導(dǎo)讀

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，近年來，各軍事強(qiáng)國正積極將人工智能技術(shù)運(yùn)用到精確制導(dǎo)武器中，并取得了一定的技術(shù)突破。在實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)武器智能化的過程中，復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境自主感知、自動目標(biāo)截獲（ATA）、自動目標(biāo)識別（ATR）以及自適應(yīng)導(dǎo)引等成像末制導(dǎo)技術(shù)性能的大幅提升依賴于人工智能技術(shù)的深度融合應(yīng)用。進(jìn)行成像末制導(dǎo)智能化技術(shù)與未來發(fā)展方向研究，對于緊跟制導(dǎo)模式發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)武器作戰(zhàn)性能的革命性提升具有重要參考義。近日，西北工業(yè)大學(xué)李少毅老師團(tuán)隊(duì)在《紅外與激光工程》網(wǎng)絡(luò)首發(fā)“光電成像末制導(dǎo)智能化技術(shù)研究與展望”論文。

1 光電成像末制導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 對海成像末制導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)狀

國外典型對海作戰(zhàn)武器主要包括空射、岸射、艦射等不同發(fā)射形式的反艦導(dǎo)彈，如“飛魚”、“捕鯨叉”、“花崗巖”等，大多采用 雷達(dá)末制導(dǎo)，部分采用成像末制導(dǎo)作為輔助末制導(dǎo)方式。隨著艦船隱身技術(shù)以及有源干擾、無源干擾等“軟”殺傷技術(shù)的發(fā)展，使得對海精確制導(dǎo)武器面臨著日益復(fù)雜的電磁環(huán)境，驅(qū)使新一代武器末制導(dǎo)方式由單一探測體制轉(zhuǎn)向包含光電成像探測的多模復(fù)合末制導(dǎo)方式。

反艦導(dǎo)彈等對海作戰(zhàn)武器在成像末制導(dǎo)階段面臨復(fù)雜的海背景環(huán)境與強(qiáng)電磁對抗環(huán)境，其作戰(zhàn)目標(biāo)類型主要為艦船等慢速運(yùn)動目標(biāo)。一般地，其成像末制導(dǎo)采用人在回路與智能信息處理融合的方式實(shí)現(xiàn)捕獲、跟蹤，智能信息處理可根據(jù)攻擊任務(wù)和目標(biāo)特性大致劃分為三個(gè)階段：①遠(yuǎn)距目標(biāo)截獲階段，主要面臨海雜波、海亮帶、魚鱗光、海天線、海地線等復(fù)雜背景帶來的目標(biāo)檢測問題；②中近距目標(biāo)跟蹤階段，主要面臨海亮帶、魚鱗光、艦船倒影及尾浪、民用船舶、岸島背景、煙幕對抗等帶來的疑似目標(biāo)與多目標(biāo)識別、目標(biāo)遮擋、跟蹤點(diǎn)漂移等抗遮擋、抗干擾跟蹤問題；③近距目標(biāo)關(guān)鍵部位識別打擊階段，主要面臨目標(biāo)相對尺度變化、煙幕對抗、目標(biāo)充滿探測器視場等帶來的局部關(guān)鍵部位識別、跟蹤點(diǎn)選擇等精確穩(wěn)定跟蹤問題。

同時(shí)，伴隨著人工智能的發(fā)展，新一代的對海精確制導(dǎo)武器，如LRASM反艦導(dǎo)彈、NSM反艦導(dǎo)彈等更多的采用智能化的多模導(dǎo)引頭，通過采用自動目標(biāo)識別（ATR）、自主導(dǎo)航規(guī)劃等技術(shù)，提升了反艦導(dǎo)彈的突防能力與作戰(zhàn)效能，使其具備了智能化的雛形。值得一提的是2011年以色列的“拉斐爾先進(jìn)防御系統(tǒng)”有限公司推出的第五代遠(yuǎn)程、自主、精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)“海上破壞者”反艦導(dǎo)彈，支持對靜止和運(yùn)動目標(biāo)的自動捕獲（ATA）和識別（ATR），使用經(jīng)過訓(xùn)練的人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）處理搜索者獲得的大數(shù)據(jù)資源，能夠?qū)Ω鞣N高價(jià)值的海上和陸地目標(biāo)，提供顯著的攻擊性能。

圖1(a) LRASM反艦導(dǎo)彈；(b) SM反艦導(dǎo)彈；(c) “海上破壞者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)

圖2艦船目標(biāo)不同階段紅外成像

1.2 對地成像末制導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)狀

國外典型對地攻擊武器主要包括空射、艦射、陸基等不同發(fā)射形式的空地導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈等，如“小牛”空地導(dǎo)彈、“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈以及“標(biāo)槍”反坦克導(dǎo)彈等，多采用電視、紅外等成像制導(dǎo)作為末制導(dǎo)方式。同時(shí)，也發(fā)展了多型電視/紅外、紅外/雷達(dá)等多模復(fù)合末制導(dǎo)技術(shù)的對地武器。

空地導(dǎo)彈等對地打擊武器在成像末制導(dǎo)階段面臨復(fù)雜地面背景環(huán)境與強(qiáng)電磁對抗環(huán)境，其作戰(zhàn)目標(biāo)類型包括裝甲車等快速運(yùn)動目標(biāo)、陣地等固定工事。一般地，與反艦導(dǎo)彈類似，其成像末制導(dǎo)采用人在回路與智能信息處理融合的方式實(shí)現(xiàn)捕獲、跟蹤，智能信息處理可根據(jù)攻擊任務(wù)和目標(biāo)特性大致劃分為三個(gè)階段：①遠(yuǎn)距目標(biāo)截獲階段，主要面臨森林、沙漠、草地、城市、鄉(xiāng)村、天地線等復(fù)雜地物背景帶來的目標(biāo)檢測問題；②中近距目標(biāo)跟蹤階段，主要面臨樹林、建筑物、煙塵、民用車輛、偽裝、煙幕與誘餌對抗等帶來的疑似目標(biāo)與多目標(biāo)識別、目標(biāo)遮擋、跟蹤點(diǎn)漂移等抗遮擋、抗干擾跟蹤問題；③近距目標(biāo)關(guān)鍵部位識別打擊階段，主要面臨目標(biāo)相對尺度變化、煙幕對抗、目標(biāo)充滿探測器視場等帶來的局部關(guān)鍵部位識別、跟蹤點(diǎn)選擇等精確穩(wěn)定跟蹤問題。

圖3(a) 小牛空地導(dǎo)彈；(b) MMP反坦克導(dǎo)彈；(c) JDAM紅外制導(dǎo)炸彈

圖4坦克目標(biāo)不同階段紅外成像

1.3 對空成像末制導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)狀

國外典型對空目標(biāo)作戰(zhàn)武器主要包括空空、艦空、地空等不同發(fā)射形式的空空導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈等，比如“AIM-9X”空空導(dǎo)彈、“標(biāo)準(zhǔn)”系列防空導(dǎo)彈等，中近距格斗彈多采用紅外成像制導(dǎo)作為末制導(dǎo)方式，中遠(yuǎn)程空空、防空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)方式。同時(shí)，為有效應(yīng)對空中目標(biāo)的威脅，各軍事強(qiáng)國積極發(fā)展了紅外雙/ 多波段、紅外/雷達(dá)等末制導(dǎo)體制的新型空空、防空導(dǎo)彈等精確制導(dǎo)武器。

空空導(dǎo)彈等對空目標(biāo)作戰(zhàn)武器在成像末制導(dǎo)階段面臨復(fù)雜的背景環(huán)境與強(qiáng)電磁對抗環(huán)境，其作戰(zhàn)目標(biāo)類型包括戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、導(dǎo)彈等高速、超高速運(yùn)動目標(biāo)。一般地，其成像末制導(dǎo)采用智能信息處理方式實(shí)現(xiàn)自主捕獲、自動 識別與跟蹤，智能信息處理可根據(jù)攻擊任務(wù)和目標(biāo)特性大致劃分為三個(gè)階段：①遠(yuǎn)距目標(biāo)截獲階段，主要面臨亮云、海亮帶、魚鱗光、海天線、沙漠、天地線等上視或下視復(fù)雜背景帶來的目標(biāo)檢測問題；②中近距目標(biāo)跟蹤階段，主要面臨亮云、海亮帶、魚鱗光、紅外點(diǎn)源/面源誘餌對抗等帶來的多疑似目標(biāo)識別、干擾嚴(yán)重遮擋、跟蹤點(diǎn)漂移等抗遮擋、抗干擾跟蹤問題；③近距目標(biāo)關(guān)鍵部位識別打擊階段，主要面臨目標(biāo)相對尺度急劇變化、誘餌對抗、目標(biāo)充滿探測器視場等帶來的局部關(guān)鍵部位識別、跟蹤點(diǎn)選擇等精確穩(wěn)定跟蹤問題。

空中目標(biāo)與地面以及海面等目標(biāo)打擊任務(wù)相比，天空背景與地面、海面等背景相比較為簡單，但作戰(zhàn)目標(biāo)具有更高的速度與機(jī)動性，對成像末制導(dǎo)系統(tǒng)提出更高的實(shí)時(shí)性要求。

圖5(a) AIM-9X空空導(dǎo)彈；(b) Python-5空空導(dǎo)彈；(c) “標(biāo)準(zhǔn)-3”反導(dǎo)攔截彈

圖6空中目標(biāo)不同階段紅外成像

綜上，國外各軍事強(qiáng)國為應(yīng)對不斷出現(xiàn)的高性能目標(biāo)、日益復(fù)雜的對抗環(huán)境，為確保精確制導(dǎo)武器的命中精度和作戰(zhàn)效能，對于成像末制導(dǎo)的發(fā)展方向主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）不斷提高單模成像制導(dǎo)的戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)性與抗干擾能力。通過不斷提升電視CCD、紅外焦平面陣列等成像元件的空間分辨率、靈敏度等性能，為成像末制導(dǎo)系統(tǒng)提供更多的目標(biāo)信息，使得精確制導(dǎo)武器可以更為有效的應(yīng)對復(fù)雜背景及強(qiáng)干擾環(huán)境。

（2）發(fā)展多模復(fù)合制導(dǎo)方式，獲取更多維度的信息。一方面，發(fā)展雙色/多模復(fù)合成像制導(dǎo)，在彌補(bǔ)單模成像制導(dǎo)不足的同時(shí)，發(fā)揮不同成像元件在不同波段和光譜，對不同背景、目標(biāo)和干擾的選擇性探測和抑制的優(yōu)勢，在能量信息、空間信息的基礎(chǔ)上引入光譜信息，提升識別探測能力；另一方面，發(fā)展成像/雷達(dá)復(fù)合制導(dǎo)，充分發(fā)揮成像制導(dǎo)與雷達(dá)制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，彌合二者的缺陷，提升精確制導(dǎo)武器的全氣候全天時(shí)適應(yīng)能力以及復(fù)雜戰(zhàn)場抗干擾性能。

（3）積極將人工智能技術(shù)引入成像末制導(dǎo)，提升巨量戰(zhàn)場信息的處理與應(yīng)對能力。隨著人工智能的發(fā)展，將目標(biāo)檢測、航跡規(guī)劃等深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到成像末制導(dǎo)中，充分利用海量的戰(zhàn)場信息，發(fā)揮自主學(xué)習(xí)與自主推理能力，打破現(xiàn)有的人工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與已知規(guī)律的統(tǒng)計(jì)處理模式，使得精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)效能獲得大幅提升。

2 光電成像末制導(dǎo)智能化技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，已經(jīng)在很大程度上改變了原有的運(yùn)作模式，甚至帶來了顛覆性效應(yīng)。以美國為首的各軍事強(qiáng)國在新一代武器裝備中積極引入人工智能技術(shù)，并且隨著基于人工智能的成像末制導(dǎo)技術(shù)研究成果的涌現(xiàn)，使得精確制導(dǎo)武器智能化程度越來越高。

2.1 美國成像末制導(dǎo)技術(shù)智能化發(fā)展現(xiàn)狀

美 國 新 一 代 反 艦 導(dǎo) 彈 AGM-158C（LRASM），末端制導(dǎo)采用多模復(fù)合制導(dǎo)（紅外成像+被動雷達(dá)）。LRASM突破了多傳感器信息探測與融合、彈載高性能信息處理、自動目標(biāo)識別等技術(shù)，具有多融合制導(dǎo)、自主航線規(guī)劃與危險(xiǎn)規(guī)避、末端自主目標(biāo)篩選與識別和關(guān)鍵部位打擊等智能化特征。憑借自身的多維信息探測、融合以及處理技術(shù)，使得LRASM一方面可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離艦船目標(biāo)的自主識別與捕獲，并能夠通過人工智能技術(shù)在眾多艦艇中剔除虛假目標(biāo)；另一方面，使其能夠在無任何中繼制導(dǎo)信息的支持下，進(jìn)行完全自主導(dǎo)航和攻擊。面對電子對抗日益激烈的戰(zhàn)場環(huán)境，LRASM利用被動雷達(dá)進(jìn)行電子頻譜的檢測定位，能夠在島岸背景下確定威脅位置與區(qū)域，并根據(jù)威脅程度和目標(biāo)編隊(duì)狀態(tài)，自主進(jìn)行航跡規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)高效突防；在距離目標(biāo)較近時(shí)，依靠寬視場、全天候的凝視紅外成像導(dǎo)引頭，通過實(shí)時(shí)紅外圖片與預(yù)存基準(zhǔn)圖片進(jìn)行相關(guān)匹配，識別出目標(biāo)的關(guān)鍵部位進(jìn)行打擊。

美國雷聲公司研制的SDB-II小直徑炸彈（GBU-53），采用了世界上首款三模導(dǎo)引頭，具備惡劣自然環(huán)境下全天時(shí)、全天候攻擊地面目標(biāo)的能力。SDB-II的三模導(dǎo)引頭包括半主動激光傳感器、非制冷紅外成像傳感器和毫米波雷達(dá)。該三模導(dǎo)引頭結(jié)合了激光制導(dǎo)的高命中精度、紅外成像的高目標(biāo)識別率、毫米波雷達(dá)的高穿透性等優(yōu)點(diǎn)，為彈藥的智能化提供了優(yōu)異的傳感器，并結(jié)合智能信息處理技術(shù)，使得SDB-II可以在復(fù)雜地物背景下對坦克、裝甲車輛等目標(biāo)進(jìn)行快速自主分類、識別和跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)全天候條件下對地面固定或移動目標(biāo)的打擊。

2.2 以色列成像末制導(dǎo)技術(shù)智能化發(fā)展現(xiàn)狀

以色列拉斐爾先進(jìn)防務(wù)系統(tǒng)公司研制的“海上破壞者”第五代導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，具備人工智能、場景匹配、自動目標(biāo)識別等獨(dú)特功能。“海上破壞者”配備有先進(jìn)紅外成像導(dǎo)引頭， 能夠通過彈載計(jì)算機(jī)利用深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)場景匹配，使其可以在衛(wèi)星導(dǎo)航拒止區(qū)域正常執(zhí)行打擊任務(wù)；并通過基于人工智能的自動目標(biāo)識別技術(shù)，從攻擊航線上出現(xiàn)的眾多相似目標(biāo)中，準(zhǔn)確識別真實(shí)目標(biāo)，并對目標(biāo)關(guān)鍵部位實(shí)現(xiàn)精確打擊。此外，該導(dǎo)彈配備有先進(jìn)的數(shù)據(jù)鏈，支持“人在回路”的實(shí)時(shí)決策和任務(wù)規(guī)劃，具有多向、同步攻擊能力。

以色列拉斐爾公司研制的SPICE-250制導(dǎo)炸彈，采用電視/紅外雙模成像末制導(dǎo)，利用光電場景匹配技術(shù)、目標(biāo)自動識別技術(shù)（ATA）以及深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對地面固定和移動目標(biāo)的精確打擊。SPICE-250將獲取的地形數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)光電圖像相結(jié)合，利用光電場景匹配技術(shù)，在GPS拒止環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航；SPICE-250利用人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠在復(fù)雜地面背景中自動識別出地面機(jī)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對其的精確打擊。

2.3 其他國家成像末制導(dǎo)技術(shù)智能化發(fā)展現(xiàn)狀

挪威康斯伯格海事公司研制的NSM反艦導(dǎo)彈，可以通NSM武器系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃軟件，基于戰(zhàn)場態(tài)勢/場景數(shù)據(jù)和人員的戰(zhàn)術(shù)要求，自動生成任務(wù)規(guī)劃方案，并可存儲200個(gè)航路點(diǎn)的自行數(shù)據(jù)，相較于捕鯨叉Block II的8個(gè)航路點(diǎn)有了質(zhì)的飛躍。NSM采用先進(jìn)雙波段（3 ～ 5和8 ～ 12）寬視場智能型紅外成像（I3R）導(dǎo)引頭，該導(dǎo)引頭能夠獲取遠(yuǎn)距離目標(biāo)的高解析度雙頻紅外圖像，并通過基于模板數(shù)據(jù)庫的自動目標(biāo)識別（ATR）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜背景下的預(yù)定目標(biāo)的分選和跟蹤，并能夠按照發(fā)射前選定的瞄準(zhǔn)點(diǎn)，打擊目標(biāo)的關(guān)鍵部位。該導(dǎo)引頭還內(nèi)置有誘餌參數(shù)識別技術(shù)，能夠從機(jī)理上提升對抗艦載紅外電源干擾、箔條干擾等性能。

圖7(a) SDB-II小直徑炸彈；(b) SPICE-250制導(dǎo)炸彈

目前，國內(nèi)外還未出現(xiàn)過真正意義上的完全智能化的精確制導(dǎo)武器。LRASM反艦導(dǎo)彈、“海上破壞者”導(dǎo)彈系統(tǒng)等新一代精確制導(dǎo)武器，通過應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，在自動目標(biāo)識別、航跡規(guī)劃等方面呈現(xiàn)出一定的智能化特征。

3 未來復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境作戰(zhàn)需求分析

隨著新軍事技術(shù)的不斷變革和作戰(zhàn)理念的不斷推陳出新，精確制導(dǎo)武器所面臨的作戰(zhàn)目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)發(fā)生了巨大變化：高速、高機(jī)動、多頻譜隱身的高性能目標(biāo)不斷涌現(xiàn)；有源干擾、無源干擾等先進(jìn)干擾手段大量使用，電磁環(huán)境日趨復(fù)雜；先進(jìn)反導(dǎo)防御系統(tǒng)、有人機(jī)-無人機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)等的應(yīng)用，使得精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜嚴(yán)苛。這就對精確制導(dǎo)武器的精準(zhǔn)探測、精確打擊、可靠突防等提出了較高要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 目標(biāo)生存能力大幅提升

隨著隱身、偽裝等軍事技術(shù)的發(fā)展，軍事目標(biāo)的生存性大幅提高，同時(shí)對精確制導(dǎo)武器的成像末制導(dǎo)提出了更高要求。新一代戰(zhàn)機(jī)F-22利用外形隱身技術(shù)大幅減少紅外輻射，并配備有先進(jìn)的推力矢量控制發(fā)動機(jī)，對空空導(dǎo)彈的目標(biāo)截獲與快速穩(wěn)定跟蹤提出了更高要求。德國MEKO型護(hù)衛(wèi)艦艦體使用了大量復(fù)合材料，并通過冷卻廢氣、屏蔽散熱裝置等措施，達(dá)到了較好的紅外隱身性能，這就為反艦導(dǎo)彈紅外末制導(dǎo)的目標(biāo)探測與識別帶來了更大的挑戰(zhàn)。迷彩技術(shù)、遮蔽技術(shù)的使用，使得地面目標(biāo)在光電探測方面呈現(xiàn)出低可探測性，而利用示假技術(shù)仿造的假目標(biāo)，與真實(shí)目標(biāo)具有相同的光電特性，對空地導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈等的成像探測與目標(biāo)識別提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

圖8(a) F-22紅外特征；(b) EF-2000紅外特征

3.2對抗環(huán)境愈加劇烈

隨著各類對抗技術(shù)的發(fā)展，使得精確制導(dǎo)武器成像末制導(dǎo)的對抗日趨激烈，主要表現(xiàn)在：

（1）光電告警技術(shù)與設(shè)備的廣泛使用。F-35裝備了量身定制的分布式孔徑感知系統(tǒng)（EO DAS），利用“智能化威脅數(shù)據(jù)庫識別系統(tǒng)”，通過深度學(xué)習(xí)自主分析海量的態(tài)勢感知數(shù)據(jù)，自主判斷識別目標(biāo)類型，輔助預(yù)測分析或預(yù)警，大幅提升了目標(biāo)全向感知能力與防御對抗能力。蘇-35配備了先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)光電傳感器綜合系統(tǒng)及機(jī)載“決斗系統(tǒng)”人工智能輔助作戰(zhàn)系統(tǒng)，大幅增強(qiáng)了導(dǎo)彈全向告警能力，將飛機(jī)上雷達(dá)、IRST、導(dǎo)航系統(tǒng)等獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和管理，計(jì)算出最佳的飛行和作戰(zhàn)方案，提交給飛行員決策，更是大幅強(qiáng)化了干擾自主對抗效能。

（2）各類無源、有源干擾設(shè)備廣泛使用。常用的紅外點(diǎn)源誘餌彈通過改變干擾釋放策略，以不同壓制比的多誘餌彈向多方向投放來提高干擾效果；面源型紅外誘餌、煙幕裝置等，可為飛機(jī)、艦船、裝甲車輛等目標(biāo)提供視場遮蔽；伴飛誘餌或拖曳式誘餌，可模擬飛機(jī)的運(yùn)動軌跡；新型誘餌在多光譜特性、能量特性、形狀特性和運(yùn)動特性上更加逼近目標(biāo)，對抗過程中，對目標(biāo)形成大面積、長時(shí)間的遮蔽，分離后又形成目標(biāo)與誘餌的混淆；新型的多光譜煙幕裝置，可以為艦船、坦克等提供可見光和多波段紅外遮蔽；上述“軟”殺傷手段，對精確制導(dǎo)武器的自動目標(biāo)識別技術(shù)提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

（3）激光定向能干擾裝置、近程武器防御系統(tǒng)等“硬”殺傷武器的大量應(yīng)用。激光定向能干擾裝置，能夠在探測到來襲導(dǎo)彈時(shí)向?qū)棸l(fā)出高能量激光，使成像導(dǎo)引頭致盲或致眩，從而破壞精確制導(dǎo)武器對目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤造成脫靶；近程武器防御系統(tǒng)能夠?qū)硪u導(dǎo)彈等直接實(shí)施硬殺傷，對精確制導(dǎo)武器的突防能力帶來了更高的挑戰(zhàn)。

圖9(a) F-35的EO DAS實(shí)時(shí)探測結(jié)果；(b) 坦克煙幕投放；(c) SYLENA誘餌發(fā)射裝置

4 光電成像末制導(dǎo)智能化關(guān)鍵技術(shù)與能力分析

面對未來“環(huán)境高復(fù)雜、博弈強(qiáng)對抗、響應(yīng)高實(shí)時(shí)、信息不完整、邊界不確定”的戰(zhàn)爭挑戰(zhàn)，成像末制導(dǎo)技術(shù)的智能化能力特征需求如下：

（1）分布式/異構(gòu)自主協(xié)同探測能力

精確制導(dǎo)打擊群（多個(gè)/多種精確打擊武器組成）的每個(gè)成員作為探測感知節(jié)點(diǎn)對目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同探測，根據(jù)不同探測體制傳感器在不同任務(wù)環(huán)境下的效用，自主進(jìn)行各探測節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)打擊過程中的任務(wù)分配、調(diào)度優(yōu)化以及組合使用，在極大拓展目標(biāo)探測時(shí)空感知范圍的同時(shí)，提高探測感知的可靠性。

（2）多維度信息智能融合處理能力

對不同探測體制傳感器、不同平臺傳感器等獲取的多維度、多層次信息進(jìn)行自主數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)融合，并對目標(biāo)信息進(jìn)行甄別和強(qiáng)化，為成像末制導(dǎo)提供高品質(zhì)的有用信息，增強(qiáng)成像末制導(dǎo)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力與環(huán)境適應(yīng)性。

（3）戰(zhàn)場環(huán)境感知與態(tài)勢理解能力

在通過協(xié)同探測以及優(yōu)異的信息融合處理能力獲取目標(biāo)以及環(huán)境的多維度融合信息的同時(shí)，能夠依據(jù)該信息，在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境中準(zhǔn)確、快速、全面地了解當(dāng)前的戰(zhàn)場態(tài)勢和變化趨勢，為自主決策等提供戰(zhàn)場環(huán)境信息支持。

（4）探測制導(dǎo)一體化與自主決策能力

在對戰(zhàn)場態(tài)勢感知與態(tài)勢理解的基礎(chǔ)上，能夠按照現(xiàn)有態(tài)勢，以實(shí)現(xiàn)打擊效能最大化為目的，自主決策打擊群中每個(gè)成員的作戰(zhàn)方案，并能夠根據(jù)實(shí)時(shí)探測信息，實(shí)時(shí)調(diào)整方案細(xì)節(jié)，確保在有效規(guī)避威脅的同時(shí)，順利完成打擊任務(wù)。

（5）自學(xué)習(xí)自進(jìn)化自推理能力

精確制導(dǎo)武器在戰(zhàn)場中，時(shí)時(shí)刻刻獲取海量信息，在對信息進(jìn)行融合、理解的同時(shí)，能夠基于戰(zhàn)場信息，自主對戰(zhàn)場態(tài)勢、決策結(jié)果等進(jìn)行推理；并可以依賴自主決策、自主行動以及戰(zhàn)場的實(shí)時(shí)反饋，來進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在不斷地學(xué)習(xí)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)自我進(jìn)化。

（6）協(xié)同識別與協(xié)同抗干擾能力

依靠協(xié)同探測能力，通過將不同裝備自行組網(wǎng)，使得各節(jié)點(diǎn)在獲取多維信息的同時(shí)，在某些節(jié)點(diǎn)因“軟”、“硬”殺傷干擾導(dǎo)致探測性能下降甚至失效時(shí)，可通過其他節(jié)點(diǎn)獲取探測信息，保證打擊任務(wù)的繼續(xù)執(zhí)行。依靠戰(zhàn)場環(huán)境感知與態(tài)勢理解能力，實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得各節(jié)點(diǎn)之間保持最佳的探測、通信與抗干擾性能。在某些節(jié)點(diǎn)遭受多種干擾對抗甚至丟失時(shí)，能夠憑借自主決策能力，重新對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，形成多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，使得集群可以有效應(yīng)對多維度多方向干擾的同時(shí)，具備多任務(wù)并行處理能力。

綜上所述，精確制導(dǎo)武器走向智能化、成像末制導(dǎo)智能化均是技術(shù)發(fā)展的必然，綜合精確制導(dǎo)武器未來作戰(zhàn)環(huán)境、人工智能未來發(fā)展趨勢、人腦認(rèn)知與思維特點(diǎn)，圍繞精確制導(dǎo)武器的應(yīng)用，提出將成像末制導(dǎo)的智能化劃分為三個(gè)階段：功能級智能技術(shù)、系統(tǒng)級單體智能技術(shù)、體系級群體智能技術(shù)。

（1）功能級智能技術(shù)

以彈載應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，以成像末制導(dǎo)過程為突破點(diǎn)，立足智能化技術(shù)在自動目標(biāo)識別、自主導(dǎo)航、多模態(tài)信息融合等方向的研究，提升精確制導(dǎo)武器在戰(zhàn)場感知、目標(biāo)識別、自主導(dǎo)航、干擾對抗與自主突防以及自主決策方面的智能化水平。針對當(dāng)前的多波段、多模復(fù)合導(dǎo)引頭，推進(jìn)多模態(tài)及多波段智能探測與融合技術(shù)、探測與制導(dǎo)一體化信息處理技術(shù)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輕量化技術(shù)等的工程化應(yīng)用。開展基于場景與態(tài)勢感知的自適應(yīng)智能復(fù)合/融合技術(shù)，智能網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與信息處理架構(gòu)動態(tài)重組、智能目標(biāo)識別、云端人工智能等技術(shù)的研究，使得成像末制導(dǎo)具備人類視覺的部分認(rèn)知功能，達(dá)到功能級智能化水平，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級單體智能技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。

（2）系統(tǒng)級單體智能技術(shù)

精確制導(dǎo)武器作為作戰(zhàn)體系中獨(dú)立自主的一員，對于作戰(zhàn)支撐體系不再僅僅是依屬關(guān)系，而是能夠自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、識別目標(biāo)、攻擊目標(biāo)。成像末制導(dǎo)具備個(gè)體對某單一/多個(gè)目標(biāo)的探知、感知、認(rèn)知處理的視覺腦啟發(fā)信息處理流程與特征，完全具備人類視覺的全部認(rèn)知功能。開展關(guān)鍵特征、關(guān)鍵思維模式等的自學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)、自進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)、自遷移網(wǎng)絡(luò)、自推理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，記憶與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，個(gè)體視覺與運(yùn)動關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專用類腦信息處理架構(gòu)與處理器等技術(shù)研究。

（3）體系級群體智能技術(shù)

精確制導(dǎo)武器發(fā)展到最后，能夠明白作戰(zhàn)意圖，并為實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的，能夠在作戰(zhàn)集群中自主完成各作戰(zhàn)成員的任務(wù)分配與合作，完全具備人類的社會化分工能力。成像末制導(dǎo)具備群體對某單一/多個(gè)目標(biāo)的探知、感知、認(rèn)知處理的視覺腦啟發(fā)信息處理流程與特征，主要是開展群體關(guān)鍵特征、群體關(guān)鍵思維模式等的協(xié)同自學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)、自進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)、自遷移網(wǎng)絡(luò)、自推理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，群體記憶與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，群體視覺與運(yùn)動關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專用類腦協(xié)同信息處理架構(gòu)與處理器等技術(shù)研究。

5 結(jié)論

本文分析總結(jié)了國外對海、對地、對空目標(biāo)作戰(zhàn)成像精確制導(dǎo)武器的末制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的關(guān)鍵難點(diǎn)與智能信息處理技術(shù)原理、智能化水平，以及當(dāng)前國外成像末制導(dǎo)智能化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。分析了未來高性能目標(biāo)、復(fù)雜對抗環(huán)境、多任務(wù)需求以及新的作戰(zhàn)模式對成像末制導(dǎo)技術(shù)智能化帶來的挑戰(zhàn)。參考人工智能技術(shù)與人腦智能的對應(yīng)關(guān)系，提出了實(shí)現(xiàn)成像末制導(dǎo)智能化的六個(gè)能力特征需求以及三個(gè)發(fā)展階段。通過國外成像末制導(dǎo)智能化技術(shù)的發(fā)展分析，為我國光電成像末制導(dǎo)武器智能化技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

本文出處

發(fā)表于：《紅外與激光工程》

論文鏈接：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1261.TN.20221111.1532.010.html

審核編輯 ：李倩