精確制導(dǎo)技術(shù)論文(2)
精確制導(dǎo)技術(shù)論文
精確制導(dǎo)技術(shù)論文篇二
精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢
摘要:首先介紹了精確制導(dǎo)技術(shù)的基本概念,并介紹了精確制導(dǎo)技術(shù)的分類,對精確制導(dǎo)技術(shù)的現(xiàn)狀做了詳細(xì)描述,最后指出了精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:精確制導(dǎo)技術(shù) 分類 發(fā)展
精確制導(dǎo)技術(shù)是以高性能的光電探測器為基礎(chǔ),采用目標(biāo)識別、成像跟蹤以及相關(guān)跟蹤等方法,控制和引導(dǎo)武器準(zhǔn)確命中目標(biāo)的技術(shù)。它是以微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和光電子技術(shù)為核心,以自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的高新技術(shù)。同時,它還是精確制導(dǎo)武器的核心技術(shù),是確保精確制導(dǎo)武器在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中既能準(zhǔn)確命中選定的目標(biāo)乃至目標(biāo)的要害部位,又盡可能減少附帶破壞的關(guān)鍵技術(shù)。
1 精確制導(dǎo)技術(shù)的分類
按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn),精確制導(dǎo)技術(shù)有多種分類方法。本文按照不同控制導(dǎo)引方式進(jìn)行分類。
1.1 自主式制導(dǎo)
自主式制導(dǎo)是引導(dǎo)指令由彈上制導(dǎo)系統(tǒng)按照預(yù)先擬定的飛行方案控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo),制導(dǎo)系統(tǒng)與目標(biāo)、指揮站不發(fā)生任何聯(lián)系的制導(dǎo)。自主制導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方式有:慣性制導(dǎo)、方案制導(dǎo)、地形匹配制導(dǎo)和星光制導(dǎo)等。
1.2 尋的制導(dǎo)
尋的制導(dǎo)是利用導(dǎo)彈上設(shè)備接收來自目標(biāo)輻射或反射的能量,靠彈上探測設(shè)備測量目標(biāo)與導(dǎo)彈相對運(yùn)動的技術(shù)參數(shù),并將這些技術(shù)參數(shù)變換成引導(dǎo)指令信號,使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。根據(jù)目標(biāo)信息的來源不同,尋的制導(dǎo)可分為主動尋的制導(dǎo)、半主動尋的制導(dǎo)和被動尋的制導(dǎo)三大類。
1.3 遙控制導(dǎo)
遙控制導(dǎo)是依靠設(shè)在地面(海上、空中平臺)指揮站來測定目標(biāo)和導(dǎo)彈的相對位置,并向?qū)棸l(fā)出控制導(dǎo)引指令,以攻擊目標(biāo)的制導(dǎo)方式。遙控制導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方式有:有線指令制導(dǎo)、無線指令制導(dǎo)、電視指令制導(dǎo)、波束制導(dǎo)、全球定位(GPS)制導(dǎo)。
1.4 復(fù)合制導(dǎo)
導(dǎo)彈從發(fā)射到命中目標(biāo)要經(jīng)歷3個飛行階段:即初始段、中段和末段。如果在某段或某幾段采用一種以上制導(dǎo)方式,即稱為復(fù)合制導(dǎo)。
2 國外精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
精確制導(dǎo)技術(shù)作為當(dāng)今武器研發(fā)的重點(diǎn)方向,已得到了各國的廣泛認(rèn)識,其中紅外成像尋的制導(dǎo)技術(shù)、毫米波尋的制導(dǎo)技術(shù)、復(fù)合尋的制導(dǎo)技術(shù)已取得了一定的成績。
2.1 紅外成像尋的制導(dǎo)技術(shù)
紅外成像制導(dǎo)是利用目標(biāo)和背景的熱輻射溫差,形成圖像來實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)引。具有分辨率高、抗干擾能力強(qiáng),隱蔽性好、自主捕獲目標(biāo),晝夜工作能力強(qiáng)等特點(diǎn)。導(dǎo)彈越接近目標(biāo),接收到的目標(biāo)紅外輻射越強(qiáng),制導(dǎo)精度越高,大大提高了命中率,但對目標(biāo)本身的輻射或散射的依賴性較大。目前紅外成像制導(dǎo)技術(shù)已發(fā)展了兩代,第一代是光機(jī)掃描成像;第二代是凝視紅外焦平面陣列成像。
2.2 毫米波尋的制導(dǎo)技術(shù)
毫米波尋的制導(dǎo)具有傳播性能好、波束窄、帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、精度高和體積小等顯著特點(diǎn)。由于毫米波技術(shù)的成功開發(fā),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用毫米波寬帶特性形成一維(距離)圖像,而且性能更加優(yōu)越的兩維、三維成像正在成為國際上研究的熱點(diǎn),彈載相控技術(shù)的出現(xiàn)為開拓和發(fā)展毫米波成像提供了可能。相控陣天線具有掃描速度快、掃描范圍大、抗電子干擾能力強(qiáng)、指向精度高等優(yōu)點(diǎn)。由于無機(jī)械隨動系統(tǒng),因而體積小、質(zhì)量輕,適于彈上使用。
2.3 復(fù)合尋的制導(dǎo)技術(shù)
單一模式的導(dǎo)引系統(tǒng)將難以適應(yīng)新的局部戰(zhàn)爭的要求,而發(fā)展和采用復(fù)合尋的制導(dǎo)將是唯一的選擇。復(fù)合尋的制導(dǎo)兼有兩種或多種頻譜的性能優(yōu)點(diǎn),既可以充分發(fā)揮各自模式的優(yōu)勢,又可相互彌補(bǔ)對方的劣勢,在戰(zhàn)術(shù)使用上將大大提高尋的制導(dǎo)系統(tǒng)的抗干擾性能、全天候性能、反隱身和識別目標(biāo)的能力,提高制導(dǎo)精度,擴(kuò)展作用距離。復(fù)合尋的制導(dǎo)的形式有多種,按制導(dǎo)體制來復(fù)合有射頻和光學(xué)間的復(fù)合;按基本方式復(fù)合,有指令、程控尋的間的不同復(fù)合;按飛行時間順序,可分為串、并聯(lián)復(fù)合方式;按結(jié)構(gòu)來復(fù)合,有共口徑和并行復(fù)合分口徑的復(fù)合。在多種復(fù)合形式中,紅外/毫米波復(fù)合技術(shù)性能最佳,該系統(tǒng)光、電互補(bǔ),克服了各自的不足,綜合了光、電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn),仍然是當(dāng)前和今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)世界各國研究的重點(diǎn)。
3 精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢
近年來,精確制導(dǎo)技術(shù)獲得了一些新的進(jìn)展。慣性敏感技術(shù)、智能化尋的制導(dǎo)技術(shù)、光纖制導(dǎo)技術(shù)和多模探測技術(shù)等,將成為精確制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的主要方向。
3.1 慣性敏感技術(shù)
自動尋的制導(dǎo)技術(shù)由于探測器受各種條件的限制,其探測距離是有限的。中遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器在初、中段采用慣性導(dǎo)航,中間利用GPS修正和圖像匹配制導(dǎo)等自主制導(dǎo)方式。慣性導(dǎo)航的核心是慣性敏感器件,對慣性敏感器件的基本要求為:高性能,包括高精度測量,大動態(tài)范圍等;承受各種惡劣的彈載環(huán)境條件,即能在高過載、強(qiáng)震動、高低溫條件下正常工作;輕小型、簡單化。因此,慣性敏感器件及其系統(tǒng)的發(fā)展方向?yàn)?固態(tài)化、集成化、復(fù)合化、微小型化。
3.2 智能化尋的制導(dǎo)技術(shù)
隨著人工智能、成像制導(dǎo)、微型計算機(jī)和自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展和突破,人們已經(jīng)探索研究了使精確制導(dǎo)武器實(shí)現(xiàn)完全自動化和智能化的智能制導(dǎo)技術(shù)。智能化尋的制導(dǎo)采用圖像處理、人工智能和計算機(jī)技術(shù),無人參與地對目標(biāo)自動探測、自動目標(biāo)識別、自動捕獲和跟蹤,并進(jìn)行瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇和殺傷效果評估。
智能化尋的制導(dǎo)系統(tǒng)的核心是智能導(dǎo)引頭,它具有很高的探測靈敏度和空間分辨率,其主要技術(shù)特點(diǎn)為:在干擾條件下自動探測、搜索、識別目標(biāo),捕獲多目標(biāo)并進(jìn)行多目標(biāo)跟蹤;綜合利用多種信息,對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理;自動判斷和決策;自動進(jìn)行威脅判斷、優(yōu)先加權(quán),選擇威脅大的目標(biāo)進(jìn)行攻擊;選擇瞄準(zhǔn)點(diǎn)和殺傷效果評估。
3.3 光纖制導(dǎo)技術(shù)
光纖技術(shù)具有信息傳輸容量大、抗干擾能力強(qiáng)、制導(dǎo)精度高、隱藏性好等一系列優(yōu)點(diǎn),日益受到各國政府和軍方的重視。光纖制導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù)包括:光纖強(qiáng)度與細(xì)徑化,光纖拼接、繞線與放線,光纖雙向傳輸?shù)?。而光纖制導(dǎo)武器中所用到的關(guān)鍵技術(shù)是:制導(dǎo)光纖、制導(dǎo)光纖陀螺。目前用于導(dǎo)彈的制導(dǎo)光纖有多模和單模兩種類型。多模光纖的特點(diǎn)是:適宜傳輸幾種光射線,便于拼接,但耗損大,多用于近程制導(dǎo),能夠使用簡單的連接器和復(fù)用器,價格便宜;單模光纖的特點(diǎn)是:適宜傳輸單一光射線,多用于中遠(yuǎn)程制導(dǎo),抗干擾能力強(qiáng),性能好,但價格高。隨著導(dǎo)彈射程的增加,要求光纖制導(dǎo)傳輸?shù)蛽p耗,其所用的光纖朝著高強(qiáng)度單模形式發(fā)展。光纖陀螺的發(fā)展趨勢:一是向更高精度,更高可靠性的方向發(fā)展,為航空、航天、航海提供高精度的慣性元件;二是體積小、高度集成、價格便宜,結(jié)構(gòu)更牢固的超小型方向發(fā)展,為戰(zhàn)術(shù)級應(yīng)用提供兼顧、廉價的慣性傳感器;三是向多軸化方向發(fā)展。當(dāng)前一個研究方向是采用單模光纖實(shí)現(xiàn)高精度光纖陀螺。干涉型光纖陀螺是使用最早,發(fā)展最成熟,最具實(shí)用化意義的陀螺。
3.4 多模探測技術(shù)
隨著光電干擾技術(shù)、隱身技術(shù)和反輻射導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展,單一頻段或模式的制導(dǎo)體制受各自性能弱點(diǎn)的局限,已不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場作戰(zhàn)的需要。如雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)易受箔條和角反射器等假目標(biāo)的干擾;紅外制導(dǎo)系統(tǒng)易受目標(biāo)性質(zhì)、目標(biāo)與背景熱輻射反差程度和氣候的影響,并且不能測距,全向攻擊性能較差;激光制導(dǎo)系統(tǒng)易受云、霧、煙的影響,不能全天候使用。此時,多模探測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它可以獲取目標(biāo)的多種頻譜信息。
多模復(fù)合探測實(shí)際上是多傳感器合成在精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)中的應(yīng)用。它利用多種探測手段取得目標(biāo)信息,經(jīng)過計算機(jī)的數(shù)據(jù)合成處理,得出目標(biāo)與背景的綜合信息,然后進(jìn)行目標(biāo)的識別、捕捉和跟蹤。采取多模探測,可以彌補(bǔ)單一探測方法的不足,消除其在惡劣環(huán)境時探測的局限性,獲取更多更有用的目標(biāo)信息。應(yīng)用該項技術(shù)后,精確制導(dǎo)武器的制導(dǎo)精度、目標(biāo)識別能力、作戰(zhàn)打擊能力、抗干擾能力都得到了增強(qiáng),還可實(shí)現(xiàn)全天候作戰(zhàn)。正在發(fā)展的多模探測主要是采用雙模復(fù)合形式,其中有:紫外/紅外,可見光/紅外,激光/紅外,微波/紅外和毫米波/紅外,毫米波紅外成像等。
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,依賴于信息技術(shù)的精確制導(dǎo)技術(shù)是軍事技術(shù)研究的熱點(diǎn)。參與此項技術(shù)研究的國家將越來越多,研究發(fā)展的力度越來越大。相信隨著信息技術(shù)的發(fā)展,精確制導(dǎo)技術(shù)必將取得驚人的成果。
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