光学精确制导技术的发展现状与展望

第36卷，增刊、，r01．36Suppl e m e nt

红外与激光工程

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2007年9月

S印．2007光学精确制导技术的发展现状与展望

黄培康，袁起，朱振福，费锦东

(航天科工集团二院，北京100854)

摘要：光学制导是精确制导的重要组成部分，重点介绍了光学精确制导技术中电视成像、红外、激光、光纤、星光和光电多模复合等几种制导典型形式，在分析精确制导技术国内外发展现状和发展趋势的基础上，提出了精确末制导技术的主要发展方向。

关键词：精确制导；红外成像；导弹

中图分类号：TJ765．3文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(探测与制导)．0001．06

D eV el opm ent s t at us and pr os pec t of opt i caI pr eci si仰

gul dance t e cnnol ogy

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A bst r舵t：

B ei ng a ct as al l i m pon aI l t r ol e i n all m e pre c i s i on gui da Il ce t echnol og)，，t t l e opt i ca l preci si on gI l i dal l ce t echno l ogy w a s aI l a l yze d i n t ll e ani cl e．A f e w t ypi c al

fom at s of i t：TV i m ag i ng gui daI l ce，取gui danc e，l a s er guidaIl ce，opt ical一肋er gui da nce，st e l l ar gui daJl ce，叩t—el ect r i cal m ul t i—m ode aI l d e t c w嬲i n仃1)duc ed．B as ed on吐l e aI l al ysi s of pres ent si t uat i on aI l d de V el o pm en t t endency of pre c i s i on gui dance，t l l e deV el opm e nt di r e ct i ons w a s br ou ght out and pr es ent cd i n m e papI吼

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0概述

精确制导武器是指通过采用先进的信息技术，在导弹或弹药的飞行过程中，能够不断测量目标信息并修正自身的飞行航线和状态，保证最终准确命中目标的武器。精确制导武器是信息技术发展的产物，是一系列先进技术的综合体，是一种典型的信息技术武器。

精确制导技术是精确制导武器的核心技术，主要研究弹载精确探测、信息支援综合利用和高精度导引控制技术。弹载精确探测技术主要用于对目标精确探测、识别和跟踪；信息支援综合利用技术是利用信息支援保障系统提供的信息，对目标进行定位、定姿和识别；高精度导引控制技术利用精确探测系统和信息支援保障系统提供的目标信息以及弹上设备和／或其他外部信息提供的导弹自身位置和运动状态信息，采用先进的控制设备和制导控制方法，确保武器精确命中目标。

精确制导技术分类有多种方法，常用的有按一次能源所处位置、制导方式、探测器工作波段、飞行器类型、探测器安装方式等进行分类。光学精确制导技术是按探测器工作波段划分为光学、射频和声学三种中的一大类，它又可分为可见光、红外和紫外等，至今有70％的精确制导武器采用了光学精确制导技术。光波与微波相比，分辨率高，易于成像，测量精度高，无多路径影响，隐蔽性好，重量轻，体积小；但也有明显不足之处，受天候影响较大，在大气层内作用距离都不太远。

着重介绍光学精确制导技术中常见的电视成像

牧稿日期t200r7．09．10

作者筒介：黄培康(1935．)，上海人，中国工程院院士，现任中国航天科工集团公司科技委顾问、研究员。主要从事电子技术的研究。

2红外与激光工程：光电探测与制导技术的发展与应用第36卷

制导、红外制导、激光制导、光纤制导、星光制导和光电多模复合制导几种形式，发展现状，并展望未来的发展趋势，最后对光学成像制导技术的发展提出了一些建议。

1光学精确制导技术的发展现状

光学精确制导技术种类繁多，应用很广。下面将对光学精确制导技术的几种类型分别作以介绍。

1．1电视成像制导

电视成像制导是利用电视摄像机作为制导系统的敏感器件获得目标图像信息，形成控制信号，从而控制和引导导弹或炸弹飞向目标的制导方式。其制导功能主要由武器前端导引头完成，而导引头的关键部件是电视成像跟踪系统，跟踪系统最主要的核心部件是其前端的光电探测器。现在的电视成像探测系统基本上都采用C C D作为光电探测器件，而随着电视扫描体制兼容的红外C C D的研制成功，电视成像制导可以从可见光波长发展到近红外波长，这将极大地扩展电视成像制导的应用范围。

电视成像制导方式可以分为三种：

(1)电视跟踪指令制导弹体外部(如地面跟踪站)电视摄像机捕获、跟踪目标，由无线电(或光纤)指令导引控制武器飞向目标，这是一种指令制导方式；

(2)电视成像遥控制导电视成像系统处于弹上，精确制导武器与发射平台利用无线(或光纤)双向传输系统将弹上电视成像系统摄取的目标及背景图像传送给发射平台上的接收端，形成的控制指令再发送回弹上控制系统，导引精确制导武器飞向命中目标。这种制导方式可实现在回路中制导。

(3)电视成像寻的制导电视摄像机安装在精确制导武器上，由弹上电视成像系统完成目标探测、跟踪和识别，并与控制导引系统一起完成导弹武器的精确制导。

电视的分辨率高，工作可靠，成本低，不易受到电子干扰，制导精度高，可直接成像，便于鉴别真假目标，而且技术成熟。国外20世纪70年代就开始研究应用，例如“白星眼”、“G B u一15”制导炸弹、“幼畜”空地弹、“A G M．144”反坦克弹、“x．59”、“＆蛆一1500KR”等制导武器【1五】，在空间与大气层外等动能拦截器上也得到了应用。电视成像制导在烟、雾、尘埃等影响下能见度低，作战效能下降，被动成像难以获得距离信息。由于自身存在的不足，传统的电视成像制导朝着复合制导、自主寻的、高精度、智能化方向发展。

1．2红外制导

红外成像制导是利用红外成像探测原理进行目标的探测，实现对目标的检测、识别与跟踪，向飞行器控制系统输入目标的视线角位置和角速率，使控制系统控制飞行器飞向目标。随着科学技术的不断进步，尤其是红外成像技术的发展，红外制导技术已走过三个发展阶段：第一阶段为红外点源或亚成像制导；第二阶段为光学扫描成像制导；第三阶段为凝视焦面阵成像制导。

(1)红外点源或亚成像制导根据目标和背景空间辐射特性的差别即光学系统对目标和背景辐射所成像的尺寸不同，利用空间滤波技术在背景中检测出目标信号。空间滤波器一般采用调制盘来实现。采用红外点源或亚成像制导技术的飞行器主要有：“红眼睛”、“尾刺”、“西北风”、“萨姆一7”和“红缨一5”等…。它由壳体组件和陀螺系统组成。壳体组件由碗形座及绕制在它外面的各种绕组构成。碗形座上绕有多种线包，如进动线包、电锁线包、比相基准线包及稳速线包等，进动线包的作用是使导引头光轴偏离目标时产生进动，实现对目标的跟踪。陀螺系统则由转子(包括光学系统及调制盘)、万向支架及装在支架内环上的红外探测器组成。陀螺系统是个三自由度陀螺，由永久磁铁制成的磁镜(即主反射镜)、次反射镜、校正透镜、光栏及调制盘等组成。

(2)红外扫描成像制导利用场景各部分的温度差异和发射率差异而形成的二维温度分布或灰度分布图像的过程称作红外成像，飞行器依据目标与背景的红外图像实现对目标的捕获与跟踪并引导其飞向目标的方法称为红外成像寻的制导。与红外点源寻的制导相比，成像制导系统有更好的识别能力、抗干扰能力、更高的制导精度和全天候作战能力。实现红外成像的途径主要有光学扫描和凝视两种方式。采用红外扫描成像制导技术的飞行器有“幼畜A GM一65G”、“标枪”掣卜3|，“幼畜A G M一65G”光学扫描成像寻的器由一个外框架陀螺仪构成，它的转子与光学系统的扫描反射镜鼓合一，同时实现稳定和扫描的目的。来自目标的红外辐射透过红外头罩，经成像器光学系统，由20面内反射镜构成的隔行扫描镜