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紅外制導(dǎo)技術(shù)
英文名稱；Infrared Guidance Technique
檢索詞：紅外制導(dǎo);復(fù)合制導(dǎo);紅外成像制導(dǎo);精確制導(dǎo)技術(shù);紅外探測(cè)器
技術(shù)類別：紅外制導(dǎo);光學(xué)制導(dǎo);

[定義]
　
紅外制導(dǎo)是利用紅外探測(cè)器捕獲和跟蹤目標(biāo)自身輻射的能量來實(shí)現(xiàn)尋地制導(dǎo)的技術(shù)。紅外制導(dǎo)技術(shù)是精確制導(dǎo)武器一個(gè)十分重要的技術(shù)手段，紅外制導(dǎo)技術(shù)分為紅外成像制導(dǎo)技術(shù)和紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)兩大類。
　
紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)是一種被動(dòng)紅外尋地制導(dǎo)技術(shù)，任何絕對(duì)溫度零度以上的物體，由于原子和分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱運(yùn)動(dòng)，而向外界輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波能量，紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)就是利用紅外探測(cè)器捕獲和跟蹤目標(biāo)自身所輻射的紅外能量來實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)的一種技術(shù)手段。它的特點(diǎn)是制導(dǎo)精度高，不受無線電干擾的影響；可晝夜作戰(zhàn)；由于采用被動(dòng)尋的方式，攻擊隱蔽性好。但它的正常工作受云、霧和煙塵的影響；并有可能被曳光彈、紅外誘餌、云層反射的陽(yáng)光和其它熱源誘惑，偏離和丟失目標(biāo)。此外，紅外制導(dǎo)系統(tǒng)作用距離有限，所以一般用作近程武器的制導(dǎo)系統(tǒng)或遠(yuǎn)程武器的末制導(dǎo)系統(tǒng)。
　
紅外成像制導(dǎo)是利用紅外探測(cè)器探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射,以捕獲目標(biāo)紅外圖象的制導(dǎo)技術(shù),其圖象質(zhì)量與電視相近,但卻可在電視制導(dǎo)系統(tǒng)難以工作的夜間和低能見度下作戰(zhàn)。紅外成像制導(dǎo)技術(shù)已成為制導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)紅外成像的途徑有許多，主要有以下兩種：（1）多元紅外探測(cè)器線陣掃描成像制導(dǎo)；（2）多元紅外探測(cè)器平面陣的非掃描成像探測(cè)器（通常稱為凝視焦面陣紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)）。紅外成像探測(cè)器從70年代以來已由多元線陣發(fā)展到面陣，從近紅外發(fā)展到遠(yuǎn)紅外。紅外凝視焦面陣列探測(cè)器的元件數(shù)，對(duì)近紅外已達(dá)107個(gè)，對(duì)于遠(yuǎn)紅外已達(dá)105個(gè)，探測(cè)率已達(dá)1012～1014量級(jí)。紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率都很高，動(dòng)態(tài)跟蹤范圍大，可達(dá)1500
～1800，有效作用距離遠(yuǎn)，抗干擾性好。與非成像制導(dǎo)技術(shù)相比，紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)具有更好的目標(biāo)識(shí)別能力和制導(dǎo)精度。全天候作戰(zhàn)能力和抗干擾能力也有較大改善。但成本較高，全天候作戰(zhàn)能力仍不如微波和毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)。
　
最初出現(xiàn)的精確制導(dǎo)技術(shù)主要包括有線指令制導(dǎo)、微波雷達(dá)制導(dǎo)、電視制導(dǎo)、紅外非成像制導(dǎo)、激光制導(dǎo)等，利用這些制導(dǎo)技術(shù)研制的精確制導(dǎo)武器易受各種氣候及戰(zhàn)場(chǎng)情況的影響，抗干擾能力差；而正在發(fā)展的新的精確制導(dǎo)技術(shù)途徑如紅外成像制導(dǎo)、毫米波制導(dǎo)、合成孔徑雷達(dá)制導(dǎo)、激光成像制導(dǎo)、以及雙色紅外、紅外與毫米波復(fù)合、多摸導(dǎo)引頭等制導(dǎo)技術(shù)成為目前精確制導(dǎo)武器制導(dǎo)系統(tǒng)主要的發(fā)展方向，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　

[相關(guān)技術(shù)]光學(xué)制導(dǎo)技術(shù);復(fù)合制導(dǎo)技術(shù);毫米波制導(dǎo)技術(shù)

[技術(shù)難點(diǎn)]
　
3～５μm和8～１２μm兩個(gè)波段是軍用紅外探測(cè)器工作的兩個(gè)主要波段，因?yàn)樵冢薄肠蘭、3～５μm和８～１２μm三個(gè)波段工作的紅外探測(cè)器敏感絕對(duì)溫度的峰值分別為1000K、500K和300K。制導(dǎo)武器所要攻擊的軍事目標(biāo)的紅外輻射溫度是：飛機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰約1000K；加熱的飛行器的表面溫度可能是在300～400K；行進(jìn)中的坦克溫度可能在400K以上；而靜止的坦克溫度約為300K，與它所在的環(huán)境溫度相差不大。故攻擊飛機(jī)的導(dǎo)彈以選擇1～3μm和3～５μm波段工作的紅外探測(cè)器為佳，攻擊坦克或地面目標(biāo)的彈藥則以選擇3～５μm和8～12μm工作的紅外探測(cè)器為佳。
　
紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向是成像精確制導(dǎo)技術(shù)。紅外技術(shù)的關(guān)鍵是紅外元器件、致冷技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)。70年代以來，紅外探測(cè)器件和技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了碲鎘汞線列器件、紅外焦平面陣列和紅外電藕和器件，另外加上信息處理技術(shù)和微處理機(jī)以及超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，使得紅外成像技術(shù)得以迅速發(fā)展
　

[國(guó)外概況]
　
紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是60年代中期以前，這一時(shí)期紅外武器主要用于攻擊空中速度較慢的飛機(jī)目標(biāo)。在此期間紅外制導(dǎo)技術(shù)主要是點(diǎn)源探測(cè)，工作在1～3微米（μm）波段。其代表型號(hào)為美國(guó)的"紅眼睛"，前蘇聯(lián)的"SAM-7"地對(duì)空導(dǎo)彈。由于第一代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈工作波段為1～3μm，只能尾追攻擊飛機(jī)，攻擊角度小，受背景和氣象條件影響嚴(yán)重，抗干擾能力弱，使其戰(zhàn)術(shù)性能受到很大局限。
　
第二階段是60年代中期到70年代中期。由于飛機(jī)的速度和機(jī)動(dòng)能力大大提高，紅外誘餌的有效使用，使得第一代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能明顯下降。隨著工作在3～５μm波段的碲化姻紅外元件的研制成功，并達(dá)到工程應(yīng)用水平，國(guó)外出現(xiàn)了可攻擊高速、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)的飛機(jī)的第二代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。第二代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈改進(jìn)了調(diào)制盤，提高了抗干擾能力，增大了對(duì)飛機(jī)的攻擊角度，同時(shí)在信號(hào)處理電路上進(jìn)行了改進(jìn)，使這一代導(dǎo)彈的作戰(zhàn)性能得到了較大的提高。其代表型號(hào)為美國(guó)的"尾刺"（Stinger）及法國(guó)的"西北風(fēng)"等地對(duì)空導(dǎo)彈。
　
第三階段是70年代中期以后，由于工作在8～１４微米波段的，高性能線列長(zhǎng)波碲鎘汞（HgCdTe）紅外元件的工程應(yīng)用及紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的成熟使紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈產(chǎn)生了一次大的飛躍。第一代紅外成像導(dǎo)彈的代表產(chǎn)品是"幼畜-65D"空對(duì)地導(dǎo)彈，它采用光機(jī)掃描型紅外成像導(dǎo)引頭，性能比較差，成像質(zhì)量比較低。而第二代紅外成像導(dǎo)彈則采用焦平面陣列，具有發(fā)射后不用管、全天候作戰(zhàn)能力、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別以及較強(qiáng)的抗干擾能力，滿足了實(shí)戰(zhàn)的要求，因此成為反坦克導(dǎo)彈的開發(fā)重點(diǎn)。各國(guó)正在發(fā)展的焦平面陣列成像制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈有遠(yuǎn)程"崔格特"、"海爾法"的改進(jìn)型、"標(biāo)槍"和"拉格"等。遠(yuǎn)程"崔格特"反坦克導(dǎo)彈。
　
英、法、德聯(lián)合研制的"崔格特"導(dǎo)彈計(jì)劃從1998年起開始取代"米蘭"導(dǎo)彈。遠(yuǎn)程"崔格特"的紅外成像導(dǎo)引頭使用8～12微米的焦平面陣列器件和微機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)發(fā)射后不管。該導(dǎo)彈既可車載也可從直升機(jī)上發(fā)射，相應(yīng)射程分別為4000米和5000米。
　
美國(guó)的"海爾法"空地反坦克導(dǎo)彈，激光半主動(dòng)制導(dǎo)。為了進(jìn)一步提高性能，其改進(jìn)型將采用焦平面陣列的紅外成像制導(dǎo)。
　
"標(biāo)槍"即先進(jìn)的中程反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)（AAWS-M）為凝視型紅外焦平面陣列成像制導(dǎo)，由德克薩斯儀器公司與馬丁·瑪麗埃塔公司合作研制，具有"發(fā)射后不管"能力，1998年開始裝備美軍。
　
美國(guó)在紅外制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位，早在40多年前，美率先研制成采用紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)的空對(duì)空制導(dǎo)導(dǎo)彈并一直保持領(lǐng)先至今。美國(guó)對(duì)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的早期研究始于70年代；隨著4X4元HgCdTe探測(cè)器的研制成功，休斯公司于1975年生產(chǎn)出了第一枚紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈。

　

[影響]
　
民用和軍用紅外成像焦平面陣列傳感器與系統(tǒng)市場(chǎng)"的調(diào)查結(jié)果表明，到2004年這段時(shí)間內(nèi)，紅外成像焦平面陣列傳感器與系統(tǒng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以每年29%的速度增長(zhǎng)。其中市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的將是那些新興紅外傳感器技術(shù)，如微測(cè)輻射熱計(jì)、鐵電測(cè)輻射熱計(jì)和量子阱紅外光電導(dǎo)體。同時(shí)，由于某些軍事項(xiàng)目開始訂貨且需要大量傳感器系統(tǒng)，所以高性能紅外技術(shù)也存在著市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
　據(jù)Frost &
Sullivan公司稱，1996年，紅外成像焦平面陣列傳感器的總市場(chǎng)額為2.837億美元，紅外傳感器集成系統(tǒng)則達(dá)到10億美元，其中主要幾種紅外焦平面陣列傳感器市場(chǎng)如下：
　碲鎘汞陣列：傳感器1.9億美元，系統(tǒng)5.357億美元；
　銻化銦陣列：傳感器0.53億美元，系統(tǒng)2.64億美元；
　硅化鉑陣列：傳感器0.164億美元，系統(tǒng)0.82億美元；
　非本征硅陣列：傳感器0.05億美元，系統(tǒng)0.25億美元；
　鐵電陣列：傳感器0.096億美元，系統(tǒng)0.48億美元；
　微測(cè)輻射熱計(jì)陣列：傳感器0.097億美元，系統(tǒng)0.462億美元；
　
量子阱紅外光電導(dǎo)體：由于該技術(shù)在1996年才進(jìn)入市場(chǎng)，所以在這一年沒有收益。不過在1997年，該技術(shù)的傳感器市場(chǎng)達(dá)0.035億美元，系統(tǒng)為0.175億美元。