現(xiàn)今激光制導(dǎo)武器得到了廣泛使用和快速發(fā)展，介紹了世界上具有代表性的激光制導(dǎo) 武器，包括激光制導(dǎo)炸彈、導(dǎo)彈、火箭彈，以及含激光半主動(dòng)制導(dǎo)的多模復(fù)合制導(dǎo)武器的發(fā)展現(xiàn)狀；在此基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了激光半主動(dòng)制導(dǎo)武器的特點(diǎn)；并在發(fā)展多模復(fù)合制導(dǎo)、激光導(dǎo)引頭小型化 等多方面，提出了激光制導(dǎo)武器的發(fā)展趨勢(shì)。

激光制導(dǎo)武器具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，并易與其它制導(dǎo)系統(tǒng) 兼容，現(xiàn)今已廣泛應(yīng)用于多種武器裝備，并在近 些年世界局部戰(zhàn)爭(zhēng)與沖突中，發(fā)揮著越來(lái)越重要 的作用。同時(shí)，激光制導(dǎo)技術(shù)還與其它新技術(shù)相 結(jié)合，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)生了許多新的武 器裝備，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

精確制導(dǎo)武器具備精度高、射程遠(yuǎn)，備彈量大、持續(xù)作戰(zhàn)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)時(shí)間 短、效費(fèi)比高等優(yōu)點(diǎn)，具有重要戰(zhàn)略地位。根據(jù)不同制導(dǎo)原理精確制導(dǎo)武器可 以分為尋的式制導(dǎo)、慣性制導(dǎo)、衛(wèi)星定位制導(dǎo)、復(fù)合制導(dǎo)等，其中尋的式制導(dǎo) 主要有全主動(dòng)式制導(dǎo)與半主動(dòng)式制導(dǎo)。尋的式制導(dǎo)根據(jù)尋的器的不同又可分為 激光尋的制導(dǎo)、雷達(dá)尋的制導(dǎo)和紅外尋的制導(dǎo)。激光制導(dǎo)作為精確制導(dǎo)的重要 組成部分，其制導(dǎo)精度高、目標(biāo)命中率好、抗干擾能力強(qiáng)、且容易和其他制導(dǎo)武 器相兼容，基于以上優(yōu)點(diǎn)激光制導(dǎo)成為當(dāng)今世界應(yīng)用于武器裝備上的主流制導(dǎo)方 式，在精確制導(dǎo)領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。 

20世紀(jì)60年代初激光制導(dǎo)作為一門新技術(shù)開始發(fā)展起來(lái)，它是利用激光獲得 制導(dǎo)信息或傳輸制導(dǎo)指令使彈體按一定導(dǎo)引規(guī)律飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。激光制導(dǎo) 技術(shù)可被分為激光主動(dòng)制導(dǎo)與激光半主動(dòng)制導(dǎo)。激光主動(dòng)制導(dǎo)特征是其激光指 示器安裝在導(dǎo)引頭上，在彈體發(fā)射后激光指示器主動(dòng)發(fā)射激光并接收激光回波信 號(hào)，之后進(jìn)行信號(hào)的采集與數(shù)據(jù)處理、目標(biāo)圖像識(shí)別與匹配等工作。激光主動(dòng)制 導(dǎo)工作原理示意圖如圖1-1所示。激光主動(dòng)制導(dǎo)具有較高的自動(dòng)化與智能化水 平，可以真正實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”，且制導(dǎo)精度高、抗干擾水平優(yōu)越，在未來(lái)有 廣闊的應(yīng)用前景。但就當(dāng)前科技水平限制，激光主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)尚未成熟，在實(shí) 際中應(yīng)用較少，與之相對(duì)應(yīng)的激光半主動(dòng)制導(dǎo)是應(yīng)用于武器裝備的主流技術(shù)。

激光半主動(dòng)制導(dǎo)是應(yīng)用范圍最廣的一種激光制導(dǎo)技術(shù)，其制導(dǎo)精度高、抗干 擾能力強(qiáng)、通用性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，被廣泛應(yīng)用于軍事實(shí)戰(zhàn)中。激光半 主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)所裝備的武器初次應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)中就取得了顯著成效，1968年越南戰(zhàn) 爭(zhēng)中，美軍僅使用二十余枚“寶石路”激光制導(dǎo)炸彈就摧毀了固若金湯的清化大 橋。從此激光半主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)開始在戰(zhàn)爭(zhēng)中大放光彩，許多國(guó)家都為此投入大 量人力財(cái)力，激光半主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展迅速，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、科索沃 戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，激光制導(dǎo)炸彈是使用最頻繁的精確制導(dǎo)武器。激光半主 動(dòng)制導(dǎo)系統(tǒng)主要由激光指示器和導(dǎo)引頭組成，其工作原理為首先由激光指示器 發(fā)射激光指向待擊打目標(biāo)，再由導(dǎo)引頭接收反射或漫反射回的激光信號(hào)，進(jìn)而對(duì) 攜帶有目標(biāo)位置信息的激光信號(hào)進(jìn)行處理后得到角度信息，接著將角度信息傳輸 至彈體控制系統(tǒng)，最后由彈上控制系統(tǒng)生成控制指令導(dǎo)引彈體調(diào)整飛行方向，最 終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)打擊。

激光半主動(dòng)制導(dǎo)（Semi-Active Laser）是尋的制導(dǎo)的一種方式，在導(dǎo)彈發(fā)射之后，射手或載機(jī)向目標(biāo)發(fā)射經(jīng)過(guò)編碼的激光波束，并保持跟蹤照射目標(biāo)，導(dǎo)彈上的導(dǎo)引頭根據(jù)目標(biāo)反射的激光回波信息，控制導(dǎo)彈飛行，最終命中目標(biāo)。典型的激光半主動(dòng)制導(dǎo)武器系統(tǒng)主要由帶激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭的導(dǎo)彈（或炸彈、炮彈）及發(fā)射平臺(tái)和激光目標(biāo)指示器構(gòu)成。

激光武器指的是利用激光束的能量直接殺傷破壞目標(biāo)或使其喪失作戰(zhàn)效能的武器。它分為戰(zhàn)略激光武器和戰(zhàn)術(shù)激光武器兩大類：

· 戰(zhàn)略激光武器分反衛(wèi)星激光武器和反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器兩種。反衛(wèi)星激光武器指的是用來(lái)摧毀敵方各種偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星或使其失效的激光武器。它的作用機(jī)理主要是干擾或破壞衛(wèi)星的光電系統(tǒng)。反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器主要用于攔截?cái)撤教幱谥贫物w行的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。

· 戰(zhàn)術(shù)激光武器可致盲人眼，也可致盲光電系統(tǒng)。致盲人眼的激光武器以波長(zhǎng)0.4～1.4微米的可見光和部分近紅外波段的激光致盲效果最佳，尤其以綠色激光最為厲害。戰(zhàn)術(shù)激光武器的突出優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間短，可攔擊突然發(fā)現(xiàn)的低空目標(biāo)。用激光攔擊多目標(biāo)時(shí)，能迅速變換射擊對(duì)象，靈活地對(duì)付多個(gè)目標(biāo)。

激光武器的缺點(diǎn)是不能全天候作戰(zhàn)，受限于大霧、大雪、大雨，且激光發(fā)射系統(tǒng)屬精密光學(xué)系統(tǒng)，在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存能力有待考驗(yàn)。

目標(biāo)指示器用于地面戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)景，可以用于LANTIRN（夜間低空導(dǎo)航和目標(biāo)瞄準(zhǔn)紅外系統(tǒng)）這樣的機(jī)載場(chǎng)合，也可以用于地面設(shè)備，為針對(duì)目標(biāo)的武器提供距離和方位等信息。激光目標(biāo)指示器是一種相對(duì)較大較重（達(dá)20 kg）的系統(tǒng)，作用距離約為10 km。一些像“小?！保∕averick）激光制導(dǎo)炸彈和“海爾法”導(dǎo)彈等這樣的空射武器配有激光導(dǎo)引頭，可定位目標(biāo)并將武器導(dǎo)向目標(biāo)。

激光測(cè)距儀體積較小，重量比指示器輕（約3～4 lb），它們裝有一對(duì)望遠(yuǎn)鏡，有效距離約1 km。目前使用的大多數(shù)激光目標(biāo)指示器和測(cè)距儀均工作在1.064μm波長(zhǎng)下（Nd：YAG），但這并不是一個(gè)對(duì)視力無(wú)害的波長(zhǎng)［14d］，因?yàn)槿搜鄣拿舾蟹秶鸀?.4～1.2 μm。

最近出現(xiàn)的一種小巧而堅(jiān)硬的非制冷中紅外半導(dǎo)體激光二極管把可用頻帶移出了1.4 μm，這超出了對(duì)人眼不安全的極限波長(zhǎng)。

典型的半導(dǎo)體激光材料有：

●Ho：YAG，發(fā)射的激光波長(zhǎng)為2.09～2.10 μm；

●Tm：YAG，發(fā)射的激光波長(zhǎng)為2.32 μm；

●Er：YAG，發(fā)射的激光波長(zhǎng)為2.94 μm；

●Dy：YLF，發(fā)射的激光波長(zhǎng)為4.34 μm。其中，Ho表示鈥，Tm表示銩，Er表示鉺，Dy表示鏑，YAG表示釔鋁石榴石，YLF表示氟化釔鋰。

在軍事應(yīng)用上，激光雷達(dá)用于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位、識(shí)別，并將武器引向目標(biāo)。通常情況下，激光雷達(dá)通過(guò)下列三種圖完成其使命：

●距離圖像：通過(guò)處理來(lái)自目標(biāo)散射體的后向散射信號(hào)獲得；

●俯仰圖像：勾畫出視場(chǎng)場(chǎng)景內(nèi)的高度輪廓；

●強(qiáng)度圖像：根據(jù)視場(chǎng)內(nèi)物體的不同反射率而生成。

激光半主動(dòng)制導(dǎo)具有很高的制導(dǎo)精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，可實(shí)現(xiàn)有限的射后不管。與紅外成像尋的制導(dǎo)相比，具有系統(tǒng)構(gòu)成較為簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)；發(fā)射點(diǎn)與照射點(diǎn)配置靈活，無(wú)需全程照射目標(biāo)，射程不受限制等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于在射擊時(shí)必須由射手進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與照射，導(dǎo)引頭只識(shí)別跟蹤特定編碼的激光信號(hào)，因此可大大提高命中精度，并最大限度地避免誤傷和重復(fù)殺傷。激光半主動(dòng)制導(dǎo)體制可在多種導(dǎo)彈和制導(dǎo)兵器中應(yīng)用，可從多種載體與平臺(tái)上發(fā)射，具有很大的戰(zhàn)場(chǎng)靈活性，是目前應(yīng)用最為普遍的激光制導(dǎo)體制。

制導(dǎo)炸彈是指投放后能對(duì)其彈道進(jìn)行控制并導(dǎo)向目標(biāo)的航空炸彈。它是在普通航空炸彈的基礎(chǔ)上增加制導(dǎo)裝置而成的。制導(dǎo)炸彈與導(dǎo)彈不同，導(dǎo)彈本身有動(dòng)力裝置，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛行。而絕大多數(shù)制導(dǎo)炸彈本身沒有動(dòng)力裝置，只能靠飛機(jī)投彈時(shí)所賦予的初速度作滑翔飛行，在炸彈本身制導(dǎo)設(shè)備的作用下，自動(dòng)修正飛行偏差，控制炸彈準(zhǔn)確命中目標(biāo)；少數(shù)帶小動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的制導(dǎo)炸彈則由于其自帶動(dòng)力的推進(jìn)作用，飛行距離以及在空中逗留的時(shí)間有所增加。制導(dǎo)炸彈與空地導(dǎo)彈相比，射程較近，機(jī)動(dòng)能力有限，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。它主要用于炸毀防空兵器、火炮、坦克、裝甲車輛和倉(cāng)庫(kù)；破壞機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁、堤壩、隧道、特別是堅(jiān)固的建筑設(shè)施，以及炸沉水上目標(biāo)等。在各種類型的精確制導(dǎo)武器中，制導(dǎo)炸彈占有比較重要的地位。目前，制導(dǎo)炸彈主要有電視制導(dǎo)炸彈和激光制導(dǎo)炸彈。

激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭是半主動(dòng)制導(dǎo)系統(tǒng)最重要的組成部分，其作用是接收激光 指示器照射目標(biāo)漫反射回的激光脈沖信號(hào)，再由光學(xué)系統(tǒng)聚焦成激光光斑照射 在探測(cè)器光敏面上，根據(jù)激光光斑在探測(cè)器光敏面上的位置，計(jì)算導(dǎo)引頭航向角 度與俯仰角度，并將其輸出至彈體計(jì)算機(jī)，從而引導(dǎo)武器正確攻擊目標(biāo)。 

在激光制導(dǎo)領(lǐng)域中方位角的概念非常重要，現(xiàn)對(duì)本論文研制激光半主動(dòng)導(dǎo)引 頭輸出的導(dǎo)引頭航向角度與俯仰角度做出定義。如圖1-3所示，以導(dǎo)引頭為原點(diǎn) 建立空間直角坐標(biāo)系，其中Z軸為導(dǎo)引頭的光軸方向，也是導(dǎo)引頭飛行前進(jìn)方 向，X軸定義為導(dǎo)引頭航向軸，Y軸定義為導(dǎo)引頭俯仰軸。導(dǎo)引頭與目標(biāo)物體連線 在XOZ與YOZ平面上的分量為OX′與OY'，其中OX′與Z軸夾角φ為導(dǎo)引頭航向 角度，OY′與Z軸夾角ψ為導(dǎo)引頭俯仰角度。 

導(dǎo)引頭輸出角度的準(zhǔn)確與否直接決定彈體擊打目標(biāo)是否命中，可以說(shuō)導(dǎo)引頭 是激光半主動(dòng)制導(dǎo)的核心，所以導(dǎo)引頭的研制對(duì)于激光半主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展有 深遠(yuǎn)影響。在當(dāng)前激光半主動(dòng)制導(dǎo)技術(shù)的科研領(lǐng)域中，努力提升導(dǎo)引頭搜尋、追 蹤、捕獲能力，進(jìn)一步提高導(dǎo)引頭角度測(cè)量精度與響應(yīng)速度是研究的重點(diǎn)方向。開展激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭的研制無(wú)論對(duì)國(guó)家軍事實(shí)力的提升還是對(duì)社會(huì)的長(zhǎng)治久安 都有著極其重要的意義。 

下面我們來(lái)認(rèn)識(shí)幾種制導(dǎo)武器系統(tǒng)的介紹：

1.電視制導(dǎo)炸彈

電視制導(dǎo)炸彈是裝有電視導(dǎo)引頭、能自動(dòng)導(dǎo)向的航空炸彈。其工作原理是：飛行員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，使電視導(dǎo)引頭的攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)并“鎖住”目標(biāo)，在載機(jī)飛到目標(biāo)的一定距離內(nèi)投下炸彈，電視導(dǎo)引頭便自動(dòng)跟蹤目標(biāo)，連續(xù)測(cè)定彈道偏差，并產(chǎn)生控制指令，控制系統(tǒng)根據(jù)指令操縱舵面偏轉(zhuǎn)，引導(dǎo)炸彈飛向目標(biāo)。電視制導(dǎo)炸彈的命中精度較高，但受天氣的影響較大，只能在能見度良好的白天使用。

2.激光制導(dǎo)炸彈

激光制導(dǎo)炸彈是裝有激光導(dǎo)引頭、能自動(dòng)導(dǎo)向的航空炸彈。在普通航空炸彈上安裝一個(gè)激光尋的器就成了激光制導(dǎo)炸彈。使用的方法是在載機(jī)投彈前先用地面或飛機(jī)上的激光照射器照射目標(biāo)。當(dāng)機(jī)上的激光搜索跟蹤器捕捉到激光反射回波后，即可進(jìn)行投彈。炸彈投下后，由激光導(dǎo)引頭控制舵面，修正偏差，自動(dòng)跟蹤被照射的目標(biāo)。這種炸彈的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，由于可用普通航彈改裝，因而成本比電視制導(dǎo)炸彈還要低。激光制導(dǎo)炸彈命中精度高，其命中精度理論誤差不超過(guò)1米，比電視制導(dǎo)炸彈精度更高。不足之處是受氣象條件影響較大，遇有雨、霧、灰塵、水汽、煙幕時(shí)，命中精度會(huì)大大下降。

制導(dǎo)炮彈

制導(dǎo)炮彈是指彈丸上裝有末段制導(dǎo)系統(tǒng)和空氣動(dòng)力裝置、發(fā)射后能自動(dòng)捕獲目標(biāo)并自動(dòng)導(dǎo)向攻擊目標(biāo)的炮彈。它是一種長(zhǎng)“眼睛”的炮彈，它像導(dǎo)彈那樣自動(dòng)跟蹤目標(biāo)，卻沒有導(dǎo)彈那樣的動(dòng)力裝置；像普通炮彈那樣用火炮來(lái)發(fā)射，但又比普通炮彈多一種特殊本領(lǐng)——能自動(dòng)導(dǎo)向目標(biāo)，所以它又叫末端制導(dǎo)炮彈。

1.激光制導(dǎo)炮彈

該類炮彈主要有美國(guó)的“銅斑蛇”激光制導(dǎo)炮彈，這種炮彈用155毫米榴彈炮發(fā)射，射程為3～20千米，采用激光半主動(dòng)尋的制導(dǎo)系統(tǒng)。

2.毫米波制導(dǎo)炮彈

該類炮彈主要有美國(guó)的“薩達(dá)姆”毫米波制導(dǎo)炮彈。這種炮彈被人們譽(yù)為“靈巧的智能型炮彈”，它用155毫米或203毫米大口徑榴彈炮發(fā)射，每發(fā)炮彈裝有3個(gè)子彈頭，子彈頭用35千兆赫輻射計(jì)作被動(dòng)尋的制導(dǎo)。炮彈發(fā)射后，由延時(shí)引信控制母彈在目標(biāo)區(qū)上空500米高處將子彈頭拋出。子彈頭被拋出后，隨即打開降落傘，以每秒10米的速度下降。當(dāng)下降到離地面150米左右時(shí)，子彈頭內(nèi)的毫米波探測(cè)器開始工作。由于子彈頭掛有渦旋環(huán)形降落傘，所以它能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)掃描搜索目標(biāo)。如果透過(guò)裝甲鋼板識(shí)別出目標(biāo)，沿探測(cè)器方向瞄準(zhǔn)的爆炸彈丸就射出去，以10倍音速所產(chǎn)生的高動(dòng)能貫穿坦克的頂部裝甲，毀傷目標(biāo)。

3.紅外尋的制導(dǎo)炮彈

該類炮彈主要有瑞典的“斯特勒克斯”制導(dǎo)炮彈，這種炮彈用120毫米迫擊炮發(fā)射。在已知目標(biāo)方位的情況下，可在距目標(biāo)8千米時(shí)發(fā)射炮彈。當(dāng)炮彈飛過(guò)彈道最高點(diǎn)后，紅外導(dǎo)引頭就開始搜索目標(biāo)，當(dāng)搜索到目標(biāo)所產(chǎn)生的紅外線后，導(dǎo)引頭自動(dòng)鎖定，在制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的作用下飛向目標(biāo)。

制導(dǎo)地雷

制導(dǎo)地雷是指具有自動(dòng)辨認(rèn)目標(biāo)能力、能主動(dòng)攻擊一定范圍內(nèi)活動(dòng)裝甲目標(biāo)的新型地雷。它是集自鍛破片技術(shù)、遙感技術(shù)和微處理技術(shù)等高技術(shù)于一身的智能武器。目前有反坦克制導(dǎo)地雷和反直升機(jī)制導(dǎo)地雷兩種。

1.反坦克制導(dǎo)地雷

該種地雷裝有一個(gè)無(wú)源音響傳感器和一套通信設(shè)備，能發(fā)現(xiàn)300米外的裝甲目標(biāo)，并待其接近至100米時(shí)自行引爆。

2.反直升機(jī)制導(dǎo)地雷

該種地雷設(shè)在地面，裝有音響傳感器、光電傳感器和微處理機(jī)，能自動(dòng)尋的。它在半徑為1000米的空間內(nèi)能自動(dòng)識(shí)別敵我目標(biāo)，待直升機(jī)飛臨傳感器警戒范圍內(nèi)，傳感器引爆地雷，自動(dòng)拋射將雷體拋向目標(biāo)，以自鍛破片摧毀目標(biāo)。

制導(dǎo)魚雷

制導(dǎo)魚雷是進(jìn)攻性水中兵器，通常由潛艇或水面艦艇發(fā)射，執(zhí)行反潛和反艦任務(wù)。自反艦導(dǎo)彈問(wèn)世以來(lái)，在遠(yuǎn)距離的反艦戰(zhàn)斗中，導(dǎo)彈的威力已超過(guò)魚雷，但在水下作戰(zhàn)領(lǐng)域，尤其是深水作戰(zhàn)領(lǐng)域，魚雷仍占有頭等重要的地位，特別是在潛艇威脅日益嚴(yán)重的今天，各國(guó)海軍對(duì)制導(dǎo)魚雷的發(fā)展更加重視，都把制導(dǎo)魚雷作為重點(diǎn)發(fā)展的水中兵器之一。

今天主要講激光制導(dǎo)導(dǎo)引頭相關(guān)知識(shí)：

采用激光半主動(dòng)制導(dǎo)的武器有許多種，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。

1.空對(duì)地導(dǎo)彈

著名型號(hào)有美國(guó)的AGM-114“地獄火”（Hellfire）、AGM-65C“幼畜”（Maverick）、以色列的“獵人”（Nimrod）、南非的“馬庫(kù)帕”（MOKOPA）等。這些導(dǎo)彈主要由武裝直升機(jī)和攻擊機(jī)掛載，用于攻擊地面裝甲目標(biāo)。

2.激光制導(dǎo)炸彈（Laser Guided Bomb）

美國(guó)的“寶石路”（Paveway）系列激光制導(dǎo)炸彈、俄羅斯的KAB系列精確制導(dǎo)炸彈、以色列的“格里芬”系列激光制導(dǎo)炸彈等。

3.坦克載炮射導(dǎo)彈

以色列飛機(jī)工業(yè)公司（IAI）于1998年向外界展示了其研制的一種采用激光半主動(dòng)制導(dǎo)的105毫米炮射導(dǎo)彈“拉哈特”（LAHAT）?！袄亍痹搶?dǎo)彈既可以由發(fā)射它的坦克自行照射目標(biāo)，也可以由其他坦克、步兵兵組或無(wú)人機(jī)照射。

4.制導(dǎo)炮彈

目前世界上裝備的制導(dǎo)炮彈主要有兩種，一種是美國(guó)的由155毫米榴彈炮發(fā)射的“銅斑蛇”（Copperhead）炮彈，另一種是蘇聯(lián)的由152毫米加榴炮發(fā)射的“紅土地”及其系列改型炮彈（有155毫米、122毫米、120毫米等多種口徑）。它們均采用激光半主動(dòng)制導(dǎo)體制。

激光駕束制導(dǎo)屬于遙控制導(dǎo)。激光駕束制導(dǎo)武器系統(tǒng)由制導(dǎo)儀（制導(dǎo)站）和導(dǎo)彈組成。射手通過(guò)發(fā)射瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)、跟蹤目標(biāo)并發(fā)射導(dǎo)彈，同時(shí)與發(fā)射制導(dǎo)裝置瞄準(zhǔn)線同軸安裝的激光發(fā)射裝置向目標(biāo)空間發(fā)射經(jīng)編碼調(diào)制的激光束，激光束在導(dǎo)彈飛行的空間形成控制場(chǎng)，導(dǎo)彈發(fā)射后在激光束中飛行，導(dǎo)彈尾部裝有可以感應(yīng)導(dǎo)彈偏離激光控制場(chǎng)中心的光電探測(cè)裝置，當(dāng)導(dǎo)彈偏離控制場(chǎng)中心時(shí)，彈上探測(cè)裝置可以測(cè)出偏離的大小和方向，彈上制導(dǎo)控制裝置將此偏離信號(hào)經(jīng)處理運(yùn)算，形成控制信號(hào)，將導(dǎo)彈修正到瞄準(zhǔn)線上，直至擊中目標(biāo)。

特點(diǎn)

單色激光亮度高、方向性強(qiáng)、相干性好，可準(zhǔn)確地定向發(fā)射，方便進(jìn)行多種編碼。將激光用于駕束制導(dǎo)，能取得很高的制導(dǎo)精度，很強(qiáng)的抗干擾能力。與有線指令制導(dǎo)相比，激光駕束制導(dǎo)去掉了導(dǎo)線，導(dǎo)彈飛行速度可以更快，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)；激光接收器背對(duì)目標(biāo)安裝，抗干擾能力很強(qiáng)。與采用導(dǎo)引頭的尋的制導(dǎo)體制相比，激光駕束制導(dǎo)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

所謂編碼，是指利用不同的調(diào)制頻率、相位、脈沖寬度、脈沖間隔等參數(shù)，將制導(dǎo)信息“加載”到激光束上。

在激光駕束制導(dǎo)技術(shù)中，要求所選用的激光波長(zhǎng)在實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用條件下，具有以下特點(diǎn)：

1.大氣傳輸性能良好，傳輸損耗??；

2.該波長(zhǎng)有性能較好的光電探測(cè)元件，成本不能太高；

3.充分考慮目標(biāo)背景特性，所選波長(zhǎng)有利于從背景中選出目標(biāo)。

目前，激光駕束制導(dǎo)應(yīng)用的激光波長(zhǎng)主要有：1.06微米（YAG固體激光器）、10.6微米（CO2氣體激光器）、0.9微米（半導(dǎo)體激光器）。

激光導(dǎo)引頭國(guó)外發(fā)展情況：

美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）正在陸軍技術(shù)目標(biāo)（ATO）下尋求先進(jìn)的導(dǎo)引頭技術(shù)，用于制導(dǎo)精確彈藥，稱為更小，更輕，更便宜的彈藥部件（SLCMC）。具體來(lái)說(shuō)，基于高度實(shí)惠的商用 （COTS） 組件的半主動(dòng)激光 （SAL） 導(dǎo)引頭硬件正在開發(fā)中，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表征，以便與標(biāo)準(zhǔn)和名義激光目標(biāo)指示器一起使用。重點(diǎn)是在可能的情況下利用低成本組件技術(shù)和工藝，而不會(huì)在系統(tǒng)功能上做出重大犧牲。ARL正在開發(fā)的概念由眾多定制的模擬和數(shù)字電子電路、一個(gè)中央微處理器、一個(gè)COTS四光電探測(cè)器和一個(gè)定制的低成本光學(xué)透鏡單元組成。由此產(chǎn)生的原型布局以模塊化方式封裝在三個(gè)直徑為 60mm 的圓形印刷電路板上。其輸出設(shè)計(jì)為與其他車載高重力傳感器集成到制導(dǎo)處理器中，以實(shí)時(shí)計(jì)算動(dòng)態(tài)車輛狀態(tài)。然后，由此產(chǎn)生的引導(dǎo)解決方案用于驅(qū)動(dòng)嵌入式執(zhí)行器控制系統(tǒng)，從而產(chǎn)生所需的軌跡校正。在論文和演講中，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)特性（包括相關(guān)的控制系統(tǒng)分析）進(jìn)行了討論。雖然這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是適合于炮彈的特性（高重力生存率、射程、反應(yīng)時(shí)間等），但正在開發(fā)的技術(shù)適用于各種末端制導(dǎo)彈藥。

激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭總體方案 

激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭是激光半主動(dòng)制導(dǎo)的核心部件，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤識(shí)別并 輸出其方位角度信息?，F(xiàn)代科技武器發(fā)展迅速，激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭性能也在不斷 優(yōu)化與進(jìn)步，激光導(dǎo)引頭制導(dǎo)性能優(yōu)良與否直接決定打擊目標(biāo)是否精準(zhǔn)，所以研 制一款性能優(yōu)良的激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭十分重要。 

研制一款高速實(shí)時(shí)激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭，該導(dǎo)引頭能夠捕捉并處理 目標(biāo)物體反射回的高頻激光脈沖信號(hào)，并實(shí)時(shí)輸出導(dǎo)引頭航向角度與俯仰角度。

激光制導(dǎo)武器能否完成精準(zhǔn)打擊主要依賴導(dǎo)引頭角度測(cè)量是否準(zhǔn)確。而在激 光光源穩(wěn)定的前提下，準(zhǔn)確的角度測(cè)量需要合適的光電探測(cè)器。探測(cè)器的選擇十 分重要，它不僅影響角度測(cè)量精確程度、實(shí)時(shí)速度，而且對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)與研 制有參考作用。目前在測(cè)量系統(tǒng)中最常用的光電探測(cè)器主要有電荷耦合器件 （CCD）、位置敏感探測(cè)器（PSD）、四象限光電探測(cè)器（QD）等。 

（1）電荷耦合器件（CCD） 

CCD傳感器是由許多個(gè)光敏像元MOS電容器按一定規(guī)律排列組成的集成器 件。與傳統(tǒng)的光電探測(cè)器不同，它的作用機(jī)理是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電荷，進(jìn)而通過(guò) 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)方便計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理。這種通過(guò)電荷傳遞信息 的特性使其具有很高的靈敏度，但是由于CCD通過(guò)掃描方式輸出，導(dǎo)致對(duì)信號(hào)的 響應(yīng)速度慢，外圍驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜。它具有光電轉(zhuǎn)換、信息存貯和延時(shí)等功 能，而且集成度高、功耗小，已經(jīng)在攝像、信號(hào)處理和存貯領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng) 用。 

（2）位置敏感探測(cè)器（PSD） 

PSD是一種光電位置敏感器件，它是利用半導(dǎo)體橫向光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)定位的， 其光敏面是由光電二極管組成的陣列?？煞譃橐痪SPSD和二維PSD，二者工作原 理基本相同。PSD僅是對(duì)入射光能量的重心位置進(jìn)行敏感探測(cè)，所以光斑的形 狀和分布對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響。PSD無(wú)死區(qū)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)，并且能有效分辨 不同頻率激光，接收光斑動(dòng)態(tài)范圍大，外圍電路簡(jiǎn)單，但是其靈敏度低，光敏面 邊緣線性度、分辨率較低。 

（3）四象限光電探測(cè)器（QD） 

四象限光電探測(cè)器（QD）是由四個(gè)完全相同的光電二極管按照直角坐標(biāo)系 的方式排列而成的探測(cè)器，利用光刻技術(shù)使十字型的死區(qū)平均分割探測(cè)器的光敏 面，形成四塊完全相同的探測(cè)區(qū)域。由于四個(gè)區(qū)域?qū)庑盘?hào)的響應(yīng)程度一致，探測(cè)靈敏度高，反應(yīng)速度快，所以可以對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行高精度的測(cè)量定 位。QD能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)檢測(cè)但有死區(qū)、探測(cè)靈敏度高，響應(yīng)速度快，但是其探測(cè) 器的分辨率與精度受光斑強(qiáng)度、形狀、光斑質(zhì)量、算法選擇、外界噪聲、外圍電 路干擾等因素影響較大。通過(guò)分析可知，CCD響應(yīng)時(shí)間慢、驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，雖然線性度好、靈 敏度高，但是對(duì)圖像的獲取是通過(guò)電荷的累積積分來(lái)完成的，積分時(shí)間將會(huì)影響 對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)量，特別是對(duì)于激光制導(dǎo)這樣高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的角度測(cè)量并不適 用，所以CCD不能作為理想的探測(cè)器。PSD響應(yīng)時(shí)間一般、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，可靠 性高，但是PSD獲取目標(biāo)的位置是通過(guò)對(duì)光斑能量中心進(jìn)行定位來(lái)實(shí)現(xiàn)，若目標(biāo) 距離PSD的距離很遠(yuǎn)，則不能準(zhǔn)確測(cè)量，所以PSD通常應(yīng)用于近距離的激光自準(zhǔn) 直系統(tǒng)中，在激光制導(dǎo)這樣遠(yuǎn)距離的角度測(cè)量系統(tǒng)中不能作為理想的探測(cè)器。而 QD的響應(yīng)速度快、線性度一般、分辨率較高，可以滿足響應(yīng)速度以及探測(cè)精度 等測(cè)量需求，所以選擇四象限光電探測(cè)器作為光電轉(zhuǎn)換裝置。 

激光目標(biāo)回波能量模擬器設(shè)計(jì)

激光能量模擬器用于模擬制導(dǎo)過(guò)程中不同大 氣環(huán)境、不同距離下激光導(dǎo)引頭接收到的回波激 光能量 ，主要由激光器單元、驅(qū)動(dòng)電源單元、衰 減系統(tǒng)單元、控制系統(tǒng)單元、光纖耦合系統(tǒng)、勻光 系統(tǒng)和準(zhǔn)直系統(tǒng)等組成。其中，激光器具有大動(dòng) 態(tài)范圍能量輸出可調(diào)功能;控制單位可以控制激 光器輸出，能根據(jù)大氣環(huán)境和作用距離的變化調(diào) 整能量輸出;光學(xué)耦合系統(tǒng)把激光器輸出激光耦 合到光纖中;通過(guò)光纖傳輸后由勻光系統(tǒng)進(jìn)行勻 光，最后又經(jīng)過(guò)平行光管進(jìn)行準(zhǔn)直，來(lái)模擬遠(yuǎn)處目 標(biāo)反射能量，并將其直接輸出給激光導(dǎo)引頭。

激光器選用DPS-A激光器，為側(cè)面泵浦電光 調(diào)Q式激光器，屬于主動(dòng)調(diào)Q范疇，可產(chǎn)生高峰 值功率的脈沖激光，具有結(jié)構(gòu)緊湊，高能量，高峰 值功率等優(yōu)勢(shì)。LD側(cè)面泵浦源工作在脈沖模式 下，能發(fā)射較高的單脈沖能量，采用主動(dòng)的電光調(diào) Q方式將脈沖寬度壓縮至納秒范圍內(nèi)，并且具有 可控性。驅(qū)動(dòng)電源中LD電路部分為L(zhǎng)D提供高 峰值的脈沖電流，實(shí)現(xiàn)1 064 nm激光的運(yùn)轉(zhuǎn)，Q 開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路用以控制調(diào)Q開關(guān)，實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)高 峰值功率的短脈沖激光，溫度控制器通過(guò)控制電 路，控制發(fā)熱元件的工作溫度，確保激光穩(wěn)定輸 出，同時(shí)使諧振腔在恒定溫度范圍內(nèi)，增強(qiáng)激光器 的環(huán)境適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)環(huán)境下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

輸入激光經(jīng)過(guò)第一片偏振片由部分偏振光變 成偏振光，偏振光穿過(guò)半波片時(shí)，出射光仍為偏振 光，只不過(guò)偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)了一定角度 (2θ)。此旋轉(zhuǎn)角的大小取決于入射光振動(dòng)平面 與晶體光軸間的夾角θ。偏振光學(xué)元件使用布儒 斯特角薄膜偏振器調(diào)節(jié)，通過(guò)分光元件將光束分 為P光和S光，一個(gè)旋轉(zhuǎn)石英λ/2波片放置在入 射偏振光束上，用來(lái)改變P光和S光的比例，從而 調(diào)節(jié)輸出光束能量。這兩束光的強(qiáng)度比例可以在 不改變其它參數(shù)的情況下連續(xù)變化。為不影響衰 減后的輸出特性，在激光頭前端放置反射型衰減 裝置，衰減后部分激光漫反射到吸收體上。

激光制導(dǎo)武器的半實(shí)物仿真系統(tǒng)

激光制導(dǎo)武器的半實(shí)物仿真系統(tǒng)可以讓研究人員和學(xué)生更清晰的觀測(cè)和了解半主 動(dòng)激光制導(dǎo)武器的工作機(jī)制。激光制導(dǎo)武器[5]的仿真系統(tǒng)一般由目標(biāo)漫反射屏、激光模 擬器和導(dǎo)引頭三部分組成。在論文的半實(shí)物仿真系統(tǒng)中，參試的彈上設(shè)備有激光導(dǎo)引 頭部件。彈體姿態(tài)運(yùn)動(dòng)由兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)的兩軸模擬，與轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)軸上放置的激光導(dǎo)引頭構(gòu)成 彈體姿態(tài)模擬系統(tǒng)；激光目標(biāo)模擬器（即激光信號(hào)源）、兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)、反射幕共同構(gòu)成目 標(biāo)模擬系統(tǒng)，為激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭提供目標(biāo)環(huán)境，激光目標(biāo)模擬器控制計(jì)算機(jī)控制激 光目標(biāo)模擬器在反射幕上產(chǎn)生可被激光導(dǎo)引頭接收的符合試驗(yàn)要求的目標(biāo)光斑，模擬 目標(biāo)視線運(yùn)動(dòng)；

激光目標(biāo)模擬器裝在兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，它的目的是向激光導(dǎo)引頭提供指示 目標(biāo)的光斑，在整個(gè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)在制導(dǎo)過(guò)程中，結(jié)合反射屏視景系統(tǒng)所生成的場(chǎng) 景，使激光的光斑始終照在場(chǎng)景目標(biāo)上進(jìn)行反射。對(duì)于導(dǎo)引頭所接收的漫反射回來(lái)的光 斑，必須保證其進(jìn)入導(dǎo)引頭的那部分能量能夠保證探測(cè)器的最小可探測(cè)信號(hào)的要求；彈道解算計(jì)算機(jī)主要計(jì)算導(dǎo)彈彈體方程、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方程、彈目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程。此外， 彈道解算計(jì)算機(jī)還要模擬彈載計(jì)算機(jī)、計(jì)算舵機(jī)模型等，另外還要形成相應(yīng)的仿真環(huán) 境設(shè)備（兩個(gè)兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)）的控制指令，使兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)上的激光導(dǎo)引頭和目標(biāo)模擬器在反 射幕上投射的光斑之間形成相對(duì)彈目視線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還將彈目距離輸送給激光目標(biāo)模 擬器控制計(jì)算機(jī)，用以實(shí)時(shí)解算目標(biāo)光斑的能量及大??；導(dǎo)引頭通過(guò)接收目標(biāo)反射的 激光回波信號(hào)作為制導(dǎo)信息源。導(dǎo)引頭探測(cè)到的導(dǎo)引信息通過(guò)信號(hào)采集系統(tǒng)傳輸?shù)綇?道解算計(jì)算機(jī)中，彈道解算計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律和系統(tǒng)模型生成數(shù)學(xué)舵機(jī)控 制指令，構(gòu)成仿真控制的閉環(huán)回路，控制彈體飛向目標(biāo)。

1）目標(biāo)接收系統(tǒng)：目標(biāo)接收系統(tǒng)主要指紅外導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)和目標(biāo)探測(cè)器，它的 功能是在目標(biāo)捕獲時(shí)，將接收光斑的光信號(hào)，并匯聚到目標(biāo)探測(cè)器上；

2）目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)：是指由目標(biāo)探測(cè)器探測(cè)輸出信號(hào)的處理電路，目標(biāo)接收系統(tǒng)捕 獲到的目標(biāo)信號(hào)經(jīng)電路處理后可得到彈目視線俯仰角和航向角；

3）彈體姿態(tài)模擬系統(tǒng)：使用兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)用來(lái)模擬彈體姿態(tài)(俯仰和航向)，通過(guò)目標(biāo) 探測(cè)系統(tǒng)得到的目標(biāo)方位信息作為初始控制量來(lái)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰和航向姿態(tài)角，對(duì)目 標(biāo)進(jìn)行捕獲和跟蹤。

主動(dòng)式激光制導(dǎo)原理

主動(dòng)式激光制導(dǎo)方式的激光器位于彈體上，利用俯仰機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激光器俯仰和 方位角度的改變，實(shí)現(xiàn)較大視場(chǎng)內(nèi)的掃描，彈載導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)接收目標(biāo)的激光 回波信號(hào)后，利用彈載計(jì)算機(jī)解讀目標(biāo)的方位信息，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)整彈體的飛 行姿態(tài)和軌跡，同時(shí)將控制命令發(fā)送給激光器俯仰機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)目標(biāo)的跟 蹤，其原理如圖所示。這種傳統(tǒng)的主動(dòng)式激光制導(dǎo)方式由于受激光器和掃描 機(jī)構(gòu)發(fā)展水平的制約，發(fā)展得比較緩慢。本文研究新型主動(dòng)式激光制導(dǎo)方式， 解決了傳統(tǒng)主動(dòng)式激光制導(dǎo)存在的缺陷和不足，采用新型掃描結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)激光發(fā) 射和接收光路的共路設(shè)計(jì)，激光指示器和導(dǎo)引頭系統(tǒng)固連在同一個(gè)俯仰機(jī)構(gòu)上， 減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，容易實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引頭系統(tǒng)的小型化，原理如圖所示。

新型主動(dòng)式激光制導(dǎo)原理，將導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)分成三部分：激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和激光回波聚焦系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)和擴(kuò)束準(zhǔn)直擴(kuò)束系 統(tǒng)組成激光發(fā)射系統(tǒng)，激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和激光聚焦系統(tǒng)組成激光回 波接收系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的探測(cè)距離和探測(cè)精度，除了要提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量外，合理選擇激光器和導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)器成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

目前，一些組織正在開發(fā)多功能導(dǎo)引頭的概念，這些概念在同一焦平面陣列中提供被動(dòng)成像和半主動(dòng)激光（SAL）成像能力。同一導(dǎo)引頭中這兩種功能的組合有望通過(guò)減少導(dǎo)彈變體的數(shù)量來(lái)降低成本。這種組合還允許新的操作概念，例如在任務(wù)期間在兩種成像模式之間切換。SAL方面的性能依賴于探測(cè)器噪聲和太陽(yáng)雜波之上的信號(hào)檢測(cè)。因此，系統(tǒng)規(guī)格比簡(jiǎn)單地定義探測(cè)器的靈敏度要復(fù)雜得多。使用參數(shù)輻射計(jì)算，我們提出了一個(gè)考慮太陽(yáng)雜波的導(dǎo)引頭品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)可以提供額外的規(guī)格來(lái)保證系統(tǒng)的性能。對(duì)品質(zhì)因數(shù)的要求是針對(duì)各種參與場(chǎng)景和條件估算的。在這種情況下，導(dǎo)引頭的性能是使用參數(shù)的公布值和估計(jì)值來(lái)評(píng)估的。

當(dāng)精確打擊地/空對(duì)地導(dǎo)彈的作戰(zhàn)領(lǐng)域擴(kuò)展到視距外任務(wù)時(shí)，自主導(dǎo)引頭將很快遇到嚴(yán)重困難，特別是在低特征目標(biāo)和復(fù)雜場(chǎng)景方面。我們研究了雙模傳感器，這些傳感器旨在通過(guò)將成像傳感器與半主動(dòng)激光導(dǎo)引頭相結(jié)合來(lái)克服這些特定問(wèn)題。這些傳感器提供高可靠性的非視距目標(biāo)接合，并使用激光目標(biāo)指示器在操作員的控制下進(jìn)行，同時(shí)一旦被動(dòng)成像傳感器鎖定在目標(biāo)上，通過(guò)移交跟蹤過(guò)程來(lái)最大限度地減少目標(biāo)指定的主動(dòng)曝光時(shí)間。為此，構(gòu)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室演示器，該演示器帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電視傳感器和一個(gè)安裝在 2 軸萬(wàn)向節(jié)系統(tǒng)上的 InGaAs 4 象限探測(cè)器。兩個(gè)探測(cè)器都使用一個(gè)共同的目標(biāo);聚焦輻射由分束器分束。四象限檢測(cè)器的信號(hào)被數(shù)字化，隨后由FPGA處理。如果識(shí)別出預(yù)編程的激光脈沖特性，則評(píng)估位置信息并激活云臺(tái)系統(tǒng)以使激光光斑居中。隨后，跟蹤器鎖定在成像傳感器信號(hào)中發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)特征。一旦確認(rèn)鎖定，激光器可以自動(dòng)關(guān)閉。我們展示了使用雙模演示器獲得的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果?；谶@些結(jié)果，我們計(jì)劃在未來(lái)用非制冷微測(cè)輻射熱計(jì)陣列取代電視傳感器。本文將討論這種雙模傳感器的設(shè)計(jì)和預(yù)期性能。

武器系統(tǒng)使用激光導(dǎo)引頭的情況：

去年，在美國(guó)提供給烏克蘭的軍援清單中，一款采用激光制導(dǎo)的高精度火箭彈赫然在列。這款火箭彈就是曾在中東戰(zhàn)場(chǎng)大顯身手的“九頭蛇”-70火箭彈。美軍還為其搭配了“高級(jí)精確殺傷武器系統(tǒng)（APKWS）”套件，使其具備更加精確的打擊能力。

“九頭蛇”-70火箭彈是美國(guó)通用動(dòng)力公司于20世紀(jì)六七十年代研制的無(wú)制導(dǎo)空對(duì)地火箭彈。該火箭彈一般用7聯(lián)裝和19聯(lián)裝發(fā)射巢發(fā)射，最大射程為6.4千米，最大速度為2.7馬赫。其MK66固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)1.06米，重6.2千克，前部可配置不同的戰(zhàn)斗部和引信，如高爆、破甲、子母、燃燒、照明、反坦克、兩用等多種型號(hào)的戰(zhàn)斗部。該火箭彈可采用觸發(fā)、近炸、空爆引信，安裝戰(zhàn)斗部后長(zhǎng)度為1.29～1.77米?；鸺龔椢膊垦b有三片橫向卷疊式翼片，可以700米每秒的速度穩(wěn)定飛行，有效射程0.5～8千米。“九頭蛇”-70火箭彈一般由直升機(jī)或固定翼飛機(jī)通過(guò)外掛吊艙攜帶，最大的特點(diǎn)是火力密度高，可有力支援地面部隊(duì)的作戰(zhàn)行動(dòng)。但是，由于沒有采用制導(dǎo)技術(shù)，這些火箭彈普遍命中精度差，難以有效打擊點(diǎn)目標(biāo)，大多數(shù)情況下只能作為面殺傷武器使用。

20世紀(jì)80年代中期，各種型號(hào)的“九頭蛇”-70火箭彈已經(jīng)大量裝備美國(guó)陸軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的直升機(jī)。在20世紀(jì)90年代以來(lái)的多次局部戰(zhàn)爭(zhēng)及地區(qū)沖突中，“九頭蛇”-70火箭彈都曾登場(chǎng)亮相，被公認(rèn)為美軍使用最廣泛的直升機(jī)機(jī)載武器。

“九頭蛇”-70火箭彈最大射程（6千米）處的圓概率偏差為100米，這意味著如果想直接命中6千米處的一輛坦克，理論上需要發(fā)射100枚火箭彈。在20世紀(jì)90年代初的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，鑒于“九頭蛇”-70火箭彈無(wú)法有效打擊伊拉克軍隊(duì)的士兵、簡(jiǎn)易掩體、輕型裝甲車等點(diǎn)目標(biāo)，美國(guó)陸軍不得不動(dòng)用“海爾法”反坦克導(dǎo)彈。每枚“海爾法”導(dǎo)彈造價(jià)超過(guò)5萬(wàn)美元，用來(lái)對(duì)付這些非坦克點(diǎn)目標(biāo)實(shí)在不劃算。之后，在巴拿馬、索馬里和海地的軍事行動(dòng)中，美軍的非制導(dǎo)火箭彈進(jìn)一步暴露了附帶破壞大的缺點(diǎn)，很容易在人群密集地區(qū)造成誤傷，歸根到底仍是命中精度差的緣故。為了解決這一問(wèn)題，美國(guó)陸軍曾一度要求直升機(jī)發(fā)射非制導(dǎo)火箭彈時(shí)要盡可能靠近目標(biāo)，如對(duì)付卡車大小的目標(biāo)時(shí)，發(fā)射距離要求控制在1千米以內(nèi)。這顯然不是長(zhǎng)久之計(jì)，這不僅“浪費(fèi)”火箭彈的射程，而且現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境已經(jīng)不允許直升機(jī)過(guò)于靠近目標(biāo)，因?yàn)轱w機(jī)自身很容易成為“靶子”。

20世紀(jì)90年代，發(fā)展精確制導(dǎo)武器在世界軍事強(qiáng)國(guó)日益風(fēng)行。美國(guó)陸軍于1996年提出“高級(jí)精確殺傷武器系統(tǒng)（APKWS）”概念，期望為“九頭蛇”配上一雙高精度“眼睛”，以填補(bǔ)“九頭蛇”-70火箭彈和“海爾法”反坦克導(dǎo)彈之間的空白。根據(jù)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)要求，APKWS在命中精度上應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)非制導(dǎo)火箭彈，接近“海爾法”的水平——1米左右，從而實(shí)現(xiàn)“發(fā)射一枚火箭彈就擊毀一個(gè)目標(biāo)”；在生產(chǎn)成本上要明顯低于“海爾法”，適合打擊那些價(jià)值不高的點(diǎn)目標(biāo)。

當(dāng)時(shí)，美軍庫(kù)存中大約有30萬(wàn)枚“九頭蛇”-70火箭彈，預(yù)計(jì)僅陸軍就將購(gòu)買5萬(wàn)～10萬(wàn)套制導(dǎo)組件。因此，APKWS概念一經(jīng)提出，立刻引起工業(yè)界的極大興趣，多個(gè)軍火公司表示有意參與制導(dǎo)組件設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)。最終，美國(guó)陸軍航空與導(dǎo)彈司令部邀請(qǐng)BAE系統(tǒng)公司和雷聲公司參與“二選一”競(jìng)爭(zhēng)。結(jié)果，兩家公司不約而同地提出了半主動(dòng)激光制導(dǎo)方案，但兩家公司的方案在布局上各有特點(diǎn)。雷聲公司將激光導(dǎo)引頭安裝在火箭彈的頭部，其好處是在火箭彈發(fā)射前導(dǎo)引頭就能鎖定目標(biāo)。在BAE系統(tǒng)公司的方案中，激光導(dǎo)引頭位于戰(zhàn)斗部和發(fā)動(dòng)機(jī)之間，光學(xué)采集裝置均勻分布在4個(gè)控制舵面的前緣，這種布局能為導(dǎo)引頭提供較大的視場(chǎng)，允許火箭彈配置幾乎所有類型的戰(zhàn)斗部，但缺點(diǎn)是導(dǎo)引頭無(wú)法提前鎖定目標(biāo)。2000年，BAE系統(tǒng)公司和雷聲公司將各自設(shè)計(jì)的制導(dǎo)組件裝在“九頭蛇”-70火箭彈上，先后在尤馬試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)彈發(fā)射試驗(yàn)，均聲稱達(dá)到了性能要求。美國(guó)陸軍研究認(rèn)為，對(duì)于“九頭蛇”火箭彈這樣的廉價(jià)武器而言，能否配置多種戰(zhàn)斗部比能否提前鎖定目標(biāo)更重要，所以最終選擇了BAE系統(tǒng)公司的方案，并初步?jīng)Q定采購(gòu)5萬(wàn)～10萬(wàn)套。

2003年初，美國(guó)陸軍指定通用動(dòng)力公司為主合同商，負(fù)責(zé)基本型“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈的集成、試驗(yàn)和制造工作，并希望能在2005年末交付使用。配備了APKWS的火箭彈與原來(lái)的“九頭蛇”-70火箭彈相比，盡管在長(zhǎng)度和重量上有所增加，但仍能由標(biāo)準(zhǔn) M260型7管和M261型19管發(fā)射器發(fā)射，因此可以直接裝備美國(guó)陸軍多種現(xiàn)役直升機(jī)，包括AH-64“阿帕奇”、AH-1W“眼鏡蛇”、OH-58D“基奧瓦”、UH-60A“黑鷹”等。此外，隨著近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是無(wú)人機(jī)武裝化逐漸成為潮流，美國(guó)陸軍也在考慮為更多的無(wú)人機(jī)裝配“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈。為此，美國(guó)陸軍航空應(yīng)用技術(shù)處已經(jīng)研制出一種新型4管發(fā)射器，可供“警戒”無(wú)人直升機(jī)發(fā)射該火箭彈。

在美國(guó)援助烏克蘭“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈后，人們開始關(guān)注烏克蘭如何使用這種火箭彈，它將在戰(zhàn)爭(zhēng)中起到什么作用。其實(shí)，美軍已經(jīng)在中東地區(qū)用實(shí)戰(zhàn)證明了這種“兇器”的巨大殺傷力。2020年1月3日凌晨，3枚導(dǎo)彈先后從美軍MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)機(jī)翼下發(fā)射，準(zhǔn)確命中伊拉克巴格達(dá)國(guó)際機(jī)場(chǎng)外疾馳的兩輛越野車，兩車內(nèi)共8人斃命，其中包括伊朗伊斯蘭革命衛(wèi)隊(duì)下屬“圣城旅”指揮官卡西姆·蘇萊曼尼少將。美國(guó)五角大樓證實(shí)，美國(guó)總統(tǒng)特朗普批準(zhǔn)了此次行動(dòng)，下令在巴格達(dá)發(fā)動(dòng)無(wú)人機(jī)襲擊。消息發(fā)布不久，特朗普就在推特上發(fā)了一張美國(guó)國(guó)旗的圖片。這是一次典型的“外科手術(shù)”式的精確打擊。

據(jù)外國(guó)媒體猜測(cè)，美軍使用的很可能是“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈。因?yàn)椤熬蓬^蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈采用激光制導(dǎo)，激光導(dǎo)引頭位于戰(zhàn)斗部和發(fā)動(dòng)機(jī)之間，光學(xué)采集裝置分布在4個(gè)控制舵面的前緣，能為導(dǎo)引頭提供較大的視場(chǎng)，也具有很高的精度。這種火箭彈還具有很強(qiáng)的通用性，美軍甚至希望用“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈攔截空中飛行的無(wú)人機(jī)，可見其高精度的打擊效果。

其實(shí)，美國(guó)還有一種暗殺導(dǎo)彈，就是在“海爾法”反坦克導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上研制的AGM-114R9X型刀刃導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈不會(huì)爆炸，卻能夠伸出鋒利的刀刃切割目標(biāo)。這種導(dǎo)彈在不久前的一次暗殺空襲中登場(chǎng)。不過(guò)，從公開視頻中可以看到，在針對(duì)蘇萊曼尼的暗殺行動(dòng)中，出現(xiàn)了因爆炸而燃燒的汽車。因此，可以確定美軍并未使用不會(huì)爆炸的刀刃導(dǎo)彈，暗殺“兇器”可能就是“九頭蛇”APKWS制導(dǎo)火箭彈。

從難以有效打擊點(diǎn)目標(biāo)的普通火箭彈到能執(zhí)行特殊任務(wù)的“狙擊手”，從中東戰(zhàn)場(chǎng)到烏克蘭上空，這款誕生于50多年前的火箭彈沒有被層出不窮的新式武器取代，而是在軍事科技的助力下持續(xù)發(fā)揮威力，與多種先進(jìn)直升機(jī)、無(wú)人機(jī)配合作戰(zhàn)，已成為有效而精準(zhǔn)的戰(zhàn)場(chǎng)“利刃”。

“地獄火”導(dǎo)彈的軍用編號(hào)為AGM－114，是美國(guó)洛·馬公司在“大黃蜂”電視制導(dǎo)空對(duì)地導(dǎo)彈基礎(chǔ)上研制的空對(duì)面導(dǎo)彈，起初主要用于對(duì)付坦克等裝甲目標(biāo)?！暗鬲z火”導(dǎo)彈的外形為軸對(duì)稱圓柱形，導(dǎo)引頭尾部圓柱段有四片“X”形控制舵，和尾翼配合可提高導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性。動(dòng)力裝置是單級(jí)無(wú)煙火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)彈發(fā)射三秒后即可突破音速。

“地獄火”導(dǎo)彈基本型—AGM－114A采用半主動(dòng)激光制導(dǎo)，制導(dǎo)系統(tǒng)由激光導(dǎo)引頭、自動(dòng)駕駛儀和飛航控制系統(tǒng)組成。重約9公斤的聚能破甲型戰(zhàn)斗部中裝有6.8公斤高能炸藥，破甲厚度可達(dá)1.4米。“地獄火”導(dǎo)彈最大射程8千米，命中概率為96%。

AGM－114A導(dǎo)彈在1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中得到廣泛使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)美軍武裝直升機(jī)共發(fā)射2 800余枚導(dǎo)彈，擊毀伊拉克軍隊(duì)各類目標(biāo)2 100多個(gè)。美軍宣稱，“地獄火”導(dǎo)彈的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)和在沙漠環(huán)境下的耐久性非常出色。美軍還發(fā)現(xiàn)“地獄火”的小彈頭很適合巷戰(zhàn)，其激光導(dǎo)引功能甚至可以直接打進(jìn)窗戶，對(duì)反恐作戰(zhàn)有極高戰(zhàn)術(shù)價(jià)值。

如今，美軍用來(lái)對(duì)付伊朗快艇的AGM－114K型“地獄火”導(dǎo)彈已升級(jí)到更高等級(jí)。它采用數(shù)字自動(dòng)駕駛儀和抗干擾激光導(dǎo)引頭，并對(duì)戰(zhàn)斗部和電子引信進(jìn)行改進(jìn)，導(dǎo)彈質(zhì)量和長(zhǎng)度與基本型AGM－114A一樣，但最大射程提高到了9千米，飛行速度增至1.1倍音速。其數(shù)字自動(dòng)駕駛儀可以修正飛行彈道，在飛行末段能以垂直的角度向目標(biāo)俯沖。如果選用爆炸／破片戰(zhàn)斗部，AGM－114K尤其適合攻擊小型艦艇目標(biāo)。

據(jù)美軍介紹，通常采用以一部激光指示器控制兩個(gè)導(dǎo)彈發(fā)射器攻擊同一個(gè)目標(biāo)，等導(dǎo)彈命中后再轉(zhuǎn)換到下一個(gè)目標(biāo)，但根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)需要還可采用兩種攻擊方式：一是快速發(fā)射，當(dāng)有兩個(gè)以上互相鄰近的目標(biāo)靠近時(shí)，一部激光指示器以一種激光編碼依次照射目標(biāo)，導(dǎo)彈發(fā)射器可以6～8秒的間隔按同一編碼向目標(biāo)連續(xù)發(fā)射導(dǎo)彈，指示器在指示第一枚導(dǎo)彈命中目標(biāo)后立即轉(zhuǎn)向第二個(gè)目標(biāo)，引導(dǎo)正在飛行的導(dǎo)彈命中第二個(gè)目標(biāo)；二是連續(xù)發(fā)射，兩部或兩部以上的激光指示器各自按不同的激光編碼照射各自的目標(biāo)，導(dǎo)彈發(fā)射器以約一秒的間隔向這些目標(biāo)發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈即可按相應(yīng)的激光編碼攻擊各自的目標(biāo)。

有消息稱，美軍還指望洛·馬公司提供性能更好的AGM－114R型導(dǎo)彈，其最大特點(diǎn)是采用新型IBFS多用途彈頭，結(jié)合錐形裝藥和爆破彈頭的特點(diǎn)，使其能打擊多種目標(biāo)（包括裝甲車輛、空中防御系統(tǒng)、巡邏艇和掩體目標(biāo)）。AGM－114R采用多種制導(dǎo)方式（激光制導(dǎo)、半主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)、數(shù)字導(dǎo)航、毫米波雷達(dá)導(dǎo)引、紅外制導(dǎo)等），使導(dǎo)彈具備“發(fā)射后不管”和精確打擊能力。導(dǎo)引頭采用可編程的電子引信，導(dǎo)彈發(fā)射后能自主確定最佳制導(dǎo)模式跟蹤目標(biāo)，提高命中目標(biāo)的概率。

美國(guó)XM395精確制導(dǎo)迫擊炮彈

美國(guó)XM395型120毫米精確制導(dǎo)迫擊炮彈（Precision Guided Mortar Munition，PGMM）由艾利安特技術(shù)系統(tǒng)公司（Alliant Techsystems）研制，是一種多用途、多模制導(dǎo)彈藥，可對(duì)高價(jià)值目標(biāo)進(jìn)行“外科手術(shù)式”精確打擊，可消滅由土木掩體、水泥墻體和輕型裝甲車輛保護(hù)的人員，為機(jī)動(dòng)部隊(duì)提供建制遠(yuǎn)程精確打擊能力。

根據(jù)美國(guó)陸軍的要求，PGMM應(yīng)能按照作戰(zhàn)任務(wù)的需求，選擇激光指示或自主式“射后不管”制導(dǎo)方式。使用激光指示制導(dǎo)方式時(shí)，需要人工控制，由前方觀察員對(duì)目標(biāo)指示8～10秒的時(shí)間。PGMM還可以使用紅外成像制導(dǎo)方式，成為“射后不管”精確制導(dǎo)武器。

第一階段的PGMM是120毫米多功能半主動(dòng)激光制導(dǎo)迫擊炮彈，半主動(dòng)激光導(dǎo)引頭應(yīng)用分布式孔徑半主動(dòng)激光導(dǎo)引頭技術(shù)，靈敏度極高，而且在寬大視場(chǎng)范圍內(nèi)具有很高的角精度。在第一階段，PGMM只能攻擊固定目標(biāo)，射程要求為7.2～10千米。而未來(lái)階段的改進(jìn)型彈藥將能打擊活動(dòng)目標(biāo)，射程可達(dá)12～15千米。

激光制導(dǎo)炸彈

　利用彈上激光導(dǎo)引頭獲取目標(biāo)信息，自動(dòng)導(dǎo)向目標(biāo)的滑翔式航空炸彈。通常由激光導(dǎo)引頭、控制艙、普通炸彈和較大的彈翼組成。投彈前，機(jī)載或地面激光照射器照射目標(biāo)。投彈后，當(dāng)目標(biāo)反射的能量足以形成制導(dǎo)信號(hào)時(shí)，激光導(dǎo)引頭控制舵面修正偏差，使炸彈自動(dòng)跟蹤并飛向被照射的目標(biāo)，實(shí)施轟炸。具有命中精度高，但受雨、霧、煙幕、灰塵影響的特點(diǎn)，投彈飛機(jī)需按一定的規(guī)律飛行，易被敵方發(fā)現(xiàn)和擊落。

PGMM使用先進(jìn)的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制處理器和一個(gè)控制推力裝置，可以飛行至指定目標(biāo)。系統(tǒng)由發(fā)射藥、控制發(fā)動(dòng)機(jī)、戰(zhàn)斗部、激光傳感器和引信5部分組成。激光傳感器可以在約80度的視野夾角內(nèi)捕捉目標(biāo)并分類，通過(guò)處理器將信息傳送到制導(dǎo)與控制分系統(tǒng)，以確保直接命中。PGMM安裝一個(gè)帶有可調(diào)延時(shí)引信的殺傷彈頭，使用成型裝藥戰(zhàn)斗部，既可摧毀軟目標(biāo)又可摧毀硬目標(biāo)。用飛行時(shí)間、目標(biāo)類型和激光編碼等參數(shù)對(duì)引信進(jìn)行編程后，精確制導(dǎo)迫擊炮彈與常規(guī)迫擊炮彈的發(fā)射非常相似，使用鋼制和新型復(fù)合材料身管均可發(fā)射。

PGMM能與現(xiàn)役和未來(lái)的所有120毫米迫擊炮系統(tǒng)兼容，包括M120牽引式迫擊炮、M121車載迫擊炮；牽引車使用高機(jī)動(dòng)多功能輪式車（HMMWV）、“斯特瑞克”旅戰(zhàn)斗隊(duì)（SBCT）自行迫擊炮和“未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)”120毫米非直瞄迫擊炮。

艾利安特技術(shù)系統(tǒng)公司在2004年12月獲得美國(guó)陸軍8 000萬(wàn)美元的生產(chǎn)合同，并于2005年開始小批量生產(chǎn)XM395精確制導(dǎo)迫擊炮彈。2008年第四季度進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。2010年4月，XM395炮彈正式進(jìn)入美國(guó)陸軍服役。2011年3月，XM395制導(dǎo)迫擊炮彈首次在阿富汗投入實(shí)戰(zhàn)。

2011年4月初，美國(guó)國(guó)防部通過(guò)了第二代小直徑炸彈GBU-53/B的設(shè)計(jì)評(píng)審，并進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。該型制導(dǎo)炸彈最大的特點(diǎn)就是可在任何復(fù)雜的氣象條件下對(duì)地面固定目標(biāo)或者大型移動(dòng)目標(biāo)予以打擊，并能夠?qū)Φ孛婵辗老到y(tǒng)實(shí)施攻擊，如俄制“山毛櫸”、改進(jìn)型“霍克”防空系統(tǒng)等。

2010年9月28日，波音公司宣布在位于佛羅里達(dá)的艾格林空軍基地成功進(jìn)行了激光制導(dǎo)型“杰達(dá)姆”GBU-31制導(dǎo)炸彈的首次飛行試驗(yàn)。激光制導(dǎo)型JDAM是波音公司進(jìn)一步增強(qiáng)“杰達(dá)姆”能力的一個(gè)例子，在后續(xù)試驗(yàn)中還將對(duì)該炸彈打擊固定目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)和可重新部署目標(biāo)的能力進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)在現(xiàn)有JDAM制導(dǎo)炸彈上加裝精確激光制導(dǎo)套件（PLGS），就可變成激光制導(dǎo)型JDAM，戰(zhàn)斗機(jī)不但可以攻擊移動(dòng)目標(biāo)，還可以在發(fā)射后重新設(shè)定攻擊目標(biāo)。

波音公司針對(duì)JDAM還提出了增程版（JDAM-ER），將射程延伸至64千米，還包括提升GPS的精確度，配備抗干擾的GPS天線，加裝用于終端導(dǎo)引階段的激光尋的器，換裝可程序化數(shù)據(jù)鏈，加大彈頭等。其中為了增加射程，波音公司在JDAM彈體中段加裝阿勒尼亞·馬可尼公司（Alenia Marconi）的“鉆石背”（Diamond back）套件，可在投射后伸出兩片長(zhǎng)條形彈翼。

在第一代小直徑炸彈GBU-39發(fā)展的初期，美軍就構(gòu)建了第二代小直徑炸彈的設(shè)計(jì)理念。波音公司提出了GBU40/B 后續(xù)方案，洛克希德·馬丁公司提出了GBU-42方案，主要是在小直徑炸彈原彈體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加裝一個(gè)“三模導(dǎo)引頭”，即利用3種模式對(duì)炸彈進(jìn)行制導(dǎo)，且3種模式可根據(jù)外部環(huán)境的變換進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，以精確打擊地面上的小型移動(dòng)目標(biāo)。此外，第二代小直徑炸彈將增強(qiáng)對(duì)小型移動(dòng)目標(biāo)的打擊能力。

美軍于2006年3月確定了以波音公司的GBU40/B方案為基礎(chǔ)、由洛克希德·馬丁公司提供導(dǎo)引頭、由雷聲公司提供技術(shù)支持的方案，被命名為GBU-53/B項(xiàng)目。第二代小直徑炸彈對(duì)第一代小直徑炸彈的主要改進(jìn)是加裝了“三模導(dǎo)引頭”、“自動(dòng)瞄準(zhǔn)識(shí)別系統(tǒng)”及“雙路數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)”。2009年5月，首枚GBU-53/B完成了試射，2009年7月完成數(shù)據(jù)鏈試驗(yàn)，2009年10月完成了掛載戰(zhàn)機(jī)飛行試驗(yàn)。此后，項(xiàng)目小組又驗(yàn)證了最為關(guān)鍵的“三模導(dǎo)引頭”外部環(huán)境實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換能力。最終，由于波音公司的研發(fā)進(jìn)展緩慢，美軍在2010年6月將第二代小直徑炸彈4.7億美元的全部合同授予了雷聲公司。

第二代GBU-53/B小直徑炸彈是在第一代GBU-39/B小直徑炸彈的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，保持了與GBU- 39/B大致相同的外觀。第二代小直徑炸彈身長(zhǎng)約1.8米，翼展1.71米，直徑0.145～0.179米，總重約94.7千克。GBU-53/B在外觀上的最大的不同是頭部前端為鈍形透明頭錐，主要是為了滿足“三模導(dǎo)引頭”中紅外和激光制導(dǎo)方式的需求；其次，在炸彈的飛行控制方面，GBU-53/B采用刀形翼，更加符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，可大幅提升炸彈的飛行能力。另外，炸彈的儀器艙在彈體頭部的后段，儀器艙的前半部分為信息系統(tǒng)控制單元，用于對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、整理、傳送。儀器艙的后半部分為“三模導(dǎo)引頭”的電子設(shè)備控制傳輸單元，用于在“三模制導(dǎo)”時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。與此同時(shí)，彈體的上層為獨(dú)特的彈出式空氣渦輪，可以利用高速飛行所產(chǎn)生的動(dòng)力帶動(dòng)1臺(tái)微型發(fā)電機(jī)，為“三模導(dǎo)引頭”提供電力支持，減輕了彈載熱電池的負(fù)荷。

彈體的中部為戰(zhàn)斗部。第二代小直徑炸彈為“多效能打擊戰(zhàn)斗部”，裝藥桶被澆鑄成內(nèi)圓錐形，體積較小但威力不減。引信在戰(zhàn)斗部的后端，與尾艙的任務(wù)計(jì)算機(jī)相連接。尾艙的任務(wù)計(jì)算機(jī)后面為彈載熱電池，電池后為微型數(shù)據(jù)鏈單元。彈體最后端為啟動(dòng)控制單元，外部有4個(gè)呈“十”字狀配置的折疊尾翼，主彈翼和尾彈翼在投放前均為折疊狀態(tài)，彈體腹部有2個(gè)掛耳和1個(gè)數(shù)據(jù)鏈接口，在飛機(jī)等平臺(tái)上掛載時(shí)為彈腹部朝上。

標(biāo)準(zhǔn)模式：適于在良好天氣條件下攻擊地面目標(biāo)。GBU53/B炸彈使用“三模導(dǎo)引頭”進(jìn)行制導(dǎo)，可靈活打擊移動(dòng)目標(biāo)。但這種模式需要對(duì)所要進(jìn)攻的目標(biāo)實(shí)施精確校準(zhǔn)，甚至是連續(xù)跟蹤式校準(zhǔn)，因此僅能進(jìn)行“1對(duì)1”的攻擊，很難完成攻擊大量目標(biāo)的任務(wù)。通常情況下，美軍戰(zhàn)機(jī)的空對(duì)地作戰(zhàn)在執(zhí)行近距離空中支援任務(wù)時(shí)將采用這一模式。

協(xié)同攻擊模式：載機(jī)在發(fā)射GBU-53/B炸彈后，可利用繼續(xù)發(fā)射其他武器的方式同時(shí)襲擊多個(gè)地面目標(biāo)，達(dá)到毀傷大量目標(biāo)的效果。

即時(shí)打擊模式：該模式強(qiáng)調(diào)打擊的時(shí)效性、快速性，多用于進(jìn)攻遠(yuǎn)距離和隨機(jī)出現(xiàn)的地面目標(biāo)。這種情況下多使用紅外制導(dǎo)或激光制導(dǎo)方式攻擊，也可以由地面指揮人員通過(guò)GPS系統(tǒng)向炸彈傳送目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，利用特有的“雙路數(shù)據(jù)鏈”瞬時(shí)完成數(shù)據(jù)的交換傳輸及精確打擊，且由于GBU-53/B炸彈的特殊能力，戰(zhàn)機(jī)可在發(fā)射后迅速撤退，降低遭打擊的風(fēng)險(xiǎn)。

按照美軍的計(jì)劃，第二代小直徑炸彈于2010年7月開始試生產(chǎn)，2012年年底開始大批量生產(chǎn)，2014年開始交付給美軍使用。美國(guó)空軍和海軍計(jì)劃購(gòu)買15 000枚第二代小直徑炸彈。

第二代小直徑炸彈在頭部加裝了“三模導(dǎo)引頭”（激光制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)及GPS制導(dǎo)）。在復(fù)雜的氣象條件下，“三模導(dǎo)引頭”可利用GPS制導(dǎo)方式；在暗夜或是光線不足的條件下，可使用紅外制導(dǎo)模式實(shí)施精確瞄準(zhǔn)；在對(duì)地面大型固定目標(biāo)實(shí)施打擊時(shí)，可利用激光制導(dǎo)模式。與此同時(shí)，第二代小直徑炸彈還引人了先進(jìn)的成像技術(shù)及熱輻射測(cè)量技術(shù)，可利用熱源輻射原理搜索跟蹤目標(biāo)?！叭Ｖ茖?dǎo)”方式可根據(jù)外部環(huán)境的變化實(shí)時(shí)自動(dòng)切換，大幅提升了戰(zhàn)機(jī)空對(duì)地打擊的精確性及可靠性。

雙路數(shù)據(jù)鏈設(shè)計(jì)，使進(jìn)攻的時(shí)效性更為突出。第二代小直徑炸彈采用了雙路數(shù)據(jù)鏈設(shè)計(jì)，第一路數(shù)據(jù)鏈將地面或載機(jī)所收集到的情報(bào)信息傳送至炸彈，或在必要時(shí)向炸彈發(fā)出攻擊指令；另一路數(shù)據(jù)鏈將所使用的制導(dǎo)模式在炸彈和信息控制系統(tǒng)之間進(jìn)行互動(dòng)式傳送，用于武器的瞄準(zhǔn)，并將武器發(fā)射前和飛行中的狀態(tài)信息回傳至飛機(jī)火控系統(tǒng)的控制終端。這種雙向通信可以定位機(jī)動(dòng)目標(biāo)，向飛行中的武器傳輸命令，如更新目標(biāo)定位和重新瞄準(zhǔn)，并且可以產(chǎn)生制導(dǎo)信息，從而跟蹤機(jī)動(dòng)目標(biāo)，同時(shí)使炸彈在打擊目標(biāo)的瞬間傳輸毀傷評(píng)估信息。

二是微型導(dǎo)彈精確打擊

近年來(lái)，多國(guó)將目光集中在使用榴彈發(fā)射器發(fā)射微型導(dǎo)彈方面，讓班組支援火力的精度更高、射程更遠(yuǎn)、威力更大。2015年，美國(guó)完成了“長(zhǎng)矛”微型導(dǎo)彈的研制，其彈徑40mm，可通過(guò)M320A1槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射，采用半主動(dòng)激光制導(dǎo)導(dǎo)引頭，戰(zhàn)斗部270g，射程2km，可用來(lái)打擊固定或慢速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，擁有多發(fā)編程和發(fā)射能力。2019年，土耳其也推出一款稱為“彎刀”的40mm彈徑微型導(dǎo)彈，同樣用槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射，射程1km，精度誤差僅1m。

微型導(dǎo)彈方面我國(guó)異軍突起，近年來(lái)先后推出了多款可使用榴彈發(fā)射裝置發(fā)射的微型導(dǎo)彈。高德紅外公司出品的QN-202微型導(dǎo)彈，全長(zhǎng)520mm，彈徑40mm，最大射程2200～3000m，屬于發(fā)射后不用管的紅外尋的導(dǎo)彈，用一支類似于手持榴彈發(fā)射器的發(fā)射槍發(fā)射。上海航天推出的“袖劍”微型導(dǎo)彈，長(zhǎng)50cm，彈徑60mm，最大射程3000m，也是由專用發(fā)射槍發(fā)射，可以打擊低空飛行的無(wú)人機(jī)。

美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正在研發(fā)一種GLUAS榴彈發(fā)射型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，其體積、質(zhì)量、形狀均與美軍40mm榴彈相當(dāng)，可使用M320A1槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射升空，飛行高度600m，航時(shí)大于90min，機(jī)載微型攝像機(jī)可在半徑2km范圍內(nèi)實(shí)時(shí)回傳圖像，加裝全球定位系統(tǒng)信號(hào)接收器后，可從空中準(zhǔn)確定位目標(biāo)或人員位置。目前，GLUAS無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要有兩款無(wú)人機(jī)，其中一款相當(dāng)于一架常規(guī)氣動(dòng)布局的小型無(wú)人機(jī)，配備一個(gè)折疊式螺旋槳和聚酯薄膜制成的折疊機(jī)翼，而另外一款則安裝有一套旋翼裝置，可以被視為一種小型旋翼無(wú)人機(jī)。當(dāng)其發(fā)射后，無(wú)人機(jī)機(jī)翼和旋翼打開，進(jìn)入飛行模式，士兵通過(guò)手持式接收控制設(shè)備控制無(wú)人機(jī)的飛行并接收實(shí)時(shí)圖像，可有效增強(qiáng)步兵班組戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。

此外，美國(guó)還正在開發(fā)一種稱為“Drone-40”的四旋翼無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)既可以徒手釋放，也可以使用低速榴彈發(fā)射器發(fā)射，飛行時(shí)速20m/s，航程10km，飛行時(shí)長(zhǎng)20min，其保留有榴彈的戰(zhàn)斗部，成為察打一體的巡飛彈，還能以“蜂群”方式使用，徹底改變了步兵班組的作戰(zhàn)樣式，可極大增強(qiáng)作戰(zhàn)效能。