您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:刘伯温高手论坛 > 图像匹配 >

战斧巡航导弹的导引系统:图像匹配应用

发布时间:2019-06-12 04:55 来源:未知 编辑:admin

  “战斧”式巡航导弹是美军最常用的一款防区外打击武器。导弹长5.56米,起飞重量1.2吨,按照实际用途不同,其作战距离和弹头装药量也不同,射程最大达2500公里,最大时速达891公里,攻击精度2000公里不超过10米。除了导弹自身涂刷有特殊涂料可吸收雷达波外,其自身雷达反射面积同样很小,再加上在其海上7-15米、陆上平坦地区60米以下、山地150米的巡航高度,战斧”式巡航导弹具有强大的低空突防能力。

  2015年,美国海军的战斧巡航导弹成功刺穿正在移动的金属集装箱,这标志着美军将远程武器应用于移动目标技术的进一步提升。

  “战斧”式巡航导弹的产生得利于科技的发展。上世纪五十年代美国首先研制出地形轮廓匹配(Terrain Contour Matching,TERCOM)导引系统,体积比过去的使用雷达做为地形比较的导引系统要小且轻,但是在精确度上有大幅的提升,也因此成为美国两款巡航导弹的导引系统。

  图像匹配是指将两个不同传感器对同一景物摄取下来的两幅图像在空间上对准,以确定出这两幅图像之间相对平移的过程。随着科学技术的进步,图像匹配技术己经成为信息图像处理领域中极为重要和基本的技术。

  地球表面的山川、平原、森林、河流、海湾、建筑物等构成了地表特征性状,这些信息一般不随时间和气候的变化而变化,也难以伪装和隐蔽。利用这些地表特征信息进行的导航方式称为图像匹配导航。预先将飞行器经过的地域,通过大地测量、航空摄影、卫星摄影或已有的地形图等方法将地型数据(主要是地形位置和高度数据)制作成数字化地图,储存在飞行器的计算机中,这种地图称为原图。

  飞行器在飞越己经数字化的预定空域时,其上的探测设备再次对该区域进行测量(录取),取得实际的地表特征图像,将实时图与预先存储的原图进行比较,由此可以确定飞行器实际飞行的地理位置与标准位置的偏差,用以对飞行器进行导航。

  图像匹配又分为景象匹配和地形匹配导航。地形匹配导航是以地形高度轮廓为匹配特征,通常用无线电高度表测量沿航迹的高度数据,与预先获得的航道上的区域地形数据比较,若不一致,表明偏离了预定的飞行航迹。这种方式是一维匹配导航,适合于山丘地形的飞行。单纯的地形数据不能提供地理坐标位置,匹配导航必须与其他导航方式进行组合,如地形/惯性组合导航,就是由惯性导航系统提供地理位置信息,利用地形匹配修正惯性导航的误差,以提高定位精度。

  作为地形匹配导航系统采用的典型地形匹配方法,地形轮廓匹配(TERCOM)即地形高度相关方法的导航精度高达10~300m,抗干扰能力强,虽然实时性和机动性差,但却适合巡航导弹的飞行特点,并已成功应用于...地形匹配制导雷达利用存贮参考地图与实际地形相比较,确定导弹的位置.必要的话,导弹就会改变路线。

  而景象匹配导航是以一定匹配的地表特征,采用摄像等图像成像装置录取飞行轨迹周围或目标附近地区地貌,与存储在飞行器上的原图比较,进行匹配导航。景象匹配属于二维匹配导航,可以确定飞行器两个坐标的偏差,适合于平坦地区。原理与地形匹配是类似的,两者的差别在于,景象匹配是在一定范围内,将实时图与网络化的数字地图逐格进行匹配,找出原因与实时图相似度最大的部分区域,来估计飞行器的地理位置。

  在导弹的制导中,巡航导弹和弹道导弹在经过远距离飞行,到达目标区后,通过从高空摄取地面的实时图像,并将所摄取的实时图像与弹上计算机中事先存储的地面图像比较,采用景象匹配技术进行末制导,修正飞行轨迹和偏差。

  景像匹配导航需要在使用前预先制作大量数字化地图。对于导弹这样的武器系统,在出厂时是无法预先知道在哪里使用的,必须在使用前临时安装航线和目标附近的数字化地图。

  “战斧”式巡航导弹可以从水面舰艇发射,也可以从潜艇发射。导弹在海面上采用惯性制导系统,按程序控制飞行。进入陆地后巡航高度在60m以下,在崎岖山区可增至150m,这时采用地形匹配导航,进行航线修正和地形回避。

  进入目标区后,采用景象匹配确定出导弹的当前位置,或者偏离预定位置的纵向和横向偏差,从而完成导弹的寻的导航和目标末制导,精确修正飞行轨迹,提高命中精度

  据国内军事媒体分析,国内的巡航导弹也应用了数字场景匹配区域关联制导系统。长剑-20(AKD-20)作为中国空军第一款远程空射巡航导弹,推测目前的AKD20具有较为完善的制导系统,包括惯性/GPS导航系统,地形匹配导航系统以及数字场景匹配区域关联制导系统。其中惯性导航系统(INS)较为成熟,其核心为激光陀螺,精度较高,但是随着飞行时间的增长其漂移误差会累积,因此需要用GPS来修正。

  由于KD20巡航导弹的射程较远加上GPS信号容易被干扰,惯性/GPS导航系统无法保证远程飞行的导航精度,所以KD20在巡航中段同时也采用了地形匹配导航系统(TERCOM)。该系统主要由雷达高度表测量相对于地面的飞行高度来获取地形起伏的数据,通过该数据与导弹上储存的数字地形图相匹配来对导弹进行定位。地形匹配导航系统的缺点在于飞行航线上地形起伏必须要有足够的差异,因而该系统在平原沙漠地区其可靠性会有所降低,而在大洋中基本上无效。

  由于地形匹配导航系统无法对目标进行精确定位,KD20在其飞行末段采用了数字场景匹配区域关联制导系统(DSMAC)。该系统利用红外成像摄像头或CCD电视摄像头获取末段地形以及目标的图像,并将其与导弹上储存的数字图像进行匹配,从而能够对目标进行精确定位,最大限度地消除了惯性和地形匹配导航系统的误差。KD20巡航导弹通过采用多种制导手段进行取长补短,大幅提高了其命中精度,使其具备了对千里之外的某座建筑或桥梁等特定目标进行定点清除的能力,制导系统达到了国际先进水平(相当于战斧Block III)。

  9月5日,正在印度访问的日本自民党总裁外交特别助理河井克行表示,“已经到了应认真讨论让自卫队拥有中程弹道导弹和巡航导弹的时候了。”实际上,今年5月就有日本政府官员透露,日本政府正考虑引进“战斧”巡航导弹,以对朝鲜的导弹基地实施先发制人的打击。

  日本引进“战斧”巡航导弹并非一厢情愿。2013年,美日两国就开始讨论向日本提供“战斧”巡航导弹的可能性。据日本媒体9月9日报道,特朗普政府正在研究向日本扩大武器出口范围,有可能向日本提供包括“战斧”巡航导弹在内的进攻性武器。

  美国一直将“战斧”巡航导弹视为“准战略武器”而刻意限制其出口,此前只向英国出售过。此番美国计划向日本提供“战斧”,自有其多重考量。从技术水平来看,由于超高声速打击武器已成为美军装备发展的重要方向,飞行速度只有0.8马赫左右的“战斧”巡航导弹已经过时。

  另外,美国正计划对库存的3250枚“战斧”巡航导弹进行升级,预计共需8.1亿美元的改装费用。由于经费原因,目前美国国会还没有批准这个项目。这或许也是美国军工复合体推动特朗普政府向日本出售“战斧”巡航导弹的原因之一。

  “战斧”巡航导弹由美国通用动力公司1972年开始研制,在1991年的海湾战争中一战成名。根据不同军种的具体需求,美军又陆续研发了陆攻型、反舰型等多种型号。按照对陆攻击型“战斧”巡航导弹1300公里的射程计算,从日本海发射的“战斧”可覆盖朝鲜半岛全境和更远的地区。近年来,美军对“战斧”巡航导弹做了一系列技术升级,进一步提高了其对海上移动目标的打击能力。

  鉴于对陆攻击型“战斧”导弹的进攻性过强,造成军事冲突失控的风险极大,美国能否向日本提供此型“战斧”巡航导弹尚存疑问。在多型“战斧”巡航导弹中,最可能提供给日本的是对海攻击型“战斧”巡航导弹。

  由于日本没有战略轰炸机这样的空中发射平台,所以日本只可能为海上自卫队引进潜射或舰射型的“战斧”巡航导弹。目前来看,日本海上自卫队的8艘“苍龙”级和10艘“亲潮”级潜艇都具备发射潜射巡航导弹的能力,而其两艘“爱宕”级和4艘“金刚”级“宙斯盾”驱逐舰也装备了能够发射舰射型“战斧”巡航导弹的MK41垂直发射系统。按照美军标准,一艘“宙斯盾”驱逐舰通常可以搭载30枚“战斧”巡航导弹。依此标准计算,日本海上自卫队的6艘“宙斯盾”驱逐舰至少可以一次性搭载180枚舰射型“战斧”巡航导弹,再加上18艘常规动力潜艇所搭载的潜射型“战斧”巡航导弹,将大幅提高日本自卫队进攻作战能力。

  日本引进“战斧”,当前主要面临的是法律障碍。如果日本拥有了这种进攻性武器,将进一步推翻日本的专守防卫政策,打破东北亚地区已有的战略平衡,从而进一步加剧地区的紧张局势,周边国家都应对此保持高度警惕。

  美国早在上世纪80年代曾提出过“武库机”概念。美军考虑将其现有的轰炸机或商业飞机(如波音747飞机),改装成一架能够携载50~70枚导弹的飞行弹药库。但由于信息联通和精确制导武器不足,以及大型飞行平台防护性能差等问题,最终放弃了该项目。

  到了上世纪90年代,美国海军提出武库舰项目,要建造一批可携带数百枚导弹的大型水面舰艇,依靠舰队其他舰艇的数据信息支援,对地面、海上或空中目标实施火力打击。武库舰最终并未建造,美国海军仅对4艘俄亥俄级核潜艇进行了改装,使其成为可携带多达154枚战斧巡航导弹的发射平台,能在防区外为作战行动提供强大的精确火力支援。“武库机”概念的提出,其实就是将武库平台的概念从海上延伸到空中。

  简单来说,武库机就是美国空军一种脑洞大开的设想,就是把美军现役轰炸机、运输机乃至大型民航机改装成“空中武器库”——也就是所谓的空中武库机,使其能够装载大量的、多种类型的精确制导弹药,包括巡航导弹、空空导弹、小直径炸弹等等。

  武库机的概念相当的简单粗暴!冷战时期,美军就曾设想把B-1、C-17、波音-747改装成能够装载六七十枚导弹的“飞行弹药库”。譬如B-1轰炸机,该机共有3个大型弹舱,最大载弹量达34吨,携带数十枚AIM-54A远程空空导弹(443千克)毫无压力,最多挂载6枚“不死鸟”的F-14显然无法和它相提并论;

  再以波音747为例,如果将其内部掏空,最多可以装载72枚AGM-86远程巡航导弹,搭载核弹头在防区外发起打击,后果简直是毁灭性的。

  不过,这个想法虽好但是项目最终却被放弃了:一个是没有那种作战需求,运输机或大飞机上装载那么多大杀器这是要对付谁?一个是这种大型飞行平台防护性能太差,一旦被击中后果可想而知。

  近些年来,美国空军又重拾武库机的概念,要从B-52、B-1战略轰炸机以及C-17、C-130运输机选择一款机型,将其改装为可携带多种型号常规弹药的空中发射平台。当然了,还要与F-22/F-35隐形战机联网,实现协同作战。隐形战机的内置弹舱载弹量有限,使用现役可靠机型改装武库机能够很好的弥补这一缺陷,而且成本也不会太大,但是实际使用上依旧会存在各种问题,比如协同作战时存在的技术难题,比如体型庞大的武库机本身生存性差的弱点。

  隐身飞机出现以来,一直受困于弹仓面积狭小带弹量少和外挂载弹量多不隐身的矛盾。早在海湾战争期间,F-117隐身飞机攻击目标时必须携带激光制导炸弹,但却仅能携带两枚908千克炸弹,一个架次最多攻击2个目标,作战效损比太低。为此,美军科学家开始谋求一种重量在110千克左右,能塞进F-22和F-35弹仓内大量携带的作战武器,最终的成果就是SDB小直径炸弹。

  GBU-39小直径炸弹重110千克,一个SDB系统有4枚GBU-39小直径炸弹、载弹系统、任务系统和后勤支援系统组成,整套系统重664千克,长3.6米,宽0.4米,高0.4米,采取BRU-61/A四弹位弹架系统,具有弹仓电子系统和4个炸弹弹射装置,该系统具备模块化能力,可以和多种飞机集成。

  小直径炸弹让美军各种机型的带弹量大大增加,其中F-15E能够外挂20枚,F-16可挂载8枚,F-22和F-35单个内置弹仓可挂载8枚,外挂16枚。而当该武器配装在轰炸机上更为可怕,B-1B轰炸机可携带288枚,著名的B-2轰炸机可以挂载192枚,B-52可携带144枚。

  一架B-2隐身突防袭击对方机场时,如果攻击跑道目标,每个跑道按6个瞄准点计算,可直接瘫痪30多个机场。这相当于一个大国主要战略方向的机场数量总和,如果攻击雷达和导弹阵地,平均2枚攻击一个目标,有效摧毁概率为80%,可摧毁76个目标雷达和地导目标会被摧毁,亦相当于一个大国战区雷达、地导目标总和,一架B-2就能干掉一个战区,威力之大可想而知。有了小直径炸弹,所有轰炸机无需改装就能成为真正的武库机。

http://shinnpaint.com/tuxiangpipei/304.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有