激光制导

激光制导的原理和方法是什么？~

激光制导，通俗地说就是利用激光来控制导弹的飞行并导向目标。具体有三种方式：激光波束制导、半主动式激光制导、全主动式激光制导。
激光波束制导，是由激光照射器发射激光束对准并跟踪目标，导弹在飞向目标的过程中始终保持在激光束中心。如果导弹偏离了这个中心，安装在弹体尾部的激光接收器便会发出偏差信号，然后通过控制系统来纠正弹道偏差。这种制导方式要求激光束和导弹发射方向严格配合，技术难度较大，但整个系统小巧轻便，适合单兵使用。这是目前研制较成功的一种制导方式，主要用于防低空导弹。
半主动式激光制导，是利用装在地面或飞机上的激光照射器，向目标发射激光束(指示目标)，目标表面反射的激光信号由安装在弹体头部的目标寻的器(即激光接收器)接收，然后通过控制系统将导弹或弹丸引向目标。这种制导方式多用于对付地面目标的激光制导系统中，如激光制导炸弹、空对地导弹、空对地反坦克导弹、激光制导炮弹等等。半主动式激光制导方式的机动性和灵活性都比较大，它也是目前研制较成功的一种激光制导方式。
全主动式激光制导；是将激光照射器和目标寻的器都装在弹上。由激光照射器向目标发射激光，目标寻的器接收目标反射回来的激光信号，再通过弹上的控制系统将导弹引向目标。这是一种比较理想的制导方式，特别适用于末制导，但目前发展尚不成熟。

激光制导导弹由三部分组成：导引头，战斗部、尾翼。激光制导导弹并不能发射激光，主要是接受激光。激光和导弹也不是安装在一块的，它的发射要两架飞机：一架叫激光照射机，一架是导弹携带机。激光照射机常在9万米高空作业，它完全避开了地面火炮（导弹）的射程；激光照射机在对地面欲打击目标进行照射后，激光制导导弹的引导头立即接收到了回射的激光，经过滤光片由聚焦透镜聚焦到探测仪上，形成误差信号；误差信号再经计算机变成控制信号，再传送到另一飞机的执行系统最终操纵导弹飞向打击目标。

利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹按一定导引规律飞向目标的制导方法。

1．激光驾束制导：激光接收器置于导弹上，导弹发射时激光器对着目标照射，发射后的导弹在激光波束内飞行。当导弹偏离激光波束轴线时，接收器敏感偏离的大小和方位并形成误差信号，按导引规律形成控制指令来修正导弹的飞行。

2．激光半主动式自动导引：使用位于载机或地面上的激光器照射目标，导弹上的激光导引头接收从目标反射的激光从而跟踪目标并把导弹导向目标。

3．激光主动式自动导引：激光照射器装在导引头上。这种激光制导的自动化程度高，但实际上还没有应用到反坦克导弹上。

4．激光传输指令制导：用激光脉冲代替红外半自动指令制导中用来传输控制指令的导线。弹上接收机用激光接收器。激光脉冲经编码后发射出去，如采用哈明码(一种能自动纠错的码)对激光脉冲进行编码。

激光波束方向性强、波束窄，故激光制导精度高，抗干扰能力强。但是0.8—1.8微米波段的激光易被云、雾、雨等吸收，透过率低，全天候使用受到限制。如采用10.6微米波段的长波激光，则可在能见度不良的条件下使用。

激光制导是60年代才开始发展起来的一种新技术。目前已出现激光半主动制导和激光驾束制导的空对地、地对空导弹以及激光制导航空炸弹。激光驾束和激光半主动制导已应用于反坦克导弹技术中。
激光制导武器的防护与对抗战略
激光制导包括激光寻的制导和激光驾束制导。在激光寻的制导中又包括主动寻的制导、半主动寻的制导和被动寻的制导3种形式。其中技术最成熟、在战场上使用最多的是半主动寻的制导，激光制导炸弹、激光制导导弹等均使用此种制导方式。

激光半主动寻的制导是将攻击用弹头与指引目标用的“激光目标指示器”分开配置的。攻击时，先从地面或空中用激光目标指示器对准目标发射激光束，发射或投放的攻击性弹头前端的“寻的器”就会捕获由目标表面漫反射回来的激光，并控制和导引弹头对目标进行奔袭，直至击中目标并将目标炸掉。由于激光束的方向性极好而且发散角极小，因此，激光制导武器命中精度极高，可以说指哪儿打哪儿。如美国生产和装备的“宝石路”激光制导炸弹，其命中精度已达到1. 5米。
激光制导炸弹可谓威力非凡。越战之初，美军为炸毁河内附近的一座大桥曾出动了600多架飞机，投下2000多吨弹药，结果大桥安然无恙，而美军飞机却被打下20架。1968年初，美军使用了“宝石路”激光制导实验炸弹，只出动了12架飞机空投了10余枚激光制导炸弹就彻底摧毁了那座大桥，而美方却没有一架飞机损失。在海湾战争期间，以美国为首的多国部队共投掷了6520吨激光制导炸弹，有 90%击中了目标，同期投下的8万余吨非制导炸弹的命中率却只有25%。
目前，各军事强国纷纷加强激光制导炸弹的研制。在未来战争中如何防范激光制导武器的袭击是一个不可回避的课题。
烟幕―――激光制导的屏障
对付激光制导武器的常用办法是对目标进行烟幕保护，即在可能被袭击的目标周围施放烟幕，把目标隐藏在浓浓的烟幕之中。越战期间，在美军首次利用激光制导炸弹取得辉煌战果之后，越方及时使用了烟幕对电厂桥梁等目标进行了掩护。当美军又一次对这些目标进行轰炸时，投下的许多激光制导炸弹面对白茫茫的浓烟就都成了看不见目标的“瞎子”，结果竟没有一枚命中目标。
烟幕使激光制导武器“变瞎”的原因在于烟幕能对光波产生强烈的散射和吸收。这种散射和吸收有效地遮挡了光波的通道，使“激光目标指示器”难以瞄准目标，也使激光制导武器的“寻的器”无法接收到由目标漫反射回来的引导光波。在这种情况下，激光制导武器自然也就变“瞎”了。
烟幕保护不仅可用于对付激光制导武器，而且还可以对付其他类型的光学精确制导武器，例如红外制导武器、电视成像制导武器等。但烟幕必须在敌方的光学制导武器来袭之前的适当时间开始施放，还要选择在上风头的必要部位进行。如果在敌方袭击开始时烟幕不浓或不能充分遮掩目标，就会大大削弱其保护作用。因此烟幕保护不仅需要有效的预警系统相配合，而且还需要消耗大量的发烟器材，对于敌人突如其来的袭击很难及时进行有效的防御。
黑化―――吸收激光于无形
激光制导武器之所以能够逞威，关键在于被袭击的目标通常都会对照射激光产生较强的漫反射作用。为了美观，许多建筑物都采用浅色外表，而这恰恰能够对照射激光产生强烈的漫反射，为激光制导武器提供较强的目标指示信号。既然激光制导离不开目标对照射激光的漫反射，那就应当想方设法尽可能地降低目标对激光的漫反射强度。黑化表面是减小漫反射强度的一种有效方法。
激光制导武器通常使用波长1.06微米的激光作照射光（也有用10.6微米的）。一般建筑物表面对照射光的反射率都比较大，通常在50%左右，白色表面甚至可以达到90%左右。所以，它们很容易成为被激光制导武器打击的目标。如果用对1 .06微米和10.6微米波长的光具有高吸收率低反射率的材料覆盖表面，就可以在很大程度上实现对激光制导武器的“隐形”，使激光制导武器接收不到足够的反射激光，因而也就无法对目标进行准确的袭击。例如，灯黑涂料对1.06微米和10.6 微米光波的反射率只有5%左右。这样微弱的漫反射光就很难被激光制导武器接收到。
使用黑色材料覆盖表面的方法有多种，既可以用涂料直接涂在建筑物表面，也可以用黑化后的板、片、膜、布等类型的材料临时覆盖（或遮掩）在建筑物表面，同时要注意经常清除黑化面上的尘土，因为尘土会增强漫反射，还要注意经常在黑化面上洒些水，使其保持湿润。湿润的黑化面可以增强对光波的吸收而减少反射，还可以起到散热降温的作用。
镜面―――让激光制导“脱靶”
激光制导武器寻找目标靠的是从目标漫反射回来的照射激光。因为漫反射是向四面八方进行的，才使得激光制导武器的寻的器随时都能捕捉到由目标反射回来的激光并把攻击方向对准目标。如果在目标的表面使用平面镜进行防护，无论照射目标的激光束来自空中还是地面，平面镜都将对照射其上的激光按反射定律产生集中的定向反射。反射光同样是很窄的光束。激光制导武器的寻的器极难捕捉到它，即使偶然碰到了反射光束，由于互相运动也很快就会错开反射光束而“ 脱靶”。而且由于镜面反射激光的能量集中，寻的器的光学元件在碰到反射光束时也容易被炸毁而失效。
防护镜可以用玻璃、有机玻璃、聚酯等材料光洁透明的板或片（甚至较硬的薄膜）经过镀金属反光膜来制造。玻璃镜耐久性好，便于平战两用，而有机材料轻便且不易破碎，更适合战争环境。尤其是有机材料便于裁割，易于贴在各种大小不一的目标表面。
采用镜面防护时，由于建筑物比较大，防护镜面通常都是由许多平面镜组成的。因此要注意尽量使处于同一平面的镜面在安装时保持方向一致，这样作可以减小目标被发现的几率。
为达到更好的保护效果，还可以将施放烟幕、黑化表面以及镜面保护组合搭配使用。由于黑化表面和镜面保护是经常性起作用的，这就弥补了烟幕保护的缺陷，即使预警系统没有对敌人的来袭作出预警，来袭的激光制导武器也很难逞威。如果临战再施放一些烟幕，不论其覆盖能力如何，都会更进一步使来袭的光学制导武器丧失准确制导能力。

你需要一套发射光学系统和一套接收光学系统，以及相关处理电路。

发射光学系统需要将激光准直后射出，注意光束不能太细，太细的光束距离远了以后会有很大发散角，落到目标上的光斑太大能量密度太低；也不能太粗，太粗则光斑也太大，能量密度太低。具体多粗因为不知道你的应用距离所以不好建议，你可以自己找一些激光聚焦和准直的资料来看。

接收光路是一个照相系统，将光斑成一个小的实像落在接收传感器上，传感器用二维PSD（光电位置传感器）或四象限光电传感器阵列，传感器的输出为两个方向的电压信号，当目标光斑的像落在传感器中心时，输出电压为0，当目标光斑的像偏离传感器中心时，将会有正负方向的电压输出。

然后将传感器输出信号放大，推动反馈执行系统，当有电压输出时，执行系统反向修正飞行器的舵（或其它运动物体的运动控制装置），从而使飞行器（或其它运动装置）恢复到正确的方向。

大概这个东西一直是用于军用，所以没有过多的透露出来它的技术吧。
不过呢，民用的制导我想有类似的例子，CD唱机就是最早的利用这个原理的制导了吧。它利用光束的返射制导激光头的动动，可以成功的在CD盘上进行循迹。
原理是这样的，它拥有ABCDEF共6个光电传感器，ABCD四个组成方块，而EF放在里外侧，整个阵列形状像个中字，中间的四个根据光束形状判断焦距，而EF则判断内外偏，从而纠正光头的位置。把这个原理扩展一下，变成四个方向或更多方向都有传感器，这样根据镜头中投回的光点所在位置就可以知道向哪个方向偏了。
当然如果要精细及更大范围的识别制导，恐怕只有用CMOS或CCD感光器，也就是摄像头来完成了，图像识别吧。其实它跟刚才的简单的光电传感阵列唯一的区别就是，光电感应点变多了。

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