图像匹配制导

图像匹配制导（ pattern matching guidance ），通过遥感特征图像把导弹自动引向目标的技术。图像匹配制导技术是在70年代应用到巡航导弹和弹道导弹上的。这种制导方式可把导弹的命中精度提高到（见导弹制导和控制系统）10米的量级，是提高导弹命中精度的重要方法。

原理

地面目标（如港口、机场和城镇等）有许多与地理位置密切相关的特征信息，如地形起伏、无线电波反射、微波辐射、红外辐射和地磁场强分布等。图像匹配制导就是基于地表特征与地理位置之间的这种对应关系。导弹上的图像遥感装置沿飞行轨迹在预定空域内摄取实际地表特征图像（称实时图）。在相关器内将实时图与预先贮存在弹上存贮器内的标准特征图（称基准图或参考图）进行匹配（配准），由此确定导弹实际飞行位置与标准位置的偏差。弹载计算机根据这种偏差按预存的制导程序进行实时运算和发出制导指令，再经信号变换，由执行机构控制发动机推力矢量方向，改变导弹质心运动轨迹，达到准确命中目标的目的，这是一种自主式制导方式。

图像匹配制导的关键是辨识两幅由不同遥感装置在不同时间所摄取的同一景物的图像。由于在实时图中往往存在各种测量噪声、几何失真和变换误差，它不可能与标准图完全一致。为了有效地从一组基准图中辨识出与实时图相匹配的基准子图，通常需要采用相关技术或模式识别技术。在实际制导系统中更多采用相关技术，即应用相关函数值（极大或极小）来度量图像间相似程度并判断二者是否匹配，因此图像匹配技术有时也称为图像相关技术。

分类

按图像空间几何特征的不同分为一维、二维和三维匹配，或相应地称为线匹配、面匹配和立体匹配；按图像信息特征的不同分为地形匹配和地图匹配（景像匹配）；按所用图像遥感装置的不同分为光学图像匹配、雷达图像匹配、微波辐射图像匹配；按图像信息提取方法的不同分为主动式图像匹配和被动式图像匹配。在实用中，一般多采取按图像信息特征来分类。因而图像匹配制导分为地形匹配制导和地图匹配制导两种方式。

地形匹配制导

以地形轮廓线（等高线）为匹配特征，通常用雷达（或激光）高度表作为遥感装置，把沿飞行轨迹测取的一条地形等高线剖面图（实时图）与预先存贮在弹上的若干个地形匹配区的基准图在相关器内进行匹配。地形匹配制导是一维匹配，制导精度可达到百米量级。它可用于巡航导弹的全程（间断的若干区）制导和弹道导弹的中制导或末制导。地形匹配制导的优点是容易获得目标特征，基准源数据稳定，不受气象变化的影响。缺点是不宜在平原地区使用。

地图匹配制导

以区域地貌为特征，采用图像成像装置（雷达式、微波辐射式、光学式）摄取沿飞行轨迹或目标区附近的区域地图并与贮存在导弹上的基准图匹配。地图匹配属于二维匹配，可以确定导弹的两个坐标偏差，实现二维控制，制导精度较一维控制高，比地形匹配制导的精度提高一个数量级，但复杂程度也相应增加。美国“潘兴”2型地地弹道导弹就采用这类制导。地图匹配制导的优点是能在平原地区使用，但目标特征不易获得，基准源数据受气候和季节变化的影响，不够稳定。采用光学匹配时，还受一天内日照变化的影响和气象条件的限制。

系统组成

图像匹配制导系统由图像遥感装置、图像存贮器、图像相关器、弹载计算机和其他一些附属装置组成。

①图像遥感装置：是系统的敏感部件，具有取图、成像和处理（或转播）图像的功能。通常包括雷达高度表、图像雷达、微波辐射计和光学成像装置等。

②图像存贮器：贮存预先获得并经处理的基准图集。基准图尺寸往往比实时图大，因此存贮量要求很大。常用的是半导体存贮器、磁芯存贮器、磁带或磁盘存贮器等。对于光学图像匹配系统，基准图可直接存贮在匹配滤波器上。

③图像相关器：完成实时图与基准图的相关运算。确定导弹当前的配准位置及其相对位移偏差。它是图像匹配制导的核心，须满足实时性、可靠性和精确性等要求。图像相关器通常有光学的、电子模拟的（光电相关管）和数字的几种形式。数字相关器就是一台高速度、大容量的数字计算机。

④弹载计算机：完成实时制导的运算并发出导引导弹、关闭发动机等指令。对于数字图像匹配系统来说，相关器和制导计算机可合为一体。

此外，为构成一个完整的制导系统还应有信号变换装置和执行机构等。

如果把图像匹配制导与惯性制导组合起来，可用图像匹配的高精度定位去修正惯性制导的工具误差，同时通过惯性制导又可提高图像匹配的捕获概率。这样既可降低惯性器件的精度要求，又可因缩小所需存贮的地形地貌的区域宽度，从而减少所要求的图像存贮器的容量。