圖像匹配制導導彈——

　　戰(zhàn)場上的“拼圖殺手”

　　■曹 娟 張 森 靳成剛　　

圖①：“伊斯坎德爾-M”導彈。　　

圖②：“鉆石-1”反坦克導彈。　　

圖③：“戰(zhàn)斧”巡航導彈。

圖④：“305”空地導彈。

圖⑤：“風暴陰影”巡航導彈。

　　今年2月，伊朗陸軍航空兵在新成果展上展出了國產(chǎn)空對地反坦克導彈的升級版。這種被稱為Shafaq增強版的導彈，能輕松掛載在“超級眼鏡蛇”攻擊直升機上，還因采用無線傳輸圖像匹配制導等制導方式，能夠打擊20千米以內(nèi)的目標。

　　Shafaq增強版導彈并不是伊朗唯一采用圖像匹配制導方式的導彈。此前，該國武裝力量還曾展示或使用過射程達4千米的“鉆石-1”反坦克導彈，以及射程達8千米的“Sadid-365”反坦克導彈，這兩種反坦克導彈也選用了圖像匹配制導方式。

　　伊朗為何在研發(fā)圖像匹配制導導彈方面不斷推陳出新?原因可從近年來一些熱點地區(qū)爆發(fā)的軍事沖突中窺見一斑。

　　這些軍事沖突中，圖像匹配制導導彈多次被投入使用，取得不小戰(zhàn)果。這些導彈中，既有反坦克導彈，也有巡航導彈、戰(zhàn)術彈道導彈，以及防空反導和反艦導彈。

　　那么，圖像匹配制導導彈為何會受到如此倚重?這類導彈有著怎樣的發(fā)展歷程?今后會朝哪個方向發(fā)展?請看相關解讀。

　　“按圖索驥”能力是立身之本

　　我國有句成語叫“按圖索驥”，意思是按照畫圖去尋找好馬。圖像匹配制導導彈發(fā)揮作用的過程與此有些類似，不過這類導彈要參照的“圖”可不止一幅;找到目標時，也不是要獲得它，而是要摧毀它。

　　這類導彈所使用的圖像匹配制導技術類似于“拼圖”，是基于地表特征與地理位置之間的對應關系，通過比對遙感圖像特征來控制導彈飛向目標的技術。圖像匹配制導方式通常作為中段或末段制導方式與慣性制導方式組合使用，以提高導彈命中精度。

　　20世紀50年代末，圖像匹配制導技術開始應用于導彈。依據(jù)具體制導方式及性能水平的不同，圖像匹配制導導彈的發(fā)展大致可分為三個階段。

　　地形匹配輔助導航階段。地形匹配制導技術是這類導彈最早使用的圖像匹配制導技術，采用該技術的導彈通常用雷達或激光高度表作為遙感裝置，把沿飛行軌跡測取的一條地形等高線剖面圖(實時圖)，與預先存貯在彈載系統(tǒng)里的若干個地形匹配區(qū)的基準圖進行比對，獲取實際位置與預期位置之間的偏差，據(jù)此對飛行彈道進行修正和校準。地形匹配制導是以地形輪廓線為匹配對象的，因此屬于一維匹配制導。

　　采用這種技術的導彈，其圓概率誤差在百米量級。1958年美國裝備的“馬斯”地地巡航導彈就應用了該技術。20世紀70至80年代研制的中遠程核巡航導彈中，該技術得到廣泛應用，如蘇聯(lián)“彈弓”(SSC-X-4)、“大力士”(SS-N-21)、“撐桿”(AS-15A)以及美國BGM-109A、BGM-109G“戰(zhàn)斧”等導彈，采用的都是“慣性+地形匹配”制導技術。

　　景象匹配末制導階段。地形匹配制導方式具有基準源數(shù)據(jù)穩(wěn)定、全天候工作能力強等優(yōu)點，但適用范圍有限，只能在地形起伏較大的丘陵、山地使用，且精度不高。20世紀80至90年代，圖像匹配制導技術進入二維景象匹配末制導階段。該技術以區(qū)域地貌特征為對象，采用光學、紅外或雷達成像裝置拍攝彈道下方或目標附近的區(qū)域地圖(實時圖)，與存貯在彈載系統(tǒng)中的基準圖進行比對，進而修正導彈飛行路線。景象匹配末制導屬于二維(面)匹配制導，制導精度優(yōu)于一維(線)匹配制導。

　　采用這種技術的導彈，圓概率誤差在10米量級，通常作為末制導手段使用，可用于精準打擊一些點狀軍事目標。20世紀90年代至21世紀初各國裝備的一些巡航導彈和戰(zhàn)術彈道導彈，如美國“戰(zhàn)斧”BGM-109C/D、英國“風暴陰影”、俄羅斯“口徑”X-101/102、“伊斯坎德爾-M”等導彈，都采用了景象匹配末制導技術。

　　多模復合制導階段。進入21世紀后，隨著偽裝隱身和電磁、紅外干擾等技術的發(fā)展，導彈攻防對抗環(huán)境變得更加復雜。采用單一模式的圖像匹配制導導彈在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中，漸漸難以可靠地完成作戰(zhàn)任務。于是，圖像匹配制導導彈開始采用多模復合制導技術。多模復合制導是指將兩種或兩種以上制導傳感器按照一定方式集成，共同完成尋找、識別目標的制導任務。該制導方式通過獲取多種模態(tài)的目標信息來相互補充、相互印證，進而提高導引頭適應環(huán)境及反隱身、抗干擾的能力。

　　當前，多模復合制導技術在反導、反艦和反坦克導彈中得到一定應用，且以雙模復合制導為主，較為典型的是以色列“箭”式反導攔截彈、美國“愛國者-3”防空導彈、俄羅斯“鋯石”高超聲速反艦導彈等。

　　以“箭-3”反導攔截彈為例，該型導彈采用“慣導+中段指令修正+末段可見光/長波紅外成像”制導體制，可見光探測器除了用于星光校準以確定攔截彈的空間方位外，還能在白天能見度較高時捕獲和跟蹤目標;如果能見度低，就用長波紅外探測器捕捉目標。如此，通過雙模導引頭協(xié)同工作，就可提升對目標的捕獲概率。

　　因打擊效能高而備受青睞

　　俗話說，“硬幣有正反兩面”，武器彈藥的發(fā)展也有類似特征。如今，圖像匹配制導導彈呈現(xiàn)出高精度、高隱蔽性打擊目標等優(yōu)點，同時也存在戰(zhàn)前準備相對復雜等弊端。

　　一是“邊瞧邊飛、看著打”，命中精度高。世界各國研制的圖像匹配制導導彈不少采用“全程慣性、中段衛(wèi)星或地形匹配制導修正、末段單模或雙模景象匹配”的制導方式，圓概率誤差在10米之內(nèi)。例如，在俄烏沖突中，俄軍采用“慣性+衛(wèi)星+紅外導引頭成像”制導方式的“伊斯坎德爾-M”導彈數(shù)次摧毀烏克蘭武器庫等軍事目標，更是在無人機協(xié)助下，完成了對“海馬斯”火箭炮等時間敏感目標的獵殺，體現(xiàn)出較高精度。

　　二是“人在回路中”，操控選項增多。隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，世界各國開始采用雙向數(shù)據(jù)鏈來實施“人在回路中”控制，通過地面控制系統(tǒng)融合多平臺數(shù)據(jù)對飛行中的導彈進行在線捕控，以增強環(huán)境適應性和打擊靈活性。如美國的BGM-109E“戰(zhàn)術戰(zhàn)斧”導彈，是在BGM-109C景象匹配末制導系統(tǒng)基礎上增加了雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸鏈路和紅外導引頭等，使導彈具備了空中待機、飛行中重新瞄準、戰(zhàn)場偵察等前一代“戰(zhàn)斧”不具備的能力。

　　這一過程中，雙向數(shù)據(jù)鏈提供了通道，以便將導引頭拍攝到的目標區(qū)域?qū)崟r圖像傳送至地面控制系統(tǒng)，進而據(jù)此修正彈道完成對目標的打擊。數(shù)據(jù)鏈也有助于使用者為處在空中待機狀態(tài)的導彈裝訂目標信息，指令導彈攻擊時間敏感目標，或者改變飛行中導彈的打擊目標。

　　俄羅斯“305”空地導彈、伊朗“鉆石-1”反坦克導彈等，都可根據(jù)打擊目標和戰(zhàn)場環(huán)境的變化，靈活采取“發(fā)射后不管”或“人在回路中”控制兩種工作模式。

　　三是需要體系支撐，戰(zhàn)前準備復雜。除了飛行隱蔽、打擊精確等優(yōu)點外，這類導彈的使用也存在短板——目標情報保障要求高、任務規(guī)劃過程復雜。

　　根據(jù)要打擊目標的特點，科學快速地規(guī)劃地形和景象匹配區(qū)域、選擇高精度基準圖像，是確保圖像匹配制導導彈精確打擊的基礎。為此，各軍事強國都很重視目標區(qū)域高精度數(shù)字地圖制作和景象適配性研究。比如，獲取重要區(qū)域的紅外、光學、雷達數(shù)字圖像，按照要求和準則選取特征明顯、信息量大、可匹配性高的區(qū)域制備多組基準圖像等，來滿足不同季節(jié)、天氣情況下的使用需求，并根據(jù)實際地貌變化適時調(diào)整更新。

　　可見，要想高效使用圖像匹配制導導彈，需要強大的態(tài)勢感知能力和高度信息化的指揮通信網(wǎng)絡作為支撐。但是瑕不掩瑜，從某種意義上來說，復雜是精細的代名詞，隨著戰(zhàn)爭形態(tài)加速向信息化、智能化演變，武器裝備遠程精確化打擊的趨勢愈加明顯。因此，圖像匹配制導導彈在未來戰(zhàn)場上的地位和作用將會進一步凸顯。

　　固強補弱的“進化”正在路上

　　正如進行一場長跑要在身體、技巧、鞋子等方面做好準備，圖像匹配制導導彈朝著未來“奔跑”的過程中，也需要做好多種準備，尤其需要在已有基礎上揚長避短、固強補弱。具體來說，主要包括以下幾個方面。

　　在探測目標方面力求更多維度和更高分辨率。當前，各軍事強國大力發(fā)展的激光成像制導大多屬于多維圖像匹配制導。激光雷達可以獲取目標的尺寸、形狀、速度、振動及旋轉(zhuǎn)速度等多種信息，描繪出目標的三維和四維圖像。如此，就能夠捕捉到目標細節(jié)上的變化，“看穿”偽裝，對真正的目標實施打擊。今后，面對更加復雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境，這類導彈很可能采用更多維度、更高分辨率的導引頭，來確?？焖侔l(fā)現(xiàn)目標并實施有效打擊。

　　對目標進行智能化識別。早期的圖像匹配制導導彈，發(fā)現(xiàn)目標的過程更像是拿著一張照片按照面部特征來找人，如果人與圖的面部特征能對上，才會確定為目標并實施打擊。但事物在不斷變化，一些基準圖中存在的標志物可能因戰(zhàn)斗進程的推進而變化——比如被摧毀，這種情況下就需要智能化識別技術來輔助。從當前發(fā)展情況來看，圖像匹配制導導彈越先進，對智能化識別能力的要求就越高。今后，這類導彈很可能朝著基于人工智能的“自主學習”方面發(fā)展，即通過先期學習完成“知識積累”，在“綜合學習”的基礎上實現(xiàn)“自主判斷”，從而縮短使用前期的數(shù)據(jù)準備和任務規(guī)劃時間，在去偽存真中發(fā)現(xiàn)和打擊目標。

　　分布式組網(wǎng)協(xié)同制導或?qū)⒊蔀樾滦问?。多模復合制導方式雖然能取得一定成效，但這種“集多種功能于一身”的方法也使導引頭制造成本明顯增加。而且，用這種價格不菲的導彈，來應對基于網(wǎng)絡協(xié)同的經(jīng)濟型彈群攻擊很不劃算。因此，為降低成本同時又能在復雜作戰(zhàn)環(huán)境中應對來襲的多種目標，采用分布式組網(wǎng)協(xié)同制導技術可能成為今后圖像匹配制導導彈的發(fā)展方向。該技術可能給導彈帶來以下變化：一是單個導彈的導引頭功能相對單一;二是各個導彈的導引頭各有不同和側(cè)重;三是導彈之間可組網(wǎng)協(xié)同探測，從而實現(xiàn)對群目標的多波段、多模式識別定位，并進行分工打擊。在這方面，美國GBI反導攔截彈配備的攔截彈頭給人們以啟示。該彈采用分布式組網(wǎng)協(xié)同紅外尋的制導方式，不同攔截彈頭攜帶不同紅外波段的導引頭，來自多個攔截彈頭的探測數(shù)據(jù)通過傳感器網(wǎng)絡進行綜合，然后進行協(xié)同制導，實現(xiàn)對目標的多站無源定位，進而達成反導作戰(zhàn)目的。

　　供圖：陽　明、法將程　　

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