机载武器导航与制导关键技术研究

史忠彦 吴亚军 侯俊龙

（潍坊市94333部队，山东 潍坊 261051）

机载制导武器是指航天飞行器（直升机、无人机）中携带的可以进行投射的制导武器，该类型的武器是由非制导航空武器的基础上发展而来的。为了确保武器的制导效果，机载制导武器中都具有导引系统、控制系统以及战斗部，在三者的支持下，机载制导武器均具有高精度命中和摧毁目标的能力。机载制导武器在攻击目标时，会根据目标和自身的运动信息，自动计算预判目标的行进轨迹，然后按照预定的导引规律来实时校正武器飞行轨迹，直至命中目标为止。在机载制导武器中，导引系统作为武器的目标信息收集系统，其需要具备在复杂战场环境下精准识别目标、收集目标信息的能力；控制系统主要负责信号处理、系统管理、飞行轨迹控制、火力决策等功能；导引系统和控制系统两者共同构成机载武器导航与制导的关键性内容。

1 机载制导武器的制导方式

现如今，机载制导武器常用的制导方式包括寻的制导、自主制导、遥控制导、复合制导、多模制导以及多模复合制导等，具体内容如下所述。图1为制导方式分类。

图1 制导方式分类

1.1 寻的制导

采用寻的制导的机载制导武器可以通过武器上的制导系统感知目标所发散的辐射或者反射能量，然后导引武器改变飞行轨迹，飞向目标。常见的寻的制导又分为主动寻的制导、半主动寻的制导以及被动寻的制导3类，其中采用主动寻的制导的武器，同时配置有能量发射装置和接收装置，可以主动发射和接收能量；采用半主动寻的制导的武器上配置有能量接收装置，可以接收载机或地面所发射的照射源；采用被动寻的制导的武器仅配置了接收装置，可以接收来自目标所发出的辐射能量[1]。另外，根据感知目标辐射或反射能量的种类，又可以将机载制导武器分为声呐制导、激光制导、电视制导、红外制导和雷达制导等。相对于其他机载制导武器的制导方式来说，寻的制导具有精度高的优点，但是由于制导距离相对较近，所以多用于末段制导。

1.2 自主制导

自主制导是指机载制导武器虽然在飞行过程中既不受地面或者载机上的制导站的控制，也不会同目标之间达成数据信息交互，但是仍然可以自主控制飞向目标的一种制导方式。采用自主制导的武器不需要有外界信息做支持，仅依靠武器上配置的测量仪器获取的地球物理特征就可以实现制导武器的飞行轨迹控制，达成控制武器飞向目标的效果。常见的自主制导种类包括惯性制导、卫星导航定位系统制导、地形地貌匹配制导、GPS/INS组合制导等。自主制导具有抗干扰能力强和制导距离远等特点，但是飞行控制能力相对较差，所以多用于攻击静止固定目标，在复合制导中常作为中段制导方式。

1.3 遥控制导

遥控制导主要是由设置在地面或者载机上的制导站通过远程信息传递的方式进行制导控制。常见的遥控制导方式主要包括指令制导和波束制导2种。在实际控制过程中，制导站会通过制导指令计算装置实时计算分析目标和武器的运动参数，合理地选择导引规律和制导过程中的动态要求，然后形成控制指令发送给武器，由武器上配置的控制系统控制制导武器的飞行轨迹，直至武器命中目标。遥控制导具有抗干扰能力强的优点，但是由于需要远程信号处理传递，所以敏捷性相对较低。

1.4 复合制导

复合制导就是指武器采用2种或者2种以上的制导方式，并且在实际飞行控制过程中，在不同的飞行阶段中依次采用不同的制导手段的制导方式。常用的复合制导包括INS+末端雷达/红外制导、GPS/INS+末端雷达/红外制导等。相对于其他的制导方式来说，复合制导不仅可以有效确保机载制导武器的制导精度，还可以增加制导距离。

2 寻的制导方式的方法与原理

寻的制导具有多种方式和原理，该文将主要从寻的制导方式进行入手，然后从而引出微波寻的制导、红外寻的制导以及毫米波寻的制导。他们之间的主要关系主要可以归结为微波寻的制导、激光寻的制导、电视寻的制导、毫米波寻的制导以及红外寻的制导来进行分析，图2为寻的制导方式分类。

2.1 寻的制导方式

寻的制导作为当今机载制导武器中最常用的制导方式，其主要原理是利用导引系统来接收目标发散的辐射或者反射的某种特殊能量来进行目标识别，并以此来确定目标的实际方位及速度，为控制系统的控制制导武器飞向目标提供信息支持。常见的寻的制导方式主要包括微波寻的制导、毫米波寻的制导、红外寻的制导、电视寻的制导和激光寻的制导等，具体内容如下。

图2 寻的制导方式分类

2.2 微波寻的制导

微波寻的制导主要采用3 cm以上的频段，其主要分为主动、半主动、被动3种[4]。其中微波主动寻的制导会通过电磁波对目标进行照射，然后通过接收目标的反射信号，并以此来确定目标与制导武器之间的相对位置与速度，为控制系统对制导武器进行调控提供支持，直至命中目标；微波半主动寻的制导中的照射信号发射源并非是制导武器，而是通过地面或者载机的制导站发射，制导武器仅会接收目标所发射的微波信号，然后以此来控制制导武器的飞行轨迹；微波被动寻的制导中，制导武器会接收目标所产生的辐射电磁波或者自然界电波，在照射到目标后反射的电磁波，最终达成接收信号，控制制导武器飞行目标的效果。

2.3 毫米波寻的制导

毫米波寻的制导主要采用1 mm～10 mm毫米波频段。现如今，毫米波寻的制导主要采用主动寻的制导方式。相对于微波寻的制导来说，毫米波寻的制导具有精度高、抗干扰能力强的优点，但是在实际应用过程中，该种制导方式仅能够用于距离较短的制导中[5]。

2.4 红外寻的制导

红外寻的制导主要是利用制导武器上所配置的红外探测器来识别、感知目标的所辐射的红外能量，进而实现对制导武器的实时制导提供信息支持。常见的红外寻的制导主要分为红外点源、红外成像两大类。其中红外点源寻的制导主要是通过红外探测器探测识别、感知目标的高温部分，然后通过空间滤波等北京鉴别技术将目标从背景中识别，最终控制制导武器飞向目标；红外成像寻得制导会通过红外探测器获取目标的红外图像，然后通过图像对目标进行识别、定位，实现制导武器的识别控制效果。

2.5 电视寻的制导

电视寻的制导常用于机载制导武器的末段制导，其主要是通过接受目标所反射的可见光信息的方式达成制导效果，也就是说，电视寻的制导从根本上来说属于被动寻的制导。在实际应用过程中，电视寻的制导会通过摄像机来拍摄目标图像，然后在图像中提取出目标，然后借助跟踪波门来实现对目标的跟踪。电视寻的制导具有体积小、质量轻和能耗低等优点，更适用于小型机载制导武器的使用。

2.6 激光寻的制导

激光寻的制导主要是通过向目标照射激光束，然后再接收目标所反射的激光，进而实现目标的定位追踪的制导方式。现如今，激光寻的制导主要分为主动和半主动2种，其中激光主动寻得制导主要是指制导武器主动向目标发射激光束，然后接受反射激光，实现激光制导；激光半主动寻的制导方式是当今应用范围最广、相关技术最为成熟的激光寻的制导方式，在应用过程中，激光束会由制导武器外的光学发射系统发射，制导武器会接受激光束照射到目标后所反射的激光，最终由控制系统控制制导武器飞向目标。

3 机载制导武器系统

通常来说，机载制导武器系统主要包括载机、机载火控系统、机载制导武器、地面设备以及投射装置。其中，载机是机载制导武器的投射平台；机载火控系统是设置在载机上用于机载制导武器瞄准、控制管理的主要系统设备，通常由跟踪系统、投射控制系统以及显示系统3个部分组成；机载制导武器则是实现对目标直接杀伤、摧毁目标的武器设备，是整个机载制导武器系统的核心组成内容；投射装置主要用于机载制导武器的载机外悬挂和投射；地面设备主要用于检查测试机载制导武器的实际情况，并为机载制导武器系统的运行情况提供后备支持。

4 机载制导武器的发展方向

随着科学技术的不断发展，如今机载制导武器面临的干扰因素也在不断增多，所以，要想在作战过程中充分发挥出机载制导武器的实际作用，就必须将诸多现代化的信息技术、材料技术、探测技术等技术手段与机载制导武器进行充分结合，实现机载制导武器的数字化、高精度、高速度、强隐身、低成本、多用途、全天候作战以及远程突防等能力[6]。

5 结语

综上所述，随着科学技术的不断发展，可以运用于机载武器导航的制导关键技术也在逐步增多，进而形成诸多不同的制导方式，在该些制导方式的支持下，机载制导武器的抗干扰能力、制导精准性均得到了有效提升。与此同时，反制导武器相关的干扰技术也在逐步完善，未来制导武器识别要与新型信息技术、材料技术、探测技术等诸多技术手段相结合，实现机载制导武器的进一步发展，这样才能够适应未来日趋复杂的战场环境。