基本介紹
- 中文名：成像雷射雷達制導感測器
- 外文名：Imaging laser radar guidance sensor
- 優點：解析度高圖像穩定
- 套用：巡航飛彈航空飛彈等
- 性質：新一代精確自動制導感測器
- 所屬領域：航空航天
優點,套用,發展,
優點
成像雷射雷達制導感測器與目前可選用的其他成像制導感測器如前視紅外、視頻感測器、毫米波雷達和合成孔徑雷達相比，具有以下突出的優點：
（1）解析度高，具有很高的角度、距離、速度和圖像解析度，因而能探測飛行路徑中截面積小的障礙物如電線、電線桿等；能使巡航飛彈具有地形跟隨和障礙物迴避的能力，有利於低空入侵，特別是在夜晚和壞氣象的條件下。
（2）圖像穩定。雷射雷達圖像所記錄的是目標的三維本性，不受晝夜、季節、氣候、溫度、照度變化以及各種干擾的影響。根據穩定的雷射雷達三維圖像所預測的目標特徵和所發展的目標識別算法軟體，真實、準確和可靠，使導引頭能以極低的虛警率可靠地自動識別目標。
（3）能提供目標的三維圖像，同時提供目標的距離和速度數據。這一特點能使導引頭全方位識別目標，特別是一些形狀大同小異的目標，還能在實戰中選擇最佳的角度接近目標。
套用
由於具有上述優點，因此成像雷射雷達可作為新一代的精確自動制導感測器，用來制導先進的巡航飛彈、航空飛彈、靈巧彈藥等。它可完成航路導引，精確末制導，地形跟隨和障礙物迴避，目標自動識別和敵我識別，在目標上選擇瞄準點等功能。它可使精確制導武器不受環境變化，氣候變化和晝夜變化的影響，全方位攻擊目標並準確命中目標。此外它還具有簡單、可靠，天線尺寸小，價格較低，掃描光束十分窄，因而隱蔽性好的優點。
經過了近20年的發展，目前成像雷射雷達制導感測器已進入了套用階段。CO2成像雷射雷達制導感測器是最早研製的成像雷射雷達制導感測器。早在1977年，在美國國防部高級研究計畫局和美國空軍航空系統部的主持下，開展了巡航飛彈先進制導技術的預研計畫。計畫的目的是，研究美國空軍套用多功能CO2成像雷射雷達制導90年代的戰略或戰術巡航飛彈的可行性。該計畫在實驗性CO2成像雷射雷達制導感測器的基礎上，進一步發展了兩個競爭的多用途CO2成像雷射雷達導引頭。1988年將所發展的導引頭裝在指定的巡航飛彈彈體上進行主要制導功能的飛行試驗。1989年隨著所有制導功能飛行試驗的成功完成，低空巡航飛彈用的巡航飛彈先進制導技術（CMAG）預研計畫結束。目前CMAG計畫的預研成果已套用在空中發射的先進戰略巡航飛彈AGM－129上，可使AGM－129飛彈命中目標的徑向偏差機率提高到3米，比原來巡航飛彈的30米提高了很多。
在CMAG預研計畫成果的基礎上，90年代初，美國空軍和海軍制定了先進技術雷射雷達導引頭（ATLAS）的研究計畫，其目的是研製制導巡航飛彈和精確制導武器及導航飛機用的CO2成像雷射雷達，並證明CO2成像雷射雷達導引頭可以迅速進入全尺寸發展階段。整個研製計畫由美國空軍賴特實驗室主持，預計在90年代末ATLAS CO2成像雷射雷達系統進入裝備套用。1991年11月，美國通用動力公司和休斯公司小組被選為發展ATLAS CO2成像雷射雷達制導系統。
為了演示CO2成像雷射雷達用於近程空對地飛彈自動制導的能力，1992年吊艙式結構的ATLAS CO2成像雷射雷達系統吊掛在試驗飛機上完成了第一階段的飛行試驗。1993年該吊艙又吊掛在美國空軍的F－15試驗飛機上進行了第二階段的高速飛行試驗。試驗表明，ATLAS CO2成像雷射雷達系統已成為可機載的使用系統，所提供的高解析度的彩色編碼三維距離圖像能很好地滿足了航路導引和末段制導的要求。
發展
半導體成像雷射雷達制導感測器因體積極小、重量輕、容易調製、價格低，故是近程、低成本、小型制導套用優選的制導感測器，很適合用來制導近程、低成本的反裝甲子彈和靈巧彈藥。美國空軍軍械研究所於1985年底開展了半導體成像雷射雷達制導反裝甲子彈的研究計畫，研製契約授予了美國SEO公司。SEO公司研製成24元的GaAlAs半導體雷射二極體列陣成像雷射雷達，信號處理採用三維目標探測和分類算法，能在500米的最大作用距離以30赫茲的幀速實時顯示目標的假彩色距離像和灰度強度像，能實時分類目標和選擇目標上的瞄準點。1990年美國空軍在遙控飛行器上對該雷達進行了飛行試驗，在世界上第一次實時演示了高解析度的距離成像半導體雷射雷達系統。美國空軍預計，半導體成像雷射雷達制導的反裝甲子彈1996年後可以進入生產。這種制導感測器的成本約2000美元。美國桑迪亞國家研究所也研製成功低成本制導用半導體成像雷射雷達的實驗系統，實驗表明該雷達可完成自動導向目標，目標分類和目標上瞄準點的選擇等近程軍事任務。
半導體成像雷射雷達的最大缺點是功率偏低，故作用距離近；束散寬，要求用大的光學系統來減小束散，這對要求極小尺寸的子彈制導套用帶來了複雜的問題。因此，對於要求中等功率的制導套用而言，半導體雷射二極體泵浦的固體成像雷射雷達有遠大的套用前景。這種固體成像雷射雷達兼有CO2和半重量輕，成本低，可靠性高。
目前研製的這種固體成像雷射雷達制導感測器主要有：
洛拉爾－沃特公司為美國空軍和海軍的聯合攻擊彈藥計畫和美國空軍和陸軍的低成本反裝甲子彈計畫研製的固體成像雷射雷達導引頭。為低成本反裝甲子彈計畫研製的固體成像雷射雷達導引，1994年7月從輕型飛機上成功進行了空投試驗，捕獲和攻擊坦克目標，能在1公里以外的距離以15厘米的三維解析度顯示目標區的距離像和強度像。還有美國空軍賴特研究所和全球定位系統聯合計畫局為先進的戰術武器制導系統研究的先進固體成像雷射雷達導引頭，要求命中目標的徑向偏差機率為3米，預計生產型2005年開始交貨。
