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大学军事理论教程(第二版)
1.4.1.1 一、精确制导技术的分类

一、精确制导技术的分类

制导系统是精确制导武器的关键组成部分,是精确制导技术的载体。制导系统是导引系统和控制系统的总称。在各类制导系统中,控制系统的基本原理大同小异,而导引系统的工作原理则差别较大。按照导引系统工作原理的不同,精确制导技术可分为自主制导、寻的制导、遥控制导。复合制导是它们的组合形式。

(一)自主制导

自主制导是导引指令由弹上制导系统按照预先拟定的飞行方案控制导弹飞向目标的制导。

自主制导的特点是导引信号由导弹本身的制导系统产生,制导过程完全在导弹内自主完成,故不需要任何弹外设备的配合。导弹和目标、指挥站不发生任何关系,因而隐蔽性好、抗干扰能力强。由于在发射前就将目标的特征数据与规划的弹道存放在弹上的计算机内,导弹在飞行过程中以此为基准,也就存在导弹一经发射,飞行弹道就不能再改变的弊端。所以只适于攻击固定目标或运动轨迹已知的活动目标。

自主制导包括惯性制导、天文制导、景象匹配制导、程序制导和卫星制导等。

1.惯性制导

惯性制导是利用惯性测量设备测量导弹的运动参数,获得导引信息,控制导弹飞向目标的制导。

惯性制导必须事先根据发射点和目标的位置,计算出一条标准弹道数据,并存入弹上计算机。发射后,导弹自行按照预定的弹道控制射程和方向,直至准确命中目标。惯性制导仅靠弹上设备独立工作,不易受干扰,不受距离限制,可全天候工作,同时发射的导弹数量不受限制。缺点是存在积累误差,故常与其他制导方式组成复合制导,对惯性制导进行校准,提高导引精度。

2.景象匹配制导

景象匹配制导是指通过遥感特征图像把导弹自动引向目标的制导。

景象匹配制导是事先把测得的目标地形或地貌特征(见图5-1),即基准图的信息贮存在弹上计算机中。导弹在飞行过程中,弹上的图像遥感装置在预定空域内摄取实际地表特征图像(即实时图),在相关器内将实时图与基准图进行比较。如果实时图与基准图一致,就叫“匹配”,表示导弹是按预定弹道飞行;如果实时图与基准图不一致,就说明不“匹配”,表示导弹的飞行方向有偏差。这时,弹上计算机便会自动算出偏差的大小,导引系统发出修正指令,控制系统改变发动机的矢量,或改变弹翼、尾翼的方向,控制导弹飞回正确弹道。这样,导弹就能准确地飞向预定的目标。

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图5-1

3.卫星定位系统制导

卫星定位系统制导是通过全球卫星定位系统来实现制导的技术。它的工作原理是利用导弹上安装的导航接收机接收3~4颗导航定位卫星播发的信号来测出导弹的实际飞行弹道,与拟定飞行弹道比较,发现并修正偏差,提高制导精度。目前,只有美、俄拥有独立的全球卫星导航能力。美国的“导航星”全球定位系统(GPS)是世界上广泛应用的现役卫星导航定位系统。它的空间位置定位精度为10米,测速精度小于0.1米/秒,计时精度可达0.1微秒。俄罗斯有“全球导航卫星系统”(GLONASS)。

卫星定位系统制导,可在恶劣气象条件与干扰环境下精确地进行制导,并可保证武器在没有任何图像信息的情况下准确击中目标。

(二)寻的制导

寻的制导是导弹自己寻找、跟踪并击毁目标的制导。它是通过弹上的寻的设备接收目标辐射或反射的能量,如电磁波、红外线、激光、声波等,然后通过这些信息确定目标的位置和速度,自动跟踪目标,直到最后命中目标。

寻的制导的主要特点是导引精度不受导弹飞行距离的影响,但制导距离较近,且易受敌方干扰。常用于短程导弹的制导及中远程导弹的末制导,适合打击高机动的运动目标。

寻的制导按接收的能量来源不同分为主动寻的制导、半主动寻的制导和被动寻的制导三种基本类型。

1.主动寻的制导

主动寻的制导是利用弹上装置向目标发射某种能量,并接收目标反射回来的这种能量,形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导(见图5-2)。

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图5-2

主动寻的制导的导弹,在锁定目标之后便自动地、完全独立地去攻击目标,具有载机“发射后不用管”的优点,能从任何角度攻击目标,命中精度高。但制导作用距离受到弹上发射机功率的限制,弹上装置复杂。

2.半主动寻的制导

半主动寻的制导是利用制导站向目标发射能量,弹上设备接收目标反射回来的能量,形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导(见图5-3)。

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图5-3

半主动寻的制导的照射能源不在导弹上,弹上设备简单。缺点是需要弹外照射设备连续不断地工作。

3.被动寻的制导

被动寻的制导是弹上导引装置接收目标辐射的能量(如雷达波、声波和红外线等),形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导(见图5-4)。

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图5-4

如红外制导的空空导弹,在导弹制导系统的红外探测器“截获”目标后,便向飞行员发出已经“截获”目标的信号。载机在发射导弹后,即可脱离目标。导弹在飞向目标的过程中,根据目标机动时造成红外辐射方向的变化而改变飞行方向,实施机动跟踪,直至命中目标。

这种导弹的弹上设备简单,本身不需向目标发射能量,故隐蔽性好。被动寻的制导也具有“发射后不用管”的能力和全向攻击能力。但需要依靠目标辐射能量才能工作。

(三)遥控制导

遥控制导是由设在导弹之外的制导站控制导弹飞向目标的制导。制导站根据测得的目标和导弹的相对位置和运动参数,形成导引指令发送给导弹,导弹接到指令后,由自动驾驶仪控制导弹飞行,直至命中目标。

由于制导站时刻跟踪目标,随时测量目标运动参数,故遥控制导导弹常运用于攻击活动目标。一般遥控作用距离较远,但导引精度随导弹飞行距离的增加而降低,而且易受干扰。按指令传输方式和手段的不同,遥控制导可分为指令制导和波束制导两大类。

1.指令制导

指令制导分为有线指令制导、无线指令制导和电视指令制导。

(1)有线指令制导。

有线指令制导是通过导线将导引信号(指令)传输给导弹,操纵导弹飞向目标的制导。利用目视或红外测角仪跟踪目标,当导弹偏离瞄准线时,则操纵控制盒,给出与偏离的大小相应的控制指令,由导线传输到弹上的制导系统,操纵导弹沿瞄准线飞行,直至命中目标(见图5-5)。

这种制导的主要优点是设备简单,抗干扰能力强。但只适用于攻击低速和机动性较差的目标。射程受导线限制,一般只有几千米,常应用于反坦克导弹。不过,目前多国合作研制的“独眼巨人”多用途导弹射程达几十千米,因为采用了光纤有线制导体制。

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图5-5

(2)无线指令制导。

无线指令制导是将制导指令以无线电波的形式发送至导弹的制导。其跟踪探测系统主要是雷达。由目标跟踪雷达和导弹跟踪雷达分别对目标和导弹的运动参数进行观测,并将这些参数送入计算机,根据选定的导引方式给出控制指令,通过发送设备发送给导弹,弹上接收设备形成导引信号,控制导弹飞向目标(见图5-6)。

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图5-6

无线指令制导在中远程地对空导弹上得到广泛的应用。

(3)电视指令制导。

电视指令制导是利用弹上电视摄像机获取目标信息,由制导站产生指令控制导弹飞向目标的制导(见图5-7)。摄像机装在导弹头部,摄取目标和背景的图像,通过无线电发送到制导站,在电视屏幕上显示出目标图像。若目标图像偏离屏幕中央,其偏差量经计算机形成导引指令,发射给导弹并产生导引信号,操纵导弹飞向目标。

电视制导是利用目标的图像信息对导弹进行制导,能清楚识别目标和选择目标,因而制导精度高,目标也难以隐蔽。但电视制导不能获得距离信息,且作用距离受大气能见度的限制,不适于全天候工作。

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图5-7

2.波束制导

波束制导又称驾束制导,是由制导站发射波束照射目标,弹上导引装置控制导弹沿波束中心飞向目标的制导(见图5-8)。可分为雷达波束制导和激光波束制导。

雷达波束制导是利用制导站发射旋转的雷达波束照射目标,弹上装置自动测定其偏离波束旋转轴的角度与方向,并控制导弹使其处于波束中心飞行,直至命中目标。雷达波束制导在早期的防空导弹、岸舰导弹上应用较广。因其易受干扰,且导弹容易脱离波束,所以现在已很少采用这种制导方式。

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图5-8

激光波束制导的原理和雷达波束制导大致相似,不同的是用方向性更强的激光波束来跟踪目标。导弹发射后,沿着激光波束的中心轴线飞向目标。如果导弹偏离波束的中心轴线,位于弹尾的激光接收器就会产生控制信号,使导弹改变方向,回到激光波束的中心轴线上来。只要导弹沿着波束的中心轴线飞行,就不会产生控制信号,直至命中目标。

(四)复合制导

复合制导是在一种武器中采用两种或两种以上的制导方式组合而成的制导系统。

综上所述,各种单一的制导方式都有其所长,又都有其所短。若要精确制导武器系统具有作用距离远、精度高,又有较强的抗干扰能力,显然依靠单一的制导方式是难以实现的。因此,先进的精确制导武器系统往往采用复合制导方式,在同一武器系统的不同飞行段,不同的地理和气候条件下,采用不同的制导方式,扬其所长,避其所短,组成复合式精确制导系统,以实现准确命中目标。

复合制导的形式是多种多样的,有的是两种体制复合,如雷达与光学导引头复合;有的是一种体制下两类导引头复合,如光学导引头的电视与红外复合等等。复合方式有两种:采用串联复合时,导弹在飞行过程中制导方式依次从一种形式转换到另一种形式,即不同的阶段采用不同的制导方式;采用并联复合时,导弹在同一飞行阶段,同时或交替采用几种不同的制导方式,用以适应各种环境,提高命中精度。常用的复合制导方式有:自主制导+寻的制导;自主制导+遥控制导;遥控制导+寻的制导;自主制导+遥控制导+寻的制导等。

采用复合制导是未来导弹制导系统的发展趋势。它的优点是:可有效地发挥各种传感器的优势;提高精度,减小误差;保持系统的可靠性;抗干扰能力强;降低成本;提高武器系统的快速反应能力等。