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单词 反坦克导弹精确制导红外成像导引技术
释义

【反坦克导弹精确制导红外成像导引技术】
 

红外成像导引技术是一种自主式“智能”导引技术,它利用高速发展的计算机技术对目标图像信息进行实时处理,并模拟人对物体的识别功能,实现导引系统智能化。这类红外成像导引系统,一般应具有下列功能:(1)携带IR摄像机,探测目标热图像;(2)稳定瞄准线;(3)在俯仰和偏航方向上产生角进动,实现对目标的搜索与跟踪;(4)测量偏离瞄准线的偏差角,控制导弹飞行;(5)在接近目标时,为引信产生一个起爆信号。

红外成像导引系统具有下列显著的特点:(1)具有高灵敏度、高空间分辨率和大动态范围,特别适合探测较弱的目标信号和鉴别多目标的需要;(2)精度高,导引头追踪目标特征,据估算圆概率误差Cep≤0.4m;(3)红外成像制导系统具有较强的抗红外干扰能力;(4)红外成像系统比可见光成像系统的作用距离大;(5)能昼夜工作,适应气侯能力强,是一种全天侯系统;(6)具有在复杂背景条件下捕获、识别、锁定和跟踪目标的自动决策能力,具有多目标跟踪和单目标精确跟踪的功能以及由计算机图像处理所开拓的“人工智能”,是一种发射后不用“管”的系统;(7)型号适应能力强,并有进一步发展的潜力,改变导引头的识别、跟踪软件,即可在多种型号上使用,若进一步改进成像器件和软件,则可大幅度地提高武器系统的性能。

自20世纪50年代以来,各国不仅加速研制各类红外制导导弹,而且研究相应的对抗措施,因此,更高级的、可实现“发射后不用管”和昼夜使用的红外成像制导导弹便迅速发展起来。发展最快的是美国休斯公司研制的“马伐瑞克”导弹,该公司1974年开始研制马伐瑞克AGM-65D红外成像空-地反坦克导弹,随后又在此基础上加大战斗部,更换软件,成为装备海军的AGM-65F红外成像空-舰反舰导弹,AGM-65DF的导引头采用4×4小面阵红外探测器和旋转光机扫描机构,它是一种自稳定的像扫描器。由于休斯公司采用了这种新颖的光机扫描形式,使得光机扫描成像在制导上首次成功地获得了应用。

在80年代中期,光机扫描器有了新的发展,美国Kollmorgen公司在光机扫描器微型化方面取得成功,从而开辟了光机扫描红外成像传感器在小型化战术导弹上的应用。Kollmorgen公司设立新厂生产的这种Micro-FLIR已列入美国陆军FOG-M光纤反坦克和反直升机两用导弹计划,还可能应用于美国海军陆战队的肩射“龙”式导弹上。在该公司的Taylor发明了这种新型光机扫描器之后仅仅半年,通用扫描公司就又将Taylor的微型扫描器的尺寸压缩了一半,装入直径仅100mm的战术导弹内,其搜索视场达±30°,导引头的重量仅为0.9kg。

红外成像制导导弹的性能十分优越。从成像制导来说,它要求红外成像传感器具有很小的体积和重量,因此,人们期待着红外焦平面列阵探测器在实用化的批量生产中有所突破,从而解决上述的两个关键问题。1980年第2代红外成像导引头几乎同时在美国和西欧开始研制,它们采用凝视红外焦平面列阵探测器,无需光机扫描成像,系统结构紧凑。凝视红外焦平面列阵探测器在美国和日本发展很快,中波段的硅化铂肖特基势垒焦平面探测器已发展到512×512元,长波段的光伏碲镉汞焦平面阵列探测器件已能做到128×128元。红外焦平面列阵成像导引头是最有发展前途的红外成像导引方式,它给发展小型导弹的红外成像导引头带来了生机,目前这类成像导引头正处于研制、试验阶段。典型代表有前西德波登西沃克公司的“坦克破坏者”(Tank Brecaker)导弹和“崔格特”(Trigat)导弹,美国的“地狱火”空-地导弹等。

红外成像导引头的关键技术有以下几方面。

1.多元红外探测器。在红外成像技术的发展中始终起着关键作用和主导作用,它是与探测器的发展密切相关联的。40年代中期出现了铅盐类红外探测器件,1948年美国开始研制使用硫化铅的“响尾蛇”空-空导弹,但到60年代硫化铅元件的制导系统才真正成熟,并在制导系统中占据重要地位。50年代中期(1957年)出现了锑化铟元件,经过10年左右时间才开始用于导弹制导系统,而到了70年代初才进入成熟的应用阶段。碲镉汞元件出现于1960年,它被引入导弹成像制导系统是70年代中后期的事,而在导弹中正式应用则是80年代。70年代中后期出现的凝视焦平面成像器件,90年代已进入成熟发展期,一个红外成像制导发展的高潮就要到来。现在,多元红外探测器的研制已有重大突破,在导引头中使用104元远红外探测器已经不成问题,可以预计,到2000年,导引头使用的探测器元数将达到105元以上。

2.高精度的稳像系统。稳像系统是红外成像导引头的重要组成部分,其功能是稳定图像和稳定测量参考系(基准),以保证系统的测量和跟踪精度。红外成像导引头的稳定系统比红外点目标导引头的稳定系统的要求更高,它的稳定精度直接影响图像的质量,对于导弹的制导精度将产生很大的影响,因此要根据红外成像导引头在不同型号上的应用,选择合适的稳像系统方案。

3.复杂背景下模式识别和自寻的技术。90年代发展的红外成像导引头将应用于智能化的制导武器。这种导引头的主要标志是真正实现“发射后不用管”的制导方式;导弹发射后导引头能够在复杂背景下自主和自动地完成搜索、捕获、识别、多目标跟踪、目标选择和锁定、成像跟踪、瞄准点跟踪、杀伤效果评估、优选算法等主要功能。

4.红外成像导引头的系统总体技术。要研制出符合战术指标要求的高质量红外成像导引头,必须深入开展系统总体技术的研究。诸如在使用波段和可能使用的区域中大气光学的特性,目标与背景的辐射、反射特性,成像制导各种途径的比较,捕获目标的方法,攻击目标的方法,整体优化选择,不同方案的技术分解。电磁兼容和抗干扰技术,红外成像导引头系统性能的检测技术和评估技术,实物仿真技术等。

根据国外反坦克导弹导引技术的发展趋势,为了迅速改变中国反坦克导弹的落后面貌,跟踪国外高技术的发展,必须大力开展红外成像导引技术的研究。红外成像导引技术属于技术密集度高,投资比重大,研究周期长,应用前景广的技术产业,因此必须打破单位界限,分工协作,发挥优势,联合攻关。这里,重要的工作有:(1)重点发展多元探测器技术,开展红外成像扫描探测技术研究;(2)开展红外成像导引头系统总体设计和制造技术、仿真检测试验技术及目标特性、大气传输特性研究;(3)开展用于红外成像导引头在复杂背景下自导的人工智能化专家系统的研究;(4)建立红外成像导引头实验室,开展红外成像导引头的设计检测方法和评估规范的实验研究工作;(5)发展红外成像导引技术要面对我国目前的实际情况,先研制多元线列光机扫描红外成像导引头,积累经验,加强技术储备,进而完成凝视焦平面红外成像导引头的研制。

(陕西青华机电研究所刘永昌、李保平撰)

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