紅外製導

紅外製導是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身輻射的能量來實現尋的制導的技術。紅外製導技術是精確制導武器中一個十分重要的技術手段，分為紅外成像制導技術和紅外點源（非成像）制導技術兩大類。

在各種精確制導體系中，紅外製導因其制導精度高、抗干擾能力強、隱蔽性好、效費比高等優點，在現代武器裝配發展中占據著重要的地位。

基本介紹

• 中文名：紅外製導
• 外文名：Infrared guidance
• 套用：飛彈制導
• 定義：利用目標輻射能量來實現尋的制導
• 分類：紅外成像和紅外非成像制導技術
• 特點：精度高、抗干擾、隱蔽性好，等等
• 舉例：美國“響尾蛇”、中國“霹靂”2

背景介紹

紅外線具有人眼不能觀察、抗干擾性好、隱蔽性好，並且能在薄霧及黑夜中進行被動探測等特點，目標與背景的紅外輻射一般具有明顯的差異，因此利用紅外裝備可以揭示偽裝的目標，解析度極好，早在第一次世界大戰期間，紅外技術在軍事上就已獲得廣泛的套用。第二次世界大戰後，近代物理的光輝成就促進了紅外技術取得驚人的發展，高性能新型紅外探測器也相繼問世，直接用於軍事目的的紅外儀器也日漸增多。海灣戰爭中，以美國為首的多國部隊，依靠大量的現代化武器裝備與現代通訊設施，以絕對優勢贏得了戰爭的勝利就是很好的例證。

飛彈是很有威力的現代化武器，它能跟蹤目標，而且命中率很高。許多軍事目標，特別是一些運動目標，如飛機、火箭、坦克、軍艦等都具有大功率的動力部分，都要不斷地向外發射很強的紅外輻射，尤其是飛機和火箭，其運動速度很快，這樣其外殼與大氣摩擦的結果必將產生大量的熱量，從而使它們向外輻射出的紅外線強度增大很多。紅外製導技術就是利用這些目標自身所發射的強大的紅外輻射使飛彈能自動進行瞄準和跟蹤，並引起飛彈自動接近目標，直到命中為止。

定義

紅外成像制導系統

紅外成像制導系統一般由紅外攝像頭、圖像處理電路、圖像識別電路、跟蹤處理器和穩定系統等組成。紅外攝像頭接收前方視場範圍內目標和背景紅外輻射, 利用各部分輻射強度的差別, 獲得能夠反映目標和周圍景物分布特徵的二維圖像信息, 然後由圖像處理電路進行預處理和圖像增強, 得到可見光圖像以視頻顯示輸出, 同時將數位化後的圖像送給圖像識別電路, 通過特徵識別算法從背景信息和干擾中提取出目標圖像, 由跟蹤處理器按照預定的匹配跟蹤算法計算出光軸相對於目標的角偏差, 最後通過穩定系統驅動紅外鏡頭運動, 消除相對誤差實現目標跟蹤。

這類系統在抗干擾能力、探測靈敏度、空間解析度等方面有很大提高, 能夠探測遠程小目標和鑑別多目標, 甚至可以實現對目標的自動識別和命中點的選擇, 但其結構複雜、成本高, 主要用於巡航飛彈、反艦飛彈、空地飛彈等。

紅外點源（非成像）制導系統

紅外點源制導系統通常由光學系統、調製器、紅外探測器、製冷器、伺服機構以及電子線路等組成。其工作過程為:光學系統接收目標紅外輻射, 經調製器處理成包括目標信息的光信號, 由紅外探測器將光信號轉換成易處理的電信號, 再經電子線路進行信號的濾波、放大、處理, 檢測出目標角位置信息, 並將此信息送給伺服機構, 使光軸向著目標方向運動,實現制導系統對目標的持續跟蹤。

這類系統的優點是結構簡單、成本低、動態範圍寬、回響快, 缺點是無法排除張角較小的點源紅外干擾和複雜背景干擾, 從目標獲取的信息量太少而制導精度不高, 也沒有區分多目標的能力, 主要用於近距空空格鬥彈、反坦克飛彈, 及其他低成本、小型化飛彈。

原理

紅外非成像制導技術是一種被動紅外尋的制導技術，任何絕對溫度零度以上的物體，由於原子和分子結構內部的熱運動，而向外界輻射包括紅外波段在內的電磁波能量，紅外非成像制導技術就是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身所輻射的紅外能量來實現精確制導的一種技術手段。它的特點是制導精度高，不受無線電干擾的影響；可晝夜作戰；由於採用被動尋的方式，攻擊隱蔽性好。但它的正常工作受雲、霧和煙塵的影響；並有可能被曳光彈、紅外誘餌、雲層反射的陽光和其它熱源誘惑，偏離和丟失目標。此外，紅外製導系統作用距離有限，所以一般用作近程武器的制導系統或遠程武器的末制導系統。

紅外成像制導是利用紅外探測器探測目標的紅外輻射,以捕獲目標紅外圖像的制導技術,其圖像質量與電視相近,但卻可在電視制導系統難以工作的夜間和低能見度下作戰。紅外成像制導技術已成為制導技術的一個主要發展方向。實現紅外成像的途徑有許多，主要有以下兩種：（1）多元紅外探測器線陣掃描成像制導；（2）多元紅外探測器平面陣的非掃描成像探測器（通常稱為凝視焦面陣紅外成像制導系統）。紅外成像探測器從70年代以來已由多元線陣發展到面陣，從近紅外發展到遠紅外。紅外凝視焦面陣列探測器的元件數，對近紅外已達107個，對於遠紅外已達105個，探測率已達1012～1014量級。紅外成像制導系統的靈敏度和空間解析度都很高，動態跟蹤範圍大，可達1500 ～1800，有效作用距離遠，抗干擾性好。與非成像制導技術相比，紅外成像制導系統具有更好的目標識別能力和制導精度。全天候作戰能力和抗干擾能力也有較大改善。但成本較高，全天候作戰能力仍不如微波和毫米波制導系統。

發展與套用

最初出現的精確制導技術主要包括有線指令制導、微波雷達制導、電視制導、紅外非成像制導、雷射制導等，利用這些制導技術研製的精確制導武器易受各種氣候及戰場情況的影響，抗干擾能力差；而正在發展的新的精確制導技術途徑如紅外成像制導、毫米波制導、合成孔徑雷達制導、雷射成像制導、以及雙色紅外、紅外與毫米波複合、多摸導引頭等制導技術成為目前精確制導武器制導系統主要的發展方向，具有廣泛的套用前景。

在飛彈的制導技術中，紅外製導有著重要作用。在被動式自動導引的飛彈中，廣泛採用了紅外自動導引裝置（又稱紅外導引頭）。紅外導引頭的作用是：利用目標發射的紅外輻射，對目標進行探測、跟蹤，並給出能夠滿足導引規律所要求的控制飛彈飛行的控制信號。紅外製導與主動或半主動式的雷達、雷射制導相比，具有結構簡單、工作可靠、價格低廉、不易受干擾等優點。自50年代中期出現了美國“響尾蛇”、英國“火光”為代表的紅外製導飛彈以來，世界各國普遍開展了對紅外製導飛彈的研究，紅外製導已經用於空-空、地-空、空-地、地-地飛彈中，近年來在反坦克彈中也開始採用紅外製導，但其中以空-空飛彈採用紅外製導為數最多。據不完全統計，世界各國研製的紅外飛彈有50多種型號，現已裝備部隊的有30多種，其中正在服役的紅外空-空飛彈就有數十種。

美國”響尾蛇“紅外製導飛彈

我國關於紅外製導飛彈的研究是自1958年研製空-空飛彈開始的，雖起步較晚，但三十多年的發展是很快的，相應於國外的三代紅外空-空飛彈（尾追攻擊型、全向攻擊型和近距格鬥型飛彈），我國也都進行了研製工作。近年來全國很多廠所正在開展紅外地-空、空-地、地-地末制導、反坦克等飛彈的研製工作。值得提出的是，由於紅外熱成像技術近年來的迅速發展，給外偵查、火控、制導及夜視等方面的套用提供了更方便的條件，展示出更廣闊的前景。

中國”霹靂-2“紅外製導近程空空飛彈