複合制導

複合制導是指由多種模式的導引設備參與制導，共同完成對導彈的制導任務。從廣義上説，複合制導應包括多導引頭的複合制導，多制導方式的複合制導，多功能的複合制導，多導引規律的串聯、並聯及串並聯的複合制導。從不同的角度可以有以下幾種解釋：

1、複合制導是指由多種模式的導引設備參與制導，共同完成對導彈的制導任務。從廣義上説，複合制導應包括多導引頭的複合制導，多制導方式的複合制導，多功能的複合制導，多導引規律的串聯、並聯及串並聯的複合制導

2、複合制導是指不同的任務階段採用不同的制導方式交替工作。如雷達紅外複合制導,在末制導初段主要利用雷達進行制導，可在中制導終點存在較大誤差的情況下,首先在遠距離進行大範圍的搜索,在近戰環境更加複雜

3、若在其中某一段或幾段採用一種以上制導方式進行制導稱為複合制導。按照複合制導與系統之間的工作時序不同，複合制導可以分為串聯型複合制導、並聯型複合制導和混合型制導系統 ^[1] 

　複合制導可以按飛行過程三個階段（初始段、中段和末段）的不同特點,各階段分別採用不同的制導方式；也可以中段和末段共同採用一種制導方式。可以增大制導系統的作用距離,提高制導精度。有的導彈還可以在一個飛行階段同時或交替採用兩種制導方式以提高制導精度、抗干擾能力和全天候使用能力。

複合制導技術是不同制導方式和（或）不同信息源制導綜合用於制導同一導彈的制導技術。制導是對飛行體按一定規律進行控制和導引的總稱。按制導工作原理、制導可有多種方式，如自主制導、指令制導。駕束制導和尋的制導等。目前採用的複合制導技術主要有以下幾種：

自主尋的制導：如法國的“飛魚”初始段和中段採用慣性制導，中國的C-802反艦導彈初始段和中段採用程序制導，接近目標時二者都採用末段雷達主動尋的制導。

遙控尋的制導：如美國的“愛國者”地空導彈，採用的就是指令制導和半主動雷達尋的制導，制導精度高，抗干擾能力強。台軍目前擁有3套“愛國者”PAC-2型導彈系統（導彈200枚），該系統由導彈、5～8輛四聯裝發射車、1輛多功能相控陣雷達車、1輛指揮控制車和電源車組成。其中多功能相控陣雷達可完成目標搜索、跟蹤、識別，以及導彈跟蹤、制導和反電子干擾等多種功能。

慣性、遙控尋的制導：台灣的“天弓”Ⅱ地空導彈採用初段慣性、中段無線電制令、末段主動雷達尋的複合制導。該導彈最大速度4馬赫，最大射程100公里，射高25公里，目前台軍擁有該導彈發射架4部，導彈50枚。1992年台灣和美國共同對“天弓”Ⅱ進行改造，提高其攔截戰術彈道導彈的能力，1999年7月進行了實驗，計劃2000年後裝備部隊。美國的“宙斯盾”防空導彈和“標準”式艦對空導彈初始段和中段採用慣性加無線電指令制導，末段採用半主動雷達尋的制導。

慣性、地形匹配、GPS數字景象匹配製導：這種複合制導方式先是慣性制導，中段用地形匹配製導和GPS制導，接近目標時再由數字景象匹配進行末端制導。“戰斧”BlockⅢ巡航導彈的初始段採用慣性制導，中段採用地形匹配製導，若導彈飛經大海、沙漠、平原時，採用GPS系統制導，最後一關是採用數字式景象匹配作末制導，使導彈導向目標。

對導彈在飛行過程中採用兩種以上制導方式的制導系統。主要目的是提高制導精度，在命中精度相同的條件下，其作用距離比單一制導的作用距離更遠，並可以增強導彈的抗干擾能力。

任何一種制導方式都有它的優缺點，採用複合制導可揚長避短，更好地滿足作戰要求。如慣性制導的優點是彈上設備簡單，不易受外界干擾，但制導精度隨射程的增大而降低，特別是攻擊活動目標時誤差更大。而尋的制導一般作用距離較短，但制導精度較高。兩者結合運用，可以更有效地提高導彈的命中精度。對於一種導彈，當其彩不同的制導方式或不同信息源完成導彈制導時稱為複合制導。複合制導應用二種或兩種以上的制導方式或信息源，充分發揮各種制導的特點，在實戰環境下實現導彈全程的優化制導。複合制導可分為串聯複合制導和並聯複合制導。串聯複合制導主要是用來既增大導彈射程同時又確保導彈制導精度，有時也用來實現導彈的發射後截獲，再轉至導彈的主要制導方式。並聯複合制導是導彈備有兩種或多種信息源實現複合制導，根據作戰環境選擇制導形式，提高導彈抗干擾能力，必要時也可相互輔助完成導彈制導。

複合制導的類型多種多樣，常用的複合制導技術有： 自主式制導+尋的式制導，自主式制導+指令式制導，自主式制導+指令式制導+尋的式制導，指令式制導+尋的式制導等，以上這些複合制導技術在地對空、空對地、地對地戰術導彈中均被採用。以下以其中兩種為例介紹。

①自主-尋的制導。如法國的“飛魚”反艦導彈，發射後先安裝定的程序或慣性制導飛行,接近目標時轉為尋的制導

②遙控-尋的制導。如美國的“波馬克”地空導彈，飛行中段用無線電指令制導，末段用尋的制導。③慣性-遙控-尋的制導。如瑞典的RBS-15反艦導彈，飛行中段用慣性制導。而在整個飛行過程同時用無線電指令修正其飛行路線，末段用尋的制導，④慣性-地形或慣性-地圖匹配製導。如美國的“戰斧”巡航導彈。整個飛行過程都用慣性制導，中段用地形或地圖匹配修正誤差。⑤主動尋的－被動尋的制導。如美國的“黃蜂”空地導彈，發射後先用主動尋的制導，末段轉為被動尋的制導。

此外,還有其他尋的複合制導形式，如“不死鳥”空空導彈發射後先用半主動尋的制導，末段轉為主動尋的制導。 ^[2] 

①慣性/天文複合制導。慣性/天文導航系統主要由平台式慣導和星光探測器構成。與只能在夜晚觀測星體的六分儀相比,採用電荷耦合器件(CCD)的星光探測器具有在白天和黑夜都能觀測星體的優點。安裝於當地水平穩定平台上的星光探測器,藉助於環架結構,在方位和仰角上有兩個自由度。星光探測器只有極小的視界範圍,通過環架驅動指令使其能對準於恆星,故也把它稱作恆星跟蹤器。在雲層條件合適的情況下,該跟蹤器在白天和夜晚都具有跟蹤恆星的能力。設備安裝時需在飛機的頂部開一個觀察孔,以便於星光探測器觀察;星光探測器慣性平台組件就直接裝於觀察孔之下。定位時所需的恆星星曆是指恆星所在的位置和恆星亮度等級。這些參數以及星光探測器的校準係數都存儲在導航計算機內。在給出精確的時間數據後,便能計算出恆星指向數據,並得到計算視角與測量視角之差。在導航濾波器中,這些角度之差當作慣性姿態基準誤差進行處理。濾波器的輸出既被用來修正導航系統的輸出,也被用於修正慣性儀表校準係數。

②慣性/GPS複合制導。將GPS的長期高精度性能特性和慣導的短期高精度性能特性有機地結合起來，使組合後的導航性能比任一系統單獨使用時有很大提高。目前，慣性/GPS複合制導多采用卡爾曼濾波器的組合方法。美國的SLAM巡航導彈在巡航階段就是採用的此種制導方式。另外,法國正在研製一種新的型號阿帕奇也採用慣性/GPS導航,制導精度為幾米。 ^[2] 

此外還有慣性/多普勒雷達複合制導，慣性/圖像複合制導等。

在導彈武器的發展過程中很早就在採用複合制導技術。例如，50年代前蘇聯研製的遠程防空導彈SA-5，美國地空導彈“波馬克”均採用無線電指令+雷達主動尋的複合制導。法國60年代研製的低空近程防空導彈“響尾蛇”採用雷達制導，但為了導彈截獲初始段採用了紅外製導。瑞士和美國聯合開發的防空反坦克兩用導彈ADATS採用激光駕束制導，其導彈截獲採用了指令制導。這些都是串聯複合制導。

隨着技術的發展，為了滿足不斷提高的作戰需求，複合制導技術也在不斷改進和發展。其主要發展趨勢是適應導彈武器增大射程，提高命中精度，增強抗干擾能力和反隱身等作戰需求。例如，為了增大射程和提高精度，美國最新的“戰斧”巡航導彈已由過去的性制導+地形匹配製導改成全球定位系統/性制導+數字景象匹配製導。愛國者遠程防空導彈已由原來的指令+TVM制導改成性制導+毫米波主動雷達尋的制導。為了提高精確打擊能力，美國正在開發的小型巡航導彈“雪豹”將採用毫米波雷達/紅外成象複合導引頭。

近程防空導彈武器系統為了提高抗干擾能力和反隱身能力正在採用並聯複合制導。例如法國的新一代的響尾蛇NG/VT-1和以色列的ADAMS都採用了雷達和光電覆合制導。英國的“星光”便攜導彈採用無線電指令/激光駕束複合制導。法國的“西北風”導彈將採用可工作在兩個紅外波段的導引頭等。

(1)複合制導總體技術

隨着制導模式的增加,單一制導體制的導引頭設計製造方法已經難以適應複合制導模式的要求,對複合制導總體技術的研究變得更加迫切,需要對以下幾方面進行研究:

a)環境應力;

b)總體指標;

c)模式交接班;

d)多模式對戰場環境覆蓋率;

e)制導信息形式及利用方法等。

具體化導引頭技術指標,使得指標可考核,可覆蓋多模探測器各個方面的性能,並且可與單一模式的設計方法兼容,為設計方案提供指導性和可行性的建議。

(2)多模複合探測器集成製造技術

多模複合探測器集成製造技術主要體現:

a)緊湊的小型化結構設計;

b)低功耗設計;

c)高處理能力的處理器設計等。

多模複合探測器並不是簡單的將兩個單模探測器放在一起,必須根據實際情況,探測器之間的相互約束性以及應用場合在結構、安裝位置、分系統佈局等方面作統籌規劃,此外還應考慮隨着傳感器的增加,系統總功耗上升;隨着探測信息量的增加,信息處理器的負擔加重等問題。

(3)多模頭罩材料及設計技術

不同頻譜的探測器對導彈頭罩材料特性的要求不同,比如微波頭罩不易用金屬材料製作,而紅外頭罩一般都用含有金屬成分的材料來成形,因此材料的研究對多模複合制導來説是一個難點。雖然某些合成材料可以滿足電氣性能要求,如藍寶石,但是在生產成本、材料強度等方面存在較多問題,此外由頭罩引起的視線角偏斜、探測距離衰減、導彈彈頭形線限制、高速導彈氣動加熱等問題都需要通過頭罩設計來研究解決。

(4)信息融合技術

多模複合制導可以看作是一種利用多傳感器感知目標信息,然後通過信息綜合來獲得更加精確的信息的一種方法,該方法是以信息融合技術為基礎,結合導引頭制導信息提取的特殊性,為導彈的生存能力和抗干擾能力提供更好的保障。 ^[3] 

由於高新技術的大量湧現及其在精確制導技術中的廣泛應用,如成像制導技術、GPS技術等的廣泛採用,將不斷提高精確制導武器的信息化含量和智能化水平,從而帶動多模複合制導技術向以下幾個方向發展。

(1)加強多模複合導引頭設計、研製、生產。目前單模導引頭的設計、研製和生產技術已經成熟,可以在2～3年內完成導引頭的工程化研製和靶試,但是在多模複合導引頭方面還沒有一套完善的研製方法,同時在技術綜合性人才方面、系統工程的綜合應用方面過於薄弱,需要進一步加強。此外,多種模式的導引頭生產加工工藝差異較大,測試方法迥異,產品配套、安裝和調試方法也是有待進一步研究的一個主要方面。

(2)繼續發展導引頭與GPS+INS複合制導。一體化的GPS/INS組合制導系統重量輕、體積小,具有良好的抗干擾性能,可以使導彈在大多數情況下按預定彈道運動,但是其所產生的制導偏差是不可避免的。GPS+INS提供的制導信息有相對精度高的特點,充分利用制導信息來完善和提高導引頭的工作性能是一項有利可圖的工程,在技術成熟度上更甚於多模式導引頭複合技術,有較現實的應用前景。

(3)重視光學制導技術對微波制導技術缺陷的補償。光學制導技術的優勢在於能夠對目標成像,相對來説雷達成像技術難以應用到導引頭中,即使要應用在目前的彈道設計、信號處理能力、信息融合技術等方面都存在較大的問題。光學成像技術以其探測器輕巧的結構,可以較容易地加裝到雷達導引頭上,實現光學和微波制導複合。

(4)拓展制導技術的新領域。隨着高新技術領域的拓展和進步,新的制導技術將不斷湧現,如發達國家已經開始光學制導技術新頻段紅外多光譜、超長波紅外、亞毫米波等方面的研究,並取得一定進展。這些技術將在多模複合制導技術中得到新的突破和應用。 ^[3]