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谁能介绍一下精确制导技术的发展状况?

归档日期:05-24       文本归类:二元预解式      文章编辑:爱尚语录

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  展开全部从科索沃战争可以看到精确制导技术的发展已呈现出以下几个明显的特点:a. 中、近程导弹的制导和远程导弹的末制导主要采用红外成像制导、微波和毫米波雷达制导以及多色或多模复合制导;b. 微波和毫米波雷达成像制导受到重视,合成孔径雷达成像技术发展很快;c. 把惯性制导系统和全球定位系统结合起来作为中制导,是空对面防区外发射导弹、弹药和空射巡航导弹广泛采用的技术。

  目前,红外导引头越来越多地采用凝视成像技术,它所探测到的目标是一个图像而不是一个点。这样就大大提高了识别真假目标的能力;它所使用的探测器是红外焦平面阵列而不是单个器件,这样就大大提高了导引头的灵敏度和探测距离;导弹可以从任何角度接收目标的红外辐射而不必只是跟踪目标发动机尾焰,这样就提高了导弹截获目标的可靠性、分辨力和全向攻击能力;由于红外焦平面阵列是靠探测目标和背景间的微小温差而形成热分布图来识别目标的,即使在夜间也能照常工作,这样就提高了导引头的全天候工作能力;如果将红外焦平面阵列与有执行、判断和决策功能的微处理机等做成一体,这样就可以使制导系统有一定思维能力,在复杂背景和强干扰情况下准确地辨别目标。总之,利用红外焦平面阵列进行成像制导,使导引头灵敏度更高,探测距离更远,瞬时视场和跟踪场更大,对目标的识别能力和抗干扰能力更高。如果再配置弹载计算机和智能神经网络,就可以使制导系统具有软件编程的灵活性,能选择目标上的要害部位进行攻击。

  由于导弹的高速运动导弹头罩上将产生严重的气动加热效应,必须采用侧面窗口并进行致冷。窗口材料要求尺寸大、透过率高、强度高。致冷方式基本上已经从外部致冷转向内部致冷。内部致冷在材料选取和加工技术方面有很高的要求。

  目前由硅化铂、碲镉汞、锑化铟等材料制造红外焦平面阵列的技术已经成熟,但是由这几种材料制造的红外焦平面阵列的性能还不太理想。人们继续寻找更好的材料。目前注意力集中在研制非致冷红外焦平面阵列、多量子阱红外焦平面阵列和高温超导红外焦平面阵列。为了减小背景噪声和提高高精确定位所需要的空间分辨力,红外焦平面阵列的像元将越做越小,同时不断使占空因子越来越接近1,探测器的调制传递函数也越来越接近1。

  随着红外焦平面阵列、二元光学和微光学的发展,新一代大视场、轻结构的红外凝视成像系统已经形成,其光学特点为:a. 利用超分辨技术和二元光学简化系统结构和进行像质修正,在保证高成像质量情况下获得大视场;b. 采用微镜技术,缩小探测器受光面积,可以增加填充因子,提高探测率,改善均匀性,降低噪声,增强抗核辐射能力;c. 利用微扫描技术,实现导引头的光学自适应,有利于克服气动光学效应和气动加热效应。另外,多孔径光学可以形成双色或多色导引头,对于缩小、减轻导引头,改善导引头性能以及多色导引是有益的。

  首先,要求帧成像积分时间、帧图像传输时间和帧图像处理时间在帧周期之内完成;其次,采用侧面窗口探测,要进行快速坐标变换。对于红外焦平面阵列接收到的图像信息要快速读出,快速处理。目前,在发展把红外焦平面阵列读出电路和信号处理结合在一起的智能化系统称为灵巧红外焦平面阵列。此外,要发展先进的弹上计算机,从两方面着手:一是发展高密度、高速度的大规模集成电路;二是在系统结构上采用并行处理技术,提高计算机系统的整体处理能力。

  要在自然和人为干扰的复杂背景中准确识别目标,现在正在发展的识别先进技术有:光谱鉴别技术、单色多波段鉴别技术、多色传感器技术和空间滤波技术等。

  目前,毫米波主动雷达导引头技术日益成熟,应用范围越来越广泛。毫米波波长处于红外与微波之间,具有它们两者的优点,并且在某些方面超过它们。与红外相比,毫米波更能适应复杂的战场环境和恶劣的气象条件;与微波相比,毫米波探测目标精度更高。毫米波在每一个窗口都具有宽频带特性,并且容易采取频率捷变、频率分集或扩展频谱、宽带调频等有效的抗有源干扰的措施。毫米波雷达天线增益越大,有效辐射功率越高,越能提高雷达的功率对抗能力。毫米波雷达可以获得窄天线波束、低旁瓣电平和高定向性,改善了跟踪精度和命中率,提高了抗无源干扰的能力和对多目标的分辨能力,以及低空和超低空作战能力。目前尚没有可以实用的毫米波吸收材料,毫米波雷达导引头能够有效地捕捉和跟踪隐身目标。毫米波雷达具有低截获概率和宽带特性,因此,也具有抗反辐射导弹的能力。由于器件特性的限制和毫米波传输特性的影响,毫米波雷达导引头的弱点是作用距离较近,在浓雾和大雨情况下衰减增大。补救的办法是采用复合制导技术。例如采用微波/毫米波双模复合制导,用微波系统作远距离搜索和目标截获,在近距离用毫米波系统进行精密跟踪。

  要选用耐高温、高强度的材料制造天线罩,并且要有符合需要的电磁波透射率、瞄准线角误差和瞄准线角误差斜率。特别是瞄准线角误差斜率会影响导弹的脱靶量,和高空飞行时的稳定性。

  天线直接影响导引头的基本性能,如作用距离、抗干扰、低空下视、测角精度、角分辨率和对目标的角度截获能力等。应该使天线的主要性能满足要求,如和波束增益、旁瓣电平、差波束零值深度、驻波系数、和差各路间的隔离度等。

  发射机的关键部件是射频源和末级功放。射频源可以采用间接式相干频综器或高频稳度振荡源。末级功放可采用行波管或速调管。接收机的关键问题是动态范围和各通道的幅相一致性。

  信号处理器是导引头中的核心部件,它要完成许多重要的工作,例如:控制发射机的工作射频和脉冲重复频率,多普勒频率跟踪,目标识别和抗干扰,末制导指令计算,导弹自检和导引头工作逻辑控制等。要采用视频积累、恒虚警接收、现代谱分析等先进技术。

  毫米波导引头的关键技术之一是采用固体功率发生器,它轻而小、成本低、可靠性高、开机反应时间短、电源电压低,虽然其功率小,一般用多个器件进行功率组合。毫米波固体功率发生器常用的器件是碰撞雪崩渡越时间二极管。组合方式有谐振腔组合方式和准光学功率合成方式。此外,发射/接收系统还使用各种毫米波单片集成电路,大大减小了导引头的重量和体积,并且大幅度提高了导引头的工作的可靠性。

  由于光电干扰技术、隐身技术和反辐射导弹技术的发展,现代战争的作战环境异常复杂,单一模式的制导武器已经很难完成攻击使命。提高精确制导武器的命中概率的重要途径,是发展多模复合寻的制导技术。任何一种寻的模式都有其缺陷和使用局限性,如果把两种或多种模式的寻的导引头复合起来,就可以实现性能互补,发挥寻的系统的综合优势,使精确制导武器的制导系统适应战场环境和目标特性的不断变化,提高精确制导武器的突防能力和对目标的捕获、跟踪和识别能力。

  模导引头可以由不同机理的传感器组合而成,例如光学传感器(红外、紫外、可见光、激光等)与雷达(微波、毫米波等)或惯性制导系统与全球定位系统等;也可以由不同频谱(如红外与紫外)或不同制导体制(如主动雷达、半主动雷达、被动雷达之间)的传感器组合而成。多模导引头除了要解决组合中的每种导引头的关键技术问题之外,还要考虑几种导引头组合在一起所需要解决的关键技术问题例如复合模式优化选择、头罩技术、工作模式和控制逻辑电路、数据融合技术等。

  人在回路中参与控制方式,可以使操作手通过数据链传送回来的弹上传感器获取的战场景象,正确识别目标,在导弹自动跟踪目标过程中,一旦目标丢失,通过人工参与重新搜索、截获目标,直至命中目标。采用人在回路中参与控制方式,可以获取战场实时景象,并根据导弹发送的最后一帧视频图像判断导弹命中精度,评估杀伤效果,引导尚处于飞行中的导弹击中目标。因此,人在回路中参与控制技术已成为解决精确制导武器探测、识别目标和提高命中精度的重要手段。目前已普遍应用于防区外发射的空地导弹中,如美国的AGM-130、AGM-142、AGM-154C及动力型JSOW等,美国的SLAM空对地导弹和新一代巡航导弹就是典型的人在回路中参与控制制导武器,SLAM-ER虽然在弹上安装了简单的自动识别系统,但仍然采用了人在回路中参与控制方式。

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