現今激光制導武器得到了廣泛使用和快速發(fā)展，介紹了世界上具有代表性的激光制導 武器，包括激光制導炸彈、導彈、火箭彈，以及含激光半主動制導的多模復合制導武器的發(fā)展現狀；在此基礎上，總結分析了激光半主動制導武器的特點；并在發(fā)展多模復合制導、激光導引頭小型化 等多方面，提出了激光制導武器的發(fā)展趨勢。

激光制導武器具有精度高、抗干擾能力強、 結構簡單、成本低等特點，并易與其它制導系統 兼容，現今已廣泛應用于多種武器裝備，并在近 些年世界局部戰(zhàn)爭與沖突中，發(fā)揮著越來越重要 的作用。同時，激光制導技術還與其它新技術相 結合，不斷擴大其應用領域，產生了許多新的武 器裝備，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

精確制導武器具備精度高、射程遠，備彈量大、持續(xù)作戰(zhàn)時間長、反應時間 短、效費比高等優(yōu)點，具有重要戰(zhàn)略地位。根據不同制導原理精確制導武器可 以分為尋的式制導、慣性制導、衛(wèi)星定位制導、復合制導等，其中尋的式制導 主要有全主動式制導與半主動式制導。尋的式制導根據尋的器的不同又可分為 激光尋的制導、雷達尋的制導和紅外尋的制導。激光制導作為精確制導的重要 組成部分，其制導精度高、目標命中率好、抗干擾能力強、且容易和其他制導武 器相兼容，基于以上優(yōu)點激光制導成為當今世界應用于武器裝備上的主流制導方 式，在精確制導領域中發(fā)揮著巨大的作用。 

20世紀60年代初激光制導作為一門新技術開始發(fā)展起來，它是利用激光獲得 制導信息或傳輸制導指令使彈體按一定導引規(guī)律飛向目標的制導技術。激光制導 技術可被分為激光主動制導與激光半主動制導。激光主動制導特征是其激光指 示器安裝在導引頭上，在彈體發(fā)射后激光指示器主動發(fā)射激光并接收激光回波信 號，之后進行信號的采集與數據處理、目標圖像識別與匹配等工作。激光主動制 導工作原理示意圖如圖1-1所示。激光主動制導具有較高的自動化與智能化水 平，可以真正實現“發(fā)射后不管”，且制導精度高、抗干擾水平優(yōu)越，在未來有 廣闊的應用前景。但就當前科技水平限制，激光主動制導技術尚未成熟，在實 際中應用較少，與之相對應的激光半主動制導是應用于武器裝備的主流技術。

激光半主動制導是應用范圍最廣的一種激光制導技術，其制導精度高、抗干 擾能力強、通用性好，結構簡單、成本低廉，被廣泛應用于軍事實戰(zhàn)中。激光半 主動制導技術所裝備的武器初次應用于戰(zhàn)爭中就取得了顯著成效，1968年越南戰(zhàn) 爭中，美軍僅使用二十余枚“寶石路”激光制導炸彈就摧毀了固若金湯的清化大 橋。從此激光半主動制導技術開始在戰(zhàn)爭中大放光彩，許多國家都為此投入大 量人力財力，激光半主動制導技術發(fā)展迅速，根據相關統計在海灣戰(zhàn)爭、科索沃 戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭中，激光制導炸彈是使用最頻繁的精確制導武器。激光半主 動制導系統主要由激光指示器和導引頭組成，其工作原理為首先由激光指示器 發(fā)射激光指向待擊打目標，再由導引頭接收反射或漫反射回的激光信號，進而對 攜帶有目標位置信息的激光信號進行處理后得到角度信息，接著將角度信息傳輸 至彈體控制系統，最后由彈上控制系統生成控制指令導引彈體調整飛行方向，最 終實現對目標的精準打擊。

激光半主動制導（Semi-Active Laser）是尋的制導的一種方式，在導彈發(fā)射之后，射手或載機向目標發(fā)射經過編碼的激光波束，并保持跟蹤照射目標，導彈上的導引頭根據目標反射的激光回波信息，控制導彈飛行，最終命中目標。典型的激光半主動制導武器系統主要由帶激光半主動導引頭的導彈（或炸彈、炮彈）及發(fā)射平臺和激光目標指示器構成。

激光武器指的是利用激光束的能量直接殺傷破壞目標或使其喪失作戰(zhàn)效能的武器。它分為戰(zhàn)略激光武器和戰(zhàn)術激光武器兩大類：

· 戰(zhàn)略激光武器分反衛(wèi)星激光武器和反戰(zhàn)略導彈激光武器兩種。反衛(wèi)星激光武器指的是用來摧毀敵方各種偵察衛(wèi)星、預警衛(wèi)星或使其失效的激光武器。它的作用機理主要是干擾或破壞衛(wèi)星的光電系統。反戰(zhàn)略導彈激光武器主要用于攔截敵方處于助推段飛行的戰(zhàn)略導彈。

· 戰(zhàn)術激光武器可致盲人眼，也可致盲光電系統。致盲人眼的激光武器以波長0.4～1.4微米的可見光和部分近紅外波段的激光致盲效果最佳，尤其以綠色激光最為厲害。戰(zhàn)術激光武器的突出優(yōu)點是反應時間短，可攔擊突然發(fā)現的低空目標。用激光攔擊多目標時，能迅速變換射擊對象，靈活地對付多個目標。

激光武器的缺點是不能全天候作戰(zhàn)，受限于大霧、大雪、大雨，且激光發(fā)射系統屬精密光學系統，在戰(zhàn)場上的生存能力有待考驗。

目標指示器用于地面戰(zhàn)場場景，可以用于LANTIRN（夜間低空導航和目標瞄準紅外系統）這樣的機載場合，也可以用于地面設備，為針對目標的武器提供距離和方位等信息。激光目標指示器是一種相對較大較重（達20 kg）的系統，作用距離約為10 km。一些像“小牛”（Maverick）激光制導炸彈和“海爾法”導彈等這樣的空射武器配有激光導引頭，可定位目標并將武器導向目標。

激光測距儀體積較小，重量比指示器輕（約3～4 lb），它們裝有一對望遠鏡，有效距離約1 km。目前使用的大多數激光目標指示器和測距儀均工作在1.064μm波長下（Nd：YAG），但這并不是一個對視力無害的波長［14d］，因為人眼的敏感范圍為0.4～1.2 μm。

最近出現的一種小巧而堅硬的非制冷中紅外半導體激光二極管把可用頻帶移出了1.4 μm，這超出了對人眼不安全的極限波長。

典型的半導體激光材料有：

●Ho：YAG，發(fā)射的激光波長為2.09～2.10 μm；

●Tm：YAG，發(fā)射的激光波長為2.32 μm；

●Er：YAG，發(fā)射的激光波長為2.94 μm；

●Dy：YLF，發(fā)射的激光波長為4.34 μm。其中，Ho表示鈥，Tm表示銩，Er表示鉺，Dy表示鏑，YAG表示釔鋁石榴石，YLF表示氟化釔鋰。

在軍事應用上，激光雷達用于對目標進行定位、識別，并將武器引向目標。通常情況下，激光雷達通過下列三種圖完成其使命：

●距離圖像：通過處理來自目標散射體的后向散射信號獲得；

●俯仰圖像：勾畫出視場場景內的高度輪廓；

●強度圖像：根據視場內物體的不同反射率而生成。

激光半主動制導具有很高的制導精度和較強的抗干擾能力，可實現有限的射后不管。與紅外成像尋的制導相比，具有系統構成較為簡單、成本較低的優(yōu)點；發(fā)射點與照射點配置靈活，無需全程照射目標，射程不受限制等優(yōu)點。另外，由于在射擊時必須由射手進行目標識別與照射，導引頭只識別跟蹤特定編碼的激光信號，因此可大大提高命中精度，并最大限度地避免誤傷和重復殺傷。激光半主動制導體制可在多種導彈和制導兵器中應用，可從多種載體與平臺上發(fā)射，具有很大的戰(zhàn)場靈活性，是目前應用最為普遍的激光制導體制。

制導炸彈是指投放后能對其彈道進行控制并導向目標的航空炸彈。它是在普通航空炸彈的基礎上增加制導裝置而成的。制導炸彈與導彈不同，導彈本身有動力裝置，可以進行遠距離飛行。而絕大多數制導炸彈本身沒有動力裝置，只能靠飛機投彈時所賦予的初速度作滑翔飛行，在炸彈本身制導設備的作用下，自動修正飛行偏差，控制炸彈準確命中目標；少數帶小動力推進系統的制導炸彈則由于其自帶動力的推進作用，飛行距離以及在空中逗留的時間有所增加。制導炸彈與空地導彈相比，射程較近，機動能力有限，但結構簡單，造價較低。它主要用于炸毀防空兵器、火炮、坦克、裝甲車輛和倉庫；破壞機場跑道、橋梁、堤壩、隧道、特別是堅固的建筑設施，以及炸沉水上目標等。在各種類型的精確制導武器中，制導炸彈占有比較重要的地位。目前，制導炸彈主要有電視制導炸彈和激光制導炸彈。

激光半主動導引頭是半主動制導系統最重要的組成部分，其作用是接收激光 指示器照射目標漫反射回的激光脈沖信號，再由光學系統聚焦成激光光斑照射 在探測器光敏面上，根據激光光斑在探測器光敏面上的位置，計算導引頭航向角 度與俯仰角度，并將其輸出至彈體計算機，從而引導武器正確攻擊目標。 

在激光制導領域中方位角的概念非常重要，現對本論文研制激光半主動導引 頭輸出的導引頭航向角度與俯仰角度做出定義。如圖1-3所示，以導引頭為原點 建立空間直角坐標系，其中Z軸為導引頭的光軸方向，也是導引頭飛行前進方 向，X軸定義為導引頭航向軸，Y軸定義為導引頭俯仰軸。導引頭與目標物體連線 在XOZ與YOZ平面上的分量為OX′與OY'，其中OX′與Z軸夾角φ為導引頭航向 角度，OY′與Z軸夾角ψ為導引頭俯仰角度。 

導引頭輸出角度的準確與否直接決定彈體擊打目標是否命中，可以說導引頭 是激光半主動制導的核心，所以導引頭的研制對于激光半主動制導技術的發(fā)展有 深遠影響。在當前激光半主動制導技術的科研領域中，努力提升導引頭搜尋、追 蹤、捕獲能力，進一步提高導引頭角度測量精度與響應速度是研究的重點方向。開展激光半主動導引頭的研制無論對國家軍事實力的提升還是對社會的長治久安 都有著極其重要的意義。 

下面我們來認識幾種制導武器系統的介紹：

1.電視制導炸彈

電視制導炸彈是裝有電視導引頭、能自動導向的航空炸彈。其工作原理是：飛行員發(fā)現目標后，使電視導引頭的攝像機對準并“鎖住”目標，在載機飛到目標的一定距離內投下炸彈，電視導引頭便自動跟蹤目標，連續(xù)測定彈道偏差，并產生控制指令，控制系統根據指令操縱舵面偏轉，引導炸彈飛向目標。電視制導炸彈的命中精度較高，但受天氣的影響較大，只能在能見度良好的白天使用。

2.激光制導炸彈

激光制導炸彈是裝有激光導引頭、能自動導向的航空炸彈。在普通航空炸彈上安裝一個激光尋的器就成了激光制導炸彈。使用的方法是在載機投彈前先用地面或飛機上的激光照射器照射目標。當機上的激光搜索跟蹤器捕捉到激光反射回波后，即可進行投彈。炸彈投下后，由激光導引頭控制舵面，修正偏差，自動跟蹤被照射的目標。這種炸彈的優(yōu)點是成本較低，由于可用普通航彈改裝，因而成本比電視制導炸彈還要低。激光制導炸彈命中精度高，其命中精度理論誤差不超過1米，比電視制導炸彈精度更高。不足之處是受氣象條件影響較大，遇有雨、霧、灰塵、水汽、煙幕時，命中精度會大大下降。

制導炮彈

制導炮彈是指彈丸上裝有末段制導系統和空氣動力裝置、發(fā)射后能自動捕獲目標并自動導向攻擊目標的炮彈。它是一種長“眼睛”的炮彈，它像導彈那樣自動跟蹤目標，卻沒有導彈那樣的動力裝置；像普通炮彈那樣用火炮來發(fā)射，但又比普通炮彈多一種特殊本領——能自動導向目標，所以它又叫末端制導炮彈。

1.激光制導炮彈

該類炮彈主要有美國的“銅斑蛇”激光制導炮彈，這種炮彈用155毫米榴彈炮發(fā)射，射程為3～20千米，采用激光半主動尋的制導系統。

2.毫米波制導炮彈

該類炮彈主要有美國的“薩達姆”毫米波制導炮彈。這種炮彈被人們譽為“靈巧的智能型炮彈”，它用155毫米或203毫米大口徑榴彈炮發(fā)射，每發(fā)炮彈裝有3個子彈頭，子彈頭用35千兆赫輻射計作被動尋的制導。炮彈發(fā)射后，由延時引信控制母彈在目標區(qū)上空500米高處將子彈頭拋出。子彈頭被拋出后，隨即打開降落傘，以每秒10米的速度下降。當下降到離地面150米左右時，子彈頭內的毫米波探測器開始工作。由于子彈頭掛有渦旋環(huán)形降落傘，所以它能自動旋轉掃描搜索目標。如果透過裝甲鋼板識別出目標，沿探測器方向瞄準的爆炸彈丸就射出去，以10倍音速所產生的高動能貫穿坦克的頂部裝甲，毀傷目標。

3.紅外尋的制導炮彈

該類炮彈主要有瑞典的“斯特勒克斯”制導炮彈，這種炮彈用120毫米迫擊炮發(fā)射。在已知目標方位的情況下，可在距目標8千米時發(fā)射炮彈。當炮彈飛過彈道最高點后，紅外導引頭就開始搜索目標，當搜索到目標所產生的紅外線后，導引頭自動鎖定，在制導與控制系統的作用下飛向目標。

制導地雷

制導地雷是指具有自動辨認目標能力、能主動攻擊一定范圍內活動裝甲目標的新型地雷。它是集自鍛破片技術、遙感技術和微處理技術等高技術于一身的智能武器。目前有反坦克制導地雷和反直升機制導地雷兩種。

1.反坦克制導地雷

該種地雷裝有一個無源音響傳感器和一套通信設備，能發(fā)現300米外的裝甲目標，并待其接近至100米時自行引爆。

2.反直升機制導地雷

該種地雷設在地面，裝有音響傳感器、光電傳感器和微處理機，能自動尋的。它在半徑為1000米的空間內能自動識別敵我目標，待直升機飛臨傳感器警戒范圍內，傳感器引爆地雷，自動拋射將雷體拋向目標，以自鍛破片摧毀目標。

制導魚雷

制導魚雷是進攻性水中兵器，通常由潛艇或水面艦艇發(fā)射，執(zhí)行反潛和反艦任務。自反艦導彈問世以來，在遠距離的反艦戰(zhàn)斗中，導彈的威力已超過魚雷，但在水下作戰(zhàn)領域，尤其是深水作戰(zhàn)領域，魚雷仍占有頭等重要的地位，特別是在潛艇威脅日益嚴重的今天，各國海軍對制導魚雷的發(fā)展更加重視，都把制導魚雷作為重點發(fā)展的水中兵器之一。

今天主要講激光制導導引頭相關知識：

采用激光半主動制導的武器有許多種，在現代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。

1.空對地導彈

著名型號有美國的AGM-114“地獄火”（Hellfire）、AGM-65C“幼畜”（Maverick）、以色列的“獵人”（Nimrod）、南非的“馬庫帕”（MOKOPA）等。這些導彈主要由武裝直升機和攻擊機掛載，用于攻擊地面裝甲目標。

2.激光制導炸彈（Laser Guided Bomb）

美國的“寶石路”（Paveway）系列激光制導炸彈、俄羅斯的KAB系列精確制導炸彈、以色列的“格里芬”系列激光制導炸彈等。

3.坦克載炮射導彈

以色列飛機工業(yè)公司（IAI）于1998年向外界展示了其研制的一種采用激光半主動制導的105毫米炮射導彈“拉哈特”（LAHAT）。“拉哈特”該導彈既可以由發(fā)射它的坦克自行照射目標，也可以由其他坦克、步兵兵組或無人機照射。

4.制導炮彈

目前世界上裝備的制導炮彈主要有兩種，一種是美國的由155毫米榴彈炮發(fā)射的“銅斑蛇”（Copperhead）炮彈，另一種是蘇聯的由152毫米加榴炮發(fā)射的“紅土地”及其系列改型炮彈（有155毫米、122毫米、120毫米等多種口徑）。它們均采用激光半主動制導體制。

激光駕束制導屬于遙控制導。激光駕束制導武器系統由制導儀（制導站）和導彈組成。射手通過發(fā)射瞄準裝置瞄準、跟蹤目標并發(fā)射導彈，同時與發(fā)射制導裝置瞄準線同軸安裝的激光發(fā)射裝置向目標空間發(fā)射經編碼調制的激光束，激光束在導彈飛行的空間形成控制場，導彈發(fā)射后在激光束中飛行，導彈尾部裝有可以感應導彈偏離激光控制場中心的光電探測裝置，當導彈偏離控制場中心時，彈上探測裝置可以測出偏離的大小和方向，彈上制導控制裝置將此偏離信號經處理運算，形成控制信號，將導彈修正到瞄準線上，直至擊中目標。

特點

單色激光亮度高、方向性強、相干性好，可準確地定向發(fā)射，方便進行多種編碼。將激光用于駕束制導，能取得很高的制導精度，很強的抗干擾能力。與有線指令制導相比，激光駕束制導去掉了導線，導彈飛行速度可以更快，機動性更強；激光接收器背對目標安裝，抗干擾能力很強。與采用導引頭的尋的制導體制相比，激光駕束制導具有結構簡單，成本低廉等優(yōu)點。

所謂編碼，是指利用不同的調制頻率、相位、脈沖寬度、脈沖間隔等參數，將制導信息“加載”到激光束上。

在激光駕束制導技術中，要求所選用的激光波長在實戰(zhàn)應用條件下，具有以下特點：

1.大氣傳輸性能良好，傳輸損耗小；

2.該波長有性能較好的光電探測元件，成本不能太高；

3.充分考慮目標背景特性，所選波長有利于從背景中選出目標。

目前，激光駕束制導應用的激光波長主要有：1.06微米（YAG固體激光器）、10.6微米（CO2氣體激光器）、0.9微米（半導體激光器）。

激光導引頭國外發(fā)展情況：

美國陸軍研究實驗室（ARL）正在陸軍技術目標（ATO）下尋求先進的導引頭技術，用于制導精確彈藥，稱為更小，更輕，更便宜的彈藥部件（SLCMC）。具體來說，基于高度實惠的商用 （COTS） 組件的半主動激光 （SAL） 導引頭硬件正在開發(fā)中，并對其進行實驗表征，以便與標準和名義激光目標指示器一起使用。重點是在可能的情況下利用低成本組件技術和工藝，而不會在系統功能上做出重大犧牲。ARL正在開發(fā)的概念由眾多定制的模擬和數字電子電路、一個中央微處理器、一個COTS四光電探測器和一個定制的低成本光學透鏡單元組成。由此產生的原型布局以模塊化方式封裝在三個直徑為 60mm 的圓形印刷電路板上。其輸出設計為與其他車載高重力傳感器集成到制導處理器中，以實時計算動態(tài)車輛狀態(tài)。然后，由此產生的引導解決方案用于驅動嵌入式執(zhí)行器控制系統，從而產生所需的軌跡校正。在論文和演講中，對系統設計和動態(tài)特性（包括相關的控制系統分析）進行了討論。雖然這項工作的重點是適合于炮彈的特性（高重力生存率、射程、反應時間等），但正在開發(fā)的技術適用于各種末端制導彈藥。

激光半主動導引頭總體方案 

激光半主動導引頭是激光半主動制導的核心部件，可以實現目標跟蹤識別并 輸出其方位角度信息?，F代科技武器發(fā)展迅速，激光半主動導引頭性能也在不斷 優(yōu)化與進步，激光導引頭制導性能優(yōu)良與否直接決定打擊目標是否精準，所以研 制一款性能優(yōu)良的激光半主動導引頭十分重要。 

研制一款高速實時激光半主動導引頭，該導引頭能夠捕捉并處理 目標物體反射回的高頻激光脈沖信號，并實時輸出導引頭航向角度與俯仰角度。

激光制導武器能否完成精準打擊主要依賴導引頭角度測量是否準確。而在激 光光源穩(wěn)定的前提下，準確的角度測量需要合適的光電探測器。探測器的選擇十 分重要，它不僅影響角度測量精確程度、實時速度，而且對硬件電路的設計與研 制有參考作用。目前在測量系統中最常用的光電探測器主要有電荷耦合器件 （CCD）、位置敏感探測器（PSD）、四象限光電探測器（QD）等。 

（1）電荷耦合器件（CCD） 

CCD傳感器是由許多個光敏像元MOS電容器按一定規(guī)律排列組成的集成器 件。與傳統的光電探測器不同，它的作用機理是把光信號轉變成電荷，進而通過 模數轉換芯片轉換成數字信號方便計算機進行相應處理。這種通過電荷傳遞信息 的特性使其具有很高的靈敏度，但是由于CCD通過掃描方式輸出，導致對信號的 響應速度慢，外圍驅動電路較為復雜。它具有光電轉換、信息存貯和延時等功 能，而且集成度高、功耗小，已經在攝像、信號處理和存貯領域中得到廣泛的應 用。 

（2）位置敏感探測器（PSD） 

PSD是一種光電位置敏感器件，它是利用半導體橫向光電效應實現定位的， 其光敏面是由光電二極管組成的陣列?？煞譃橐痪SPSD和二維PSD，二者工作原 理基本相同。PSD僅是對入射光能量的重心位置進行敏感探測，所以光斑的形 狀和分布對測量結果沒有影響。PSD無死區(qū)可以實現連續(xù)檢測，并且能有效分辨 不同頻率激光，接收光斑動態(tài)范圍大，外圍電路簡單，但是其靈敏度低，光敏面 邊緣線性度、分辨率較低。 

（3）四象限光電探測器（QD） 

四象限光電探測器（QD）是由四個完全相同的光電二極管按照直角坐標系 的方式排列而成的探測器，利用光刻技術使十字型的死區(qū)平均分割探測器的光敏 面，形成四塊完全相同的探測區(qū)域。由于四個區(qū)域對光信號的響應程度一致，探測靈敏度高，反應速度快，所以可以對高速運動目標進行高精度的測量定 位。QD能夠實現連續(xù)檢測但有死區(qū)、探測靈敏度高，響應速度快，但是其探測 器的分辨率與精度受光斑強度、形狀、光斑質量、算法選擇、外界噪聲、外圍電 路干擾等因素影響較大。通過分析可知，CCD響應時間慢、驅動電路復雜，雖然線性度好、靈 敏度高，但是對圖像的獲取是通過電荷的累積積分來完成的，積分時間將會影響 對動態(tài)目標的測量，特別是對于激光制導這樣高速運動目標的角度測量并不適 用，所以CCD不能作為理想的探測器。PSD響應時間一般、驅動電路簡單，可靠 性高，但是PSD獲取目標的位置是通過對光斑能量中心進行定位來實現，若目標 距離PSD的距離很遠，則不能準確測量，所以PSD通常應用于近距離的激光自準 直系統中，在激光制導這樣遠距離的角度測量系統中不能作為理想的探測器。而 QD的響應速度快、線性度一般、分辨率較高，可以滿足響應速度以及探測精度 等測量需求，所以選擇四象限光電探測器作為光電轉換裝置。 

激光目標回波能量模擬器設計

激光能量模擬器用于模擬制導過程中不同大 氣環(huán)境、不同距離下激光導引頭接收到的回波激 光能量 ，主要由激光器單元、驅動電源單元、衰 減系統單元、控制系統單元、光纖耦合系統、勻光 系統和準直系統等組成。其中，激光器具有大動 態(tài)范圍能量輸出可調功能;控制單位可以控制激 光器輸出，能根據大氣環(huán)境和作用距離的變化調 整能量輸出;光學耦合系統把激光器輸出激光耦 合到光纖中;通過光纖傳輸后由勻光系統進行勻 光，最后又經過平行光管進行準直，來模擬遠處目 標反射能量，并將其直接輸出給激光導引頭。

激光器選用DPS-A激光器，為側面泵浦電光 調Q式激光器，屬于主動調Q范疇，可產生高峰 值功率的脈沖激光，具有結構緊湊，高能量，高峰 值功率等優(yōu)勢。LD側面泵浦源工作在脈沖模式 下，能發(fā)射較高的單脈沖能量，采用主動的電光調 Q方式將脈沖寬度壓縮至納秒范圍內，并且具有 可控性。驅動電源中LD電路部分為LD提供高 峰值的脈沖電流，實現1 064 nm激光的運轉，Q 開關驅動電路用以控制調Q開關，實現納秒級高 峰值功率的短脈沖激光，溫度控制器通過控制電 路，控制發(fā)熱元件的工作溫度，確保激光穩(wěn)定輸 出，同時使諧振腔在恒定溫度范圍內，增強激光器 的環(huán)境適應性，實現外場環(huán)境下的正常運轉。

輸入激光經過第一片偏振片由部分偏振光變 成偏振光，偏振光穿過半波片時，出射光仍為偏振 光，只不過偏振光的振動面旋轉了一定角度 (2θ)。此旋轉角的大小取決于入射光振動平面 與晶體光軸間的夾角θ。偏振光學元件使用布儒 斯特角薄膜偏振器調節(jié)，通過分光元件將光束分 為P光和S光，一個旋轉石英λ/2波片放置在入 射偏振光束上，用來改變P光和S光的比例，從而 調節(jié)輸出光束能量。這兩束光的強度比例可以在 不改變其它參數的情況下連續(xù)變化。為不影響衰 減后的輸出特性，在激光頭前端放置反射型衰減 裝置，衰減后部分激光漫反射到吸收體上。

激光制導武器的半實物仿真系統

激光制導武器的半實物仿真系統可以讓研究人員和學生更清晰的觀測和了解半主 動激光制導武器的工作機制。激光制導武器[5]的仿真系統一般由目標漫反射屏、激光模 擬器和導引頭三部分組成。在論文的半實物仿真系統中，參試的彈上設備有激光導引 頭部件。彈體姿態(tài)運動由兩軸轉臺的兩軸模擬，與轉臺內軸上放置的激光導引頭構成 彈體姿態(tài)模擬系統；激光目標模擬器（即激光信號源）、兩軸轉臺、反射幕共同構成目 標模擬系統，為激光半主動導引頭提供目標環(huán)境，激光目標模擬器控制計算機控制激 光目標模擬器在反射幕上產生可被激光導引頭接收的符合試驗要求的目標光斑，模擬 目標視線運動；

激光目標模擬器裝在兩軸轉臺上，它的目的是向激光導引頭提供指示 目標的光斑，在整個半實物仿真系統在制導過程中，結合反射屏視景系統所生成的場 景，使激光的光斑始終照在場景目標上進行反射。對于導引頭所接收的漫反射回來的光 斑，必須保證其進入導引頭的那部分能量能夠保證探測器的最小可探測信號的要求；彈道解算計算機主要計算導彈彈體方程、目標運動方程、彈目相對運動方程。此外， 彈道解算計算機還要模擬彈載計算機、計算舵機模型等，另外還要形成相應的仿真環(huán) 境設備（兩個兩軸轉臺）的控制指令，使兩軸轉臺上的激光導引頭和目標模擬器在反 射幕上投射的光斑之間形成相對彈目視線運動，同時還將彈目距離輸送給激光目標模 擬器控制計算機，用以實時解算目標光斑的能量及大小；導引頭通過接收目標反射的 激光回波信號作為制導信息源。導引頭探測到的導引信息通過信號采集系統傳輸到彈 道解算計算機中，彈道解算計算機根據設計好的控制規(guī)律和系統模型生成數學舵機控 制指令，構成仿真控制的閉環(huán)回路，控制彈體飛向目標。

1）目標接收系統：目標接收系統主要指紅外導引頭光學系統和目標探測器，它的 功能是在目標捕獲時，將接收光斑的光信號，并匯聚到目標探測器上；

2）目標探測系統：是指由目標探測器探測輸出信號的處理電路，目標接收系統捕 獲到的目標信號經電路處理后可得到彈目視線俯仰角和航向角；

3）彈體姿態(tài)模擬系統：使用兩軸轉臺用來模擬彈體姿態(tài)(俯仰和航向)，通過目標 探測系統得到的目標方位信息作為初始控制量來控制轉臺的俯仰和航向姿態(tài)角，對目 標進行捕獲和跟蹤。

主動式激光制導原理

主動式激光制導方式的激光器位于彈體上，利用俯仰機構實現激光器俯仰和 方位角度的改變，實現較大視場內的掃描，彈載導引頭光學系統接收目標的激光 回波信號后，利用彈載計算機解讀目標的方位信息，通過控制系統調整彈體的飛 行姿態(tài)和軌跡，同時將控制命令發(fā)送給激光器俯仰機構，實現激光束對目標的跟 蹤，其原理如圖所示。這種傳統的主動式激光制導方式由于受激光器和掃描 機構發(fā)展水平的制約，發(fā)展得比較緩慢。本文研究新型主動式激光制導方式， 解決了傳統主動式激光制導存在的缺陷和不足，采用新型掃描結構，實現激光發(fā) 射和接收光路的共路設計，激光指示器和導引頭系統固連在同一個俯仰機構上， 減小整個系統的體積，容易實現導引頭系統的小型化，原理如圖所示。

新型主動式激光制導原理，將導引頭光學系統分成三部分：激光準直擴束系統、掃描系統和激光回波聚焦系統，掃描系統和擴束準直擴束系 統組成激光發(fā)射系統，激光準直擴束系統、掃描系統和激光聚焦系統組成激光回 波接收系統。為了提高系統的探測距離和探測精度，除了要提高光學系統的成像質量外，合理選擇激光器和導引頭光學系統探測器成為整個系統設計的關鍵。

目前，一些組織正在開發(fā)多功能導引頭的概念，這些概念在同一焦平面陣列中提供被動成像和半主動激光（SAL）成像能力。同一導引頭中這兩種功能的組合有望通過減少導彈變體的數量來降低成本。這種組合還允許新的操作概念，例如在任務期間在兩種成像模式之間切換。SAL方面的性能依賴于探測器噪聲和太陽雜波之上的信號檢測。因此，系統規(guī)格比簡單地定義探測器的靈敏度要復雜得多。使用參數輻射計算，我們提出了一個考慮太陽雜波的導引頭品質因數。品質因數可以提供額外的規(guī)格來保證系統的性能。對品質因數的要求是針對各種參與場景和條件估算的。在這種情況下，導引頭的性能是使用參數的公布值和估計值來評估的。

當精確打擊地/空對地導彈的作戰(zhàn)領域擴展到視距外任務時，自主導引頭將很快遇到嚴重困難，特別是在低特征目標和復雜場景方面。我們研究了雙模傳感器，這些傳感器旨在通過將成像傳感器與半主動激光導引頭相結合來克服這些特定問題。這些傳感器提供高可靠性的非視距目標接合，并使用激光目標指示器在操作員的控制下進行，同時一旦被動成像傳感器鎖定在目標上，通過移交跟蹤過程來最大限度地減少目標指定的主動曝光時間。為此，構建了一個實驗室演示器，該演示器帶有一個標準的電視傳感器和一個安裝在 2 軸萬向節(jié)系統上的 InGaAs 4 象限探測器。兩個探測器都使用一個共同的目標;聚焦輻射由分束器分束。四象限檢測器的信號被數字化，隨后由FPGA處理。如果識別出預編程的激光脈沖特性，則評估位置信息并激活云臺系統以使激光光斑居中。隨后，跟蹤器鎖定在成像傳感器信號中發(fā)現的目標特征。一旦確認鎖定，激光器可以自動關閉。我們展示了使用雙模演示器獲得的實驗室和現場測試結果?；谶@些結果，我們計劃在未來用非制冷微測輻射熱計陣列取代電視傳感器。本文將討論這種雙模傳感器的設計和預期性能。

武器系統使用激光導引頭的情況：

去年，在美國提供給烏克蘭的軍援清單中，一款采用激光制導的高精度火箭彈赫然在列。這款火箭彈就是曾在中東戰(zhàn)場大顯身手的“九頭蛇”-70火箭彈。美軍還為其搭配了“高級精確殺傷武器系統（APKWS）”套件，使其具備更加精確的打擊能力。

“九頭蛇”-70火箭彈是美國通用動力公司于20世紀六七十年代研制的無制導空對地火箭彈。該火箭彈一般用7聯裝和19聯裝發(fā)射巢發(fā)射，最大射程為6.4千米，最大速度為2.7馬赫。其MK66固體火箭發(fā)動機長1.06米，重6.2千克，前部可配置不同的戰(zhàn)斗部和引信，如高爆、破甲、子母、燃燒、照明、反坦克、兩用等多種型號的戰(zhàn)斗部。該火箭彈可采用觸發(fā)、近炸、空爆引信，安裝戰(zhàn)斗部后長度為1.29～1.77米?；鸺龔椢膊垦b有三片橫向卷疊式翼片，可以700米每秒的速度穩(wěn)定飛行，有效射程0.5～8千米?！熬蓬^蛇”-70火箭彈一般由直升機或固定翼飛機通過外掛吊艙攜帶，最大的特點是火力密度高，可有力支援地面部隊的作戰(zhàn)行動。但是，由于沒有采用制導技術，這些火箭彈普遍命中精度差，難以有效打擊點目標，大多數情況下只能作為面殺傷武器使用。

20世紀80年代中期，各種型號的“九頭蛇”-70火箭彈已經大量裝備美國陸軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊的直升機。在20世紀90年代以來的多次局部戰(zhàn)爭及地區(qū)沖突中，“九頭蛇”-70火箭彈都曾登場亮相，被公認為美軍使用最廣泛的直升機機載武器。

“九頭蛇”-70火箭彈最大射程（6千米）處的圓概率偏差為100米，這意味著如果想直接命中6千米處的一輛坦克，理論上需要發(fā)射100枚火箭彈。在20世紀90年代初的海灣戰(zhàn)爭期間，鑒于“九頭蛇”-70火箭彈無法有效打擊伊拉克軍隊的士兵、簡易掩體、輕型裝甲車等點目標，美國陸軍不得不動用“海爾法”反坦克導彈。每枚“海爾法”導彈造價超過5萬美元，用來對付這些非坦克點目標實在不劃算。之后，在巴拿馬、索馬里和海地的軍事行動中，美軍的非制導火箭彈進一步暴露了附帶破壞大的缺點，很容易在人群密集地區(qū)造成誤傷，歸根到底仍是命中精度差的緣故。為了解決這一問題，美國陸軍曾一度要求直升機發(fā)射非制導火箭彈時要盡可能靠近目標，如對付卡車大小的目標時，發(fā)射距離要求控制在1千米以內。這顯然不是長久之計，這不僅“浪費”火箭彈的射程，而且現代作戰(zhàn)環(huán)境已經不允許直升機過于靠近目標，因為飛機自身很容易成為“靶子”。

20世紀90年代，發(fā)展精確制導武器在世界軍事強國日益風行。美國陸軍于1996年提出“高級精確殺傷武器系統（APKWS）”概念，期望為“九頭蛇”配上一雙高精度“眼睛”，以填補“九頭蛇”-70火箭彈和“海爾法”反坦克導彈之間的空白。根據當時的設計要求，APKWS在命中精度上應遠遠超過非制導火箭彈，接近“海爾法”的水平——1米左右，從而實現“發(fā)射一枚火箭彈就擊毀一個目標”；在生產成本上要明顯低于“海爾法”，適合打擊那些價值不高的點目標。

當時，美軍庫存中大約有30萬枚“九頭蛇”-70火箭彈，預計僅陸軍就將購買5萬～10萬套制導組件。因此，APKWS概念一經提出，立刻引起工業(yè)界的極大興趣，多個軍火公司表示有意參與制導組件設計競爭。最終，美國陸軍航空與導彈司令部邀請BAE系統公司和雷聲公司參與“二選一”競爭。結果，兩家公司不約而同地提出了半主動激光制導方案，但兩家公司的方案在布局上各有特點。雷聲公司將激光導引頭安裝在火箭彈的頭部，其好處是在火箭彈發(fā)射前導引頭就能鎖定目標。在BAE系統公司的方案中，激光導引頭位于戰(zhàn)斗部和發(fā)動機之間，光學采集裝置均勻分布在4個控制舵面的前緣，這種布局能為導引頭提供較大的視場，允許火箭彈配置幾乎所有類型的戰(zhàn)斗部，但缺點是導引頭無法提前鎖定目標。2000年，BAE系統公司和雷聲公司將各自設計的制導組件裝在“九頭蛇”-70火箭彈上，先后在尤馬試驗場進行了實彈發(fā)射試驗，均聲稱達到了性能要求。美國陸軍研究認為，對于“九頭蛇”火箭彈這樣的廉價武器而言，能否配置多種戰(zhàn)斗部比能否提前鎖定目標更重要，所以最終選擇了BAE系統公司的方案，并初步決定采購5萬～10萬套。

2003年初，美國陸軍指定通用動力公司為主合同商，負責基本型“九頭蛇”APKWS制導火箭彈的集成、試驗和制造工作，并希望能在2005年末交付使用。配備了APKWS的火箭彈與原來的“九頭蛇”-70火箭彈相比，盡管在長度和重量上有所增加，但仍能由標準 M260型7管和M261型19管發(fā)射器發(fā)射，因此可以直接裝備美國陸軍多種現役直升機，包括AH-64“阿帕奇”、AH-1W“眼鏡蛇”、OH-58D“基奧瓦”、UH-60A“黑鷹”等。此外，隨著近年來無人機技術迅速發(fā)展，特別是無人機武裝化逐漸成為潮流，美國陸軍也在考慮為更多的無人機裝配“九頭蛇”APKWS制導火箭彈。為此，美國陸軍航空應用技術處已經研制出一種新型4管發(fā)射器，可供“警戒”無人直升機發(fā)射該火箭彈。

在美國援助烏克蘭“九頭蛇”APKWS制導火箭彈后，人們開始關注烏克蘭如何使用這種火箭彈，它將在戰(zhàn)爭中起到什么作用。其實，美軍已經在中東地區(qū)用實戰(zhàn)證明了這種“兇器”的巨大殺傷力。2020年1月3日凌晨，3枚導彈先后從美軍MQ-9“死神”無人機機翼下發(fā)射，準確命中伊拉克巴格達國際機場外疾馳的兩輛越野車，兩車內共8人斃命，其中包括伊朗伊斯蘭革命衛(wèi)隊下屬“圣城旅”指揮官卡西姆·蘇萊曼尼少將。美國五角大樓證實，美國總統特朗普批準了此次行動，下令在巴格達發(fā)動無人機襲擊。消息發(fā)布不久，特朗普就在推特上發(fā)了一張美國國旗的圖片。這是一次典型的“外科手術”式的精確打擊。

據外國媒體猜測，美軍使用的很可能是“九頭蛇”APKWS制導火箭彈。因為“九頭蛇”APKWS制導火箭彈采用激光制導，激光導引頭位于戰(zhàn)斗部和發(fā)動機之間，光學采集裝置分布在4個控制舵面的前緣，能為導引頭提供較大的視場，也具有很高的精度。這種火箭彈還具有很強的通用性，美軍甚至希望用“九頭蛇”APKWS制導火箭彈攔截空中飛行的無人機，可見其高精度的打擊效果。

其實，美國還有一種暗殺導彈，就是在“海爾法”反坦克導彈的基礎上研制的AGM-114R9X型刀刃導彈，該導彈不會爆炸，卻能夠伸出鋒利的刀刃切割目標。這種導彈在不久前的一次暗殺空襲中登場。不過，從公開視頻中可以看到，在針對蘇萊曼尼的暗殺行動中，出現了因爆炸而燃燒的汽車。因此，可以確定美軍并未使用不會爆炸的刀刃導彈，暗殺“兇器”可能就是“九頭蛇”APKWS制導火箭彈。

從難以有效打擊點目標的普通火箭彈到能執(zhí)行特殊任務的“狙擊手”，從中東戰(zhàn)場到烏克蘭上空，這款誕生于50多年前的火箭彈沒有被層出不窮的新式武器取代，而是在軍事科技的助力下持續(xù)發(fā)揮威力，與多種先進直升機、無人機配合作戰(zhàn)，已成為有效而精準的戰(zhàn)場“利刃”。

“地獄火”導彈的軍用編號為AGM－114，是美國洛·馬公司在“大黃蜂”電視制導空對地導彈基礎上研制的空對面導彈，起初主要用于對付坦克等裝甲目標?！暗鬲z火”導彈的外形為軸對稱圓柱形，導引頭尾部圓柱段有四片“X”形控制舵，和尾翼配合可提高導彈機動性。動力裝置是單級無煙火箭發(fā)動機，導彈發(fā)射三秒后即可突破音速。

“地獄火”導彈基本型—AGM－114A采用半主動激光制導，制導系統由激光導引頭、自動駕駛儀和飛航控制系統組成。重約9公斤的聚能破甲型戰(zhàn)斗部中裝有6.8公斤高能炸藥，破甲厚度可達1.4米?！暗鬲z火”導彈最大射程8千米，命中概率為96%。

AGM－114A導彈在1991年海灣戰(zhàn)爭中得到廣泛使用，據統計美軍武裝直升機共發(fā)射2 800余枚導彈，擊毀伊拉克軍隊各類目標2 100多個。美軍宣稱，“地獄火”導彈的實戰(zhàn)表現和在沙漠環(huán)境下的耐久性非常出色。美軍還發(fā)現“地獄火”的小彈頭很適合巷戰(zhàn)，其激光導引功能甚至可以直接打進窗戶，對反恐作戰(zhàn)有極高戰(zhàn)術價值。

如今，美軍用來對付伊朗快艇的AGM－114K型“地獄火”導彈已升級到更高等級。它采用數字自動駕駛儀和抗干擾激光導引頭，并對戰(zhàn)斗部和電子引信進行改進，導彈質量和長度與基本型AGM－114A一樣，但最大射程提高到了9千米，飛行速度增至1.1倍音速。其數字自動駕駛儀可以修正飛行彈道，在飛行末段能以垂直的角度向目標俯沖。如果選用爆炸／破片戰(zhàn)斗部，AGM－114K尤其適合攻擊小型艦艇目標。

據美軍介紹，通常采用以一部激光指示器控制兩個導彈發(fā)射器攻擊同一個目標，等導彈命中后再轉換到下一個目標，但根據戰(zhàn)場需要還可采用兩種攻擊方式：一是快速發(fā)射，當有兩個以上互相鄰近的目標靠近時，一部激光指示器以一種激光編碼依次照射目標，導彈發(fā)射器可以6～8秒的間隔按同一編碼向目標連續(xù)發(fā)射導彈，指示器在指示第一枚導彈命中目標后立即轉向第二個目標，引導正在飛行的導彈命中第二個目標；二是連續(xù)發(fā)射，兩部或兩部以上的激光指示器各自按不同的激光編碼照射各自的目標，導彈發(fā)射器以約一秒的間隔向這些目標發(fā)射導彈，導彈即可按相應的激光編碼攻擊各自的目標。

有消息稱，美軍還指望洛·馬公司提供性能更好的AGM－114R型導彈，其最大特點是采用新型IBFS多用途彈頭，結合錐形裝藥和爆破彈頭的特點，使其能打擊多種目標（包括裝甲車輛、空中防御系統、巡邏艇和掩體目標）。AGM－114R采用多種制導方式（激光制導、半主動雷達制導、數字導航、毫米波雷達導引、紅外制導等），使導彈具備“發(fā)射后不管”和精確打擊能力。導引頭采用可編程的電子引信，導彈發(fā)射后能自主確定最佳制導模式跟蹤目標，提高命中目標的概率。

美國XM395精確制導迫擊炮彈

美國XM395型120毫米精確制導迫擊炮彈（Precision Guided Mortar Munition，PGMM）由艾利安特技術系統公司（Alliant Techsystems）研制，是一種多用途、多模制導彈藥，可對高價值目標進行“外科手術式”精確打擊，可消滅由土木掩體、水泥墻體和輕型裝甲車輛保護的人員，為機動部隊提供建制遠程精確打擊能力。

根據美國陸軍的要求，PGMM應能按照作戰(zhàn)任務的需求，選擇激光指示或自主式“射后不管”制導方式。使用激光指示制導方式時，需要人工控制，由前方觀察員對目標指示8～10秒的時間。PGMM還可以使用紅外成像制導方式，成為“射后不管”精確制導武器。

第一階段的PGMM是120毫米多功能半主動激光制導迫擊炮彈，半主動激光導引頭應用分布式孔徑半主動激光導引頭技術，靈敏度極高，而且在寬大視場范圍內具有很高的角精度。在第一階段，PGMM只能攻擊固定目標，射程要求為7.2～10千米。而未來階段的改進型彈藥將能打擊活動目標，射程可達12～15千米。

激光制導炸彈

　利用彈上激光導引頭獲取目標信息，自動導向目標的滑翔式航空炸彈。通常由激光導引頭、控制艙、普通炸彈和較大的彈翼組成。投彈前，機載或地面激光照射器照射目標。投彈后，當目標反射的能量足以形成制導信號時，激光導引頭控制舵面修正偏差，使炸彈自動跟蹤并飛向被照射的目標，實施轟炸。具有命中精度高，但受雨、霧、煙幕、灰塵影響的特點，投彈飛機需按一定的規(guī)律飛行，易被敵方發(fā)現和擊落。

PGMM使用先進的制導、導航與控制處理器和一個控制推力裝置，可以飛行至指定目標。系統由發(fā)射藥、控制發(fā)動機、戰(zhàn)斗部、激光傳感器和引信5部分組成。激光傳感器可以在約80度的視野夾角內捕捉目標并分類，通過處理器將信息傳送到制導與控制分系統，以確保直接命中。PGMM安裝一個帶有可調延時引信的殺傷彈頭，使用成型裝藥戰(zhàn)斗部，既可摧毀軟目標又可摧毀硬目標。用飛行時間、目標類型和激光編碼等參數對引信進行編程后，精確制導迫擊炮彈與常規(guī)迫擊炮彈的發(fā)射非常相似，使用鋼制和新型復合材料身管均可發(fā)射。

PGMM能與現役和未來的所有120毫米迫擊炮系統兼容，包括M120牽引式迫擊炮、M121車載迫擊炮；牽引車使用高機動多功能輪式車（HMMWV）、“斯特瑞克”旅戰(zhàn)斗隊（SBCT）自行迫擊炮和“未來戰(zhàn)斗系統”120毫米非直瞄迫擊炮。

艾利安特技術系統公司在2004年12月獲得美國陸軍8 000萬美元的生產合同，并于2005年開始小批量生產XM395精確制導迫擊炮彈。2008年第四季度進入批量生產階段。2010年4月，XM395炮彈正式進入美國陸軍服役。2011年3月，XM395制導迫擊炮彈首次在阿富汗投入實戰(zhàn)。

2011年4月初，美國國防部通過了第二代小直徑炸彈GBU-53/B的設計評審，并進行了飛行試驗。該型制導炸彈最大的特點就是可在任何復雜的氣象條件下對地面固定目標或者大型移動目標予以打擊，并能夠對地面空防系統實施攻擊，如俄制“山毛櫸”、改進型“霍克”防空系統等。

2010年9月28日，波音公司宣布在位于佛羅里達的艾格林空軍基地成功進行了激光制導型“杰達姆”GBU-31制導炸彈的首次飛行試驗。激光制導型JDAM是波音公司進一步增強“杰達姆”能力的一個例子，在后續(xù)試驗中還將對該炸彈打擊固定目標、移動目標和可重新部署目標的能力進行驗證。通過在現有JDAM制導炸彈上加裝精確激光制導套件（PLGS），就可變成激光制導型JDAM，戰(zhàn)斗機不但可以攻擊移動目標，還可以在發(fā)射后重新設定攻擊目標。

波音公司針對JDAM還提出了增程版（JDAM-ER），將射程延伸至64千米，還包括提升GPS的精確度，配備抗干擾的GPS天線，加裝用于終端導引階段的激光尋的器，換裝可程序化數據鏈，加大彈頭等。其中為了增加射程，波音公司在JDAM彈體中段加裝阿勒尼亞·馬可尼公司（Alenia Marconi）的“鉆石背”（Diamond back）套件，可在投射后伸出兩片長條形彈翼。

在第一代小直徑炸彈GBU-39發(fā)展的初期，美軍就構建了第二代小直徑炸彈的設計理念。波音公司提出了GBU40/B 后續(xù)方案，洛克希德·馬丁公司提出了GBU-42方案，主要是在小直徑炸彈原彈體結構的基礎上加裝一個“三模導引頭”，即利用3種模式對炸彈進行制導，且3種模式可根據外部環(huán)境的變換進行實時切換，以精確打擊地面上的小型移動目標。此外，第二代小直徑炸彈將增強對小型移動目標的打擊能力。

美軍于2006年3月確定了以波音公司的GBU40/B方案為基礎、由洛克希德·馬丁公司提供導引頭、由雷聲公司提供技術支持的方案，被命名為GBU-53/B項目。第二代小直徑炸彈對第一代小直徑炸彈的主要改進是加裝了“三模導引頭”、“自動瞄準識別系統”及“雙路數據鏈傳輸系統”。2009年5月，首枚GBU-53/B完成了試射，2009年7月完成數據鏈試驗，2009年10月完成了掛載戰(zhàn)機飛行試驗。此后，項目小組又驗證了最為關鍵的“三模導引頭”外部環(huán)境實時轉換能力。最終，由于波音公司的研發(fā)進展緩慢，美軍在2010年6月將第二代小直徑炸彈4.7億美元的全部合同授予了雷聲公司。

第二代GBU-53/B小直徑炸彈是在第一代GBU-39/B小直徑炸彈的基礎上發(fā)展而來，保持了與GBU- 39/B大致相同的外觀。第二代小直徑炸彈身長約1.8米，翼展1.71米，直徑0.145～0.179米，總重約94.7千克。GBU-53/B在外觀上的最大的不同是頭部前端為鈍形透明頭錐，主要是為了滿足“三模導引頭”中紅外和激光制導方式的需求；其次，在炸彈的飛行控制方面，GBU-53/B采用刀形翼，更加符合空氣動力學原理，可大幅提升炸彈的飛行能力。另外，炸彈的儀器艙在彈體頭部的后段，儀器艙的前半部分為信息系統控制單元，用于對數據信息進行收集、整理、傳送。儀器艙的后半部分為“三模導引頭”的電子設備控制傳輸單元，用于在“三模制導”時進行數據傳輸。與此同時，彈體的上層為獨特的彈出式空氣渦輪，可以利用高速飛行所產生的動力帶動1臺微型發(fā)電機，為“三模導引頭”提供電力支持，減輕了彈載熱電池的負荷。

彈體的中部為戰(zhàn)斗部。第二代小直徑炸彈為“多效能打擊戰(zhàn)斗部”，裝藥桶被澆鑄成內圓錐形，體積較小但威力不減。引信在戰(zhàn)斗部的后端，與尾艙的任務計算機相連接。尾艙的任務計算機后面為彈載熱電池，電池后為微型數據鏈單元。彈體最后端為啟動控制單元，外部有4個呈“十”字狀配置的折疊尾翼，主彈翼和尾彈翼在投放前均為折疊狀態(tài)，彈體腹部有2個掛耳和1個數據鏈接口，在飛機等平臺上掛載時為彈腹部朝上。

標準模式：適于在良好天氣條件下攻擊地面目標。GBU53/B炸彈使用“三模導引頭”進行制導，可靈活打擊移動目標。但這種模式需要對所要進攻的目標實施精確校準，甚至是連續(xù)跟蹤式校準，因此僅能進行“1對1”的攻擊，很難完成攻擊大量目標的任務。通常情況下，美軍戰(zhàn)機的空對地作戰(zhàn)在執(zhí)行近距離空中支援任務時將采用這一模式。

協同攻擊模式：載機在發(fā)射GBU-53/B炸彈后，可利用繼續(xù)發(fā)射其他武器的方式同時襲擊多個地面目標，達到毀傷大量目標的效果。

即時打擊模式：該模式強調打擊的時效性、快速性，多用于進攻遠距離和隨機出現的地面目標。這種情況下多使用紅外制導或激光制導方式攻擊，也可以由地面指揮人員通過GPS系統向炸彈傳送目標數據信息，利用特有的“雙路數據鏈”瞬時完成數據的交換傳輸及精確打擊，且由于GBU-53/B炸彈的特殊能力，戰(zhàn)機可在發(fā)射后迅速撤退，降低遭打擊的風險。

按照美軍的計劃，第二代小直徑炸彈于2010年7月開始試生產，2012年年底開始大批量生產，2014年開始交付給美軍使用。美國空軍和海軍計劃購買15 000枚第二代小直徑炸彈。

第二代小直徑炸彈在頭部加裝了“三模導引頭”（激光制導、紅外制導及GPS制導）。在復雜的氣象條件下，“三模導引頭”可利用GPS制導方式；在暗夜或是光線不足的條件下，可使用紅外制導模式實施精確瞄準；在對地面大型固定目標實施打擊時，可利用激光制導模式。與此同時，第二代小直徑炸彈還引人了先進的成像技術及熱輻射測量技術，可利用熱源輻射原理搜索跟蹤目標?！叭Ｖ茖А狈绞娇筛鶕獠凯h(huán)境的變化實時自動切換，大幅提升了戰(zhàn)機空對地打擊的精確性及可靠性。

雙路數據鏈設計，使進攻的時效性更為突出。第二代小直徑炸彈采用了雙路數據鏈設計，第一路數據鏈將地面或載機所收集到的情報信息傳送至炸彈，或在必要時向炸彈發(fā)出攻擊指令；另一路數據鏈將所使用的制導模式在炸彈和信息控制系統之間進行互動式傳送，用于武器的瞄準，并將武器發(fā)射前和飛行中的狀態(tài)信息回傳至飛機火控系統的控制終端。這種雙向通信可以定位機動目標，向飛行中的武器傳輸命令，如更新目標定位和重新瞄準，并且可以產生制導信息，從而跟蹤機動目標，同時使炸彈在打擊目標的瞬間傳輸毀傷評估信息。

二是微型導彈精確打擊

近年來，多國將目光集中在使用榴彈發(fā)射器發(fā)射微型導彈方面，讓班組支援火力的精度更高、射程更遠、威力更大。2015年，美國完成了“長矛”微型導彈的研制，其彈徑40mm，可通過M320A1槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射，采用半主動激光制導導引頭，戰(zhàn)斗部270g，射程2km，可用來打擊固定或慢速運動的目標，擁有多發(fā)編程和發(fā)射能力。2019年，土耳其也推出一款稱為“彎刀”的40mm彈徑微型導彈，同樣用槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射，射程1km，精度誤差僅1m。

微型導彈方面我國異軍突起，近年來先后推出了多款可使用榴彈發(fā)射裝置發(fā)射的微型導彈。高德紅外公司出品的QN-202微型導彈，全長520mm，彈徑40mm，最大射程2200～3000m，屬于發(fā)射后不用管的紅外尋的導彈，用一支類似于手持榴彈發(fā)射器的發(fā)射槍發(fā)射。上海航天推出的“袖劍”微型導彈，長50cm，彈徑60mm，最大射程3000m，也是由專用發(fā)射槍發(fā)射，可以打擊低空飛行的無人機。

美陸軍研究實驗室正在研發(fā)一種GLUAS榴彈發(fā)射型無人機系統，其體積、質量、形狀均與美軍40mm榴彈相當，可使用M320A1槍掛榴彈發(fā)射器發(fā)射升空，飛行高度600m，航時大于90min，機載微型攝像機可在半徑2km范圍內實時回傳圖像，加裝全球定位系統信號接收器后，可從空中準確定位目標或人員位置。目前，GLUAS無人機系統主要有兩款無人機，其中一款相當于一架常規(guī)氣動布局的小型無人機，配備一個折疊式螺旋槳和聚酯薄膜制成的折疊機翼，而另外一款則安裝有一套旋翼裝置，可以被視為一種小型旋翼無人機。當其發(fā)射后，無人機機翼和旋翼打開，進入飛行模式，士兵通過手持式接收控制設備控制無人機的飛行并接收實時圖像，可有效增強步兵班組戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。

此外，美國還正在開發(fā)一種稱為“Drone-40”的四旋翼無人機，該無人機既可以徒手釋放，也可以使用低速榴彈發(fā)射器發(fā)射，飛行時速20m/s，航程10km，飛行時長20min，其保留有榴彈的戰(zhàn)斗部，成為察打一體的巡飛彈，還能以“蜂群”方式使用，徹底改變了步兵班組的作戰(zhàn)樣式，可極大增強作戰(zhàn)效能。