光電偵察裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展前景探析

　　當今世界正處于“信息革命”時代，信息優(yōu)勢已成為戰(zhàn)爭勝負的關(guān)鍵因素。隨著光電偵察技術(shù)的飛速發(fā)展，并以最大的廣度和深度滲透到現(xiàn)代軍事斗爭的各個領(lǐng)域，使其成為實現(xiàn)軍事偵察高技術(shù)化、信息化的核心和支柱。
　　現(xiàn)代信息戰(zhàn)場光電偵察作為一種特殊手段占有很重要的地位。在世界各大軍事強國的偵察活動中被廣泛應(yīng)用。常用的光電偵察手段有：光電型偵察機、偵察衛(wèi)星、地面?zhèn)刹煺竞凸怆娦蛡刹炫灥鹊?，甚至有些民用飛機，船舶，車輛也都有裝載光電偵察設(shè)備。在未來的信息化戰(zhàn)場上，眾多的光電偵察設(shè)備將構(gòu)成天地一體化的綜合偵察系統(tǒng)。這些“耳”、“目”裝備能提供實時的、三維的戰(zhàn)場態(tài)勢圖，使指揮官可以憑此運籌于帷幄之中，決勝于千里之外；士兵可以憑此準確地實施目標的跟蹤定位與攻擊?？傊?，光電偵察裝備是獲取軍事情報、奪取信息優(yōu)勢的重要工具和手段。然而，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，光電偵察裝備也面臨著重大的挑戰(zhàn)，不得不向著多層次，全方位，多手段等方向發(fā)展。
　　1　光電偵察裝備概述
　　1.1概念
　　光電偵察裝備是指利用光源在目標和背景上的反射或根據(jù)目標和背景以及目標之間自身輻射光波的差異，可根據(jù)可見光波段的物理特性使用光學(xué)儀器直接觀察目標，或利用光電轉(zhuǎn)換原理，將目標自身輻射或反射的電磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過處理后獲取目標的特征信息，從而對光電目標進行探測、定位、識別并對它們進行跟蹤和瞄準。通常與電子、雷達等偵察設(shè)備結(jié)合使用，相輔相成、相互配合，共同組成一個完整的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)偵察體系。為各級指揮員迅速、準確、全面地掌握敵情、運籌帷幄、克敵制勝提供前提條件。
　　1.2物理特性
　　1860年，麥克斯韋提出電磁理論，預(yù)見了電磁渡的存在，它告訴我們：變化的電場能夠在它周圍的空間激起變化的磁場，變化的磁場也能在它周圍的空間激起變化的電場，這種交變的電磁場就稱為電磁波。電磁波是由物質(zhì)內(nèi)部電子強烈運動而產(chǎn)生的，任何物體只要它的溫度高于絕對零度，它的內(nèi)部就有電子在運動，也就是說或多或少地向外輻射電磁波，光電偵察裝備的基本理論就是建立在這種電磁波特性上的。
　　1.3光電目標特性
　　光電目標分為可見光目標、紅外目標和激光目標。光電目標的主要特征是它的圖像特征和光譜特征。通過人眼直接或間接辨認不同物體的圖像特征，借助儀器設(shè)備分析不同物體光波的發(fā)射譜和反射譜特征，是識別光電目標的主要方法。
　　2　光電偵察裝備的發(fā)展現(xiàn)狀
　　光電偵察裝備經(jīng)長期發(fā)展，種類越來越齊全、性能越來越先進、應(yīng)用也越來越廣泛?，F(xiàn)代光電偵察裝備包括：光學(xué)儀器、電視偵察儀，微光夜視儀、紅外偵察儀、激光偵察儀和光電綜合偵察儀。其主要優(yōu)點是：成像分辨率高，提供的目標圖像清晰；被動偵察裝備隱蔽性好，不易被敵方探測，抗干擾性能好；在強電磁對抗環(huán)境中，擔負主要偵察任務(wù)，白天和黑夜都能實施偵察，全天候性能好。
　　2.1可見光偵察裝備
　　可見光偵察裝備主要有光學(xué)觀察儀器、光學(xué)照相機、晝光電視、微光夜視儀等。光學(xué)儀器在軍事上運用最早，主要有望遠鏡、瞄準鏡、測距儀、潛望鏡等。20世紀50年代起，電視偵察用于獲取軍事情報，大大提高了情報的準確性和實效性。1962年，美國研制出第一代微光管，在微光下可使亮度增加30倍～50倍。然而，要想在夜晚看清物體還比較困難，于是美國進一步采用三級微光管逐級相連和逐級放大來提高增益的方法，使亮度增益提高到5萬倍，并于20世紀60年代中期，投入實戰(zhàn)應(yīng)用，生產(chǎn)出第一代微光夜視儀，主要有AN／PVS-2星光鏡，AN／TVS-2班組武器瞄準鏡和AN／TVS-4微光觀察鏡。20世紀70年代初期，美國研制出微通道板像增強器，于是第二代微光夜視儀應(yīng)運而生，其效能可代替三只第一代微光管。20世紀80年代，研制出采用負電子親和勢砷化鎵光電陰極的第三代微光像增強器，其靈敏度增加了4倍～8倍，壽命延長了3倍，并以此為基礎(chǔ)研制出飛行員用夜視眼鏡。本世紀初，美國已改進到第四代，其亮度增益可高達十幾萬倍，主要是將其用于陸軍夜視裝備AN／PVS系列的頭盔系統(tǒng)中。然而，當前第二代和第三代夜視器材仍是西方軍隊裝備的主流。目前，在光子探測領(lǐng)域的發(fā)展中對探測器靈敏度的要求愈發(fā)嚴苛，于是EM C CD技術(shù)(有時也被稱作“片上增益”技術(shù))應(yīng)運而生。作為一項全新的微弱光信號增強探測技術(shù)，它具有極高的靈敏度，使其在低掃描速率下仍然能檢測出微弱到與噪聲相當甚至更低的熒光信號。相對于普通CCD，其最大芯片上增加了一個片上電子增益寄存器。在高電場環(huán)境下電子經(jīng)過上千次撞擊，使電荷倍增千倍，顯著改善極微弱信號的信噪比。EMCCD的增益因此在大吞吐量的分析研究中可實現(xiàn)更快的采樣和更短的曝光時間。
　　2.2紅外偵察裝備
　　紅外偵察技術(shù)的發(fā)展可追溯到1800年英國天文學(xué)家威·赫謝爾(W·Herschel)發(fā)現(xiàn)紅外輻射開始，從那時起，人們便致力于研究紅外探測器。自第二次世界大戰(zhàn)后，隨著半導(dǎo)體材料、精密光刻技術(shù)、先進的薄膜材料生長技術(shù)、Si集成電路技術(shù)以及制冷技術(shù)的發(fā)展。紅外探測器也不斷的更新?lián)Q代。近年來，又發(fā)展了量子阱紅外探測器、雙／多光子紅外探測、多／超光譜探測等新型紅外探測技術(shù)。聯(lián)系武警部隊，它們可應(yīng)用于夜間的目標成像、復(fù)雜地形的目標搜索與跟蹤定位、交通運輸中攜帶危險物品的激光探測、輻射測量及預(yù)警等。據(jù)美國《PhotonicSpectra》雜志報道，美國南加利福尼亞大學(xué)和德克薩斯大學(xué)聯(lián)合研制出了一種可用于8至12μm大氣窗口的量子點紅外光電探測器，當在78K溫度下工作時，它具有高達3×10¹¹cmHz^1/2／W的探測率和小于10¹⁴A／Hz^1/2的信噪比。近期，據(jù)2010年8月《納米快報》雜志報道，美國倫斯勒理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出了一種基于納米技術(shù)的新型量子點紅外探測器，可將現(xiàn)有量子點紅外探測器的靈敏度提高兩倍，工作溫度大干150K，為在高溫下進行紅外探測提供了方便。
　　2.3激光偵察裝備
　　激光技術(shù)始于20世紀60年代。隨著連續(xù)激光器的出現(xiàn)，美國研制了激光掃描相機，并用于越南戰(zhàn)爭。隨后，激光目標指示器和激光雷達也投入了軍事應(yīng)用。20世紀60年代后，隨著激光器的發(fā)明以及激光在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用發(fā)展了激光偵察告警技術(shù)。目前激光偵察技術(shù)已成為戰(zhàn)場偵察的重要手段，廣泛應(yīng)用于測距、測速、夜間目標成像與識別、目標精確跟蹤和瞄準、武器精確制導(dǎo)等，其主要儀器有激光測距機、激光測速儀、激光雷達、激光掃描相機、激光電視、激光目標指示等。
　　2.4光電綜合偵察裝備
　　光電綜合偵察裝備就是將上述偵察設(shè)備中的任意兩種或兩種以上組合在一起，它們相互之間取長補短、相輔相成，對目標的偵察能力將大大提高。例如，電視、紅外分別與激光測距相結(jié)合，可以實現(xiàn)對目標的定位和跟蹤等。
　　3　光電偵察裝備的特點及其發(fā)展趨勢
　　光電偵察作為一種新興的偵察手段被廣泛應(yīng)用于各種軍事領(lǐng)域，光電偵察設(shè)備由于具有圖像分辨力高，目標識別能力強、跟蹤測量精度高、抗電磁干擾能力強、低空探測性能好，隱蔽性和保密性好以及體積小、質(zhì)量輕，成本低等突出的性能特點，被各國競相發(fā)展。雖然光電偵察設(shè)備具備很多優(yōu)勢，但由于其作用距離近，受惡劣氣候條件的影響較大，因此在大多數(shù)情況下，光電偵察設(shè)備仍然同雷達等傳感器配合使用，作為互相補充的探測手段。目前，光電偵察設(shè)備正朝著適應(yīng)未來復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境(包括海戰(zhàn)條件，近海作戰(zhàn)條件)，進一步向提高性能。減少體積和成本以及擴大使用范圍的方向發(fā)展，尤其是以下幾點。
　　(1)進一步提高精度、分辨力，從而使武器系統(tǒng)的打擊精度進一步提高。
　　(2)注重一體化、小型化。使不同類型或多個波段的傳感器集成起來，數(shù)據(jù)互相融合，形成一體化。
　　(3)提高智能化程度。多種光電傳感器與數(shù)據(jù)匯集技術(shù)、信息處理技術(shù)相結(jié)合。大大提高系統(tǒng)實時處理信息的能力和智能化程度。
　　(4)綜合應(yīng)用多種偵察設(shè)備。與其它電子設(shè)備、聲設(shè)備等密切結(jié)合，可以互為補充，取長補短。
　　4　結(jié)語
　　現(xiàn)代光電信息技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地促進了軍事光電子技術(shù)的日趨成熟和完善。不但使原本就非常依賴于高新技術(shù)的光電偵察裝備性能有了更進一步的提高，而且有力地推動了光電偵察裝備的普及。當前，光電偵察面臨的電磁環(huán)境以及反偵察的裝備與技術(shù)都發(fā)生著重大變化，光電偵察裝備所要完成的信息處理量和難度日益加大，因此大多數(shù)光電偵察裝備都采用計算機技術(shù)來實現(xiàn)操作自動化。將不同平臺、不同種類、不同功能和不同用途的光電偵察裝備有機組合成光電偵察網(wǎng)，甚至形成全天候、全波段、全方位、多層次、多手段的現(xiàn)代化光電偵察體系，將成為未來信息戰(zhàn)中電子對抗一種必然趨