2017年國外精確制導武器技術發展綜述

2017年，國外精確制導武器技術在導引頭改進升級、新型武器裝備研製、導航與探測器件開發、前沿技術探索等方面取得諸多進展，精確制導技術向高精度、高靈敏性與高可靠性進一步發展，精確制導器件的小型化與低成本化持續推進，精確制導武器的智能化、網路化特徵日益凸顯。

一、面向多任務能力持續推進精確制導武器導引頭改進升級

歐美國家正致力於通過升級現役精確制導武器的導引頭，進一步提升其在複雜環境中的打擊效能，多目標、多任務能力成為近期精確制導武器發展的重點。

（一）雷聲公司升級「標準」導彈導引頭，進一步增強其防空反導能力

「標準」系列導彈作為美國海基防空反導能力的核心裝備，一直備受關注，近期又有了新發展。在防空方面，雷聲公司將為美海軍研製「標準-2」Block 3C導彈，該導彈的導引頭將在「標準-2」Block 3A/3B的半主動雷達導引頭基礎上升級，增加主動雷達尋的能力。該型導彈的全備彈將與「標準-6」導彈的增程型使用相同的導引頭，預計2025年左右開始生產。「標準-6」Block 1A導彈的發展也日趨成熟，該導彈採用了升級的制導組件，新增了一個GPS接收器，升級了軟體系統，預計2018年底具備初始作戰能力。

在反導方面，雷聲公司對「標準-3」Block 2A導彈的導引頭進行了升級，為其改進了感測器技術，並增加了新的軟體。新軟體的技術架構更有利於未來升級軟體或將新的威脅信息重新編入導彈，以增強導彈應對新型威脅的能力。升級後的紅外感測器技術將使導彈能夠探測更遠的目標。

（二）美海軍為「戰斧」對陸攻擊巡航導彈換裝新型制導系統，發展其反艦能力

目前，美海軍已明確未來海上裝備體系重回制海戰略，在遠程精確打擊方面提出了發展「海上打擊戰斧」項目相關需求。作為對現役「戰斧」Block 4對陸攻擊巡航導彈的升級，美國海軍計劃2022財年發展用於反艦的導引頭，通過為現役「戰斧」導彈換裝新的彈載無線電設備、多模導引頭、M碼全球定位系統等方式，發展其反艦能力，為美海軍的制海戰略發展提供裝備支持。

（三）挪威為「聯合打擊導彈」集成先進射頻導引頭，提升其打擊機動目標能力

挪威康斯伯格公司正在試驗評估「海軍打擊導彈」的空射內埋改型「聯合打擊導彈」，為其增加打擊地面機動目標能力，並計劃於2018年3月進行打擊真實地面目標的「端對端」實彈試驗。「海軍打擊導彈」可打擊海上固定和機動目標，但只能利用GPS坐標攻擊地面固定目標。「聯合打擊導彈」將基於「海軍打擊導彈」原有的紅外導引頭和自動目標識別演算法集成先進射頻導引頭，使導彈能夠基於電子特徵鎖定目標，實現對地面機動目標的打擊，進一步增強其在複雜作戰環境中的遠程精確打擊能力。未來，「海軍打擊導彈」也將升級該地面機動目標打擊能力。

二、網路化與智能化成為新一代精確制導武器的發展焦點

隨著戰場環境日趨複雜，國外下一代精確制導武器的發展更加註重應用網路技術與智能技術，提高精確制導武器的協同作戰能力與自主性，降低其對外部感測器信息及控制信號的依賴，使其在強電磁對抗環境中及網路化作戰條件下形成作戰優勢。

（一）美軍披露「遠程反艦導彈」智能技術細節

美軍稱「遠程反艦導彈」使用的目標探測技術是受B-2隱身轟炸機的啟發。該導彈配備了一個被動感測器，通過不斷搜尋目標艦艇的雷達信號結合彈載人工智慧技術來實現航程的規劃，導彈不發射任何信號，僅通過搜索目標雷達發射器，然後飛向目標將其摧毀，因此具有較好的隱身能力，並可在GPS和其他基於位置的技術失效或拒止的環境中作戰。此外，「遠程反艦導彈」還將裝配美國衛訊公司研製的新型L波段武器數據鏈路單元，該器件在性能、尺寸和成本方面均具有顯著優勢。目前，「遠程反艦導彈」已進入生產階段，將於2018年裝備美空軍B-1B轟炸機。

（二）洛克希德·馬丁公司研發布撒器型JASSM導彈

洛克希德·馬丁公司正考慮將「聯合防區外空地導彈」（JASSM）發展成小型彈藥或小型無人機的投送系統。布撒器型JASSM導彈可利用其子彈藥，分別打擊多個高價值目標。導彈在完成有效載荷布撒後，可以繼續執行其他任務或返回基地實現回收。目前，洛克希德·馬丁公司已進行了JASSM導彈投放單個子彈藥的高速火箭橇試驗，試驗中導彈的速度與導彈實際飛行速度接近。該方案有可能成為繼JASSM-ER之後，JASSM系列導彈最新改進型的一部分，最新改型有望在不久的將來實現導彈能力的大幅提升。

（三）美空軍研製具備協同作戰能力的「灰狼」巡航導彈

美空軍向諾斯羅普?格魯曼公司和洛克希德?馬丁公司各授出了1.1億美元合同，用於研發「灰狼」巡航導彈。該合同為期5年，將持續至2022年，並可能延長至2024年。據美空軍研究實驗室發布的關於「灰狼」科學與技術演示驗證項目公告顯示，該項目將研發一種低成本、亞聲速巡航導彈原型系統。該導彈將採用網路化協同作戰模式，實現對敵方一體化防空系統的壓制。主要特點包括兩方面，一是能利用網路化技術實現編隊協同作戰。兩家公司的巡航導彈平台將搭配多種不同的有效載荷，可用於執行對陸攻擊、電子打擊或情報監視與偵察等多種任務。二是具有低成本優勢。「灰狼」項目的另一個主要目標是創新製造概念，實現低成本批量生產。

（四）以色列利用人工智慧技術發展第五代「長釘」導彈

以色列拉菲爾公司正在研製「長釘」RL 2型多用途導彈，預計2018年完成。該導彈採用先進的目標識別與跟蹤技術，可通過網路實現與第三方火力分配，作戰能力顯著增強。導彈還配備了新型非製冷紅外導引頭，質量比採用製冷紅外導引頭的「長釘」RL 1型導彈輕1千克，為12.7千克。這種新型導引頭採用高清發光二極體彩色感測器替代了上一代導彈的單色感測器，可利用人工智慧技術實現智能目標跟蹤，即導彈在目標鎖定後能夠持續自主跟蹤目標，當目標被遮擋時也不需要人工更新目標跟蹤信息。

（五）瑞典薩博公司研製下一代RBS-15反艦導彈

瑞典薩博公司將基於RBS-15 Mk3反艦導彈重新設計下一代反艦導彈，在增加導彈射程的同時，增強其應對複雜氣候、電子對抗環境和其它不利狀況的作戰能力。新型導彈將進行兩項主要改進，一是裝配具備「學習」能力的新型智能導引頭，可定期下載更新威脅和電子戰信號數據；二是將彈體結構大部分傳統合金材料替換為複合材料，降低導彈質量並增加導彈射程。新型導彈的研發周期為2017年至2026年，將裝備瑞典「維斯比」級輕型巡洋艦和JAS-39鷹獅E型戰鬥機。

三、積極發展精確制導武器跨越通信作戰網路技術

作戰通信網路是支持各種部署於地面、空中、海面和水下精確制導武器在作戰體系中與各類感測器、平台實現互聯互通的關鍵。近期以美國為代表的軍事強國正致力於發展支持未來跨域作戰的通信網路技術。

（一）雷聲公司為美海軍研發跨區域通信作戰網路技術

美海軍研究辦公室授予雷聲公司一份價值1180萬的合同，用於開展「一體化火控通信與協同」（CIIF）項目研究。該項目旨在研發新型作戰網路技術，以實現區域感測器互聯，提升一體化火控能力。該項目將能夠使美海軍現役及未來的艦艇、有人戰機、無人機以及地基雷達等感測器通過數據鏈進行通信與信息共享，並將這些信息通過數據鏈以射頻信號的形式發送給各作戰平台。CIIF項目能實現美軍陸、海、空基感測器信息互聯互通，為美海軍提供全域感知能力，有效支撐分散式殺傷概念發展。

（二）DARPA推進「跨域海上監視與瞄準」項目發展

DARPA發布了「跨域海上監視與瞄準」（CDMaST）項目第二階段公告書。CDMaST項目旨在開發支持新型海上系統之系統作戰概念的網路技術，融合通信、作戰管理、指揮控制、定位導航授時、後勤、感測器、有人/無人系統、武器等技術，全面提升空中、水面、水下目標探測、跟蹤與打擊能力。DARPA正在考慮將新型反艦導彈、快速遠程水下武器系統、長航時無人機/無人水面艇/潛航器以及海底預置系統集成到CDMaST網路，形成可覆蓋100萬平方千米區域的廣域分散式靈敏探測網路，徹底改變現有以航母戰鬥群為核心的作戰模式。

（三）美海軍利用光學通信技術發展跨空海通信系統

美國海軍空間與海洋作戰系統司令部發布了「模塊化光學通信」載荷項目，尋求一種能連接飛行器和水下的潛艇、無人潛航器的光學全雙工通信系統。由於光波在水中的衰減比電磁波慢，能穿透海水到達水下系統的有效深度，而射頻系統的天線需要暴露在水面上，因此在水下光學通信鏈路的性能優於無線電。這種穿過空氣與海水界面的通信方式數據通信速率高，且具有低截獲率和低探測率特性。美海軍要求該光學通信系統的通信速率不低於l kb/s，通信覆蓋範圍超過28千米，深度超過30米，同時尺寸與質量較小，便於安裝在飛行器上。

四、探測與導航等精確制導基礎技術研究不斷深入

發展高效靈敏的目標探測技術、安全可靠的導航技術是提高精確制導武器性能的重要途徑，2017年國外在小型化高性能光電探測器件與低成本射頻器件研發、GPS抗干擾與不依賴GPS導航技術等方面進展顯著。

（一）美國高性能光電探測器研發呈現多點突破

美國威斯康星大學和布法羅大學研究團隊利用納米腔開發出一種單晶鍺納米膜光電探測器，採用研究團隊採用一種新的膜轉移技術，將單晶半導體材料集成到基片上，製備出超薄、高效光吸收的光電探測器，克服了當前光電探測器在小型化製造方面的主要難題。目前，研究人員採用鍺半導體驗證了該項技術，未來也可以用在其它材料的半導體，有望發展出更多小型光電探測器件的製備技術。

美國加州理工學院結合納米光子學和熱電學兩種分離技術開發出一種新型光探測器。納米光子學可以在納米尺度控制光，熱電學可以直接將溫差轉變為電壓，利用這兩種技術可以實現對可見光和紅外信號的高解析度探測。與熱電器件相比，該新型光探測器的工作速度要快10~100倍。與傳統光探測器相比，它可以在較寬的電磁光譜範圍內探測光。未來，該技術可用於製造微小型多色多光譜成像器件。

美國FLIR系統公司開發出兩款高速長波紅外熱成像儀。這兩型設備均採用應變層超晶格探測器，具有幀速率快、快照速度短和溫度範圍寬等特點。其中一款設備能在3000℃下，以每秒1004幀的速度，捕捉640X512像素的全畫幅，在軍事與航天領域具有較大應用潛力。

（二）DARPA成功研發全硅毫米波片上系統射頻發射機

DARPA「高效線性化全硅發射機集成電路」（ELASTx）項目取得新進展，該項目的目標是開發出工作頻率在138吉赫茲以上的毫米波全硅集成電路，現已成功研發出工作頻率達94吉赫茲的全矽片上系統發射機。全硅射頻器件相對砷化鎵、氮化鎵器件更具成本優勢。該新型片上系統可支持一系列的調製模式，可利用單個硅基晶元發出不同波形與多個系統進行通信，其緊湊高效的硅結構使系統尺寸、重量和功率指標得到了顯著的優化，有望催生出具有全新設計架構的軍用射頻系統。

（三）新型GPS抗干擾技術與不依賴GPS導航技術相繼問世

美陸軍正在尋求更可靠的GPS定位導航授時技術，以增強GPS導航系統的抗干擾能力。矢量跟蹤和深度集成的GPS接收機體系結構成為其關注的重點。這類系統可利用接收到的GPS信號中存在的交叉相關性和平台動態知識來改善跟蹤，從而提供更安全可靠的定位導航授時能力。此外，美陸軍快速能力辦公室發布了「支持電子戰的人工智慧機器學習方法、演算法和系統；定位、導航與授時替代方案」信息徵詢書，尋求人工智慧電子戰方案和不依賴GPS導航備份手段，為未來作戰提供關鍵技術支撐。

諾斯羅普·格魯曼公司研發了名為「全資源自適應融合」（ASAF）的軟體，通過高速演算法融合來自雷達、光電感測器、星體跟蹤器、磁強計、高度表等的數據，產生導航方案，可用於替代GPS導航系統。目前，該軟體已在無人機和直升機上驗證了絕對定位和相對定位功能，未來可用於裝配導彈，提高精確制導武器的目標探測與打擊效能。

美國Draper實驗室和麻省理工學院開發了一種先進的視覺輔助技術，該技術可以不依賴GPS、地理信息與運動捕捉系統等外部設備，為無人飛行器導航。研究團隊採用了一種名為「具有慣性狀態估計的平滑和映射」（SAMWISE）的融合視覺和慣性導航系統，並對其在室內和室外進行了測試和性能評估。該團隊目前研究重點是無人機，未來或將應用於精確制導武器，以及其他空中、地面、海洋和水下系統，為其在GPS信號弱或被阻隔的環境中導航。

谷歌公司推出「視覺定位服務」系統。該系統在人工智慧終端幫助下，可實現厘米級精確定位，具有部署成本低、抗干擾能力強等特點，引起空軍極大關注，有望應用於精確制導武器和室內作戰，催生新型作戰能力。

以色列航空工業公司和霍尼韋爾航空公司聯合研製了一種先進的GPS抗干擾導航系統。該系統將以色列航空公司現有的ADA GPS抗干擾系統與霍尼韋爾航空公司的GPS嵌入式慣性導航系統相結合，能有效提高GPS導航系統的抗干擾能力。

五、前沿技術在精確制導領域的應用潛力逐漸顯現

2017年，美國成功研製出石墨烯固態砷化鎵射頻器件與高性能光電探測器件，並將太赫茲系統縮小至晶元級，這些突破性進展為前沿技術在精確制導武器的應用奠定了基礎。此外，DARPA正在探索將機器學習技術用於射頻信號識別，或將催生目標識別新途徑。

（一）人造石墨烯固態半導體器件研發獲得新突破

美國哥倫比亞大學聯合普林斯頓大學、普渡大學、義大利理工學院的研究人員首次在固態半導體器件中製備出石墨烯電子結構。該團隊製備的固態砷化鎵量子阱採用了自上而下納米製備技術，在調節電子態及電子器件擴展性與集成度方面具有優勢。未來，研究團隊將為這種新型器件增加蜂窩狀點陣的應變，以實現無耗散的電流傳輸，解決更小體積集成電路中的功耗問題。

（二）石墨烯高性能光電探測器製造技術取得新進展

美國普渡大學、密西根大學和賓夕法尼亞州立大學的聯合研究團隊解決了石墨烯高性能光學器件發展的關鍵技術問題。研究人員將石墨烯與相對較大的碳化硅襯底相結合，製成了光激活石墨烯場效應晶體管，克服了石墨烯光電探測器僅有一小塊區域對光敏感的限制，為研製超靈敏相機成為可能。

（三）美國普林斯頓大學成功實現太赫茲系統小型化

美國普林斯頓大學的研究人員使太赫茲源和檢測設備的尺寸從一個具有激光和鏡子的桌面裝置縮小到指尖大小的晶元。該系統使用一個晶元產生太赫茲波，另一個晶元可以捕獲和讀取這些波的信息。在太赫茲波生成端，研究人員通過在晶元上產生多個波長，並使用精確的時序進行組合，從而創建太赫茲脈衝。在太赫茲波接收端，研究人員把太赫茲波與晶元內的金屬結構相互作用時產生的電磁場分布作為一種特性，將這種特性作為一種簽名來識別太赫茲波，實現了用晶元內的微小器件讀取太赫茲波。該技術實現了太赫茲系統的小型化，進一步拓展了太赫茲系統的應用前景。

（四）DARPA利用機器學習技術提高射頻信號識別能力

DAPRA設立了名為「射頻機器學習系統」（RFMLS）的新項目，以提高在日益擁擠的無線電頻譜環境中識別特定信號的能力。該項目將重點研究以下4個方面的關鍵技術：一是從各類民用、軍用信號數據集中辨認和描述信號特徵的特徵學習技術；二是能使系統辨認、識別其感興趣的重要射頻信號的特徵檢測技術；三是能夠自動調整系統對信號和信號特徵的接受力，使系統更高效完成任務的射頻感測器自主配置技術；四是能為特定射頻設備定製新波形的波形合成技術，或將在敵我識別方面具有較大應用潛力。

（來源：北京航天情報與信息研究所，張夢湉）

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