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【關(guān)鍵詞】光電技術(shù),偵察,光電干擾,發(fā)展趨勢
光電技術(shù)(PhotoelectricTechnology)是一門以光電子學(xué)為基礎(chǔ),將光學(xué)技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、精密機械及計算機技術(shù)緊密結(jié)合在一起的新技術(shù),它為獲取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一種重要手段。它將電子學(xué)中的許多基本概念與技術(shù)移植到光頻段,解決光電信息系統(tǒng)中的工程技術(shù)問題。這一先進技術(shù)使人類能更有效地擴展自身的視覺能力,將長波延伸到亞毫米波,短波延伸至紫外線、X射線、γ射線,乃至高能粒子,并可在飛秒級的速度下記錄超快現(xiàn)象的變化過程。
光電技術(shù)的研究內(nèi)容可以分為光電基礎(chǔ)技術(shù)和光電信息技術(shù)兩部分。光電基礎(chǔ)技術(shù)體系是多門學(xué)科為基礎(chǔ),以器件物理技術(shù)為依托,如高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池、高速低噪的PIN與APD二極管、高像素與高圖像質(zhì)量的CCD與CMOS圖像傳感器等基礎(chǔ)光電器件的研制。光電信息系統(tǒng)技術(shù)包括了光電信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、處理和控制等過程。光電技術(shù)在現(xiàn)代科技、經(jīng)濟、軍事、文化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用,以此為支撐的光電子產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界各國家爭相發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),是競爭激烈、發(fā)展最快的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍。隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展,半導(dǎo)體激光器、千萬像素的CCD與CMOS固體圖像傳感器、PIN與APD光敏二極管、LED、太陽能電池、液晶顯示等在工業(yè)與民用領(lǐng)域隨處可見,紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域。
光電技術(shù)的基本功能是將光學(xué)參量或非光學(xué)參量進行光電轉(zhuǎn)換,完成工業(yè)檢測、軍事光電對抗、紅外探測、控制跟蹤等。光電技術(shù)在光通信、大容量光存儲、生物工程與醫(yī)學(xué)、工業(yè)在線檢測、危險環(huán)境檢測、遙測遙感、光纖傳感、精密計量、太赫茲波技術(shù)等方面有著廣泛應(yīng)用。下面著重介紹光電技術(shù)在光電對抗上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。
各種基于光電技術(shù)的武器系統(tǒng)被應(yīng)用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中。在光電武器裝備的較量中,出現(xiàn)了一種全新的作戰(zhàn)手段,這就是――光電對抗(Electro-opticalCountermeasure)。敵對雙方在光波段范圍內(nèi),利用光電器材和設(shè)備,偵查告警光電制導(dǎo)武器和光電偵查設(shè)備等光電武器,并實施干擾,使敵方武器降低、削弱或完全喪失作戰(zhàn)效能。同時,利用光電器材和設(shè)備,從而有效地保護己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵查告警和干擾。光電對抗是技術(shù)可以分為光電偵察與反光電偵察、光電干擾與抗光電干擾等,如圖1。
1光電偵察
光電偵察(PhotoelectricDetection),主要是搜索、截獲、測量、分析、識別以及光電設(shè)備測向、定位敵方輻射或散射的光譜信號,以獲取敵方光電設(shè)備類型、位置、參數(shù)、功能、用途,及時提供情報并發(fā)出警告。光電偵察分為被動、主動偵察。利用各種光電探測裝置截獲和跟蹤敵方光電裝置的光輻射,并加以分析識別,從而獲取敵方目標(biāo)信息情報的一種手段,叫做光電被動偵察(PassiveDetection),如激光告警、紅外告警、紫外告警和光電綜合告警等。利用敵方光電裝備的光學(xué)特性而進行的偵察,稱為光電主動偵察(ActiveDetection),即向敵方發(fā)射光束,再對反射回來的光信號進行探測、分析和識別,從而獲得敵方情報,如激光雷達、激光測距機。
2光電干擾(PhotoelectricityInterference)
采取某些技術(shù)措施可以破壞或抑制敵方光電設(shè)備的正常工作,其稱為光電干擾,這種手段同時也可以保護己方目標(biāo)。光電干擾分為有源干擾(ActiveJamming)和無源干擾(PassiveJamming)兩種方式。有源干擾是利用己方光電設(shè)備發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)敵方光電設(shè)備相應(yīng)波段的光波,對敵方光電裝備進行壓制或欺騙干擾。如紅外干擾機、紅外干擾彈、強激光干擾和激光欺騙干擾。無源干擾是利用特制器材或材料,反射(Reflection)、散射(Scattering)或吸收(Absorption)光波能量,或人為改變己方目標(biāo)的光學(xué)特性,使敵方光電裝備效能降低或被欺騙而失效,以保護己方目標(biāo)為目的的一種干擾手段,如煙幕(Smokescreen)、光電隱身(Electro-opticStealthy)和光電假目標(biāo)。
3反光電偵察
反光電偵察就是抓住光電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),使敵方的光電偵察裝備無法看見己方的軍事設(shè)施。主要方法有遮擋和欺騙、偽裝與隱身。反光電偵察的具體技術(shù)包括煙幕、假目標(biāo)、偽裝(Camouflage)、隱身、摧毀與致盲、編碼技術(shù)和改變光束傳輸方向等。
4抗光電干擾
抗光電干擾是在光電對抗環(huán)境中為保證己方光頻譜而采取的行動。其在己方目標(biāo)上,通過采取光電防護材料、抗干擾電路等措施,衰減或過濾敵方發(fā)射的強激光或其他干擾光波,保護己方設(shè)備或作戰(zhàn)人員免遭干擾和損傷。它包括反多光譜技術(shù)(MultispectralTechnique)、隱身技術(shù)、信息融合技術(shù)(InformationFusionTechnology)、自適應(yīng)技術(shù)(AdaptiveTechnology)、編碼技術(shù)、選通技術(shù)等。
【關(guān)鍵詞】 紅外探測技術(shù) 紅外制導(dǎo) 發(fā)展
紅外物理與技術(shù)的不斷發(fā)展,使得紅外探測成功滲透到軍事、安生生產(chǎn)工程、生活等方方面面。例如,作戰(zhàn)時由于導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機平臺的雷達探測面積驟減,唯有紅外探測系統(tǒng)可以精確捕捉到這些高速運轉(zhuǎn)的空中探測目標(biāo);礦山施工時,利用高溫度分辨紅外熱成像儀實時監(jiān)測巖體,以便及時發(fā)現(xiàn)裂縫危石、檢測供電設(shè)備安全運行,避免煤礦自燃;在開挖巖石隧道是可以利用紅外探測探測水源,根據(jù)紅外輻射能量差異來判斷是否有不良地質(zhì)等。下面本文將展開分析紅外探測技術(shù)的原理、基本理論及種類,并重點探討幾種代表性紅外探測技術(shù),最后總結(jié)該技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。
1 紅外探測技術(shù)的原理和紅外探測器種類
1.1 紅外探測技術(shù)的原理和基本理論
探測目標(biāo)與所在背景的紅外存在輻射差異,并且這一差異形成的圖像會反應(yīng)目標(biāo)的詳細(xì)信息,紅外探測技術(shù)依據(jù)這一原理而完成探測或追蹤任務(wù)。因為任何一個物體,只要本身溫度高于零度,就會散發(fā)出紅外輻射,但是不同部位溫度不同,輻射率便不同,所以這些不同的輻射特征經(jīng)過大氣傳播被紅外輻射器接受后再光電轉(zhuǎn)換就可成為人眼可見的圖像。這就是紅外探測技術(shù)的成像原理。
紅外探測技術(shù)所涉及的理論包括光度學(xué)、輻射度學(xué)。光度學(xué)不是簡單意義上的物理學(xué)描述法,它以人對進入眼睛的輻射所產(chǎn)生的視覺為基礎(chǔ),僅限于研究可見光。輻射度學(xué)建立在輻射能的基礎(chǔ)上,限制很少,適用于整個的電磁波普。
1.2 紅外探測器的種類
紅外探測器是一種典型的光敏器件,可以轉(zhuǎn)換不可見的紅外輻射,使之成為可測量的信號。探測器是紅外整機系統(tǒng)的重要核心部件,用來探測、識別、和分析所接受的紅外信息。按探測器工作機理區(qū)分,可分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是研究紅外輻射在未出現(xiàn)和出現(xiàn)后所引起的溫度差異,敏感元件對這一溫差做出準(zhǔn)確反應(yīng)。它的優(yōu)點是響應(yīng)波段寬,室溫下可正常工作,使用方便。某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射的照射下,會產(chǎn)生光子效應(yīng),光子探測器就是在這一原理的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,所用材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)變化。通過分析電學(xué)性質(zhì)的變化,可以確定紅外輻射的強弱。按照工作原理,可以分為外光電和內(nèi)光電探測器兩種。
2 幾種紅外探測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢
2.1 幾種紅外探測技術(shù)的應(yīng)用
紅外探測技術(shù)獨特的優(yōu)點:紅外輻射看不見。保密性好;環(huán)境適應(yīng)性好;采用被動接受系統(tǒng),抗干擾性強;設(shè)備體積小、重量輕、功耗低;可以揭示偽裝的目標(biāo);分辨率比微波好,因此被廣泛應(yīng)用于紅外夜觀、紅外偵查、紅外制導(dǎo)等方面。
(1)紅外偵查、監(jiān)視:紅外偵察監(jiān)視主要包括空間、空中、地面的紅外偵查與監(jiān)視,按工作方式來分可劃分為主動裝置和被動裝置。IDRS(紅外探測裝置)的應(yīng)用范圍非常廣:負(fù)有監(jiān)視任務(wù)的監(jiān)視衛(wèi)星,負(fù)有警戒任務(wù)的警戒裝置,負(fù)有救援任務(wù)的救援直升機等,艦艇配備的監(jiān)視系統(tǒng)等等,都需要安裝紅外探測裝置。
(2)紅外制導(dǎo):利用目標(biāo)自身的紅外輻射來引導(dǎo)導(dǎo)彈自動接近目標(biāo),提高命中率。紅外制導(dǎo)普遍采用的工作方式是空空、空地、地空、反坦克導(dǎo)彈等。紅外焦平面陳列制導(dǎo)技術(shù)因其高識別誘餌能力而有非常高的命中率。紅外成像制導(dǎo)在紅外探測器探測功能的基礎(chǔ)上,探測目標(biāo)的紅外輻射,所成圖像質(zhì)量高,彌補了電視制導(dǎo)受限制的夜間和低能見度下無法工作的缺陷,已成為紅外制導(dǎo)的一個重要發(fā)展方向。
(3)紅外隱形:紅外隱形主要是抑制、削弱目標(biāo)的輻射能量,從而使敵人無法預(yù)測到。只要物體表面溫度高于絕對零度(-273度),總是存在將能量向外釋放的熱輻射性質(zhì),因此,紅外輻射已固定為追蹤軍事目標(biāo)的特性。但是,大氣中的某些成分對紅外輻射具有吸收減弱作用,大氣懸浮顆粒也會削弱紅外輻射的強度。隱身飛行器就是利用了紅外隱身技術(shù),但是其溫度仍比背景溫度高,仍有可能被探測到。
(4)紅外對抗:為保護大型飛機和直升機免遭紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的威脅,紅外對抗系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展?;诩す獾亩嗖ǘ螌瓜到y(tǒng)用來躲避熱尋導(dǎo)彈的威脅,保護直升機和攻擊機;定向紅外對抗系統(tǒng)保護作戰(zhàn)平臺免受熱尋導(dǎo)彈威脅。
(5)探測和預(yù)報:探測和預(yù)報的這一應(yīng)用主要是用于輻射通量測定、目標(biāo)溫度測量、目標(biāo)方位測定以及光譜分析等。紅外探測技術(shù)在開挖隧道巖溶探測和預(yù)報中的應(yīng)用廣泛,傳統(tǒng)雷達探測方法工時長、探測距離短、準(zhǔn)確率不高。紅外探測技術(shù)可大規(guī)模應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測上,在開挖隧道巖石時,圍巖會形成紅外輻射場,紅外輻射場聚集了能量、動量、方向等信息,巖石會把她內(nèi)部的地質(zhì)信息以紅外輻射的形式傳遞出來,這樣可加強開挖工程的安全系數(shù)。
2.2 發(fā)展趨勢的預(yù)測(發(fā)展分析)
隨著紅外技術(shù)的高速發(fā)展,紅外儀器在使用方面有更高需求:由于探測目標(biāo)、最小可探測輻照度、噪聲等,要求高探測靈敏度;高定位跟蹤精度;抗干擾能力向智能化能力發(fā)展。上述需要的變化,促使紅外儀器在工作機制、結(jié)構(gòu)設(shè)計、信號處理方法等方面進行必要改進。探測器從單元發(fā)展到多元線陣以至面陣、單元面積趨??;從信號調(diào)制機制轉(zhuǎn)換到掃描機制;從單一視場轉(zhuǎn)換到可變視場,從簡單信息量到多信息量獲取與處理,這些都將成為未來發(fā)展的必然趨勢。
3 結(jié)語
紅外探測技術(shù)由短波紅外發(fā)展到長波紅外,由單波段向多波段發(fā)展,以及紅外探測數(shù)據(jù)的融合和復(fù)合探測技術(shù)的發(fā)展,紅外探測技術(shù)的應(yīng)用前景將非常樂觀,隨著紅外物理技術(shù)的不斷創(chuàng)新,紅外探測的靈敏度、定位追蹤準(zhǔn)確度、抗干擾性能等都會顯著提升,未來將會展開一片紅外探測發(fā)展的廣闊天地。
參考文獻:
[1]袁華,王召巴.紅外探測技術(shù)的原理及發(fā)展前景[J].科技信息(科學(xué)研究),2008(4):15-16.
第一種真正的偵察車
制造一輛完全現(xiàn)代的、為21世紀(jì)戰(zhàn)場使用的專用履帶式裝甲偵察車輛的想法,是在深入分析俄羅斯1996年車臣作戰(zhàn)的經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上提出來的。
21世紀(jì)所使用的全新的履帶式專用偵察車,在深入敵后的情況下,能獨立行動,搜集情報,并把情報發(fā)送到己方部隊,而且,除非情況萬不得已,否則絕不參戰(zhàn)。據(jù)稱,БМ―2Т偵察車要搜集大量精確的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的數(shù)量要比以往偵察車可能搜集得到的數(shù)量多得多。此外,БМ―2Т偵察車還大量采用所有最先進的隱身技術(shù),以降低各種信號特征。
由此可見,БМ―2Т偵察車可謂舉世無雙,是第一種名副其實的新一代裝甲偵察車。而現(xiàn)有的偵察車,無論是俄羅斯的,還是英國的,都不過是制式步兵戰(zhàn)車的變型車。БМ―2Т偵察車,從開始設(shè)計的時候起,就把最大速度(90km/h~95km/h)和最大行程(1000km)這兩項指標(biāo)作為重要的設(shè)計指標(biāo),因為它們對于專用偵察車來說是極為重要的。確實如此,這兩項指標(biāo)即便是性能最好的步兵戰(zhàn)車也是望塵莫及的。
БМ―2Т偵察車的設(shè)計思想與傳統(tǒng)的設(shè)計思想大相徑庭,它不是水陸兩用的,而水陸兩用性能則是蘇聯(lián)裝甲戰(zhàn)車的一項絕對不可能缺少的性能。此外,БМ―2Т偵察車的總重量和外廓尺寸始終保持在可用“伊爾”―76或C―130運輸機空運的極限范圍之內(nèi)。
БМ―2Т偵察車的標(biāo)準(zhǔn)乘員人數(shù)為3人,即車長、炮長和駕駛員。車長和炮長乘坐在炮塔內(nèi),除了車長和炮長外,炮塔內(nèi)的空間還可容納一名偵察人員。駕駛員座位于偵察車的中部。
在明斯克展示的БМ―2Т技術(shù)演示車,裝的是制式的T―72主戰(zhàn)坦克的功率為780hp的柴油機。但是,如果要配用一種西方的動液傳動裝置的話,那么就可以用其他的任何一種動力裝置來更換這種柴油發(fā)動機。觀看該技術(shù)演示車首次演示的人們一致認(rèn)為,他們從未見過聲響如此小的履帶式車輛。БМ―2Т偵察車在以60km/h~70km/h速度行駛時,在距離300m~400m處才能聽到該車行駛的聲音,這樣好的效果是因為采用了特種懸掛系統(tǒng)的緣故。
有理由認(rèn)為,БМ―2Т偵察車在設(shè)計時,里里外外都特別注重人機工程學(xué)原理和乘員的生存能力,它的外貌十分引人注目,與前蘇聯(lián)和俄羅斯的傳統(tǒng)大相徑庭。這主要是因為在車輛上裝有幾層可減小空心裝藥戰(zhàn)斗部威力的特種裝甲,并且涂有用于吸收電磁輻射的特種漆。
БМ―2Т偵察車有一個十分周全和完善的防護方案,既有先進的復(fù)合裝甲,又有炮塔內(nèi)的“救生艙”,而上述的這幾層特種材料層不過是這個方案的最外層而已。該車的駕駛員座也有附加防護,座的前方設(shè)有蓄電池室,座的兩側(cè)設(shè)有燃油箱(試驗表明柴油是耗散空心裝藥戰(zhàn)斗部能量的極好材料)。據(jù)稱,該車正面弧形區(qū)域可防35mm穿甲彈,如果用戶要求的話,可加裝附加反應(yīng)裝甲塊。此外,該車也正在考慮安裝俄羅斯的“競技場”主動防護系統(tǒng)。
整車的防護方案還包括防雷性能在內(nèi),其防雷性能與重達60t的最新一代主戰(zhàn)坦克不相上下。例如,凡與乘員人體直接接觸的部件和器材,沒有一樣是固定在車體底板上的,而且,乘員座裝有附加的減振件。
БМ―2Т偵察車安裝1門30mm機關(guān)炮(彈藥基數(shù)500發(fā))和1挺7.62mm并列機槍(彈藥基數(shù)2000發(fā)),在可伸縮的桅桿上裝有30mm遙控榴彈發(fā)射器(配有116發(fā)備用榴彈)。此外,炮塔周圍設(shè)有特種儲物筐,其內(nèi)可容納1.5m長的桅桿以及雙聯(lián)裝導(dǎo)彈發(fā)射器【可發(fā)射紅外制導(dǎo)的“針”(IGLA)式近程防空導(dǎo)彈和“攻擊”(ATAKA)式反坦克導(dǎo)彈。】另有6枚備用導(dǎo)彈裝在車體右后側(cè)的突出部內(nèi),它們可在車輛停車時裝填。該突出部內(nèi)也裝有12枚反坦克地雷,這些地雷可在有追擊車輛的沿途埋設(shè)。
功能齊全 按需定做
偵察車平臺的性能不管如何先進,生存能力有多強,它們畢竟不是偵察車的主體性能,偵察車的主體性能是晝夜監(jiān)視敵人的活動,并把有關(guān)情報資料以近乎實時的方式傳送給上級機關(guān)。因此,這就要求有一個綜合的監(jiān)視通信系統(tǒng),有跡象表明,這樣一個系統(tǒng)很可能仍在確定之中。
БМ―2Т偵察車之所以沒有安裝戰(zhàn)場監(jiān)視雷達,是因為戰(zhàn)場監(jiān)視雷達很容易被ESM(電子支援系統(tǒng))發(fā)現(xiàn)。該車現(xiàn)安裝的是1個無源式光電監(jiān)視頭(安裝在一根長6m可伸縮的桅桿上)。盡管БМ―2Т偵察車不具備打電子戰(zhàn)的功能,但仍將安裝ESM系統(tǒng),這樣一來,它既能監(jiān)視和記錄敵方無線電發(fā)射的信息,又能以自衛(wèi)的方式干擾敵方的無線電發(fā)射。數(shù)據(jù)處理是由一臺俄羅斯車載計算機來實施的。車輛配備的全套車輛電子設(shè)備中包括一個INS/GPS陸上導(dǎo)航定位系統(tǒng),其定位精度在15m以內(nèi)。
從根本上來說,БМ―2Т偵察車是蘇聯(lián)解體后裝甲戰(zhàn)斗車輛設(shè)計歷史上首次根據(jù)模塊化設(shè)計概念設(shè)計的車輛。該車的車輛電子設(shè)備以采用開放式結(jié)構(gòu)體系為特色,也就是說,БМ―2Т偵察車實際上可以按照用戶的任何要求來定做,例如,可以采用北約的制式武器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。
商業(yè)前景
БМ―2Т偵察車是一種非常昂貴的車輛,實際上它比最新一代的主戰(zhàn)坦克還要昂貴得多,因此,該車的主要用戶是中東和亞洲的那些經(jīng)濟富裕的國家。
據(jù)稱,今年3月在2001年國際防務(wù)展上,БМ―2Т偵察車首次公開閃亮登場,向國際上大張旗鼓地推銷БМ―2Т偵察車的營銷活動也在緊鑼密鼓地開展。