精确制导武器和技术

1　精确制导武器
　　海湾战争“沙漠之狐”行动、科索沃战争都是以高技术局部战争的态势出现。可以预料未来战争的基本模式将是高技术局部战争。高技术局部战争中使用的主要武器是精确制导武器。美国兰德公司的专家对精确制导武器的定义为“直接命中概率大于50%的制导导弹、炸弹和炮弹，统称为精确制导武器”。直接命中的含义是指武器的圆概率误差(CEP)小于弹头的杀伤半径。目前使用的制导武器即是精确制导武器。新的精确制导武器还具有一定的人工智能及很强的抗干扰能力，不但能精确命中目标，而且可以选择目标的要害部位，甚至能排出攻击多目标的优先次序，选择最有价值或有可能杀伤的目标。国外又细分为灵巧武器和智能武器。在海湾战争中，各种精确制导武器纷纷登台亮相，用9%的精确制导武器打击伊拉克80%的目标，充分显示了精确制导武器是威力倍增的武器，在高技术局部战争中发挥了重要作用。从此，在历次战争中，精确制导武器的使用量逐步增加：在“沙漠之狐”行动中使用了 70%的精确制导武器；而在科索沃战争中，精确制导武器的使用量已达到98%。精确制导武器在高技术局部战争中的作用和地位更显突出。

2　精确制导系统
　　精确制导系统是精确制导技术的载体，由精确导引系统和控制系统组成。导引系统用来探测目标的位置，按要求的弹道形成导引指令，并把它送给控制系统；控制系统响应此指令信号，产生作用力控制导弹航向，使导弹或弹药沿着要求的弹道飞行。控制系统的另一项任务是稳定导弹或弹药的飞行姿态。精确制导系统的突出特点是抗干扰能力强，制导精度高，有人工智能、多目标选择和命中点(要害部位)选择能力。精确制导系统的先进性和复杂程度直接影响到武器的作战效能、应用范围和成本。
3　精确制导技术
　　精确制导技术是确保制导武器既能命中选定的目标乃至目标的要害部位，又尽可能减少附带破坏的技术，是一项综合多种现代高新技术的应用技术，其核心是精确导引和控制技术，研究的重点是寻的末制导技术，主要有：
　　(1)　电视制导：电视制导是由弹上的电视导引头利用目标反射的可见光信息实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的被动寻的制导技术。由于利用可见光，所以系统的角分辨率高、精度高、抗电子干扰，但只能在白天或能见度较好的条件下使用。电视制导国外已是成熟的技术，人在回路中的电视制导已在战争中多次使用。
　　(2)　红外制导：红外制导是由弹上的红外导引头利用目标的红外辐射，实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的一种被动寻的制导技术。红外制导分为两类：
　　1)　红外非成像制导：利用弹上红外非成像导引头接收目标辐射的红外能量，实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。红外非成像制导可工作在三个波段，即1～3μm；3～5μm；8～14μm。红外非成像制导角分辨率高、精度高、被动工作、抗电子干扰并可昼夜工作，但受烟雾影响大，不能抗光电干扰。红外非成像制导，国内外均已是成熟技术。红外非成像制导在战争中多次使用，曾发挥了重要作用，现正在向红外成像制导方向发展。
　　2)　红外成像制导：利用弹上红外成像导引头，依据目标和背景红外图像，识别捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。红外成像制导一般工作在两个波段即3～5μm；8～14μm，其中工作在8～14μm波段性能更佳。红外成像制导与红外非成像制导相比，有很强的抗光电干扰能力，可进行全向攻击，有命中点选择能力；红外成像制导与电视制导相比，前者可昼夜工作，作用距离远，能识别目标要害部位，所以红外成像制导是当今精确制导发展的主流。
　　(3)　激光制导：激光制导是由弹外或弹上的激光束照射目标，弹上的激光导引头利用目标漫反射的激光，捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。使用最多的是照射光束在弹外的激光半主动制导技术。其特点是制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本较低、工作波段为1.06μm和10.6μm。激光制导现正在发展激光主动成像制导，由于激光可成三维图像，且图像稳定，便于图像识别算法的编制，是成像制导的发展方向之一。国外波长为1.06μm的激光半主动制导已实用化，在战争中发挥了重要作用。
　　(4)　毫米波制导：毫米波制导由弹上的毫米波导引头接收目标反射或辐射的毫米波信息，捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。波长在 1～10mm之间，具有较高的制导精度，较强的抗干扰能力，受天气和烟的影响小，其性能介于微波和红外之间。毫米波制导分为主动制导和被动制导，主动方式有脉冲体制和连续波体制。前者作用距离较远，后者较近，但体积小、质量轻，可设计成低截获概率雷达。工作波段目前有两个：即8mm和3mm。毫米波在精确制导中占有重要地位，它与红外成像制导一起，成为精确制导技术发展的两个主要分支。
　　(5)　微波制导：微波是指波长为1～100cm的电磁波波段。微波制导由弹上的微波雷达导引头，接收目标的微波能量捕获跟踪目标，导引导弹命中目标的制导技术。微波制导的最大优点是全天侯、昼夜工作，但微波制导面临着严峻的电子干扰环境的威胁。微波制导中，合成孔径微波雷达制导和被动微波雷达制导受到重视。合成孔径微波雷达制导是一种主动微波成像雷达，它可以在能见度极差的气象条件下得到类似光学照相的高分辨率雷达图像，采用微波合成孔径雷达制导，具有很强的抗干扰能力和制导精度。国外微波合成孔径雷达制导已实用化，精度达到0.7m×0.9m。被动微波雷达制导用于反辐射导弹攻击敌方雷达，虽然制导精度不高，但反辐射导弹对制导雷达、火控雷达构成严重威胁，所以各军事强国都在大力研究该项技术。被动微波雷达制导国外已实用化，在战争中发挥了重要作用。
　　(6)　多模或复合制导：多模制导是指同一制导段，同时采用两种或两种以上频段或末制导方式进行工作；复合制导是指不同制导段采用两种频段或制导方式交替工作。随着未来战场环境变得越来越恶劣，单一频段或模式的制导，将难于适应未来战争的要求，因此多模制导或复合制导现已成为精确制导技术发展的重要方向。多模制导或复合制导可以充分发挥各自的优势，弥补各自的不足，从而可极大地提高作战效能。
　　(7)　智能化信息处理：智能化信息处理技术是各种精确制导对目标及干扰背景信息进行处理的技术。它是精确制导关键技术之一，包括软件和硬件两部分。主要研究弹载条件下实时自动目标识别(ATR)技术，该项技术是实现精确制导武器诸多性能的关键，成为瓶颈技术。到目前为止，ATR技术还没有真正解决。
　　综上所述，精确制导技术的研究一直是紧紧围绕着抗干扰、高精度、智能化的要求进行。为此，利用了电磁波谱的不同频段，研究了不同制导方式和它们的组合，研究了智能化信息处理技术。其中红外成像制导、毫米波制导、多模或复合制导、智能化信息处理技术等是研究的重点。
4　国外精确制导技术的发展
　　国外精确制导技术主要发展方向如下：
　　(1)　红外成像制导：红外成像制导技术研究始于70年代。美国处于领先地位，目前已发展了两代。第一代的实时红外成像系统是光机扫描系统。美国人工参与捕获的第一代红外成像制导已实用化，发射前锁定的AGM-65D/F幼畜和发射后锁定的AGM-84斯拉姆导弹的红外成像制导就是第一代红外成像制导的代表，第二代红外成像制导是红外凝视成像制导，国外正在加速发展，其中中波(3～5μm)红外凝视成像制导的发展较快。美国响尾蛇AIM-9X空空弹采用128×128元中波碲镉汞焦平面阵的红外凝视系统；斯拉姆扩展响应型空地导弹采用256×256长波碲镉汞凝视红外成像制导。预计未来红外成像制导技术将向采用大规模高密度的焦平面阵探测器的红外成像系统方向发展。
　　(2)　毫米波制导：毫米波制导技术研究始于70年代，目前毫米波制导国外已用于各种导弹和弹药。爱国者改型防空导弹的8mm导引头已接近实用；具有低空反导能力的ERINT防空导弹的8mm导引头正在加速研制之中；黄蜂空地导弹采用了3mm主被动双模导引头；幼畜、海尔法空地反坦克导弹3mm导引头已做过飞行试验；一些子弹如TGSM都采用了毫米波制导技术。毫米波制导技术的发展趋势：(1)元部器件由离散型向混合集成、单片集成方向发展；(2)工作波段由8mm向3mm方向发展；(3)工作体制由非相参向宽带高分辨率一维成像、共形相控阵成像方向发展；(4)关键元器件向实用化方向发展。
　　(3)　多模或复合制导：多模或复合制导技术研究始于70年代中期。红外紫外双模制导已用于美国“POST。尾刺”防空导弹；主被动微波复合制导已用于俄罗斯的Mackit反舰导弹，美国的萨达姆、西德的苍鹰等反坦克导弹均采用毫米波/红外复合制导；被动雷达与红外复合制导用于美RIM-116舰空导弹；德国博登湖公司已研制出毫米波与红外成像复合制导系统。国外多模或复合制导种类繁多，见之于报的多模或复合制导武器就有几十种，多模或复合制导发展的重点是毫米波和红外成像复合制导。预计21世纪多模或复合制导将会有更大的发展，甚至可能会成为精确制导的主要方式。
　　(4)　智能化信息处理：国外十分重视此项技术的研究，其中ATR技术的研究是重点，它始于60年代初。红外图像ATR系统的发展已历经两代：第一代红外图像ATR系统软件是不可编程的，是模式识别算法，只需有限的知识，没有向动态环境学习和自适应的能力；第二代是可编程的，是知识基算法，它融入人工智能，有自适应和学习能力。另外，需要指出的是现正在把人工神经网络应用到ATR技术中。在信息处理机发展中，正在研制能满足弹载条件下实时处理的高级并行结构专用处理机。尽管目前ATR技术还未达到实用程度，但已取得很大进展，并且红外成像制导的智能化信息处理技术带动了其它精确制导智能化信息处理技术的发展。
5　精确制导武器的效费比
　　精确制导武器采用了精确制导技术，后者是多项高技术的综合，使得精确制导武器的造价较高。尽管如此，从达到的作战效能和完成作战任务看，精确制导武器是高效费比武器。
　　首先要看到精确制导武器是高作战有效性武器，打击高价值目标非它莫属。精确制导武器的出现，使得大纵深、外科手术刀式作战方式成为可能，实现了远距离精确打击具有战略意义的高价值目标，而这用普通武器是办不到的。例如海湾战争中，用远程战斧巡航导弹袭击了伊拉克的总统府、国防部大楼、通讯大楼等，起到了很大的威慑作用；用防区外发射的斯拉姆空地导弹炸毁伊拉克的发电厂，第一枚导弹把发电厂的墙炸开一个洞，第二枚导弹从洞穿进去炸毁了发电厂的设备，用两枚导弹就炸毁了一个高价值目标，而对附近的大坝未造成任何影响。又如在科索沃战争中北约盟军用一枚巡航导弹就炸毁了诺维萨德大桥；在用巡航导弹攻击贝尔格莱德市区南联盟内务部时，附近100～200m的医院基本未受到损失。精确制导武器的高作战性能起到了重要作用。
　　其次，从完成一个作战的任务来说，使用精确制导武器是高效费比的。例如，一枚激光制导炸弹价格为105美元级，一枚普通炸弹103美元级，在攻击有防空火力的坚固点目标时，飞机为规避防空火力，投弹圆概率误差会比训练时加大5～10倍，用普通炸弹需投弹数百至数千枚，出动飞机数十至上千架次，用激光制导炸弹仅需要一个架次，因此用激光制导炸弹的费用最少低数十倍，如果考虑飞机损失(107美元级)的可能，用普通炸弹的费用将会更高。
　　综上所述，精确制导武器是高效费比武器，这正是它得以大力发展的主要原因。　

作者简介：杨树谦　男　61岁　研究员　长期从事光电制导、对抗与仿真研究工作，曾获部级科技进步奖多项，在哈尔滨工业大学、华中理工大学任兼职教授。
作者单位：航天工业总公司第三研究院第三设计部　

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　　海湾战争“沙漠之狐”行动、科索沃战争都是以高技术局部战争的态势出现。可以预料未来战争的基本模式将是高技术局部战争。高技术局部战争中使用的主要武器是精确制导武器。美国兰德公司的专家对精确制导武器的定义为“直接命中概率大于50%的制导导弹、炸弹和炮弹，统称为精确制导武器”。直接命中的含义是指武器的圆概率误差(CEP)小于弹头的杀伤半径。目前使用的制导武器即是精确制导武器。新的精确制导武器还具有一定的人工智能及很强的抗干扰能力，不但能精确命中目标，而且可以选择目标的要害部位，甚至能排出攻击多目标的优先次序，选择最有价值或有可能杀伤的目标。国外又细分为灵巧武器和智能武器。在海湾战争中，各种精确制导武器纷纷登台亮相，用9%的精确制导武器打击伊拉克80%的目标，充分显示了精确制导武器是威力倍增的武器，在高技术局部战争中发挥了重要作用。从此，在历次战争中，精确制导武器的使用量逐步增加：在“沙漠之狐”行动中使用了 70%的精确制导武器；而在科索沃战争中，精确制导武器的使用量已达到98%。精确制导武器在高技术局部战争中的作用和地位更显突出。

2　精确制导系统
　　精确制导系统是精确制导技术的载体，由精确导引系统和控制系统组成。导引系统用来探测目标的位置，按要求的弹道形成导引指令，并把它送给控制系统；控制系统响应此指令信号，产生作用力控制导弹航向，使导弹或弹药沿着要求的弹道飞行。控制系统的另一项任务是稳定导弹或弹药的飞行姿态。精确制导系统的突出特点是抗干扰能力强，制导精度高，有人工智能、多目标选择和命中点(要害部位)选择能力。精确制导系统的先进性和复杂程度直接影响到武器的作战效能、应用范围和成本。
3　精确制导技术
　　精确制导技术是确保制导武器既能命中选定的目标乃至目标的要害部位，又尽可能减少附带破坏的技术，是一项综合多种现代高新技术的应用技术，其核心是精确导引和控制技术，研究的重点是寻的末制导技术，主要有：
　　(1)　电视制导：电视制导是由弹上的电视导引头利用目标反射的可见光信息实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的被动寻的制导技术。由于利用可见光，所以系统的角分辨率高、精度高、抗电子干扰，但只能在白天或能见度较好的条件下使用。电视制导国外已是成熟的技术，人在回路中的电视制导已在战争中多次使用。
　　(2)　红外制导：红外制导是由弹上的红外导引头利用目标的红外辐射，实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的一种被动寻的制导技术。红外制导分为两类：
　　1)　红外非成像制导：利用弹上红外非成像导引头接收目标辐射的红外能量，实现对目标捕获跟踪，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。红外非成像制导可工作在三个波段，即1～3μm；3～5μm；8～14μm。红外非成像制导角分辨率高、精度高、被动工作、抗电子干扰并可昼夜工作，但受烟雾影响大，不能抗光电干扰。红外非成像制导，国内外均已是成熟技术。红外非成像制导在战争中多次使用，曾发挥了重要作用，现正在向红外成像制导方向发展。
　　2)　红外成像制导：利用弹上红外成像导引头，依据目标和背景红外图像，识别捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。红外成像制导一般工作在两个波段即3～5μm；8～14μm，其中工作在8～14μm波段性能更佳。红外成像制导与红外非成像制导相比，有很强的抗光电干扰能力，可进行全向攻击，有命中点选择能力；红外成像制导与电视制导相比，前者可昼夜工作，作用距离远，能识别目标要害部位，所以红外成像制导是当今精确制导发展的主流。
　　(3)　激光制导：激光制导是由弹外或弹上的激光束照射目标，弹上的激光导引头利用目标漫反射的激光，捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。使用最多的是照射光束在弹外的激光半主动制导技术。其特点是制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本较低、工作波段为1.06μm和10.6μm。激光制导现正在发展激光主动成像制导，由于激光可成三维图像，且图像稳定，便于图像识别算法的编制，是成像制导的发展方向之一。国外波长为1.06μm的激光半主动制导已实用化，在战争中发挥了重要作用。
　　(4)　毫米波制导：毫米波制导由弹上的毫米波导引头接收目标反射或辐射的毫米波信息，捕获跟踪目标，导引导弹/弹药命中目标的制导技术。波长在 1～10mm之间，具有较高的制导精度，较强的抗干扰能力，受天气和烟的影响小，其性能介于微波和红外之间。毫米波制导分为主动制导和被动制导，主动方式有脉冲体制和连续波体制。前者作用距离较远，后者较近，但体积小、质量轻，可设计成低截获概率雷达。工作波段目前有两个：即8mm和3mm。毫米波在精确制导中占有重要地位，它与红外成像制导一起，成为精确制导技术发展的两个主要分支。
　　(5)　微波制导：微波是指波长为1～100cm的电磁波波段。微波制导由弹上的微波雷达导引头，接收目标的微波能量捕获跟踪目标，导引导弹命中目标的制导技术。微波制导的最大优点是全天侯、昼夜工作，但微波制导面临着严峻的电子干扰环境的威胁。微波制导中，合成孔径微波雷达制导和被动微波雷达制导受到重视。合成孔径微波雷达制导是一种主动微波成像雷达，它可以在能见度极差的气象条件下得到类似光学照相的高分辨率雷达图像，采用微波合成孔径雷达制导，具有很强的抗干扰能力和制导精度。国外微波合成孔径雷达制导已实用化，精度达到0.7m×0.9m。被动微波雷达制导用于反辐射导弹攻击敌方雷达，虽然制导精度不高，但反辐射导弹对制导雷达、火控雷达构成严重威胁，所以各军事强国都在大力研究该项技术。被动微波雷达制导国外已实用化，在战争中发挥了重要作用。
　　(6)　多模或复合制导：多模制导是指同一制导段，同时采用两种或两种以上频段或末制导方式进行工作；复合制导是指不同制导段采用两种频段或制导方式交替工作。随着未来战场环境变得越来越恶劣，单一频段或模式的制导，将难于适应未来战争的要求，因此多模制导或复合制导现已成为精确制导技术发展的重要方向。多模制导或复合制导可以充分发挥各自的优势，弥补各自的不足，从而可极大地提高作战效能。
　　(7)　智能化信息处理：智能化信息处理技术是各种精确制导对目标及干扰背景信息进行处理的技术。它是精确制导关键技术之一，包括软件和硬件两部分。主要研究弹载条件下实时自动目标识别(ATR)技术，该项技术是实现精确制导武器诸多性能的关键，成为瓶颈技术。到目前为止，ATR技术还没有真正解决。
　　综上所述，精确制导技术的研究一直是紧紧围绕着抗干扰、高精度、智能化的要求进行。为此，利用了电磁波谱的不同频段，研究了不同制导方式和它们的组合，研究了智能化信息处理技术。其中红外成像制导、毫米波制导、多模或复合制导、智能化信息处理技术等是研究的重点。
4　国外精确制导技术的发展
　　国外精确制导技术主要发展方向如下：
　　(1)　红外成像制导：红外成像制导技术研究始于70年代。美国处于领先地位，目前已发展了两代。第一代的实时红外成像系统是光机扫描系统。美国人工参与捕获的第一代红外成像制导已实用化，发射前锁定的AGM-65D/F幼畜和发射后锁定的AGM-84斯拉姆导弹的红外成像制导就是第一代红外成像制导的代表，第二代红外成像制导是红外凝视成像制导，国外正在加速发展，其中中波(3～5μm)红外凝视成像制导的发展较快。美国响尾蛇AIM-9X空空弹采用128×128元中波碲镉汞焦平面阵的红外凝视系统；斯拉姆扩展响应型空地导弹采用256×256长波碲镉汞凝视红外成像制导。预计未来红外成像制导技术将向采用大规模高密度的焦平面阵探测器的红外成像系统方向发展。
　　(2)　毫米波制导：毫米波制导技术研究始于70年代，目前毫米波制导国外已用于各种导弹和弹药。爱国者改型防空导弹的8mm导引头已接近实用；具有低空反导能力的ERINT防空导弹的8mm导引头正在加速研制之中；黄蜂空地导弹采用了3mm主被动双模导引头；幼畜、海尔法空地反坦克导弹3mm导引头已做过飞行试验；一些子弹如TGSM都采用了毫米波制导技术。毫米波制导技术的发展趋势：(1)元部器件由离散型向混合集成、单片集成方向发展；(2)工作波段由8mm向3mm方向发展；(3)工作体制由非相参向宽带高分辨率一维成像、共形相控阵成像方向发展；(4)关键元器件向实用化方向发展。
　　(3)　多模或复合制导：多模或复合制导技术研究始于70年代中期。红外紫外双模制导已用于美国“POST。尾刺”防空导弹；主被动微波复合制导已用于俄罗斯的Mackit反舰导弹，美国的萨达姆、西德的苍鹰等反坦克导弹均采用毫米波/红外复合制导；被动雷达与红外复合制导用于美RIM-116舰空导弹；德国博登湖公司已研制出毫米波与红外成像复合制导系统。国外多模或复合制导种类繁多，见之于报的多模或复合制导武器就有几十种，多模或复合制导发展的重点是毫米波和红外成像复合制导。预计21世纪多模或复合制导将会有更大的发展，甚至可能会成为精确制导的主要方式。
　　(4)　智能化信息处理：国外十分重视此项技术的研究，其中ATR技术的研究是重点，它始于60年代初。红外图像ATR系统的发展已历经两代：第一代红外图像ATR系统软件是不可编程的，是模式识别算法，只需有限的知识，没有向动态环境学习和自适应的能力；第二代是可编程的，是知识基算法，它融入人工智能，有自适应和学习能力。另外，需要指出的是现正在把人工神经网络应用到ATR技术中。在信息处理机发展中，正在研制能满足弹载条件下实时处理的高级并行结构专用处理机。尽管目前ATR技术还未达到实用程度，但已取得很大进展，并且红外成像制导的智能化信息处理技术带动了其它精确制导智能化信息处理技术的发展。
5　精确制导武器的效费比
　　精确制导武器采用了精确制导技术，后者是多项高技术的综合，使得精确制导武器的造价较高。尽管如此，从达到的作战效能和完成作战任务看，精确制导武器是高效费比武器。
　　首先要看到精确制导武器是高作战有效性武器，打击高价值目标非它莫属。精确制导武器的出现，使得大纵深、外科手术刀式作战方式成为可能，实现了远距离精确打击具有战略意义的高价值目标，而这用普通武器是办不到的。例如海湾战争中，用远程战斧巡航导弹袭击了伊拉克的总统府、国防部大楼、通讯大楼等，起到了很大的威慑作用；用防区外发射的斯拉姆空地导弹炸毁伊拉克的发电厂，第一枚导弹把发电厂的墙炸开一个洞，第二枚导弹从洞穿进去炸毁了发电厂的设备，用两枚导弹就炸毁了一个高价值目标，而对附近的大坝未造成任何影响。又如在科索沃战争中北约盟军用一枚巡航导弹就炸毁了诺维萨德大桥；在用巡航导弹攻击贝尔格莱德市区南联盟内务部时，附近100～200m的医院基本未受到损失。精确制导武器的高作战性能起到了重要作用。
　　其次，从完成一个作战的任务来说，使用精确制导武器是高效费比的。例如，一枚激光制导炸弹价格为105美元级，一枚普通炸弹103美元级，在攻击有防空火力的坚固点目标时，飞机为规避防空火力，投弹圆概率误差会比训练时加大5～10倍，用普通炸弹需投弹数百至数千枚，出动飞机数十至上千架次，用激光制导炸弹仅需要一个架次，因此用激光制导炸弹的费用最少低数十倍，如果考虑飞机损失(107美元级)的可能，用普通炸弹的费用将会更高。
　　综上所述，精确制导武器是高效费比武器，这正是它得以大力发展的主要原因。　

作者简介：杨树谦　男　61岁　研究员　长期从事光电制导、对抗与仿真研究工作，曾获部级科技进步奖多项，在哈尔滨工业大学、华中理工大学任兼职教授。
作者单位：航天工业总公司第三研究院第三设计部　

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