引言

当今世界，处于百年未有之大变局。[敏感词]制导技术作为导弹等[敏感词]制导最重要的分系统技术。2020年，[敏感词]制导技术取得多项突破，射频、复合制导等持续发展，分布式协同作战体系成熟度进一步提升，智能[敏感词]制导技术深入发展，量子、微波光子、水下探测等新体制制导技术成果加速转化，融合渗透形成了[敏感词]制导技术多元化、智能化、分布式发展趋势。

1 射频、光电与复合探测技术持续发展，美国大力发展射频综合、集成、控制技术领域

1.1  光电与射频领域不断研发基于新型材料传感器，有效提高探测能力

随着电子、材料科学的发展进步，光电与射频制导技术不断向新型材料拓展，探测能力不断提升。

2020年6月，美国弗吉尼亚大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的电气与计算机工程师研发出性能创历史记录的雪崩光电二极管（APD），可有效控制2 μm波段的高灵敏度光电探测器暗电流密度，降低信号噪声，有望为下一代夜视成像和激光雷达（LiDAR）光电探测器带来变革性技术。

2020年10月，考纳斯理工大学（KTU）材料科学研究所的研究团队开发了新款基于石墨烯-有机硅肖特基接触的红外传感器，肖特基接触式传感器的多个阵列可在半导体板（例如硅板）上开发，具有制造技术简单、开关速度快的优点，但灵敏度较低。研究人员通过在石墨烯上制造纳米结构的金属等离子体吸收体，从而提高了这些传感器的灵敏度，其效率高于目前市场上的红外传感器。

2020年11月，BAE 系统公司发布了新款全高清热成像相机机芯Athena 1920，这款红外成像传感器搭载了1920×1200像素的氧化钒（VOx）非制冷微测辐射热计阵列，帧频达到60 Hz，具备动态场景的运动模糊降噪功能，成像视场是传统热成像相机机芯的8倍，且尺寸小（51 mm×40 mm×21 mm）、质量轻（70g），可大幅提升红外成像制导探测能力。

2020年7月，英国近距格斗空空导弹（ASRAAM）交付英国皇家空军服役，该导弹导引头采用128×128元碲铟汞凝视焦平面红外成像导引头（图1），为世界首创。焦平面阵列器件工作在3～5 μm波段，安装在万向支架上，导引头离轴角高达±90°，而且其光学组件的跟踪角速度高达800°/s。整个导引头被安装在蓝宝石头罩内，这种材料不易剥蚀，耐冲击性能好。该导引头采用机械斯特林致冷器。这种致冷器在作战任务中没有时间限制，可使导引头连续工作很长时间。

图1 碲铟汞凝视焦平面红外成像导引头

2020年4月，瑞典萨伯集团宣布利用一架双座型鹰狮战斗机成功试飞了氮化镓机载有源相控阵雷达。试飞持续了90 min，机上的雷达成功地针对多个随机空中目标和一系列地面目标进行了试验。该雷达采用了由数百个氮化镓收发通道组成的阵列，与当前主要采用砷化镓收发通道的大多数有源相控阵传感器相比，采用氮化镓收发通道的雷达具备抗电子干扰能力更好、小目标探测能力更优和带宽更大等优势，同时功耗和发热都更低。

图2 氮化镓机载有源相控阵火控雷达收发通道阵列全景

1.2  复合探测体制逐渐成熟，进一步提高精导打击精度

光电探测制导体制具有探测分辨率高、抗干扰能力强、装备成本低等特点，在近距离战术导弹中广泛应用。射频探测制导体制具有作用距离远、气象环境影响小等特点，适用于远距离作战。复合探测体制综合了两种探测体制的优点，对战场复杂干扰环境适应性更好，成为[敏感词]制导重要发展方向之一。

2020年6月，美国海军航空兵测试了一枚AGM-88G型新型反辐射导弹。该型导弹配备了涵盖数字化被动宽带雷达阵列、毫米波主动雷达、数字化反辐射接收机的多模块复合导引头，增加了数据链功能，确保导弹可以在飞行中实时上载目标数据以应对多种威胁、在发射过后可以多种导引头联合判明目标性质/状态对导弹进行引导、在命中后可实时回传数据评估打击效果。

2020年10月，美国空军开始正式部署由雷神公司生产的小直径炸弹智能，这款小直径炸弹采用三模导引头，包括毫米波雷达、红外成像能力、半主动激光、GPS和惯性导航系统。这些制导系统可以引导炸弹在各种天气条件下打击目标，包括灰尘和碎片造成能见度低的环境。

2020年10月，美空军授予雷声技术公司一份2.391亿美元的订单，令其交付第6批1 000余枚GBU-54/B风暴突击者（又称小直径炸弹（SDB）II）雷达及红外制导空对地弹药。该智能弹药使用毫米波主动雷达导引、半主动激光制导、红外导引及GPS耦合惯性制导，可在黑暗、雨、雾、烟、尘等恶劣天气下打击移动目标。其毫米波雷达可探测并跟踪恶劣天气状况下的目标；红外成像可增强目标识别力；半主动激光制导使能够追踪飞机或地面上的激光指示器。三模式导引头在三种模式之间共享目标瞄准信息，以随时随地与固定目标或移动目标交战。

1.3  综合射频技术取得重要突破，美国致力于发展射频综合、集成、控制技术

目前雷达射频技术已不断趋于成熟，但传统制导系统的探测、通信、电子战等射频设备仍然“各自为战”，在效能、空间上利用率较低，极大地影响了作战效率，近年来国内外不断开展射频模块化、综合控制研究。

从2017年开始，美国[敏感词]预先研究计划局（DARPA）先后向Perspecta公司、L-3野马科技集团和诺格公司授予了射频任务操作中综合合作式单元（CONCERTO）项目合同，为自适应综合射频系统开发一种模块化体系结构，在无人机等平台上实现雷达、电子战和通信等综合射频系统和传感器资源管理器。CONCERTO项目旨在从僵化受限的独立设计且集成的射频系统方式，转向一种规模可变、灵活、易修改、便于技术[敏感词]的综合射频方式，也更能有效利用通用射频口径。CONCERTO系统具备多种功能，所需空间和功率比多个分离系统组合在一起要小得多，可提高载机平台能力。2019年8月完成第一阶段任务，2020年10月完成了第二阶段演示验证。

2020年10月27日，Perspecta公司宣布收到DARPA对于CONCERTO项目的第三阶段合同，第三阶段工作将持续21个月，将进一步发展射频资源管理工具，包括管理多样化的第三方射频有效载荷硬件，满足无人机及其他平台多功能需求，支持多平台操作，Perspecta公司称其射频综合资源管理将改变无人机等平台的性能模式，提供更好、更快、更准确的指挥和控制，实现分布式战斗管理目标。

此外，DARPA将于2021年投资枪手项目，演示一种战术射程，该结合了导弹的机动性与枪炮打击不同目标的能力，可用于近距离空中支援、反暴动和空对空作战任务等。DARPA称开发这种系统需要综合利用空气动力学、推进系统和有效载荷来实现广域作战范围，支持机动性和多目标识别算法，并且主要依靠模块化技术来实现多种功能的综合。

国产直-20反潜直升机是中国海军在2020年之后的主力舰载直升机，直-20反潜直升机同样配备了综合射频系统实现搜索雷达、电子战、数据链等功能综合，前端共享，后端处理区分，综合能力更强、响应速度更快。

国内外对于综合射频技术不断增加研究和投入力度，模块化、控制化的综合射频将是[敏感词]制导未来的必然发展方向。

2 协同探测技术成熟度不断提升，美国加强协同探测系统研发

与单平台复合制导方式相比，协同探测融合了多平台探测结果、综合了不同平台制导技术优势，更能适应现代战场复杂环境的作战需求。协同作战体系概念最早开始于2015年，美海军水面部队司令托马斯·罗登发文《分布式杀伤——重回制海权》，探讨了海军水面部队如何应用“分布式杀伤”战术；随后几年间美军先后发布《美国陆军多域作战》等，2020年4月美发布《扩展战场：多域作战的重要基础》，6月美发布《空军条令附件3-1：联合全域作战中的空军部职责》，7月美国兰德公司发布《现代战争中的联合全域指挥控制——识别和开发人工智能应用的分析框架》。可以看出美国致力于发展分布式作战，在重点能力领域进行了体系化布局，开展体系架构、指挥控制、通信组网、平台等能力方面的关键技术项目研究。据不完全统计，美[敏感词]部2021财年发布的DARPA预算文件，分布式作战相关项目高达57个，2015-2020财年经费预算逐年攀升。

2020年6月，DARPA发布弹性网络网络分布式马赛克通信项目。2020年7月，DARPA授予卡尔斯潘公司空战演进项目，以全面开发联合空战实验基础设施，并选择另18家公司竞争开发、演示、测试和集成先进作战管理体系任务，开展了CSDB-1和F-16战机飞行试验，评估联网通信行动，后续还将在更复杂场景进行综合集群测试。

5年来，美军分布式作战和多域作战等概念不断发展，并演进出马赛克战和联合全域作战概念，这些作战概念的突出特点是利用美军多年来发展的网络化技术、协同技术、无人系统技术、作战计算技术、人机交互技术和人工智能技术等创新发展智能化联合作战样式。美军积极探索无人系统与导弹协同作战能力，目前美军已部分实现无人机领域的分布式作战能力，正在构建全域协同作战体系。未来飞航导弹也将作为重要节点，不断提升协同智能作战能力，可作为作战网络中各类指控节点、侦查节点和打击节点，根据战场态势实时调整集群与个体的规划任务，从而形成自适应动态“杀伤网”。

预计未来5年，飞航导弹将具备一定程度的自主与协同作战能力，可以与指控体系实现实时战场信息交互，与网络中的其他节点实现有限交互，并根据提前设定的任务规划算法应对可预见的战场环境变化，形成多重动态杀伤链，提升作战灵活性和效能。

3 新体制制导技术多元化发展

现代战场日益复杂的电磁干扰对抗环境作战需求和电子器件科学技术的快速发展，不断推动量子雷达、微波光子雷达等新体制制导技术向工程应用发展。

3.1  量子探测理论不断完善，量子探测系统研制取得阶段性成果

量子雷达作为量子科学与雷达系统相结合而产生的颠覆性前沿技术，技术发展呈逐年加速趋势。在基础理论层面，不断有量子探测新理论被提出，体系更趋于完备；在技术研究及验证层面，光量子雷达、微波量子雷达均取得了阶段性的实验结果。

量子纠缠源、量子压缩源等非经典光源，由于产生的光子之间存在量子关联，用于测量可得到超越经典极限的结果，是国内外研究的热点。2020年5月，意大利帕维亚大学的物理学家组成的一个研究小组，提出了利用量子纠缠光子对，对目标的三维探测精度进行增强的量子雷达探测理论（图3），可用于在三维空间中定位非合作性点状目标，该种方案可比传统雷达获得目标更[敏感词]的距离和位置信息。该方案还有潜力扩展到四维时空中目标的定位，以确定目标的空间位置和状态变化。

图3 纠缠态量子雷达理论模型

2020年5月，奥地利科学技术研究所（IST）Johannes Fink教授的研究团队利用纠缠微波光子创造了世界上第一个微波量子照射雷达实验装置（图4）。该系统利用超导约瑟夫森参量转换器产生纠缠微波光子，并照射距离为1 m的室温物体，相比经典雷达，信噪比可提高三倍。该种量子雷达受背景噪声的影响较小，并且发射功率低，在探测远距离目标时不会暴露自己，该技术在微弱目标探测、超低功耗生物医学成像等方面具有潜在的应用前景。

图4 微波量子照射雷达

利用里德堡原子的能级跃迁，可以实现不同于经典电磁感应的微波场高精度测量，已在量子精密计量领域实现了初步应用。2020年，美国里德堡原子公司推出用于AM和FM无线电通信的里德堡原子接收机（图5），可通过光学手段对无线电信号进行采样和解调；接收器中不包含电子元件，且可有选择地或同时接收从兆赫兹到毫米波频带中的电磁波信号。此外，该公司研究人员还验证了里德堡原子接收器对电磁脉冲以及电磁波相位信息的检测能力，未来有望应用于微波量子雷达系统。

图5 里德堡原子接收机概念图

量子探测不但可以利用单个探测器进行测量，而且可以组网共同完成探测。2020年4月，美国亚利桑那大学研究者提出一种量子探测新方法，将分布式量子传感器互联形成量子传感器网络（图6），如用于微波信号到达角估计，可突破传统微波雷达回波到达角估计精度的性能瓶颈，实现到达角估计精度超过“量子标准极限”，为高精度定位、成像等应用提供了新的技术途径。

（a）分布式量子传感网络          

（b）微波到达角测量结果

图6 分布式量子探测系统

3.2  微波光子雷达领域取得突破性进展，应用-系统-器件融合发展

微波光子技术是微波技术和光子技术融合的新兴技术领域，采用微波光子技术在光域上实现微波信号的统一处理，从而能有效克服传统电子系统带宽受限的技术瓶颈，可实现超大带宽、可重构、一体化的雷达系统硬件架构设计，并且光子器件封装后体积小，重量轻，可使雷达系统具有更强的灵活性、更小的体积，在提升雷达探测能力和抗干扰能力方面具有潜在的应用优势。

面向高通量卫星大容量交换转发发展需求，Airbus开展了一系列基于微波光子的卫星载荷技术研究，于2020年完成样机研制（图7），预计2023年进行在轨验证。所构建的光有效载荷可实现大规模路由及包括Ku、Ka和V波段在内的多路信号的转发处理，具有宽带宽、大容量、高灵活性、强抗干扰性。

图7 Airbus微波光子的卫星载荷实物图

2020年1月，欧盟资助发起SPACEBEAM项目，旨在通过开发基于微波光子的雷达接收机来加强星载合成孔径雷达（SAR）高分辨率遥感技术。雷达接收机将基于光子集成电路（PIC）实现光波束形成网络，最终实现宽带信号（5~40 GHz）的光子变频接收、波束连续[敏感词]扫描及可重构扩展功能，该接收机将使可重新配置的多波束扫描接收SAR应用于地球观测应用，增强未来地球观测应用的遥感能力。

2020年6月，美国弗吉尼亚州阿灵顿市–美国军方射频和微波专家正在与微电子行业接触，开发用于射频和微波应用（如雷达）的阵列微波光子组件---铌酸锂可配置调制器阵列（FCMA），便于实现新的阵列微波光子架构设计，用于点对点射频链路、射频信号处理、雷达和射频频谱管理。

2020年8月，俄罗斯无线电电子技术集团（KRET）已经完成了微波光子相控阵雷达（ROFAR）原型机的测试。KRET公司的总经理宣称，该样机采用微波光子技术大幅拓展了雷达带宽，未来可降低机载舰载雷达的体积重量，增强对隐身目标的远距离[敏感词]探测能力。

2020年9月，欧洲瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）开发了一种低成本紧凑可重构微波光子滤波器的方法。研究人员在氮化硅芯片上产生了不同类型的微梳，通过改变光脉冲来重新配置频率，相比现有可重构滤波器，无需外部设备驱动来改变物理结构，将以较低的成本实现更紧凑大带宽可重构滤波功能，在雷达探测和通信系统具有广阔应用前景。

总体来看，微波光子技术可以满足雷达系统对高性能、模块化、微型化、轻型化、低成本等方面的应用需求，是雷达系统的多功能智能化发展的重要支撑途径。美国依然着重基础性和颠覆性研究，重视材料/芯片技术、片上微组件/微系统技术，在DARPA的支持下，产生了成熟度高，并可投入系统应用的功能芯片和微组件；欧盟在Horizon2020DE牵引下，关注模块升级和系统级的应用，侧重临空-空天的多平台（卫星-卫星，卫星-飞机）以及分布式微波光子雷达的应用。国内除地基平台外，逐步开展面向车载、机载等多平台微波光子雷达系统技术，系统级应用研究的逐步推进，开始了一些应用-系统-器件的融合研究。

3.3  水下探测通信是水下作战的核心技术，成为各国重点革新领域

考虑到水介质的复杂性，水下探测距离、精度、可靠性受到极大影响，客观上很难实现“透明化”，因此水下探测已日益成为世界强国维护国家安全拓展水下作战空间的重要领域。近年来，世界范围内先进的安静型潜艇数量不断增加，低速航行的辐射噪声接近海洋环境噪声水平；无人潜航器等海上无人作战系统以数量多、体积小等优势被公认为改变未来海战游戏规则的装备。探测是水下作战至关重要的环节，也成为世界各国重点革新、争相发展的核心技术。

2020年5月，英国索纳尔丹（Sonardyne）国际有限公司推出Vigilant前视声呐，为海军、民船等提供水下态势感知能力，具有3D和声呐两种工作模式。3D模式下，可实时生成600 m水深范围内的三维彩色地图、识别安全区域和危险区域。声呐模式下，可探测水下1 500 m范围内的障碍物，发出警报。适用于军舰、游轮、科考船、海警船、私人游艇、商船、无人水面艇、蛙人运载器等。

2020年6月，美国L3哈里斯技术公司推出了无人水下潜航器Iver4系列的第2个成员——Iver4 580。这款单人便携式平台，可用于执行勘测、多域情报、监视和侦察（ISR）、反潜战、海底战和水雷战在内的各种商业和[敏感词]任务。

2020年6月，澳大利亚防务科技集团（DST）从Sonardyne公司采购了BlueComm水下通信系统，并将其配装于在研的海上无人系统（MAS）。BlueComm是水下通信领域目前唯一一种商用现货，可在水下几十米甚至几百米范围内，以每秒10 Mb以上速率，无线传输包括视频在内的高带宽战术数据，不易被声呐探测，适用于秘密、安全的通信。

2020年11月，法国海军举行了梭鱼级攻击型核潜艇首艇絮弗伦号的交付仪式，该艇搭载了先进的声呐，具备搜潜和反潜作战能力，未来将成为法国海军水下反潜和航母编队护航的中坚力量。

2020年11月，日本护卫舰30FFM反潜和扫雷能力出众，配备了比较完善的、适合在浅水区域使用的综合搜潜、攻潜系统，包括舰艉配置了可变深度的主动声呐与被动式拖曳声呐阵列。

2020年11月，美国海军在海军潜艇联盟年度研讨会上表示，发展弗吉尼亚级攻击型核潜艇；发展哥伦比耶级核潜艇，未来将在3个方面加大研发力度，包括提高速度，提升有效载荷能力以及增强隐身性能，并不仅限于声学隐身。

2020年11月，西班牙SAES（SA Electronica Submarine）公司参与欧洲“海上防御”项目，该项目由荷兰达门船厂组织协调，于2020年12月1日正式启动，为期30个月。SAES将参加低可探测性工作项目的研究，针对新型传感器、水面舰艇和不断增强的潜艇探测能力带来的威胁，探索对应之策，并基于当前和新兴技术，降低海军平台的可探测性。

2020年12月，澳大利亚与英国泰勒斯公司签订了轻薄舷侧阵的设计合同。舷侧阵是攻击级潜艇搭载的重要声呐，安装于潜艇两舷侧，提供远程被动探测、分类和定位能力。

水下探测领域未来发展趋势主要表现在以下两个方面：

1）通过研发和使用无人潜航器等移动式信息感知节点，进一步加密水下监视网络，降低水下探测虚警率；

2）提高复杂海洋环境下的多传感器融合的综合探测能力。

4 智能[敏感词]制导技术深入发展，大幅提升精导感知效能

人工智能技术具有数据驱动、知识学习、模型准确、处理高效等特点，应用统计机器学习、深度学习等技术模拟人类行为，从大量制导数据中高效、准确、自主学习生成目标探测与识别模型，不断完善自身性能，可大幅提升精导感知效能。近年来，国外基于人工智能的[敏感词]制导技术研究成果大量涌现，[敏感词]制导人工智能的工程应用持续推进。

4.1  多型[敏感词]制导应用人工智能技术

2020年2月，美国陆军人工智能工作组（AITF）牵头启动移动协同与自主传感器的辅助威胁识别（ATR-MCAS）项目。该项目是人工智能使能的先进空中和地面车辆网络系统，利用传感器和边缘计算技术，车辆携带的传感器使其能够在感兴趣的区域内导航，以识别、分类与定位实体、障碍和潜在威胁，从而减轻士兵的认知负荷。该系统还能够聚合和分发目标数据，然后根据组合威胁图提出建议和预测。

2020年3月，俄罗斯雷达技术与信息公司表示，该公司正在实施一项针对俄罗斯导弹预警系统雷达站的现代化升级项目，将利用人工智能技术提升雷达目标识别和跟踪探测能力。通过在雷达电子设备中引入人工智能元素，包括机器学习、大数据分析等技术，并利用数据处理中心的计算能力，可以显著加快对雷达探测对象特征和类型的判定，并能更准确、快速地确定其坐标和飞行方向。

2020年9月，美陆军在尤马试验场恶劣的沙漠环境中实地试验了火风暴人工智能系统，该系统可为部队提供目标搜索和瞄准能力。美陆军地面车辆现代化项目主管表示，在未来司令部“项目融合”试验中，火风暴人工智能系统将为地面部队发送[敏感词]的目标数据，提供威胁警告，甚至在某些情况下还可将车辆上的瞄准敌人。

2020年11月，英国无人机盾公司在其无人机哨兵（DroneSentry）反无人机系统套件中引入了一种新的基于人工智能的光学系统-DroneOptID。该系统使用卷积神经网络（CNN）模型，可将在天空中看到的对象与大型数据集相匹配且不受硬件限制，可提高无人机哨兵探测识别无人机平台的能力。

2020年11月，美陆军作战能力发展司令部展示了一种适用于拥挤频谱环境的快速跟踪自适应雷达系统，该系统利用机器学习算法来学习频谱中不断变化的干扰行为，以识别可用的安全频谱。一旦识别出可用频谱，雷达会自动修改波形来适应频谱，进而提高雷达性能。未来准备将自适应信号处理和机器学习算法应用于软件定义雷达平台，以实现自主实时行为，使认知雷达成为可能。

2020年11月，美国联合人工智能中心（JAIC）授予通用原子航空系统公司（GA-ASI）一份价值9330万美元的合同，以增强MQ-9死神遥控飞机（RPAS）的自主传感能力。JAIC的智能传感器项目旨在演示无人机的目标识别算法，将人工智能融入无人机中来操纵飞机传感器和引导自主飞行，从而推进人工智能技术发展应用。

2020年12月，俄罗斯新西伯利亚电子设备研究所开发出一款能够抵抗电子战系统的智能弹药分析软件，该智能弹药分析软件的主要任务是使智能弹药可以接收强度不断变化的有源干扰环境下的目标信息，免受电子战系统的干扰，提高打击精度，在抗干扰方面的性能要远超国内外其他同类弹药。

4.2  多国建设基础条件支持人工智能技术发展

2020年6月，英国[敏感词]科学技术实验室表示正在开发一个综合环境试验台，以演示和评估可能用于未来海军平台上的决策制定、任务规划和自动化技术。“指挥实验室”是英国[敏感词]科学技术实验室启动的一项建设计划，旨在支持作战室和控制室的人在回路实验，演示[敏感词]和安全加速器（DASA）智能舰船项目开发的人工智能（AI）应用程序和软件工具，以促进2030年及以后AI系统的应用。

2020年9月，美国Kneron公司发布新一代边缘人工智能片上系统（SoC）芯片KL720，其集成神经网络处理单元（NPU）、数字信号处理（DSP）协处理器、Cortex M4CPU内核，可提供每秒1.4万亿次操作（TOPS）的计算能力，支持全高清视频、4K分辨率图像以及语音信息处理，能量效率高达0.9万亿次/瓦，高于谷歌和英伟达公司的同类产品。

结束语

在先进探测、协同作战、人工智能、新体制探测等技术的快速发展与支撑下，未来战场加速向体系化、协同化、智能化、无人化战场过渡，战争将呈现无人、无边、无形的对抗形态，[敏感词]制导前沿技术将成为决定战争走向的关键因素。2020年国外[敏感词]制导领域不断取得进展和突破，为制导技术的发展提供了参考和借鉴意义，建议加强协同探测、人工智能、新体制制导在目标探测、目标识别、干扰对抗等方面研究应用，结合先进光学、射频综合技术，为[敏感词]制导充分适应未来战场环境提供支撑。

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