导弹制导
导弹制导是指利用不同的方式，选择飞行路线，将具有动力飞行的弹头移动一段距离之后，击中预先设定的目标。导弹制导系统利用其中一种方式与适当的制导讯号来源（红外线、雷达或者是可见光等），构成导弹的控制中枢与大脑。常见的导弹制导方式包括乘波制导、指挥制导或者是惯性制导等等。
基本概念
[编辑]导弹制导是利用预先设定的规则，在飞行与寻找目标的过程中所采取的手段和方法。不同的手段与制导的方式结合在一起就成为导弹的头脑与控制中枢，也是导弹能否精确命中目标的决定性因素。
分类
[编辑]目前对于导弹制导的分类方式并没有固定的方式，一种分类的方式是归类成两类[1]：
- 利用人为产生的电磁装置，像是雷达或者是无线电。
- 利用自然环境提供的信息，像是星光或者是地形。
指挥制导
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指挥制导（Command Guidance）或指令制导需要同时追踪目标和飞行中的导弹，搜集到的资料会送入火控系统判断与计算，产生控制导弹飞行的指令之后，传送到导弹上（通常是透过雷达或者是专用的无线电频道）。也就是说，指挥制导下的导弹不需要知道目标的位置与姿态，火控系统提供的指示告诉导弹下一步要怎么飞行。
许多地对空导弹系统使用指挥制导，他们基本工作模式都很类似：
- 雷达A负责追踪目标。
- 当目标接近到的有效射程之内，导弹便会发射出去。
- 飞行中的导弹透过雷达B去追踪目前的航向、速度和姿态等变化。
- 地面的指挥中心将雷达A与B获得的信息加以比较，判断目前两者之间的差距。电脑利用这些资料计算出导弹下一步应该要怎么改变飞行方式，才能在空中拦截到目标。
- 修正的指令透过无线电传送到导弹上。
- 导弹接收到指令之后进行修正。
- 这项工作会反复进行，直到命中或者是错过目标为止。
由于指挥制导需要同时知道导弹和目标的位置与轨迹变化，设计上得要有一到两套追踪系统（譬如追踪雷达）各自工作，比起乘波或者是归向制导，设备数量上较高。然而导弹不必依靠自己携带的电脑计算各项资料，设计上比较简单。如果是安装在地面或者是舰艇上的火控电脑，在重量或体积方面的限制比较小，也可以采用运算速度与记忆容量较高的系统，以提升拦截能力。
视线指令制导
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视线指令制导（Command to Line of Sight，CLOS）是在指令制导体系中引入视线概念的种类，视线可以视作是发射器或火控系统和目标之间一条看不见的假想直线，当目标移动的时候，视线也会跟着移动。因此如果让导弹在飞行过程中持续沿着视线飞行，便能让导弹抵达位于视线上的目标。过程中发射器的瞄准器需持续跟随目标，导弹也需不停地修正与瞄准线之间的相对位置差异。[2]
而视线指令制导又可根据目标跟踪、导弹飞行控制的类型分类为三种：[2]
- 手动视线指令制导：手动视线指令制导（Manual Command to Line of Sight, MCLOS）是完全以人工执行目标跟踪及导弹飞行控制的类型。炮手必须通过光学瞄准器持续跟踪并观察目标与导弹之间的相对位置，并用类似游戏手柄的装置输入操作指令，最后经过处理的指令通过有线电缆或无线电的数据链路发送给导弹尾部的接收器，使导弹能飞向目标。[3]手动视线指令制导为第一代反坦克导弹的制导技术。[4]
- 半自动视线指令制导：半自动视线指令制导（Semi-Automatic Command to Line Of Sight, SACLOS）是以人工执行目标跟踪，并让电子设备自动控制导弹飞行的类型。半自动视线指令制导为第二代反坦克导弹的制导技术。[4]与手动视线指令制导相比，自动化程度较高的半自动视线指令制导对操作员的技能要求更低、更易于使用。[5]
- 自动视线指令制导：自动视线指令制导（Automatic Command to Line Of Sight, ACLOS）是完全自动化执行目标跟踪及导弹飞行控制的类型。自动模式进一步将修正视线的工作也以电脑和驱动机械进行，省去需要操作人员以手动方式追踪目标的麻烦。[5]
乘波制导
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乘波制导（Beam Riding）是朝目标发射一道制导波束（雷达或者是激光光等），导弹在发射之后会根据预先设定的路径去寻找制导的波束，然后像是骑乘在这个波束上面前进。当波束随着目标移动的时候，导弹后方的接收器会感应到变化而自动进行修正，让自己在回到波束中央的位置上。
乘波制导和指挥至瞄准线制导类似，因为导弹会自动修正与制导波束之间的差异，可以算是半自动指挥至瞄准线制导的一种衍生型。绝大多数使用乘波制导的导弹系统是利用雷达来发射波束，仅有少数是利用激光光。
以下雷达乘波制导为例，说明乘波制导的基本工作方式。
- 导弹系统需要发现并且追踪目标。
- 当目标进入有效射程之后，雷达会对目标发射制导波束。在火控系统确定制导用的雷达波束照射在目标之后，导弹便可以发射。
- 导弹会根据发射前输入的资料，进入制导用波束之内。
- 制导用波束会跟随移动的目标而改变方向。这时候导弹上的电脑会依据侦测到的波束变化，经过计算之后，修正导弹的航向或者是姿态，让导弹保持在波束以内，不会跑到外侧而失去讯号。
- 雷达波束会持续改变，直到导弹命中或者是错过目标为止。
这种制导方式多半使用在地对空导弹上，仅有极少数空对空导弹采用这种制导模式，主要的原因在于飞机本身也是高速运动的物体，想要将制导波束稳定的照射在另外一个同样是高速运动的物体上，对于飞行员的操作负担太大，尽管乘波制导系统比较简单，使用在地对空导弹上较为常见。不过这种制导模式面对远距离的目标，会因为制导波束的扩散，增加波束尾端涵盖的面积，对于中小体型的飞机来说，误差会大于导弹弹头的有效杀伤范围，换句话说，距离愈远，导弹的命中率就愈低。当半主动归向制导（以雷达波为主要运用型态）使用在空对地导弹上的技术逐渐成熟之后，乘波制导也慢慢退出主流市场，由半主动归向制导取代。
归向制导
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归向制导（Homing Guidance）是利用来自目标某种明显的特征，作为控制导弹和追踪目标的依据。目前被广泛使用的目标特征包括雷达波、红外线、激光或者是可见光等。导弹需要可以接收（发射或者是反射自目标）的讯号，判断两者之间的水平与垂直轴上的差距和变化，透过计算之后来控制导弹的姿态与运动。接收装置可以利用马达驱动改变面对的方向，或者是以多个侦测器组合成固定阵列。
归向制导又分成主动归向、半主动归向以及被动归向三种，这是以导弹接收到的讯号来源作区分。
- 主动归向：由导弹发出制导用的讯号（雷达或红外线等），透过目标反射而获得两者之间的相对位置与相对距离的变化。
- 半主动归向：由发射载具发出制导讯号，导弹上的侦测器只负责接收与计算，获得的资料作为修正的依据。半主动制导与乘波制导类似，都是依靠额外的发射装置产生的讯号来跟踪目标。两者之间最大的差异是，乘波制导是利用导弹后方的装置（像是雷达天线接收讯号，半主动制导则是利用导弹前方的装置，接收反射自目标的波束。这种制导方式比较复杂，设备的重量与体积都会比乘波制导的导弹高。
- 被动归向：依靠目标自己发射出来的讯号（雷达或者是红外线）作为制导的依据。发射载具只需要在发射前确定讯号来源，并且告知导弹在发射之后要寻找的讯号特征，不必依靠导弹或者是发射载具去产生与发射讯号。这种制导方式的缺点在于，如果目标发出的讯号受到干扰或者是中断，导弹将无法继续维持制导，很可能会错失目标。
TVM制导
[编辑]- 主条目：导弹自主追踪
TVM是Track via Missile的缩写[6]，也可以说是透过导弹制导。这是一种比较新的制导模式，融合指挥制导和半主动归向制导两种制导模式。这种模式需要至少一台地面雷达站来配合导弹，基本工作原理如下：
- 导弹发射并接近目标。
- 雷达对目标进行照射。
- 雷达发射的波束在目标身上产生反射，由导弹自带的电磁波传感器进行接收。
- 导弹通过数据链将目标信息传送回雷达站。
- 雷达站计将计算后的控制信息返回给导弹，导弹进行对应的路线修正。
这种方式与归向制导相比，导弹无需搭载复杂的雷达发射装置，目标也只知道自己被雷达站照射，不容易察觉自己正在被导弹追踪；与指挥制导相比，由于导弹离目标更近，探测与制导也更为精准，雷达站也可以与导弹配合同时接收信号，进一步提升准确度。TVM制导目前仅使用在极少数的防空导弹系统上，包括美国的爱国者导弹和俄罗斯S-300导弹系统。
预设制导
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预设制导（Preset Guidance）是一种非常简单的制导模式。所有关于飞行的资料，包括不同时间的高度，速度，航向等等，都在发射前输入导弹。发射之后，导弹就在指定时间内，按照这些设定飞行。
尽管导弹上会有气压变化侦测装置，以便提供高度和速度等飞行数据来修正，但是这种制导模式很容易受到外界环境的影响，精确度很低，同时也无法对付移动目标，因此很快就被其他精确度更高的制导模式所取代。
惯性制导
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惯性制导系统（Inertial Navigation System INS）是利用加速仪量测导弹的加速度，经过一次积分求得速度，再积分求得距离，计算出导弹所在位置，与发射前估计的位置相较，再发出命令修正导弹航线。由于只定位自己，不定位其他物体，惯性引导系统不接受外界的讯息，是一种封闭性的制导系统。因此采用此制导系统之武器，必定具备发射后不管的能力。
地形比对制导
[编辑]地形比对制导较为特殊，其运作原理在于利用数值高程模式或影像化模式，将目标区附近的地形或标的物进行数值化，并储存与导弹内亦可于导弹发射后再行上载或变更，此类制导方式的导弹通常内建光学或电磁感测器，当导弹进入接战区域后会对地面进行测高或撷取连续影像来和内部数据比对，以确认弹体是否于预设航道内，在终端区时也会进一步确认目标，这类型的导弹在某种程度上具有发射后不管的性质，由于数值模型和影像大多于作战前拍摄因此多用于对固定目标的对地导弹，常为人所道的例如战斧导弹，过去美军使用的潘兴弹道导弹在终端会使用雷达扫描目标区地形以提高命中率，因此被部分归类于终端地形制导系列
天文制导
[编辑]天文制导是源自古老的海上导航技术，透过预先选择一些相对于地球是处于固定位置的星体，加上长期观测所得的资料，就可以得知目前的位置并且加以修正。这种制导方式需要能够直接观察到预设的星体，而且必须降低大气扰动与天候环境的影响，因此多半使用于飞行高度较高的导弹系统上，像是弹道导弹。星光制导与惯性制导类似，都无法得知目标是否移动，只能够对付固定或者是在命中前座标不会改变的目标。
复合制导
[编辑]复合制导是将两种以上制导模式整合在一套导弹上面。譬如惯性与半主动归向制导或是指挥、惯性与半主动制导的结合；更进一步的也指不同制导媒介的使用，例如红外线 及紫外线波段的双重比对或电波及光学复数制导。复合制导是为弥补单一制导模式的缺点，提升导弹的性能，或者是克复自然环境的影响。
相关条目
[编辑]参考资料
[编辑]引文
[编辑]- ^ David R. Frieden, Principles of Naval Weapons Systems, p434
- ^ 2.0 2.1 Maini & Maini 2015，第81页.
- ^ Richardson & Mubarak 2006，第192页.
- ^ 4.0 4.1 Keirstead 2016，第80页.
- ^ 5.0 5.1 Richardson & Mubarak 2006，第193页.
- ^ 外文軍語統一譯名通報九十九年增訂本. [2016-08-13]. （原始内容存档于2016-09-19）.
书目
[编辑]- Keirstead, Burt. Defeating ATGMs. Journal of Electronic Defense. Vol. 39 no. 12. December 2016: 80–84. ISSN 0192-429X （英语）.
- Maini, Anil Kumar; Maini, Nakul. Precision-Guided Munitions: Guidance Techniques. Electronics For You. Vol. 3 no. 10. February 2015: 76–83. ISSN 0013-516X （英语）.
- Richardson, Mark; Mubarak, Al-Jaberi. The vulnerability of laser warning systems against guided weapons based on low power lasers (PDF) (博士论文). Cranfield University. 28 April 2006 [2024-06-15]. （原始内容存档 (PDF)于2024-03-24） （英语）.
- R G Lee, Introduction to Battlefield Weapons Systems & Technology, Brassey's, ISBN 0080311989
- David r. Frieden, Principles of Naval Weapons Systems, USNI, ISBN 087021537X
- George M. Siouris，Missile Guidance and Control System，Springer，ISBN 0387007261