关于红外制导的一点资料

红外制导是导弹制导体制中的一种，它是指导弹中的导引头接收从目标辐射出来的或从目标反射出来的红外波段的光能量，并将此能量转变成电信号或目标的图像，然后再经过信号处理或图像处理，计算确定目标相对于导引头视轴的角偏差，根据这角偏差产生用于控制导弹飞行方向的制导信号，由控制系统根据此信号操纵舵矾、翼面，将导弹导向所要攻击的目标。红外制导也有主动、半主动、被动制导等种类。在导弹上应用的红外辐射波段有三个：1一3微米，3—5微米，8—22微米。这三个波段被称为“大气窗口”。目前主要应用的是3—5微米和8—12微米这两个波段。

　　此外，还有一种主被动组合制导相结合的复合制导，即主动式毫米波雷达制导加被动式红外制导。它不完全属于红外制导范畴。

　　红外制导方式可分为两大类，一类为点源制导，另一类为红外成像制导。红外制导的发展已有近50年的历史，从点源发展到成像，现在还在向着“智能化”方向发展。红外制导主要用于空空导弹、空地导弹和地空导弹，约有70余种导弹采用红外制导。

　　红外点源制导是把目标看成是一个热点源，导弹上的红外导引头搜索、镇定、跟踪目标的最热部分。在导引头的像平面上放置一个光学调制盘，通过调制盘调制入射的辐射能量，由于目标的辐射能量与背景的辐射能量不同，所以能调制出目标的辐射能量，达到区分目标即捕捉目标的目的。简单地说，就是由导引头中的红外探测元件敏感到目标点源、井产生电信号。所以，探测元件是红外导引头中最关键的元件。第一代红外导弹的导引头上采用的探测元件是不致冷的硫化铅，它的缺点是作用距离近，导弹只能对目标进行尾追攻击，因为目标排气流的热量最高，探测元件只能探测高的热源。第二代采用了能致冷的锑化铟元件，无论从抗干扰能力及作用距离都大大提高，并且使导引头有更大的视角和跟踪加速度，攻击角可达270度。

　　点源制导的优点是设备简单，体积小，价格低，其角分辨率比雷达高1—2个数量级，比可见光有更强的穿透雾、霾的能力，缺点是不能全天候工作，不能全向攻击，抗干扰能力差。点源制导正在被成像制导取代。

　　从原理上讲，任何温度高于绝对零度的物体都有热辐射，不同温度物体的热辐射效率不同。红外成像制导系统所要探测的目标(飞机、导弹、坦克、车辆)，其发射的热辐射效率大大高出天空背景的热辐射效率。因此，红外成像制导系统可以根据目标和背景之间不同的热辐射效率，利用红外探测器描绘出一幅如同电视图像一样清晰可见的温差图像，从而实现对目标的识别、捕捉、钡定、跟踪。

　　红外成像制导是通过红外导引头的摄像部件摄取被分成有限象素的两维图像，经过数字转换为数字图像，然后利用图形识别和图像处理技术进行背景抑制，目标图像增强、目标提取和识别特征工作，自动跟踪目标，同时制导导弹攻击目标。红外成像制导的导引头能对目标实现边搜索边跟踪。它的工作波段一般选择在中波3—5微米和长波8—12微米的红外波段上。

　　红外成像制导的成像方式有2种，一种是光机扫描成像，另一种是凝视成像。先进近程空空导弹”采用的是凝视成像，其导引头主要由2部分组成：红外成像探测器和信号处理器。

　　红外凝视成像探测器好像人的眼睛一样，由位于前部的远焦系统将探测器视场内的全景聚焦到一个焦平面阵列上，阵列上的每个探测元仅凝视景物的一小部分。红外焦平面阵列是在一个面积很小的微电子电路芯片上制造成千上万个微型红外探测象元。焦平面阵列具有很高的灵敏度，可以探测背景的温差为干分之几度的目标。对来自阵列的热数据采用适当的方法进行数字处理，结果可以得到目标信息和威胁程度的顺序排列。

　　“先进近程空空导弹”的探测器采用一个凝视焦平面阵列，其材料为蹄镉汞，为两维阵列1024×1024元制导探测象元。这些探测象元都集成在一块娃片上，硅片的另一面是同等数量的红外电荷耦合器件(CCD)。

　　阵列的总瞬时视场很大，抓注目标就不会再丢失；另外，它采用电扫描法扫描场景，所以对于作大机动飞行的目标也能跟踪，不存在跟踪角速度问题，从而提高了格斗性能，使导弹成为一种真正先进的格斗型导弹。通俗一点说，该导弹能追捕做各种机动飞行的目标。因为探测器探测的是探测目标与背景的热对比而不是光强，所以灵敏度很高，探测距离超过5千米。还因为它还能探测目标蒙皮的热辐射，所以使导弹能全向对目标实施攻击。特别是成像制导显出的是目标图像，因此可以有选择地引导导弹去攻击目标某一特定点(一般是目标的要害部位或薄弱部位)，这种导引的精度极高。因而，不久将来能做到导弹完全依靠它直接命中目标、靠导弹本身动能去摧毁目标。

红外成像导引头的第二个主要部件是信号处理器。信号处理是指信号处理器对来自探测器阵列的视频信号进行实时分析、目标识别、目标跟踪和制导。通常需要每秒钟处理数百万甚至数千万的象元数据。因此，要求信号处理器具有信息存贮容量大，计算速度高，误码率低等特点，还要求体积小、重量轻。信号处理过程分为三个阶段：预处理、视频信号处理和目标位置数据处理。预处理就是把阵列传来的信号输入滤波器中，达到图像增强、背景抑制的目的。视频信号处理就是提取目标特征和决策分类。最后一步就是确认出目标并给出控制指令。信号处理器是由高速集成电路和高速微处理计算机组成的。红外制导是导弹制导体制中的一种，它是指导弹中的导引头接收从目标辐射出来的或从目标反射出来的红外波段的光能量，并将此能量转变成电信号或目标的图像，然后再经过信号处理或图像处理，计算确定目标相对于导引头视轴的角偏差，根据这角偏差产生用于控制导弹飞行方向的制导信号，由控制系统根据此信号操纵舵矾、翼面，将导弹导向所要攻击的目标。红外制导也有主动、半主动、被动制导等种类。在导弹上应用的红外辐射波段有三个：1一3微米，3—5微米，8—22微米。这三个波段被称为“大气窗口”。目前主要应用的是3—5微米和8—12微米这两个波段。

　　此外，还有一种主被动组合制导相结合的复合制导，即主动式毫米波雷达制导加被动式红外制导。它不完全属于红外制导范畴。

　　红外制导方式可分为两大类，一类为点源制导，另一类为红外成像制导。红外制导的发展已有近50年的历史，从点源发展到成像，现在还在向着“智能化”方向发展。红外制导主要用于空空导弹、空地导弹和地空导弹，约有70余种导弹采用红外制导。

　　红外点源制导是把目标看成是一个热点源，导弹上的红外导引头搜索、镇定、跟踪目标的最热部分。在导引头的像平面上放置一个光学调制盘，通过调制盘调制入射的辐射能量，由于目标的辐射能量与背景的辐射能量不同，所以能调制出目标的辐射能量，达到区分目标即捕捉目标的目的。简单地说，就是由导引头中的红外探测元件敏感到目标点源、井产生电信号。所以，探测元件是红外导引头中最关键的元件。第一代红外导弹的导引头上采用的探测元件是不致冷的硫化铅，它的缺点是作用距离近，导弹只能对目标进行尾追攻击，因为目标排气流的热量最高，探测元件只能探测高的热源。第二代采用了能致冷的锑化铟元件，无论从抗干扰能力及作用距离都大大提高，并且使导引头有更大的视角和跟踪加速度，攻击角可达270度。

　　点源制导的优点是设备简单，体积小，价格低，其角分辨率比雷达高1—2个数量级，比可见光有更强的穿透雾、霾的能力，缺点是不能全天候工作，不能全向攻击，抗干扰能力差。点源制导正在被成像制导取代。

　　从原理上讲，任何温度高于绝对零度的物体都有热辐射，不同温度物体的热辐射效率不同。红外成像制导系统所要探测的目标(飞机、导弹、坦克、车辆)，其发射的热辐射效率大大高出天空背景的热辐射效率。因此，红外成像制导系统可以根据目标和背景之间不同的热辐射效率，利用红外探测器描绘出一幅如同电视图像一样清晰可见的温差图像，从而实现对目标的识别、捕捉、钡定、跟踪。

　　红外成像制导是通过红外导引头的摄像部件摄取被分成有限象素的两维图像，经过数字转换为数字图像，然后利用图形识别和图像处理技术进行背景抑制，目标图像增强、目标提取和识别特征工作，自动跟踪目标，同时制导导弹攻击目标。红外成像制导的导引头能对目标实现边搜索边跟踪。它的工作波段一般选择在中波3—5微米和长波8—12微米的红外波段上。

　　红外成像制导的成像方式有2种，一种是光机扫描成像，另一种是凝视成像。先进近程空空导弹”采用的是凝视成像，其导引头主要由2部分组成：红外成像探测器和信号处理器。

　　红外凝视成像探测器好像人的眼睛一样，由位于前部的远焦系统将探测器视场内的全景聚焦到一个焦平面阵列上，阵列上的每个探测元仅凝视景物的一小部分。红外焦平面阵列是在一个面积很小的微电子电路芯片上制造成千上万个微型红外探测象元。焦平面阵列具有很高的灵敏度，可以探测背景的温差为干分之几度的目标。对来自阵列的热数据采用适当的方法进行数字处理，结果可以得到目标信息和威胁程度的顺序排列。

　　“先进近程空空导弹”的探测器采用一个凝视焦平面阵列，其材料为蹄镉汞，为两维阵列1024×1024元制导探测象元。这些探测象元都集成在一块娃片上，硅片的另一面是同等数量的红外电荷耦合器件(CCD)。

　　阵列的总瞬时视场很大，抓注目标就不会再丢失；另外，它采用电扫描法扫描场景，所以对于作大机动飞行的目标也能跟踪，不存在跟踪角速度问题，从而提高了格斗性能，使导弹成为一种真正先进的格斗型导弹。通俗一点说，该导弹能追捕做各种机动飞行的目标。因为探测器探测的是探测目标与背景的热对比而不是光强，所以灵敏度很高，探测距离超过5千米。还因为它还能探测目标蒙皮的热辐射，所以使导弹能全向对目标实施攻击。特别是成像制导显出的是目标图像，因此可以有选择地引导导弹去攻击目标某一特定点(一般是目标的要害部位或薄弱部位)，这种导引的精度极高。因而，不久将来能做到导弹完全依靠它直接命中目标、靠导弹本身动能去摧毁目标。

红外成像导引头的第二个主要部件是信号处理器。信号处理是指信号处理器对来自探测器阵列的视频信号进行实时分析、目标识别、目标跟踪和制导。通常需要每秒钟处理数百万甚至数千万的象元数据。因此，要求信号处理器具有信息存贮容量大，计算速度高，误码率低等特点，还要求体积小、重量轻。信号处理过程分为三个阶段：预处理、视频信号处理和目标位置数据处理。预处理就是把阵列传来的信号输入滤波器中，达到图像增强、背景抑制的目的。视频信号处理就是提取目标特征和决策分类。最后一步就是确认出目标并给出控制指令。信号处理器是由高速集成电路和高速微处理计算机组成的。