关于制导技术发展现状与趋势的调研报告课件

关于制导技术发展现状与趋势的调研报告

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1.前言 (1)

2.正文 (1)

2.1电视制导 (1)

2.2红外制导 (2)

2.3激光制导 (3)

2.4毫米波/微波寻的制导 (4)

2.5光纤制导 (5)

2.6地图匹配制导 (5)

2.7全球定位系统（GPS）制导 (5)

2.8惯性制导 (6)

2.9程序制导 (6)

2.10多模或复合制导 (6)

3.总结 (7)

关于制导技术发展现状与趋势的调研报告

1.前言

从20 世纪90 年代以来爆发的几场局部战争来看，精确制导武器呈不断发展之势，表现为精确制导武器更新迅速，使用量剧增。在海湾战争中，空对地精确制导武器还只是处于辅助地位，仅占全部投弹量的8%；在1995年的波黑战争中，精确制导武器的使用量提高到了60%；1998 年美国对伊拉克进行的“沙漠之狐”空袭，空对地精确制导武器的使用数量上升到了70%；在科索沃战争中，精确制导武器占到了98%，发挥了主导作用；在伊拉克战争中，美军使用了800 余枚战斧式巡航导弹和2万余枚精确制导武器，占总弹药量的80%以上。

精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术，能够有效从复杂背景中探测、识别并跟踪目标，从多个目标中选择攻击对象并高精度命中其要害部位。精确制导武器与普通武器的根本区别在于它具有制导系统，制导系统的基本任务是确定飞行器与目标的相对位置，在导弹攻击目标的过程中，负责导引和控制导弹按照预定的规律调整飞行姿态与飞行路线，并最终命中目标。导弹命中目标的概率主要取决于制导系统的工作，所以制导系统在整个飞行器控制系统中占有极重要的地位。

2.正文

因为精确制导武器对射程内的目标如坦克、装甲车、飞机、舰艇、雷达、桥梁、指挥中心等进行攻击时，具有很高的命中概率，所以在海湾战争和科索沃战争中，从战略目标到战术目标，从军事目标到民用目标，几乎都遭到精确制导武器的打击。

精确制导武器虽然制造成本高，但是由于它具有较高的命中率，通常用于攻击高价值的重要目标，因而具有较高的作战效能。精确制导技术的发展与精确制导武器的发展和应用密切相关, 目前多种精确制导技术已发展成熟, 并已用于精确制导武器。

2.1电视制导

电视制导是利用电视摄像机捕获、识别、定位目标并由弹上或弹外设备形成控制指令导引导弹等武器飞向目标的一种制导技术。由于利用目标反射可见光，所以系统的角分辨率、制导精度高，而且便于鉴别真假目标，不受电磁干扰。但

它只能在白天和能见度较好的条件下使用，且易受强光和烟雾弹的干扰。电视制导有两种方式，一种是电视指令制导，另一种是电视寻的制导。电视指令制导是指导弹上的电视摄像机将所摄取的目标图像以电磁波的形式发送到制导站或载机，制导站或载机的操纵人员得到目标的直观图像，从多个目标中选取需要攻击的目标，同时形成制导控制指令发送给导弹，使它跟踪并飞向所选定的目标的制导方式。电视寻的制导是指由装在导弹头部的电视摄像机根据所摄取的目标信息，利用弹上设备自动跟踪目标并导引导弹等飞向目标的制导方式。电视制导始于二战期间，已是成熟技术，最早是美国研制的电视寻的制导的滑翔炸弹，还有首次在海湾战争中使用的AGM-65B 空地导弹。俄罗斯、以色列也有多种电视制导武器装备部队。随着光电转换器和大规模高速实时图像处理技术的迅速发展，它已实用化，并朝着复合制导、自主寻的、高精度及智能化的方向发展。

2.2红外制导

红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻的制导的技术。

红外制导是精确制导武器的一种十分重要的手段，分为红外非成像制导（也叫点源制导）和红外成像制导两大类。红外制导的发展已有近50年的历史，从点源发展到成像，现在还向着智能化方向发展。红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现精确制导的一种技术手段，探测器是红外导引头中最关键的元件。第一代红外导弹导引头上采用的探测元件是不致冷的硫化铅，它的缺点是作用距离近，导弹只能对目标进行尾追攻击，而且受背景和气象条件影响严重，抗干扰能力弱。代表型号为美国的“红眼”，苏联的SAM-7地空导弹。第二代采用了能致冷的锑化铟元件，提高了抗干扰能力及作用距离，并使导引头有更大的视角和跟踪加速度，攻角可达270°。其代表型号为美国的“毒刺”及法国的“西北风”等地空导弹。点源制导的优点是设备简单，体积小，价格低，角分辨率比雷达高1～2个数量级，不受无线电干扰的影响，可昼夜作战，攻击隐蔽性好。但它的正常工作受云、雾和烟尘的影响，并有可能被曳光弹、红外诱饵、云层反射的阳光和其它热源诱惑而偏离和丢失目标，所以点源制导正在被成像制导取代。

红外成像制导技术研究始于20世纪70年代。国外红外成像制导技术的发展中美国处于领先地位。红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射，以捕获目标红外图像的制导技术，其图像质量与电视相近，可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度；与电视制导相比,红外成像制导可昼夜工作，

作用距离远，能识别目标易损部位。缺点是对目标本身的辐射或散射特性有较大的依赖性，需要在背景中将目标信息检测出来。红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向，红外成像制导的成像方式有两种，一种是光机扫描成像，另一种是凝视成像。凝视红外焦平面阵列成像寻的制导系统是最有发展前途的红外成像寻的制导方式，国外正在加速发展，其中中波凝视红外成像制导的发展较快。凝视红外成像制导与光机扫描红外成像制导相比，前者有更高的灵敏度、精度、可靠性以及较低的成本。在美国空军中期（2010年前）的制导技术计划中，将利用微机电系统（MEMS）和专用集成微型仪器（ASIM）技术把大规模探测单元和多波段复合探测器集成在一个基片上，研制高级红外成像导引头，这种导引头类似蜻蜓复眼，可以大幅度提高制导精度、目标分辨率和抗干扰性。

2.3激光制导

激光制导就是利用目标反射的激光来探测、跟踪目标并控制导弹等武器飞向目标的制导技术。激光具有单色性好、方向性强、能量集中等物理特点，从而使激光制导具有制导精度高，目标分辨率高、抗干扰能力强、体积小、质量轻等优点。但激光光束易受云、雾和烟尘的影响，不能全天候使用。激光制导武器，按照其采用的制导方式不同，通常可分为激光波束制导和激光寻的制导。激光波束制导就是导弹发射后沿激光发射机照射目标的激光束飞行，按导弹偏离波束中心的偏差形成控制指令，导引导弹飞向目标的制导技术，适合于短程作战使用。激光寻的制导是指弹外或弹上激光束照射在目标上，弹上的激光寻的器接收目标漫反射的激光信息捕获、跟踪目标，并控制导弹飞向目标的制导技术。按照激光源所在位置的不同，激光寻的制导又可分为两种，即激光半主动式寻的制导和激光主动式寻的制导。半主动式寻的制导是指寻的器在弹上，而激光源在弹外的载体上，是目前常用的制导方式。主动式激光寻的制导是指激光源和寻的器均安装在弹上，导弹发射后能主动寻找目标，缺点是电源设备大而重，激光成像扫描速度较慢，目前还没有用于实战。随着时间的推移和技术的发展，今后的激光制导武器应该向发射后不管的主动式激光制导方式方向发展,智能地自动探测、识别、跟踪，直到命中目标，并可以实施全天候、隐身化作战。由于激光主动成像可成三维图像，且图像稳定，便于图像识别算法的编制，也可能是成像制导的发展方向。

上世纪七十年代国外相继开展了激光制导武器的研制，激光半主动制导已实用化，用在多个型号上，目前已经列入装备的型号也很多，如美国的GBU-11A/B 炸弹、海尔法导弹及铜斑蛇炮弹，法国的SAMP、俄罗斯的KAB-500和KAB-1500和以色列的怪兽（Griffin）等激光制导炸弹。

2.4毫米波/微波寻的制导

毫米波/微波寻的制导是指由弹上的毫米波/微波导引头接收目标反射或辐射的毫米波/微波信息，捕获、跟踪并导引导弹等武器飞向目标的制导技术。

按波源所在位置的不同，毫米波/微波寻的制导可分为主动、半主动和被动寻的制导。微波/毫米波主动寻的制导是指由弹载雷达主动向目标发射电磁波，导引头根据目标发射回来的电波，确定目标坐标及运动参数，形成控制信号，控制导弹飞向目标的制导方式，具有发射后不管的能力，缺点是弹上设备复杂，设备质量、尺寸受到限制而作用距离近，一般用于弹道末段导引。微波/毫米波半主动寻的制导是指探测目标的雷达在地面或飞机上，从而使弹上设备比较简单，由于可设置大功率照射雷达，从而增大了作用距离，但在导弹杀伤目标前飞行过程中，制导站必须始终照射目标，所以易受干扰和反辐射导弹攻击。微波/毫米波被动寻的制导是弹上导引头接收目标辐射的电磁波，捕获、跟踪并控制导弹飞向目标，由于它本身不辐射电磁波、也不用照射雷达对目标进行照射，所以隐蔽性好，对敌方的雷达、通信设备有很大威胁。另外毫米波制导还有指令制导和波束制导，其原理和上述的电视指令制导以及激光波束制导相似，这里不再赘述。微波/毫米波主动制导与半主动寻的制导的示意图和激光制导的类似，只是能量源不同，一种是微波/毫米波，一个是激光。微波制导的最大特点是全天候工作，但面临着严峻的电子干扰环境的威胁。微波制导中，合成孔径雷达和被动雷达受到重视。合成孔径雷达是一种主动成像雷达，它可以在能见度极差的气象条件下得到类似光学的高分辨率雷达图像。采用合成孔径雷达制导，具有很强的抗干扰能力和很高的制导精度, 可达到0.6 m×0.6 m。被动雷达制导国外无论是宽带还是窄带被动雷达制导均已实用化,在战争中发挥了很大作用。如美国的哈姆、英国的阿拉姆、俄罗斯的X-31超声速导弹系列等。

毫米波制导技术研究始于20世纪70年代，目前有8 mm和3 mm两个工作波段，国外已用于各种导弹和弹药上。如爱国者改型防空导弹、黄蜂空地导弹以及一些子弹药。毫米波制导的抗干扰能力和精度、鉴别金属目标能力优于微波制导，且制导设备体积小、质量轻，另外全天候作战能力优于红外成像制导，因此在精确制导技术发展中占有重要地位。毫米波制导技术发展的趋势是元、部器件由离散型向混合集成单片集成方向发展；工作波段由8 mm向3 mm方向发展；工作体制由非相参向宽带高分辨率一维成像、共形相控阵成像方向发展；关键元器件向实用化方向发展。

光纤制导是指导弹飞至目标上空时，导引头将目标及背景图像信号拍摄下来，经光纤双向传输系统的下行线传到地面的图像监视器上，射手对目标进行搜索、识别和捕获，同时形成的控制指令经上行线传到导弹，控制导弹飞向目标的制导技术。光纤制导是处于蓬勃发展中的精确制导技术，它抗干扰能力强、制导精度高，具有超视距精确打击能力。目前，世界上许多国家都在研制和发展光纤图像制导武器系统，比较著名的是美国研制的光纤制导导弹系列FOG-M、EFOGM、LFOGM；欧洲导弹公司研制的独眼巨人POL YPHEM；以色列研制的光纤制导导弹系统NT-S、NT-D；巴西研制的多用途光纤制导导弹FOG-MPM等。光纤图像精确制导技术是新兴的制导领域, 目前我国在该领域的研究水平接近国际先进水平。

2.6地图匹配制导

地图匹配制导是利用地图信息进行制导的一种制导方式。一般有地形匹配制导和景像匹配制导。所谓地形匹配制导，是指在导弹飞行的预定飞行线路上选择若干个地形特征比较明显的地区作为特定区，将其数字高程地图储存在弹载计算机中，当导弹飞抵定位区上方后，由弹载气压高度表和雷达高度表综合测定实地高程，将实测数据与预储存数据进行比较确定导弹当前位置偏离预定位置的偏差，形成制导指令，将导弹引向预定区域或目标的制导技术。景像匹配制导是利用弹上设备拍摄导弹飞经地区景物的图像，经过数字化转换，与预储的数字景像地图进行对比，确定导弹是否偏离预定的航线，如果发生偏离，则产生误差控制信号控制导弹飞向预定区域或目标的制导技术。

2.7全球定位系统（GPS）制导

GPS制导的工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号，实时地获得导弹位置、速度信息，形成制导指令，控制导弹飞向目标。例如，美国战斧BlockⅢ巡航导弹主要改进是GPS接收机和天线系统，改装后的导弹，其圆概率误差降为3 m。该导弹在科索沃战争中发挥出色。GPS制导不受云、雾和烟尘影响，全天候使用，但它是由美国拥有的，特别在战争时期，GPS技术的使用将受到限制。如波音公司研制的联合直接攻击弹药（JDAM），就应用了全球定位系统。

惯性制导是指利用弹上惯性元件测量导弹相对于惯性空间的运动参数，并在给定运动的初始条件下，由制导计算机计算出导弹的速度、位置及姿态等参数，形成控制信号，引导导弹完成预定飞行任务的一种自主制导系统。它具有抗干扰性强、隐蔽性好、不受气象条件影响等优点。但随着工作时间的延长，误差变大，所以在中远程制导中通常加装地形匹配制导系统，以便定期修正这些误差。而且和GPS制导组合的系统有效地解决了惯性导航精度误差随时间推移而增大和GPS易受干扰的问题。此法有更好的抗干扰性能。目前，地地弹道导弹和潜地导弹几乎都采用这种制导方式，如美国的大力神、民兵。

2.9程序制导

程序制导是预先将导弹命中目标所需要的飞行弹道存储在程序控制机构内。导弹发射后，弹上程序控制机构按照预先安排好的飞行方案，按时输出控制指令，按部就班地控制导弹按预定弹道飞向目标。

2.10多模或复合制导

随着现代化战争攻防对抗日益激烈、战场环境日趋复杂，单一方式的制导难以适应未来战争的需要，采用复合制导可扬长避短，更好地满足作战要求。因此，将各种制导方式串接或并行组合，巧妙利用各自长处的复合制导方式越来越引起人们的重视。多模制导是指同一制导段，同时采用两种或两种以上频段或末制导方式进行工作。复合制导则是指不同制导段采用两种频段或末制导方式交替工作。多模或复合寻的制导可以充分发挥各自的优势，弥补各自的不足，大大提高武器的作战效能，成为精确制导技术的重要发展方向之一，世界各国都极为重视。

多模或复合制导技术的研究始于20世纪70年代中期。红外、紫外双模制导已用于美国POST毒刺防空导弹；主被动微波复合制导在俄罗斯的白蛉反舰导弹上被采用；美国的斯达姆、德国的苍鹰等反坦克导弹采用了毫米波/红外复合制导；被动雷达与红外复合制导用在美国RIM-116舰空导弹；德国博登湖公司已研制出红外成像与毫米波复合制导系统。3 mm波雷达与宽带微波被动雷达，红外成像与宽带微波被动雷达复合制导现已用于美国先进导弹AARGM上和德国AR-M IGER反辐射导弹上。战斧BlockⅢ巡航导弹采用了惯性、地形匹配、GPS 数字景像匹配复合制导。目前看来，多模或复合制导今后发展的重点是毫米波与

红外成像；红外成像与宽带微波被动雷达；主被动雷达多模复合制导。

3.总结

21世纪精确制导技术仍是军事技术研究、发展的热点。随着信息技术的高度发展，精确制导技术必将获得很大的发展，支撑着精确制导武器的精确打击能力。

随着信息化时代的到来，高技术局部战争中精确制导武器使用比例越来越大，可以看出精确制导技术的发展已呈现出以下几个特点。

1、多模或复合制导将逐步发展成为精确制导的主要方式。双模寻的复合制导技术已日趋成熟，未来三模复合寻的制导技术将实用化，例如日本已着手研制对空导弹用的微波/毫米波/红外三模寻的头。双色红外成像、红外成像和毫米波、红外成像与宽带微波被动雷达、主被动雷达等多模或复合制导是发展的重点。

2、光学制导将主要以成像制导为主, 凝视红外成像制导是主要制导方式, 固体激光非扫描成像制导方式将获得大的发展。射频制导中的毫米波成像制导、微波成像制导是射频制导的发展重点。

3、为满足远程精确打击的需要,随射程的增加将普遍采用中制导和末制导复合制导技术，中制导将普遍采用惯性导航和全球定位系统复合制导，末制导采用双模寻的和自动目标识别算法。

4、提高目标识别及在复杂战场环境下的自适应跟踪和抗干扰能力。

5、发展合成孔径雷达成像技术和新的探测技术，增大作用距离，使武器能在防区外攻击目标。

6、智能化信息处理技术（软、硬件）的研究和发展，重点是自动目标识别（ATR）技术研究。

7、微处理技术的发展将INS和GPS作为一个整体装入导弹系统，这种一体化INS/GPS技术具有更好的抗干扰性能，质量轻、体积小，适于导弹安装。

8、继续完善末制导技术以提高命中精度并全天候作战和提高抗干扰能力。

精确制导技术的发展使精确制导武器的发展朝着系列化、智能化、提高射程与制导精度、隐身、多功能战斗部、超声速、降低成本等方向发展，以适应未来战场的需要。