第四节 精确制导技术
20世纪80年代以来的一系列局部战争表明，精确制导武器的大量使用，是人类战争步入高技术乃至信息化战争时代的一个最明显的标志。据统计，精确制导武器在每一场战争中的使用量占总投弹量的百分比正成高速增长的态势。在1991年初的海湾战争中为7%～8%，到1999年初的科索沃战争时上升到35%左右，到2001年秋的阿富汗战争达到了50%～60%，而2003年的伊拉克战争，则上升到了创纪录的68%。
精确制导武器的广泛应用，开辟了战争的一个新纪元，正推动人类战争由高技术战争向着信息化战争的方向发展，推动着世界军事变革的快速发展。
一、精确制导武器发展概况
（一）精确制导武器的定义
精确制导武器是指用制导技术提高命中精度的武器，一般是指命中概率在50%以上的武器，包括导弹、制导炸弹、制导炮弹、制导地雷、制导鱼雷等。目前，精确制导武器的命中概率一般都达到80%以上。
精确制导武器起源于二战末期，20世纪60年代电子技术的飞跃发展，特别是集成电路的出现及其在军事领域的广泛应用，使得精确制导武器的发展取得了长足的进步。70年代中期以后，精确制导武器逐步走向了成熟。80年代以来的历次局部战争和武装冲突中，精确制导武器得到了广泛应用，取得了引人瞩目的战果。
（二）精确制导武器的种类
1．导弹
导弹是依靠自身动力装置推进，由制导系统导引，控制其飞行路线并导向目标的武器。导弹是精确制导武器中研究最早、类别最多、生产和装备量最大的一类。据不完全统计，到目前为止，世界上能研制导弹的国家有20多个，几乎所有国家和地区都装备有导弹，各国先后研制和装备的各类导弹近600种，其中现役的有360多种。
导弹可从多种角度分类：
（1）按导弹发射点和目标所在位置，可分为面对面导弹、面对空导弹、空对面导弹、空对空导弹等四类。这里的“面”是指水面、地面、潜艇等。
（2）按作战使命，可分为战略进攻型导弹、战略防御型导弹和战术进攻型导弹、战术防御型导弹四类。
（3）按射程，可分为近程导弹（射程在1 000千米以内）、中程导弹（射程1 000～3 000千米）、远程导弹（射程3 000～8 000千米）及洲际导弹（射程在8 000千米以上）。
（4）按攻击的目标，可分为反坦克导弹、反舰导弹、反辐射（反雷达）导弹、反飞机导弹、反卫星导弹、反导导弹等。
目前，精确制导武器正朝着多功能化方向发展，如美国和瑞士共同研制的“阿塔茨”导弹，既可对付低空飞机、直升机、遥控飞行器，又可攻击坦克及地面装甲目标。
2．制导炸弹
制导炸弹是指投放后能对其弹道进行控制并导向目标的航空炸弹，又叫制导航空炸弹，西方称其为灵巧炸弹。它是在普通航弹的基础上加装制导装置而成，因而结构简单，造价较低，一枚空地导弹的价格为十几到几十万美元，而一枚制导炸弹的价格仅为几万美元。其制导方式有激光制导等。1972年5月12日，美军在越南战场上首次使用一枚2 000磅的“白星眼”电视制导炸弹，炸毁了美军几年时间用普通炸弹一直未能炸毁的位于河内东北的公路、铁路两用桥——龙边大桥。
3．制导炮弹
制导炮弹是用普通火炮发射，在炮弹上加装制导装置，在弹道末段实施导引、控制的炮弹。它是打击点状运动目标的精确制导武器，主要用于毁伤坦克、装甲车辆、舰艇等运动和硬质固定点目标。具有精度高，用途广，射程较远，威力较大等优点。第一代制导炮弹以80年代美军的“铜斑蛇”和前苏军的“红土地”为代表。
4．制导地雷
制导地雷是指具有自动辨认目标能力，能主动攻击一定范围内活动装甲目标或空中目标的新型地雷。它是集自锻破片技术、遥感技术和微处理技术等高技术于一身的智能武器。
反坦克地雷装有一个无源音响传感器和一套通信设备，能发现300米处的装甲目标，待其接近至100米时自行点火飞向目标。反直升机地雷布设在地面，在半径为1 000米的空间内能自动识别敌人目标，装有音响传感器、光电传感器和微处理机，能自动寻的，待直升机飞临传感器警戒范围内，地雷引爆，利用自动抛射药将雷体抛向目标，以自锻破片摧毁目标。
5．制导鱼雷
制导鱼雷是进攻性的水中兵器，通常由潜艇或水面舰艇发射，执行反潜和反舰任务。自反舰导弹问世以后，在远距离的反舰战斗中，导弹的威力已超过鱼雷，但在水下作战领域，尤其是深水作战领域，鱼雷仍占有头等重要的地位。特别在潜艇威胁日益严重的今天，各国海军对制导鱼雷的发展更加重视，都把制导鱼雷作为当今重点发展的水中兵器之一。
（三）精确制导武器的基本构成
从精确制导武器的定义可以看出，只要具备了制导系统和战斗部这两个要素，就可以称之为精确制导武器，而导弹有四个要素，为了涵盖所有精确制导武器，这里我们以导弹为代表介绍精确制导武器的基本构成。
1．制导系统（第二部分将作重点介绍）
2．战斗部
为适应打击各种面目标和打击经加固的点目标的需要，取得更好的杀伤效果并提高作战灵活性与威慑力，精确制导武器通常采用常规战斗部、核战斗部、化学与生物战斗部等。
3．动力装置
动力装置主要指发动机。导弹使用的发动机分为两大类，即火箭发动机和空气喷气发动机。
4．弹体
弹体是把战斗部、动力装置、制导系统和各种翼面连接在一起，构成一个结构紧凑、具有良好空气动力外形的整体。此外，导弹的舵面是弹体的重要组成部分，其功能是产生操纵力，以修正导弹的飞行偏差，使导弹按预定弹道飞行。导弹上装的舵面分为空气动力舵和燃气舵两类。
（四）精确制导武器的作战特点
1．直接命中概率高
目前，一些有代表性的精确制导武器的命中概率可达80%，激光制导炸弹和电视制导炸弹，其圆概率偏差约在2米以内。1991年1月17日凌晨，两架F－117隐形战斗机将一颗重达2 000磅（约908千克）的激光制导炸弹，准确无误地投进了巴格达通信大楼的通气窗，使其在楼内爆炸。
2．具有自主制导能力
精确制导武器通常具有“发射后不用管”的自主制导能力，它可完全依靠弹上的制导系统独立自主地捕捉、跟踪和击中目标，不需要人工或其他辅助设备进行干预。例如，美国的“黄蜂”空对地导弹，由于采用了人工智能技术和先进的信号处理技术，已经具有初步的智能化特征，它可在复杂的地物背景中鉴别出是否是要攻击的目标。
3．作战效能好
精确制导武器虽然制造成本较高，但由于具有较高的直接命中概率，因而其作战效能好、经济效益高。同无制导的武器相比，精确制导武器在完成同一作战任务时，其弹药消耗量小，所需作战费用远远低于常规弹药。英阿马岛战争中，阿根廷空军曾用价值20万美元的“飞鱼”导弹击沉了英皇家海军的价值2亿美元的“谢菲尔德”号导弹驱逐舰。统计资料表明，在海湾战争中，尽管多国部队所使用的精确制导武器弹药量仅为总弹药量的8%，但其摧毁的预定目标却达80%以上。可见，精确制导武器的“效费比”通常达到常规炸弹的25～30倍。
正是精确制导武器的以上特点，使得信息化战争制导武器的使用量呈现出指数增长趋势。
（五）精确制导武器的发展趋势
1．进一步提高命中精度，力争首发命中
精确制导武器在发射时，会因产生光、声等各种可探测物理现象而暴露。信息化战场上，由于敌对双方侦察和攻击能力的提高，如果精确制导武器不能做到首发命中，必将招致敌方的火力还击，甚至还没来得及作第二次攻击就已被对方火力所摧毁。因此，今后各国军队将进一步提高精确制导武器的命中精度，力争首发命中，以利于保存自己，消灭敌人。
2．研制智能化程度更高的精确制导武器
智能化武器系统的问世，使精确制导武器能够灵活选择攻击目标，获得最佳攻击效果。电子技术以及计算机、遥感遥测技术和信息处理技术的飞跃，加速了精确制导武器向智能化方向的发展。当然，智能化也是各种武器发射平台及其控制系统的重要发展方向。
3．通用模块化设计，达成一弹多用
实现精确制导武器通用性，不仅使一弹多用，而且还大量节约了武器费用，缩短了研制周期，简化了后勤支援。
4．向远程化、隐形化方向发展
20世纪80年代以来，实施“防御圈外”远距离火力攻击已成为一个发展方向，它能以较小的代价取得较大的胜利。这一理念要求武器特别是精确制导武器向远程化发展。如美国“战斧”巡航导弹，原设计射程仅300千米左右，现经过多次改进已达到3 000千米。第三代反坦克导弹的有效射程普遍从4 000米增加到5 000米以上，有的达到了7 000～10 000米。以色列正在研制的“猎手”超远程反坦克导弹，射程可达26千米。
为提高精确制导武器的突防能力，外军加快了隐形材料和隐形技术的研究及其应用。目前，美海军正在装备一种新型远程隐形导弹，其外形与F－117A隐形战斗轰炸机相似，具有与F－117A相同的隐形效果。
二、制导系统
制导系统的基本工作原理是：由于各种目标都有各自的物理现象，从而为外界提供了各种不同的位置特征，这包括从目标反射的阳光和夜天光；从目标反射或发出的红外信息、无线电波和声波；以及目标的形状、速度和振动等。利用相应的探测器和传感器捕捉这些信息和特征，就可把目标和它的周围环境区分开，发现和识别目标并对目标进行精确定位。尔后，将捕获的有关信息传递给弹体中的信息处理中心，直至摧毁目标。
目前主要的制导系统有：有线指令制导系统、微波雷达制导系统、电视制导系统、红外制导系统、激光制导系统、毫米波制导系统、合成孔径雷达制导系统、地形匹配制导系统等等。从总体上可分为三大类，即遥控式、自寻的式和自主式制导系统。
（一）遥控式制导系统
即由精确制导武器以外的制导站控制其飞行的一种制导系统。制导站可设于地面、海上（舰艇）、空中（载机）。主要有有线、无线电指令制导和电视指令制导系统等。
1．有线指令制导系统
它是通过连接制导站和精确制导武器的导线传输制导指令的，主要用于射程较近的反坦克导弹中。它是依靠射手目视观察发现目标并进行定位和制导。在能见度良好，射手操作熟练和不受外界干扰的情况下，有线制导反坦克导弹有较高的命中精度，单发命中概率可达80%。
前苏联的“萨格尔”（AT－3）、我军曾装备的红箭－73（HJ－73）反坦克导弹都是典型的人工有线指令制导反坦克导弹，属于第一代反坦克导弹。由于存在着众多缺陷，目前多数国家已将其淘汰，代之以半自动有线指令制导系统。这种导弹属于第二代，如我国目前装备的“红箭－8”（HJ－8）及“红箭－73B”反坦克导弹，其性能较之第一代有了较大提高。命中概率可达96%左右，飞行速度达到200～300米/秒，攻击死区小，操纵简便，储存也十分方便。特别是采用光纤制导技术后，甚至可攻击眼睛看不到的小山或障碍物后面的目标。
2．无线电指令制导系统
无线电指令制导系统，是将制导指令转换为专用的编码，通过无线电波（如雷达波）发送到弹上，控制精确制导武器飞行的制导系统。这种制导系统作用距离远、制导精度高，但容易受电磁干扰。前苏联的“萨姆－2”、美国的“奈基”、我国的“红旗－2”地空导弹等均采用无线电指令制导系统。
3．电视指令制导系统
电视指令制导系统由导弹上的摄像机、电视发射机及制导站上的电视接收机、指令仪、指令发射天线等组成。当导弹飞近目标时，摄像机在摄取目标及背景图像后，通过发射机将图像信号用微波发送给制导站。站上操纵员可以从电视接收机荧光屏上看到目标和背景。操纵员只要操纵控制杆，使目标保持在荧光屏十字线中央，指令仪就可将控制杆的动作变成指令信号，通过指令发射天线发送给导弹，引导导弹击中目标。
4．波束制导系统
在波束制导系统中，导引信号是由弹上测定偏离波束轴偏移量的装置和产生所需控制信号的装置来形成的。波束制导分为雷达波束制导和激光波束制导两类。
（二）自寻的式制导系统
“自寻的”的意思是自己寻找、跟踪并击毁目标。自寻的式制导系统是利用导弹上的接收装置接收目标所辐射或反射的某种能量而实现的，这些能量有红外线、无线电波、光波、声波等。自寻的制导多用于空空导弹、地空导弹上。根据能量来源不同，自寻的制导可分为主动式、半主动式和被动式三类。
主动式自寻的制导。导弹主动向目标发射能量（雷达波、激光等）并接收从目标反射回来的能量，从而控制导弹跟踪目标。
半主动式自寻的制导。能量发自设在地面、军舰或飞机上的制导站，导弹感受目标反射的能量，从而跟踪目标。
被动式自寻的制导。能量发自目标，导弹被动地感受这种能量，从而跟踪目标。
常用的自寻的式制导系统主要有雷达自寻的制导、红外线自寻的制导、电视自寻的制导、毫米波自寻的制导、激光自寻的制导等。
（三）自主式制导系统
自主式制导系统又称自控式制导系统，在制导过程中不需要提供目标的直接信息，也不需要导弹以外的设备配合，而是完全依靠精确制导武器自身测量地球或宇宙空间的物理特性，从而决定精确制导武器的飞行轨迹，导引精确制导武器按预定弹道飞向目标。
自主式制导系统主要有惯性制导系统、程序制导系统、星光制导系统、地形匹配制导系统和GPS全球定位系统等。
1．惯性制导系统
根据物体的惯性，以测量导弹运动的加速度来确定导弹飞行弹道的制导叫惯性制导。惯性制导的实质就在于利用几个加速度计测量出导弹在飞行中所产生的沿俯仰、偏航和滚动各方向的加速度，然后输入计算机进行数据处理，就可得到在上述各方向的速度参数和位移参数，将导弹各个瞬间所处的空间位置与程序装置所预定的导弹应在的位置进行比较，如果有偏差就形成校正信号，控制导弹回到预定弹道上，这就是惯性制导系统的工作原理。
惯性制导在弹道式导弹上广泛应用，美、俄的地地中程导弹、地地洲际导弹和潜地导弹几乎全部采用惯性制导。
2．地形匹配制导系统
地形匹配制导系统工作的基本原理是：预先选定巡航导弹的飞行路线，将其中段和末段飞行轨迹下方的若干地形匹配区，以数字地图的形式存贮在弹上计算机内。导弹在飞行过程中，逐次将导弹探测器所探测的高度与存储在计算机内的数字地图作相关对照，检查二者是否匹配。如果不相匹配，弹上计算机便自动计算出导弹的飞行偏差，并据此产生相应的指令，控制导弹沿预定弹道飞向目标。
地形匹配制导具有地形越复杂，制导精度越高的特点。因为地形复杂，高差变化大，便于比较。如果目标区域地势平坦，还可采用“景象相关系统”作为末制导，以提高导弹的命中精度。
3．GPS全球定位系统
GPS为Global Positioning System三个英文词的首个字母，中文译名为“全球定位系统”。全球定位系统是美国1987年开始发展的新型制导系统。
GPS制导系统由空间设备、地面控制设备及用户设备三部分组成。空间设备由24颗导航卫星构成；地面控制设备由5个地面监控站、3个上行数据发送站和1个主控站构成。用户设备为各种GPS接收机（导航接收机）。全部系统已于1993年完成并正式使用。最初研制目的是为海上舰船、空中飞机、地面车辆等提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、速度和精确的时间信息。现已扩展为精确制导武器复合制导的一种手段。其工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线，提高制导精度。目前已报道的GPS空间位置精度为16米，时间精度为1微秒。出于保密考虑，美国现开通的GPS服务分为两个等级，即标准定位服务（SPS）和精确定位服务（PPS），只有后者才能实时获取精确的GPS数据。精确制导武器利用GPS系统可以大大提高制导精度。例如，美国BGM－109C“战斧”巡航导弹通过加装一个GPS接收机和天线系统，据说精度可以由9米提高到3米。
安装GPS接收机还可取消地形匹配制导，缩短制定攻击计划所需时间，或攻击非预定目标。
（四）复合制导系统
为了提高制导武器抗干扰能力，可将几种已有的制导系统复合使用，形成复合制导系统。复合制导可在较恶劣的气候条件下和复杂的战场背景中正常工作，克服电子对抗的影响，提高制导精度。
复合制导方式按目标和背景的不同物理特性进行选择，常用的复合制导技术有：红外/毫米波复合寻的制导；红外/激光复合寻的制导；红外/毫米波/激光复合寻的制导；可见光/红外复合寻的制导；微波/红外复合寻的制导等。