“戰(zhàn)斧”式巡航導彈（Tomahawk Cruise missile）簡介
“戰(zhàn)斧”式巡航導彈是美軍最常用的一款防區(qū)外打擊武器。導彈長5.56米，起飛重量1.2噸，按照實際用途不同，其作戰(zhàn)距離和彈頭裝藥量也不同，射程最大達2500公里，最大時速達891公里，攻擊精度2000公里不超過10米。除了導彈自身涂刷有特殊涂料可吸收雷達波外，其自身雷達反射面積同樣很小，再加上在其海上7-15米、陸上平坦地區(qū)60米以下、山地150米的巡航高度，“戰(zhàn)斧”式巡航導彈具有強大的低空突防能力。
2015年，美國海軍的戰(zhàn)斧巡航導彈成功刺穿正在移動的金屬集裝箱，這標志著美軍將遠程武器應用于移動目標技術的進一步提升。
地形輪廓匹配（TERCOM）——從圖像匹配說起
“戰(zhàn)斧”式巡航導彈的產生得利于科技的發(fā)展。上世紀五十年代美國首先研制出地形輪廓匹配（Terrain Contour Matching，TERCOM）導引系統(tǒng)，體積比過去的使用雷達做為地形比較的導引系統(tǒng)要小且輕，但是在精確度上有大幅的提升，也因此成為美國兩款巡航導彈的導引系統(tǒng)。
圖像匹配是指將兩個不同傳感器對同一景物攝取下來的兩幅圖像在空間上對準，以確定出這兩幅圖像之間相對平移的過程?隨著科學技術的進步，圖像匹配技術己經成為信息圖像處理領域中極為重要和基本的技術。
地球表面的山川?平原?森林?河流?海灣?建筑物等構成了地表特征性狀，這些信息一般不隨時間和氣候的變化而變化，也難以偽裝和隱蔽?利用這些地表特征信息進行的導航方式稱為圖像匹配導航。預先將飛行器經過的地域，通過大地測量?航空攝影?衛(wèi)星攝影或已有的地形圖等方法將地型數(shù)據(jù)（主要是地形位置和高度數(shù)據(jù)）制作成數(shù)字化地圖，儲存在飛行器的計算機中，這種地圖稱為原圖。
飛行器在飛越己經數(shù)字化的預定空域時，其上的探測設備再次對該區(qū)域進行測量（錄?。?，取得實際的地表特征圖像，將實時圖與預先存儲的原圖進行比較，由此可以確定飛行器實際飛行的地理位置與標準位置的偏差，用以對飛行器進行導航。
圖像匹配又分為景象匹配和地形匹配導航。地形匹配導航是以地形高度輪廓為匹配特征，通常用無線電高度表測量沿航跡的高度數(shù)據(jù)，與預先獲得的航道上的區(qū)域地形數(shù)據(jù)比較，若不一致，表明偏離了預定的飛行航跡?這種方式是一維匹配導航，適合于山丘地形的飛行?單純的地形數(shù)據(jù)不能提供地理坐標位置，匹配導航必須與其他導航方式進行組合，如地形/慣性組合導航，就是由慣性導航系統(tǒng)提供地理位置信息，利用地形匹配修正慣性導航的誤差，以提高定位精度。
作為地形匹配導航系統(tǒng)采用的典型地形匹配方法，地形輪廓匹配（TERCOM）即地形高度相關方法的導航精度高達10~300m，抗干擾能力強，雖然實時性和機動性差，但卻適合巡航導彈的飛行特點，并已成功應用于地形匹配制導雷達利用存貯參考地圖與實際地形相比較，確定導彈的位置，必要的話，導彈就會改變路線。
“戰(zhàn)斧”式巡航導彈地形輪廓匹配過程示意圖
而景象匹配導航是以一定匹配的地表特征，采用攝像等圖像成像裝置錄取飛行軌跡周圍或目標附近地區(qū)地貌，與存儲在飛行器上的原圖比較，進行匹配導航。景象匹配屬于二維匹配導航，可以確定飛行器兩個坐標的偏差，適合于平坦地區(qū)。原理與地形匹配是類似的，兩者的差別在于，景象匹配是在一定范圍內，將實時圖與網絡化的數(shù)字地圖逐格進行匹配，找出原因與實時圖相似度最大的部分區(qū)域，來估計飛行器的地理位置。
在導彈的制導中，巡航導彈和彈道導彈在經過遠距離飛行，到達目標區(qū)后，通過從高空攝取地面的實時圖像，并將所攝取的實時圖像與彈上計算機中事先存儲的地面圖像比較，采用景象匹配技術進行末制導，修正飛行軌跡和偏差。
初始導引：地形匹配系統(tǒng)（TERCOM）
終端導引：光學數(shù)字影像匹配區(qū)域關聯(lián)制導系統(tǒng)（DSMAC）
景像匹配導航需要在使用前預先制作大量數(shù)字化地圖?對于導彈這樣的武器系統(tǒng)，在出廠時是無法預先知道在哪里使用的，必須在使用前臨時安裝航線和目標附近的數(shù)字化地圖。
“戰(zhàn)斧”式巡航導彈可以從水面艦艇發(fā)射，也可以從潛艇發(fā)射?導彈在海面上采用慣性制導系統(tǒng)，按程序控制飛行?進入陸地后巡航高度在60m以下，在崎嶇山區(qū)可增至150m，這時采用地形匹配導航，進行航線修正和地形回避。
進入目標區(qū)后，采用景象匹配確定出導彈的當前位置，或者偏離預定位置的縱向和橫向偏差，從而完成導彈的尋的導航和目標末制導，精確修正飛行軌跡，提高命中精度。
“戰(zhàn)斧”式巡航導彈的數(shù)字場景匹配區(qū)域關聯(lián)制導系統(tǒng)結構
國內數(shù)字場景匹配區(qū)域關聯(lián)制導技術發(fā)展
據(jù)國內軍事媒體分析，國內的巡航導彈也應用了數(shù)字場景匹配區(qū)域關聯(lián)制導系統(tǒng)。長劍-20（AKD-20）作為中國空軍第一款遠程空射巡航導彈，推測目前的AKD20具有較為完善的制導系統(tǒng)，包括慣性/GPS導航系統(tǒng)，地形匹配導航系統(tǒng)以及數(shù)字場景匹配區(qū)域關聯(lián)制導系統(tǒng)。其中慣性導航系統(tǒng)(INS)較為成熟，其核心為激光陀螺，精度較高，但是隨著飛行時間的增長其漂移誤差會累積，因此需要用GPS來修正。
采用DSMAC的戰(zhàn)斧巡航導彈，注意彈體下方的光學窗口
注意AKD-20彈頭處的光學窗口
由于KD20巡航導彈的射程較遠加上GPS信號容易被干擾，慣性/GPS導航系統(tǒng)無法保證遠程飛行的導航精度，所以KD20在巡航中段同時也采用了地形匹配導航系統(tǒng)(TERCOM)。該系統(tǒng)主要由雷達高度表測量相對于地面的飛行高度來獲取地形起伏的數(shù)據(jù)，通過該數(shù)據(jù)與導彈上儲存的數(shù)字地形圖相匹配來對導彈進行定位。地形匹配導航系統(tǒng)的缺點在于飛行航線上地形起伏必須要有足夠的差異，因而該系統(tǒng)在平原沙漠地區(qū)其可靠性會有所降低，而在大洋中基本上無效。
由于地形匹配導航系統(tǒng)無法對目標進行精確定位，KD20在其飛行末段采用了數(shù)字場景匹配區(qū)域關聯(lián)制導系統(tǒng)(DSMAC)。該系統(tǒng)利用紅外成像攝像頭或CCD電視攝像頭獲取末段地形以及目標的圖像，并將其與導彈上儲存的數(shù)字圖像進行匹配，從而能夠對目標進行精確定位，最大限度地消除了慣性和地形匹配導航系統(tǒng)的誤差。KD20巡航導彈通過采用多種制導手段進行取長補短，大幅提高了其命中精度，使其具備了對千里之外的某座建筑或橋梁等特定目標進行定點清除的能力，制導系統(tǒng)達到了國際先進水平(相當于戰(zhàn)斧Block III)。
（轉載于高端裝備發(fā)展研究中心 藍海長青智庫）
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