導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)是如何定位目標(biāo)的？

工作在電磁頻譜中的傳感器可將照射在其上的輻射能轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備隨后要處理的電信號。傳感器用于檢測、跟蹤、識別和定位目標(biāo)。有些傳感器擁有自己的目標(biāo)照射源，如微波、毫米波和激光雷達(dá)。這些傳感器被稱為有源傳感器。還有一些傳感器依靠自然環(huán)境對目標(biāo)的照射，如光電（EO）和紅外（IR）系統(tǒng)，它們分別利用目標(biāo)反射的光能或自然背景和人為的引擎與物體輻射的熱能。這類傳感器被稱為無源傳感器。有源傳感器既有發(fā)射裝置又有接收裝置，無源傳感器則只有接收裝置。

制導(dǎo)導(dǎo)彈的工作原理是通過特定方法（例如使用雷達(dá)或跟蹤其熱信號）跟蹤移動目標(biāo)在太空中的位置，追逐它，最后準(zhǔn)確地?fù)糁兴?。?dǎo)彈中的制導(dǎo)系統(tǒng)可以是各種類型的，用于不同的作戰(zhàn)目的。有數(shù)十種制導(dǎo)系統(tǒng)。?本文將重點介紹廣泛用于海軍導(dǎo)彈的尋的制導(dǎo)。

歸位制導(dǎo)系統(tǒng)通過在武器中使用對目標(biāo)的某些顯著特征做出反應(yīng)的裝置來控制飛行路徑。歸位裝置可以對各種能量形式敏感，包括射頻、紅外、反射激光和可見光。為了鎖定目標(biāo)，導(dǎo)彈必須至少通過角度跟蹤方法之一確定目標(biāo)的方位角和仰角。

主動雷達(dá)尋的

主動雷達(dá)尋的是一種導(dǎo)彈制導(dǎo)方法，其中導(dǎo)彈包含一個雷達(dá)收發(fā)器（與僅使用接收器的半主動雷達(dá)尋的相反）和自主查找和跟蹤其目標(biāo)所需的電子設(shè)備。

主動雷達(dá)尋的有兩個顯著優(yōu)點：

跟蹤可以更準(zhǔn)確，并且對電子對抗也有更好的抵抗力。主動雷達(dá)尋的導(dǎo)彈具有一些最佳的殺傷概率，以及采用跟蹤導(dǎo)彈制導(dǎo)的導(dǎo)彈。

導(dǎo)彈在終端階段是完全自主的，發(fā)射平臺在這個階段根本不需要啟用雷達(dá)，在像飛機(jī)這樣的移動發(fā)射平臺的情況下，實際上可以離開現(xiàn)場或在導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)目標(biāo)時采取其他行動。這通常被稱為即發(fā)即棄能力，是現(xiàn)代空對空導(dǎo)彈相對于其前輩的一大優(yōu)勢。

由于實施了完整的雷達(dá)系統(tǒng)，因此如果所有其他因素相同，則有源系統(tǒng)將比半主動系統(tǒng)更昂貴。

半主動雷達(dá)尋的

半主動雷達(dá)尋的（SARH）是一種常見的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)，也許是遠(yuǎn)程空對空和地對空導(dǎo)彈系統(tǒng)最常見的類型。這個名字指的是這樣一個事實，即導(dǎo)彈本身只是雷達(dá)信號的無源探測器 - 由外部（“機(jī)外”）源提供 - 因為它從目標(biāo)反射（與使用主動雷達(dá)的主動雷達(dá)尋的相反：收發(fā)器）。半主動導(dǎo)彈系統(tǒng)使用雙基地連續(xù)波雷達(dá)。

被動輻射歸位

反輻射導(dǎo)彈（ARM）是一種旨在探測和瞄準(zhǔn)敵方無線電發(fā)射源的導(dǎo)彈。通常，這些設(shè)計用于對抗敵方雷達(dá)和反艦導(dǎo)彈。

許多導(dǎo)彈采用被動尋的作為附加能力。如果目標(biāo)確實試圖使用噪聲干擾，導(dǎo)彈可以被動地瞄準(zhǔn)目標(biāo)的輻射（home-on-jam）。這使得這種導(dǎo)彈實際上不受噪音干擾

紅外尋的

紅外尋的是一種被動武器制導(dǎo)系統(tǒng)，它使用目標(biāo)的紅外（IR）發(fā)射來跟蹤和跟蹤它。使用紅外尋引的導(dǎo)彈通常被稱為“熱尋的導(dǎo)彈”，因為紅外被熱體強(qiáng)烈輻射。許多物體（如人、車輛發(fā)動機(jī)和飛機(jī)）會產(chǎn)生和散發(fā)熱量，與背景中的物體相比，在光的紅外波長下尤其可見。

紅外導(dǎo)引頭是無源設(shè)備，與雷達(dá)不同，它不表示它們跟蹤目標(biāo)。這使得它們適合在視覺遭遇期間進(jìn)行偷襲，或者在與前視紅外線一起使用時進(jìn)行更長的距離攻擊。熱導(dǎo)引頭非常有效：紅外尋的導(dǎo)彈在過去90年中造成了美國空戰(zhàn)損失的25%。然而，它們受到一些簡單的對策的影響，最明顯的是將耀斑投擲到目標(biāo)后面以提供虛假的熱源。這只有在飛行員意識到導(dǎo)彈并部署對策的情況下才有效，而現(xiàn)代導(dǎo)引頭的復(fù)雜性使它們越來越無效。

與電影和視頻游戲中呈現(xiàn)的不同，熱尋的導(dǎo)彈不會轉(zhuǎn)身、傾斜和蜿蜒，跟隨你的一舉一動。它們只有有限的可操縱性，如果發(fā)射足夠遠(yuǎn)，可以進(jìn)行機(jī)動。

成像紅外

現(xiàn)代熱尋的導(dǎo)彈利用成像紅外（IIR），其中紅外/紫外線傳感器是一個焦平面陣列，可以產(chǎn)生紅外圖像，就像數(shù)碼相機(jī)中的CCD一樣。這需要更多的信號處理，但可以更準(zhǔn)確，更難用誘餌欺騙。除了更耐耀斑之外，較新的導(dǎo)引頭也不太可能被愚弄鎖定在太陽上，這是避免熱尋的導(dǎo)彈的另一個常見技巧。通過使用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，目標(biāo)形狀可用于找到其最脆弱的部分，然后導(dǎo)彈被引導(dǎo)。

激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)用于通過激光束（激光雷達(dá)）將導(dǎo)彈或其他射彈或車輛引導(dǎo)到目標(biāo)，例如光束騎行制導(dǎo)或半主動雷達(dá)尋的（SARH）。這種技術(shù)有時被稱為SALH，用于半主動激光尋的。使用這種技術(shù)，激光一直指向目標(biāo)，激光輻射從目標(biāo)反彈并向各個方向散射（這稱為“繪制目標(biāo)”或“激光繪畫”）。

激光雷達(dá)類似于微波雷達(dá)，但其工作頻率要高一些（在20～200倍的量級上）。采用更高頻率的好處是使用的部件更小、測角精度更高。然而，在高頻條件下大氣衰減比較明顯，因此地面激光雷達(dá)的探測距離有限（約10 km）。而航天激光雷達(dá)不受大氣衰減影響，其探測距離可達(dá)到幾千千米。

由于激光雷達(dá)波束寬度較窄（1 mrad量級），因而不適用于空域搜索，這個任務(wù)最好由被動紅外系統(tǒng)完成。后者提供的目標(biāo)粗方位角可以引導(dǎo)激光雷達(dá)，由激光雷達(dá)給出目標(biāo)的距離和徑向速度。

主要考慮到大氣透射窗口（見圖2.3）以及探測器和激光源的可用性，激光雷達(dá)一般只在兩個波長的頻段上工作：固態(tài)半導(dǎo)體激光器使用的1 μm（1 μm=0.000001m）和氣體（CO2）激光器使用的9.2～10.8 μm。

激光系統(tǒng)的軍事應(yīng)用如下。

●指示器：利用激光束照射目標(biāo)，引導(dǎo)武器攻擊目標(biāo)；

●測距機(jī)：準(zhǔn)確測量出目標(biāo)與觀測點之間的距離；

●雷達(dá)導(dǎo)引頭：集成在武器（或?qū)棧┥?，用于識別目標(biāo)并自主地引導(dǎo)武器攻擊指定目標(biāo)；

●目標(biāo)速度測量：在外差接收機(jī)構(gòu)架中使用，用于確定目標(biāo)的多普勒頻移；

●在核、生物及化學(xué)（NBC）作戰(zhàn)中測量差分吸收（差分吸收激光，DIAL）：根據(jù)輻射信號兩種波長的衰減差，測量大氣中特殊氣體的濃度。把第一個波長調(diào)諧到所選擇氣體的吸收線，而第二個波長遠(yuǎn)離它。衰減量與大氣中的氣體濃度成正比。最后兩種應(yīng)用需使用二氧化碳?xì)怏w激光器，它可以在上述的大帶寬上調(diào)諧。

目標(biāo)指示器用于地面戰(zhàn)場場景，可以用于LANTIRN（夜間低空導(dǎo)航和目標(biāo)瞄準(zhǔn)紅外系統(tǒng)）這樣的機(jī)載場合，也可以用于地面設(shè)備，為針對目標(biāo)的武器提供距離和方位等信息。激光目標(biāo)指示器是一種相對較大較重（達(dá)20 kg）的系統(tǒng)，作用距離約為10 km。一些像“小牛”（Maverick）激光制導(dǎo)炸彈和“海爾法”導(dǎo)彈等這樣的空射武器配有激光導(dǎo)引頭，可定位目標(biāo)并將武器導(dǎo)向目標(biāo)。

導(dǎo)彈、炸彈等在目標(biāo)附近的某個地方發(fā)射或投擲。當(dāng)它足夠近，來自目標(biāo)的一些反射激光能量到達(dá)它時，激光導(dǎo)引頭會檢測該能量來自哪個方向，并調(diào)整朝向源的彈丸軌跡。當(dāng)彈丸在一般區(qū)域內(nèi)并且激光保持瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，彈丸應(yīng)準(zhǔn)確地引導(dǎo)到目標(biāo)。然而，SALH對反射激光能量不多的目標(biāo)沒有用，包括那些涂有特殊油漆的目標(biāo)，吸收激光能量。這很可能被先進(jìn)的軍用車輛廣泛使用，以便更難使用激光指示器對付它們，也更難用激光制導(dǎo)彈藥擊中它們。一個明顯的規(guī)避是將激光瞄準(zhǔn)目標(biāo)附近。激光制導(dǎo)的對策是激光探測系統(tǒng)、煙幕、反激光主動防護(hù)系統(tǒng)。

激光測距儀體積較小，重量比指示器輕（約3～4 lb），它們裝有一對望遠(yuǎn)鏡，有效距離約1 km。目前使用的大多數(shù)激光目標(biāo)指示器和測距儀均工作在1.064μm波長下（Nd：YAG），但這并不是一個對視力無害的波長［14d］，因為人眼的敏感范圍為0.4～1.2 μm。

最近出現(xiàn)的一種小巧而堅硬的非制冷中紅外半導(dǎo)體激光二極管把可用頻帶移出了1.4 μm，這超出了對人眼不安全的極限波長。

典型的半導(dǎo)體激光材料有：

●Ho：YAG，發(fā)射的激光波長為2.09～2.10 μm；

●Tm：YAG，發(fā)射的激光波長為2.32 μm；

●Er：YAG，發(fā)射的激光波長為2.94 μm；

●Dy：YLF，發(fā)射的激光波長為4.34 μm。其中，Ho表示鈥，Tm表示銩，Er表示鉺，Dy表示鏑，YAG表示釔鋁石榴石，YLF表示氟化釔鋰。

在軍事應(yīng)用上，激光雷達(dá)用于對目標(biāo)進(jìn)行定位、識別，并將武器引向目標(biāo)。通常情況下，激光雷達(dá)通過下列三種圖完成其使命：

●距離圖像：通過處理來自目標(biāo)散射體的后向散射信號獲得；

●俯仰圖像：勾畫出視場場景內(nèi)的高度輪廓；

●強(qiáng)度圖像：根據(jù)視場內(nèi)物體的不同反射率而生成。

有兩種接收機(jī)：直接接收機(jī)和外差接收機(jī)。直接接收機(jī)與光電探測器類似，不同的是直接接收機(jī)是測量來自目標(biāo)的后向散射能量。下圖為直接激光雷達(dá)接收機(jī)的示意圖，說明了成像功能以及捕捉視場內(nèi)目標(biāo)的掃描光學(xué)鏡的伺服機(jī)構(gòu)。

在外差接收機(jī)中，激光器發(fā)射的部分波束被分配到了移頻器。移頻器會產(chǎn)生本振頻率并與接收到的激光信號混頻，這樣就把信號轉(zhuǎn)換為低頻進(jìn)行放大以增強(qiáng)接收機(jī)的靈敏度。下圖為外差激光雷達(dá)接收機(jī)的示意圖。這個框圖可以對激光雷達(dá)作相干處理，不僅提供了強(qiáng)度和距離信息，還提供了與目標(biāo)徑向速度成正比的多普勒頻移。相干激光處理是基于波長為10.6 μm的二氧化碳激光器，它可產(chǎn)生一個非常高的長期穩(wěn)定頻率。

現(xiàn)代導(dǎo)彈

現(xiàn)代導(dǎo)彈的機(jī)載不止一個尋的系統(tǒng)。導(dǎo)彈技術(shù)日新月異，被動對抗系統(tǒng)的效果越來越差。國防工業(yè)開發(fā)了更先進(jìn)的主動系統(tǒng)來對抗來襲導(dǎo)彈。

編輯：黃飛

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