動尋的制導中，制導武器會接收目標所產生的輻射電磁波或者自然界電波，在照射到目標后反射的電磁波，最終達成接收信號，控制制導武器飛行目標的效果。

2.3 毫米波尋的制導

毫米波尋的制導主要采用1 mm～10 mm毫米波頻段。現如今，毫米波尋的制導主要采用主動尋的制導方式。相對于微波尋的制導來說，毫米波尋的制導具有精度高、抗干擾能力強的優點，但是在實際應用過程中，該種制導方式僅能夠用于距離較短的制導中[5]。

2.4 紅外尋的制導

紅外尋的制導主要是利用制導武器上所配置的紅外探測器來識別、感知目標的所輻射的紅外能量，進而實現對制導武器的實時制導提供信息支持。常見的紅外尋的制導主要分為紅外點源、紅外成像兩大類。其中紅外點源尋的制導主要是通過紅外探測器探測識別、感知目標的高溫部分，然后通過空間濾波等北京鑒別技術將目標從背景中識別，最終控制制導武器飛向目標；紅外成像尋得制導會通過紅外探測器獲取目標的紅外圖像，然后通過圖像對目標進行識別、定位，實現制導武器的識別控制效果。

2.5 電視尋的制導

電視尋的制導常用于機載制導武器的末段制導，其主要是通過接受目標所反射的可見光信息的方式達成制導效果，也就是說，電視尋的制導從根本上來說屬于被動尋的制導。在實際應用過程中，電視尋的制導會通過攝像機來拍攝目標圖像，然后在圖像中提取出目標，然后借助跟蹤波門來實現對目標的跟蹤。電視尋的制導具有體積小、質量輕和能耗低等優點，更適用于小型機載制導武器的使用。

2.6 激光尋的制導

激光尋的制導主要是通過向目標照射激光束，然后再接收目標所反射的激光，進而實現目標的定位追蹤的制導方式。現如今，激光尋的制導主要分為主動和半主動2種，其中激光主動尋得制導主要是指制導武器主動向目標發射激光束，然后接受反射激光，實現激光制導；激光半主動尋的制導方式是當今應用范圍最廣、相關技術最為成熟的激光尋的制導方式，在應用過程中，激光束會由制導武器外的光學發射系統發射，制導武器會接受激光束照射到目標后所反射的激光，最終由控制系統控制制導武器飛向目標。

3 機載制導武器系統

通常來說，機載制導武器系統主要包括載機、機載火控系統、機載制導武器、地面設備以及投射裝置。其中，載機是機載制導武器的投射平臺；機載火控系統是設置在載機上用于機載制導武器瞄準、控制管理的主要系統設備，通常由跟蹤系統、投射控制系統以及顯示系統3個部分組成；機載制導武器則是實現對目標直接殺傷、摧毀目標的武器設備，是整個機載制導武器系統的核心組成內容；投射裝置主要用于機載制導武器的載機外懸掛和投射；地面設備主要用于檢查測試機載制導武器的實際情況，并為機載制導武器系統的運行情況提供后備支持。

4 機載制導武器的發展方向

隨著科學技術的不斷發展，如今機載制導武器面臨的干擾因素也在不斷增多，所以，要想在作戰過程中充分發揮出機載制導武器的實際作用，就必須將諸多現代化的信息技術、材料技術、探測技術等技術手段與機載制導武器進行充分結合，實現機載制導武器的數字化、高精度、高速度、強隱身、低成本、多用途、全天候作戰以及遠程突防等能力[6]。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，可以運用于機載武器導航的制導關鍵技術也在逐步增多，進而形成諸多不同的制導方式，在該些制導方式的支持下，機載制導武器的抗干擾能力、制導精準性均得到了有效提升。與此同時，反制導武器相關的干擾技術也在逐步完善，未來制導武器識別要與新型信息技術、材料技術、探測技術等諸多技術手段相結合，實現機載制導武器的進一步發展，這樣才能夠適應未來日趨復雜的戰場環境。