军工强周期系列报告之二：红外制导系统应用快速增长.pdf

请 仔 细阅读 在本报 告尾部 的重要 法律声 明 Table_Date 2021 年 01 月 18 日 军 工 强周期 系列报 告之 二 ： 红 外 制导系 统应用 快速增长 国防军工 军工行业进入三年强周期，增速最快的赛道以导弹、 航 空 、 国 防 信息化等为主，上述产业链中部分标的在半年报和三 季 报 中 都 有 出色表现。 本 文 为 导 弹 产业 链第 二篇， 主要 梳 理红外制导领域 情 况 ， 特别是 关于 制冷 与 非 制冷 探测器 ，非晶硅和氧化钒等 热敏 材 料 问 题 进行 重点分析 。 红 外 制 导是 不可 替 代的 制 导方式 红 外 技 术本 质上 是 对 环境中的温度信息 进行检测、分析并 加以 利用 。 在战场 上， 人 员和 装备 都有 各自 的温 度特 征， 特别 是夜 视 功 能 的独 特性 决定 了 红外 制导的不可替代性 。其技术和应用 发展 大致可总结 为： （1） 在探测波段的发展上，经历了从近红外波段探测(1 3m) 到中远红外波段探测(3 5m ，8 14m) ； （2） 在探测器类型上，经历了从非制冷硫化铅探测器、制冷 硫化铅/锑化铟探测器到制冷/非制冷焦平面成像探测器； （3） 在探测体制上，经历了从光机扫描到凝视焦平面探测的 发展；从“点源”探测到“成像”探测的发展过程。 目前红外制导的优势主要有： 灵敏度高、导引精度高、抗干扰 能力强、可实现“发射后不管” 、具备准全天候功能以及强适 应性等优势。 制冷VS 非制 冷 ，非 晶硅 VS 氧化钒 导 红外热像仪有多种分类方式，按照工作机理可以分为基于热 效应的热探测器和基于光电效应的光子探测器。 目前市场上对 探测器中制冷非制冷，热敏材料中非晶硅和氧化钒等方面关注 度较高。 制 冷 探 测器 成本 较高，NETD(噪声等效温差)明显 小 于非 制冷 探 测器， 当前主要 为 高 端军 用， 绝大 多数 导弹 红外 制导 系统 使用 制 冷 型 探测 器 ；非制冷导引头目前以 低速、 近距离的 反坦克弹 为主。 非 晶 硅 和氧 化钒 作为 热敏 探测 器的 两种 主流 材质 ，各 有优 势。 其中 氧化钒的 NETD 小于非晶硅，能够识别的最小温差更小， 因此成像更加清晰 ，并且发展时间更久，市场占有率高 ；非晶 硅是半导体工艺中的常用材质，均匀性和稳定性较好，因此生 产成本更低，并且适合向大面阵发展，热响应时间更短，帧频 评级及分析师信息 Table_IndustryRank 行业评级： 推荐 Table_Pic 行业走势图 分 析 师 ：陆洲 邮箱： SAC NO：S1120520110001 联系电话：010-59775364 研 究 助 理：朱雨时 邮箱： SAC NO ： 联系电话：010-59775364 -15% 1% 18% 35% 51% 68% 2020/01 2020/04 2020/07 2020/10 2021/01 国防军工 沪深300 证券研究报告| 行业 动态 报告 仅供机构投资者使用 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p1 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p1 81636证券研究报告|行业 动态 报告 请仔细阅读在本报告尾部 的重要 法律声 明 2 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 更高。 两 种 材 料在 不同 领 域各 具优 势， 总体而言，氧化钒 更适 合 “ 观 察” ，非 晶硅 更适 合“ 测温 ” 。 红 外 导 引头 产业 链 清晰 简单 ，目 前已 呈现 高景 气 红外成像制导以红外导引头为产品形式，导引头作为产品本身 其产业链较短。我国的情况主要可分为两级或三级配套模式。 一般两级配套的模式为厂商直接提供红外热像仪至 导引头总体 单位， 制成红外导引头；三级配套则属于厂商 A 提供红外探测 器芯片、模组或机芯，由厂商 B 配合其镜头、算法等集成为红 外热像仪再供应至 导引头总体单位 。 其中制冷型探测器主要厂商为兵器工业集团 211 所，电子科技 集团 11 所和中科院上海技物所，三家也是国内制冷型探测器 的主要供应商。 目前 A 股中主要有大立科技、高德红外和睿创微纳三家企业具 备红外探测器以及红外热像仪的研制能力 。 大立科技 是 国内非晶硅技术龙头，目前 在探测 器大面 阵 方 面 国 际领先（600 万像 素） 。 导引头红外热像仪 当前 覆盖型号最广， 总体出货量规模最大 。 高德红外 探测器类型最全，军品研制生 产经验 丰富， 是 极 少 数 取得武器总体资质和相关产品的厂商 。 目前 制 导相 关 产 品 以导 引头红外热像仪为主， 同时具有导弹整体产品。 睿创微纳 专注于非制冷氧化钒红外探测 器研制 生产， 氧 化 钒 技 术国际领先，在小像元技术方面国内领 跑（ 10m ） ， 探 测 器 机 芯出货量最大 。 风险提示 导弹研制进展缓慢， 军品 需求不及预期。 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p2 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p2请 仔 细阅读 在本报 告尾部 的重要 法律声 明 证券研究报告|行业 动态 报告 正文目录 1. 红 外成像 制导： 不可替 代的制 导方式 . 1.1. 红外制 导技术 的发展 历程 . 1.2. 红外成 像制导 的工作 机理与 优势 . 1.3. 红外制 导技术 未来发 展方向 . 2. 红 外成像 制导产 业链情 况 . 3. 风 险提示 . 图表目录 图 1 红外 光谱图 . 图 2 红外 曳光弹 . 图 3 红外 干扰机 . 图 4 红外 制导技 术发展 概况. 图 5 非制 冷红外 热成像 仪的工 作原理 . 图 6 红外 成像导 引头的 构成. 图 7 红外 制导技 术发展 概况. 图 8 氧化 钒材料 . 图 9 非晶 硅材料 . 图 10 AIM-9X 导弹 红外导 引头（ 空空弹 ） . 图 11 ASRAAM 导弹 （空空 弹） . 图 12 ATM-84H 导弹红 外导引 头（反 舰弹） . 图 13 Kh-59MK2 导 弹导引 头（空 射巡航 弹）. 图 14 红外成 像导引 头的构 成 . 图 15 国内红 外制造 产业链 主要参 与单位 . 表 1 部分 非制冷 红外探 测器应 用的导 弹. 表 2 红外 制导的 优势 . 表 3 三 家红外 公司的 基本情 况 . 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p3 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p3请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 4 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 近十几年来, 红外成像技术作为现代高技术已在武器装备 中得到广泛 应 用 。 陆 军 主要将其用于夜间监视、瞄准、侦察、射击指挥、制导和防空 等; 海军 主 要 将 其 用 于 监视、巡逻、观察和导弹跟踪等;空军主要将其用于轰炸机、 侦察机和攻 击 机 等 的 导 航、着陆、营救、空中侦察、高空摄影和射击投弹等。从空间到地面, 从水下到空中, 红外成像仪已成为现代高技术常规兵器装备中不可缺少的重要部分。 我 们 在 军 工 强周 期 系列 报告 之一 ： 制导 系统 是导 弹 产业 链最 佳细 分赛 道 中 将 导 弹 细 分 产业 的最 佳投 资 部分 框定 在 了制 导系 统部 分 ， 本 文作 为导 弹产 业链 的第 二 篇 ， 将重 点整 理 制 导系 统中红外制导方面的 情况。 1.红外成 像制导 ： 不可替代的 制导方式 红外辐射是自然界存在最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下 都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子 的运动越剧烈，辐射的能量越大，反之辐射的能量越小。温度在绝对零度以上的物体， 都会因自身的分子运动而辐射出红外线。 图 1 红外光谱图 资料来源： 新浪军事，华西证券研究所 1.1. 红 外 制导技术 的发展历 程 红 外 制 导技 术的 发展 主要 由战争发展需要和科学技术发展 的推动。 作 战 需 求 的 牵 引方 面 ，红 外制 导技 术 是一 种被 动制 导 技术 ，使 导弹 具有 “发 射 后 不 管 ” 的 作 战能 力。 因此，首先发展的红外非成像制导技术很快在 空 空 、 地 空等导弹中获得应用，并在越南战争等作战应用中取得巨大的成功。 根据 红外探测 系统在反巡航导弹中的应用 中的 数据显示，1979 1985 年期 间， 作战 飞 机 损 失 数 目超过160 架，其中90% 是被红外制导导弹击中。在1973 1997 期间，遭受各种武器 系统攻击而损失的飞机共有 1434 架，其中 738 架是红外制导导弹的牺牲品，所占比 例为 51.5% 。 红 外 制 导 导 弹 的成 功 应用 和良 好的 作 战效 果 刺 激了 红外 技 术的 发展 。 红外 曳 光 弹、红外干扰机等各种红外对抗手段的相继出现，大大削弱了红外非成像制导导弹的 作战效能。因此，现代战争中迫切需要具有一定目标识别能力，可以对抗红外干扰的 制导手段。利用红外热成像技术获 取 目标 的图 像 ，就 可以 有 效地 分 辨 目 标 和 诱 饵 ， 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p4 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p4请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 5 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 提 高 导 弹 的 抗 干扰 能力 。 因此，作为红外对抗的手段之一，在作战需求推 动 下 红 外 成像制导技术得到迅速地发展和推广应用。 图 2 红外曳光弹 图 3 红外干扰机 资料来源： 搜狐网，华西证券研究所 资料来源：wind ，华西证券研究所 红 外 制 导 技 术 真正 的 发展 得益 于红 外 热成 像技 术、 小 型制 冷器 技术 、图 像处 理 技 术 、 微 电子 技 术等 的发 展。70 年代中期以后，由于先后出现了碲镉汞，锑化铟， 铂化硅等线列器件和焦平面阵列器件，红外光机扫描和凝视阵列技术，红外成像制导 技术逐渐变成了可行的方案。 特别 是随着 元器 件技术 和计 算技术 的飞 速发 展 ， 在 近 30 多年来红外探测器经过了从简单的单元探测器发展到一代 的线阵探测 器 、 小 面 阵 探测器，又发展到二代的焦平面阵列探测器，并进一步向三代灵巧焦平面阵列探测器 的发展历程。 红 外 制 导技 术目 前可 划分 为三 个发 展阶 段。 第 一 阶 段为20 世纪60 年代 中 期以 前为 第一 阶段 ，这一时期，红外制导武器 主 要 用于攻击空中速度较慢的飞机。其探测器采用不制冷的硫化铅，信息处理系统为单元 调制盘式调幅系统，工作波段在 1- 3m ，其特点是灵敏度低、 抗干扰能 力 差 、 跟 踪 角速度低。 第 二 阶 段为 20 世纪 60 年代中期至 70 年代。60 年代中期以后，由于飞机速 度 和 机动能力都大为提高，再加上被攻击目标对红外诱饵的使用，使得第一代红外制导武 器的作战效能明显下降。为此，一种改进的措施是，探测器采用了制冷的硫化铅或锑 化铟，从而极大地提高了灵敏度；更为根本的改进是采用了工作波段在 3- 5m 的中 红外波段，改进了调制盘和信号处理电路，提高了跟踪速度和抗干扰能力，增大了对 飞机的攻击角，以至能够在整个后半球内实施攻击。这一阶段制导武器的作战性能得 到了较大的提高，虽然还 是 只能进行尾追攻击，但 攻击区域 和对付高速目标的能力有 很大提高。 第 一 代 和 第 二 代红 外制 导 技术 都是 采用 非 成像 制导 系统 。 都是把被攻击的目标 视为点源，用调制盘或者圆锥扫瞄、章动扫瞄等方式，对原信号进行相位、频率、幅 度、脉宽等调制，以获得目标的方位信息。这种系统结构简单、造价低、分辩率高、 有使用方便、不依赖于复杂的火控系统等许多优点，但这种系统对存在强辐射红外干 扰的环境，特别是对于攻击复杂红外背景的地面坦克、装甲目标， 则效果十分乏力 。 第 三 阶 段为20 世纪70 年代中期以后。 在70 年代中期以后，由于工作在8-14 m 波段长的长波探测元件研制成功，特别是高性能的 CMT 线列阵红外器件的工程应用和 红外成像技术的日趋成熟 。 红外探测器采用了高灵敏度的制冷锑化铟，并且改变了以 往的光信号的调制方式，多采用了圆锥扫描和玫瑰线扫描，亦有非调制盘式的多元脉 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p5 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p5请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 6 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 冲调制系统，具有探测距离远，探测范围大、跟踪角速度高等特点，有的还具有自动 搜索和自动截获目标的能力。在这一时期红外制导技术产生了一个大的飞跃。因此， 这一阶段的红外制导武器可进行全向攻击和对付机动目标。 这一阶段也标志着红外制 导由红外点源制导发展到了红外成像制导。 图 4 红外制导技术发展概况 资料来源： 红外成像制导技术的应用研究 ，华西证券研究所 此 外 红 外 热成 像 制导技术 也经 历了 三代 的发 展。70 年代发展起来的第一代红外 成像制导技术的主要标志是，采用红外探测器线阵或小面阵以及光机扫描方法获取目 标图像。80 年代末期开始发展的第二代红外成像制导的主要 标志是，采 用 了 红 外 焦 平面阵列探测器以及电子扫描或凝视成像方式 。 目前正在发展的双色红外焦平面阵列和灵巧焦平面阵列探测器及其在红外成像导 引头中的应用，将进一步提高红外成像制导导弹的抗干扰和目标识别能力，与先进的 图像信息处理技术相结合，甚至有可能实现导弹的自主攻击。 同时 非制冷红外焦平面 阵列的出现和在制导中的推广应用，将有助于简化导引头的设计和结构，有助于降低 导引头的成本。 综 合 来 看， 红外 制导 技术 的发 展集 中在 四个 方面 ： 1、 在探测波段的发展上，经历了从 近红外 波段探 测(1 3m) 到 中远 红 外 波 段 探测(3 5m ，8 14 m) ； 2、 在探测器类型上，经历了从非制冷 硫化铅 探测器 、制冷 硫化 铅/锑 化 铟 探 测 器到制冷/非制冷焦平面成像探测器 ； 3、 在探测体制上，经历了从光机扫描到凝视焦平面探测的发展 ， 从“ 点 源 ” 探 测到“成像”探测的发展过程 。 1.2. 红 外 成像制导 的工作机 理与优势 第一代红外制导 （点源制导） 第二代红外制导 （点源制导） 技术特征： 1 、 探 测 器 为 硫 化 铅 2 、 工 作 波 段 在1- 3 m 技术特征： 1 、 探 测 器 为 硫 化 铅或锑化铟 2 、 工 作 波 段 拓 展 至3-5 m 第三代红外制导 （成像制导） 技术特征： 1 、 探 测 器 为 制 冷 锑化铟或碲镉汞 2 、 工 作 波 段 近 一 步拓展至8-14m 3 、CMT 线列阵红 外器件应用 -1960 1960-1970s 1970s- 第一代红外成像 制导 技术特征： 采用红外探测器线 阵或小面阵以及光 机扫描方法获取目 标图像 第二代红外成像 制导 技术特征： 采用了红外焦平面 阵列探测器以及电 子扫描或凝视成像 方式 第三代红外成像 制导 技术特征： 发展双色红外焦平 面阵列和灵巧焦平 面阵列探测器 1970s-1990 1990-2000s 2010- 红外成像制导 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p6 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p6请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 7 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 红外成像制导技术是利用红外成像导引头接收目标场景的红外辐射，形成目标场 景的二维温度分布图像，并利用目标和背景红外辐射特性的差异，识别、捕获、跟踪 目标，将制导武器导向目标的技术。 图 5 非制冷 红外 热成像仪的工作原理 资料来源： 高德红外招股说明书，华西证券研究所 实 现 红 外 成 像 制导 的核 心 部件 是红 外成 像导 引 头 。 红外成像导引头主要由红外 成像系统、红外图像视频信号处理系统、伺服跟踪系统组成。红外成像系统用来摄取 目标场景的图像，将二维分布的场景红外辐射转变成一维时序视频信号。视频信号处 理系统将红外成像系统输出的视频信号进行放大处理，完成目标识别，并给出不断修 正的目标位置信息，输出到伺服跟踪系统，以驱动红外成像系统保持对目标的跟踪， 同时输出给导弹自动驾驶仪，以使导弹保持正确的飞行路线，直至命中目标。 图 6 红外成像导引头的构成 资料来源： 红外成像制导技术的应用研究 ，华西证券研究所 红 外 热 像 仪 有 多种 分类 方式 ， 按照工作机理可以分为基于热效应的热 探 测 器 和 基于光电效应的光子探测器。一般来说，光子探测器需要制冷，探测响应率高，而热 探测器则不需要制冷，成本相对较低。 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p7 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p7请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 8 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 图 7 红外制导技术发展概况 资料来源： 红外光子探测器与热探测器性能分析 ，华西证券研究所 在 非 制 冷 探 测 器中 ， 热敏 电阻 型探 测 器 最 为常 见 ， 其 中热 敏材 料 可分为氧化钒 （VOx ）和 非晶 硅 （-Si ）两类。 氧化钒的研究使用历史较长，20 世纪 80 年代 初 ， 美国的 Honeywell 公司在军方资助下开始研究氧化钒薄膜，并于 20 世纪 80 年代 末 研 制出非制冷氧化钒微测辐射热计 ，其制备技术经过多年的发展已很成熟，在微测辐射 热计产品中得到了广泛的应用。 非晶硅则是 1992 年 法国原子能委员会与信息技术实 验室/红外实验室 研发的 探测器 热敏材料， 目前技术上 也 已 非常 成熟。 图 8 氧化钒 材料 图 9 非晶硅材料 资料来源： 百度百科 ，华西证券研究所 资料来源： 百度百科 ，华西证券研究所 氧 化 钒 和非 晶硅 作为 两种 最常 用的 热敏 材料 ，两者 的共 同 点为 ： 红外探测器 制冷型 （基 于光 子探 测 ） 非制冷型（基于 热探测） 热释电型 硫酸三甘肽 钽酸锂 热电堆型 N 型或P 型多晶硅 二极管型 单晶或多晶PN 结 热电容型 双材料薄膜 热敏电阻型 非晶硅 氧化钒 碲镉汞探测器 锑化铟探测器 铂化硅探测器 多量子阱探测器 II 类超晶格探测 器 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p8 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p8请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 9 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 1 、 薄 膜类 型相 同： 两者都是半导体热敏薄膜，薄膜电阻温度系数 TCR 与电 阻 率 成正比关系； 2 、 生 产工 艺基 本相 同： 微测辐射热计技术与 CMOS 工艺兼容，能够与 CMOS 读出 电路集成，可基于半导体制造工艺进行规模化生产，是非制冷红外探测器的主要技术。 具 体 的 性能 、工 艺等 方面 两者 有各 自的 优势 ： 噪 声 等 效 温差 （NETD ） 方面 ： 即热灵敏度，NETD 越小则 红外热像 像图更 清晰 ， 分辨率更高 。 由于 非晶硅是无定形结构，呈现的 1/f 噪声比 VOx 要高，所以 NETD 通 常不如 VOx 材料 ，其中两者的 NETD 差距在 5-10mK， 非晶硅在 40-50mk ，氧化钒大约 为 30-40mk 。 在温度的区分度上氧化钒能够识别 0.03 ，而非晶硅为 0.1，视觉上 的直观体现为非晶硅相较氧化钒图像略有蒙纱感 。 成本方面： 非晶硅探测器的制造成本更低，主要是因为 从材 料和工 艺 上 看 非 晶 硅的和传统集成电路制造更加契合。硅为半导体制造中的常用材料，生产制备的工艺 相对更成熟，而氧化钒非半导体工艺中的常用材料，且非常怕沾污 ，生产过程中需要 额外的专用设备才可完成生产。 稳定性方面： 两者稳定性的差距主要体现在晶圆级封装上， 由于非 晶 硅 的 稳 定 范围在 450 以下 ，而氧化钒的稳定温度在 300 以下 ，因此晶圆级封装时 氧化钒的 温度 窗口 更小，同时由于氧化钒具有多种形态，如 VO2 和 V2O5 。 所以 在氧化钒探测 器是制造过程中需要 通过调整工艺来获得单一形态的氧化钒材料， 导致制造 工艺上更 加复杂 。 面阵 方 面： 目前非晶硅更容易做到大面阵。 主要原因为 在PECVD 工艺 下 非晶 硅 的 均匀性更好， 制造 过程中 非晶硅在 电阻阻值和温敏性 上有更好表现，所以在校正环节 工作量小，成品率更高 ，更容易将面阵做大 。相比之下氧化钒则需要大量的校正工作 ， 一定程度上阻碍了氧化钒探测器的大面阵发展 。 响应时间方面： 非晶硅的热响应时间更短。非 晶硅 材料 可以 将薄 膜 厚 度 控 制 的 非常小，具有较低的热容， 所以在保持较低热响应时间的同时也具有较小的热导，可 一定程度兼顾图像刷新率和信号响应率的要求，目前非晶硅的热响应时间常数为 7ms 左右，而氧化矾一般在 10ms 左右 ， 因此 非晶硅 探测器 的帧频要高于氧化钒。 红 外 成 像 制 导 使用 的探 测 器大 都 为 制冷 型红 外 探测 器 ， 这主要是由制冷红外探 测器的超强性能以及战场环境所决定的。在探测器温度较低时 （制冷探测器通常需要 将温度降低到 77K 才能正常使用） ，制冷探测器（光子探测器）的探测效率明显高于 热探测器 ，制冷型 目前也是公认的 实际应用中最佳的红外探测技术。目前非制冷探测 器在导引头中的应用主要以作用距离较短的反坦克弹、小直径炸弹为主 ，其探测的目 标普遍具有低速、低空的特性 。 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p9 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p9请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 10 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 表 1 部分 非制冷红外 探测器应用的导弹 武器名称 制导模式 研制公司 精确攻击导弹（PAM ） 非制冷红外+激光 美国 近程-长钉（Spike-SR） 非制冷红外+CCD 以色列 迷你-长钉（Mini-Spike ） 非制冷红外+CMOS 以色列 MMP 中程 非制冷红外+电视 法国 新“轻马特”（XATM-5） 非制冷红外 日本 “红箭-12” 非制冷红外或电视 中国 小直径炸弹（SDB-II ） 非制冷红外+毫米波+半主动激光 美国 联合空对地导弹（JAGM ） 非制冷红外+毫米波+半主动激光 美国 MASTER 隐身巡航导弹 非制冷红外+雷达 美国 FASGW 反舰导弹 非制冷红外 欧洲 资料来源： 应用于红外成像导引头的非制冷焦平面探测器 ，华西证券研究所 红 外 热 成 像 制 导具 有多 种优 势。 其 主要优势有灵敏度高、导引精度高 、 抗 干 扰 能力强、可实现“发射后不管” 、具备准全天候功能以及强适 应性等优势 。 这 些 优 势 使得红外成像制导自诞生以来一直是精确制导导弹家族中的宠儿，根据 浅析美国精 确对地打击武器配系及作战使用数据， 海 湾 战争 中 ， 多 国 部队 的 飞 机 共发 射了 5000 余枚“小牛”式空对地导弹，大约 2/3 是红外成像型制导的 AGM-65D，取 得了 显 赫的战果。 表 2 红外制导的优势 灵敏度高 红外成像导引头具有很高的灵敏度，其躁声等效 温差 NETD 0.05 0.1 ， 很 适 合探测远程小目标的需求 导引精度高 红外成像导引头的空间分辨率很高，0.2 0.3mrad, 其 温度 动态 范围 也 大( 系 统动态范围 100300K) ，因此，多目标鉴别能力强 抗干扰能力强 红外成像导引头由于有目标识别能力，可以在复杂干扰 背景下探 测、识别 目 标 。 在对付地面目标（坦克群、机场跑道、港口、交通枢纽 ）的导引 技术中， 红 外 成 像制导占有很大优势 可实现“发射后不管” 红外成像导引头具有在各种复杂战术环境下自主搜索、 捕获、识 别和跟踪 目 标 的 能力，并且能按威胁程度自动选择目标和目标的薄弱部 位进行命 中点选择 ， 可 以 实现“发射后不管” 具有准全天候功能 红外成像导引头 可 工作在 814m 远红外波段，该波段具有穿透烟雾能力，并可 昼夜工作，是一种能在恶劣气候条件下工作的准全天候探测的导引系统 具有很强的适应性 红外成像导引头可以装在各种型号的导弹上使用，只是 识别、跟 踪的软件 不 同 。 比较典型的产品有美国的幼畜导弹的导引头，可用于空/ 地、空/空、空/舰三型导 弹上 资料来源： 红外成像制导技术的应用研究 ，华西证券研究所 大气中存在着三个红外“窗口” ：1 3m （短 波红 外） 、3 5m （中波红外）和 814m （长 波红 外） 。在 这三 个波 段工 作的 红外 探测 器敏 感 绝对 温度 的 峰 值 分 别 为 1000K 、500K 和 300K 。制导武器所要攻击的军事目标的红外辐射温度分别为：飞机涡 轮发动机尾焰约 1000K ；加热的飞行器的表面温度可能是在 300 400K ；行进中的坦 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p10 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p10请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 11 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 克温度可能在 400K 以上；而静止的坦克温度约为 300K ，与它所在的环境温度相差不 大。 故可根据不同的场景 选择不同波段的红外探测器进行制导。 因 红 外 成 像 制导 诸多 的优 点， 其 在空- 地导 弹、 近程 空- 空 导弹 、反舰导弹 、巡 航导弹 、 弹 道导 弹 中 得到 广 泛应 用， 也 大量 用于 反坦 克 导弹 、多 用途 导弹 、制 导炮 弹 的 改 进 与 研 制中 。 而作为红外成像制导技术核心的红外成像导引头 ，目 前 主 要 采 用制冷型的碲镉汞、锑化铟线阵、小面阵、焦平面阵列探测器。为了获得了较大的视 场，虽然个别采用了硅化铂 640480 焦平面阵列探测器。但成本目前仍然是采用红 外焦平面阵列成像导引头的重要制约因素。射程在 20km 以内的近程导弹多采用焦 汤制冷器对焦平面阵列探测器制冷，远程空- 地导 弹、 巡航 导 弹等 则采 用 整 体 式 斯 特 林制冷器 。 图 10 AIM-9X 导弹红外导引头 （空空弹） 图 11 ASRAAM 导弹 （空空弹） 资料来源： 新浪军事网,华西证券研究所 资料来源： 中广军事网,华西证券研究所 图 12 ATM-84H 导弹红外导引头 （反舰弹 ） 图 13 Kh-59MK2 导弹导引头（空射巡航弹） 资料来源： 搜狐网,华西证券研究所 资料来源： 新浪军事, 华西证券研究所 1.3. 红外 制导技术 未来发展 方向 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p11 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p11请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 12 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 进入 21 世纪以后，对红外成像制导技术的要求作出了大的调整。未来战争要求 制导武器能够在复杂地理环境、复杂气象环境和复杂电磁环境下有效作战，因此可以 预见，在未来的武器型号研制进程中，红外成像制导技术还将会发生很大的变革，随 之带来的是组成红外成像导引头的各单元技术的变革，以及包括仿真、测试等总体技 术的发展。目前来看，红外成像制导 的主要发展趋势有：智能化、非制冷、复合化和 多用途等。 （1 ） 智 能化 ：未来红外成像制导导引头需要具备多任务、集群协同作战能力 以 及实时任务装订功能。多任务是指导引头具备跟踪多种目标的能力；集群协同作战是 指在使用多种枚制导弹药进行集群攻击时，导引头具有战场态势感知并根据战场态 势调整攻击任务和自动任务分配的能力：实时任务装订功能则是指导弹发射后可通过 导弹与载机之间的数据链实时为导引头装订任务数据，一方面可以缩短导弹发射前的 准备时间，另一方面飞行员可以根据战场态势临时更改导弹的任务使命。 （2 ） 非 制冷 ： 非制冷红外焦平面阵列凝视成像制导是未来的一个重要发展方向 。 非制冷型红外探测器已开 始在成像红外导引头中应用。由于其使红外成像系统摆脱了 制冷器，有助于成像红外导引头的小型化和低成本，因此已经受到普遍的关注。随着 非制冷型红外探测器的发展，其探测灵敏度会不断提高，将能充分满足红外成像导引 头的使用要求；而且成本将进一步降低，更加适合在一次性使用的导弹和制导弹药中 应用。因此，可以预料非制冷的红外成像导引头将会得到更加广泛的应用，非制冷红 外成像制导是一个重要发展方向。 （3 ） 复 合化 ： 随着战场环境的日益复杂化，以及对抗技术、隐身技术等的飞 速 发展，要求制导武器具有更高的在恶劣的气候条件下和复杂的战场环境 中的目标识别 能力、抗干扰能力、 “ 发射后不管”的自主作战能力等。因此，单一的制导模式已不 能完全适应未来作战的要求，大力发展多模/ 复合 制导 技术 势 在必 行。 红 外 成 像 制 导 已成为复合/ 多模制导模式中的一个重要模式。红外成像/ 毫米 波、 红外 成 像/ 雷达、 红外成像/紫外、红外成像/激光、红外成像/激光/毫米波雷达等双模或三模导引模式， 以及红外成像中段制导的复合制导模式，已在多种制导武器中应用。被动红外成像 制导模式与毫米波制导等主动制导模式、被动红外成像末制导模式与GPS 等中段制导 模式互为补充，将是复合/ 多模制导武器系统广泛使用的一种制导模式。 （4 ） 多 用途 ：早期红外成像制导技术大多围绕某一战术、战略目标而设计， 功 能、使命单一；未来成像制导导引头将会肩负更多的使命，如中制导、末制导、侦察 以及打击效果评估等：导引头的多用途还包括采用多色、多模复合制导技术实现 ATR 功能，提高导引头的抗干扰能力以及导引头的使用灵活性等 。 2. 红 外 成 像制导 产业 链 情况 红外 成 像 制 导 以红 外 导引 头为 产品 形 式， 导引 头作 为 产品 本身 其产 业链 较短 。 不考虑基础原材料，从红外探测器芯片到完整的导弹导引头 ，我国的情况 主要可分为 两级或三级配套模式。一般两级配套的模式为厂商直接提供红外热像仪至导弹总装厂 制成红外导引头；三级配套则属于厂商 A 提供红外探测器芯片、模组或机芯，由厂商 B 配合其镜头、算法等集成为红外热像仪再供应至 导引头总体单位 。 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p12 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p12请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 13 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 图 14 红外成像导引头的构成 资料来源： 红外成像制导技术的应用研究 ，华西证券研究所 红 外 热 像 仪 是 红外 导 引头 的核 心器 件 ，而 红外 探测 器 则是 红外 热像 仪的 最核 心 器件。 早期红外探测器技术被美国、法国、日 本等国 家垄 断，国 内探 测器 全 部 依 赖 进口。由于探测器成本占到了红外热像仪的 60% ，直接导致国产红外热像仪价格昂贵。 2008 年前后，我国陆续有企业走上红外热成像技术的自主研发 之路，政 府 也 通 过 各 项政策和专项提供了良好的科研环境，从 2015 年起，我国已能够自主生产红外探测 器、机芯等红外热像仪所需的全部关键零部件，目前我国红外设备制造产业整体呈现 出了军工集团、中科院系科研院所和少量优质民营企业三大体系并存的格局。 其 中制 冷型 探测 器主 要生 产厂 商为 兵器 工业 集团 211 所，电子科技集团 11 所和 中 科 院 上海 技物 所， 三家 也是 国内 制冷 型探 测器 的主 要供 应商 。 图 15 国内红外制造产业链主要参与单位 资料来源： 公开资料整理，华西证券研究所 由 于 制 冷 型 探 测器 的 使用 领域 非常 窄 ，大 多数 为高 端 军用 ，因 此目 前国 内在 制 冷 探 测 器 的 产能 方面 略有 过 剩。 相较 之 下非 制冷 探测 器 由于 兼具 军用 和民 用， 而民 用 红 外 设备 正处 于市 场快 速上 升的 时期 ，因 此产 能相 对不 足。 目前 A 股中主要有大立科技、高德红外和睿创微纳三家企业具备红外探测器以及 红外热成像仪的研制能力 ， 三者主要为导弹总装厂提供导引头红外热像仪为主 。 三者 的技术路径如下： 红外热像 仪 （包含探测器） 红外热像仪 探测器 （主要为制冷探测器） 导引头 红外热像仪厂商 导引头总体单位 导引头 红外热像仪厂商 红外热像仪厂商或红 外探测器、机芯、模 组厂商，主要为军工 科研院所 导引头总体单位 一般为制冷型导引头 一般为非制冷型导引头 导弹 导弹总体单位 导弹 导弹总体单位 红外探测器 非制冷型： 兵器工业夜视集团 （211 所/北方广微） 中国电科11所 中科院上海技物所 中科院长春光电所 高德红外 大立科技 睿创微纳 制冷型： 兵器工业夜视集团 （211所） 中国电科11所 中科院上海技物所 高德红外 机芯 兵器工业夜视集团 （211 所/北方广微） 航天8358所 中国电科11 所 中科院上海技物所 中科院长春光电所 高德红外 大立科技 睿创微纳 整机 兵器工业夜视集团 （211所/ 北方广微/ 云南北方光电） 兵器工业广电集团 （205 所/江苏湖光 光电/ 浙江华东光电 /山东北方光电） 兵器工业凌云集团 （北方长城光电） 兵器集团湖北华中 光电 中科院上海技物所 中科院长春光电所 航天8358所 中国电科11所 中航工业613所 中国空空导弹研究 院 中船重工717所 久之洋 高德红外 大立科技 烟台艾瑞 华中数控 科盾科技 广州飒特 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p13 版权归华西证券所有，请勿转发。东方财富信息股份有限公司。版权所有发送给 p13请 仔 细阅 读 在本 报 告尾 部 的重 要 法律 声 明 14 19626187/2 1/2 01 902 28 16 : 59 证券研究报告|行业 动态 报告 表