野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)光電對抗能力建設(shè)研究

吳新社，徐志榮，朱弋，何艷，周燕兵

成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，云南 昆明 650032

野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)光電對抗能力建設(shè)研究

吳新社，徐志榮，朱弋，何艷，周燕兵

成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，云南 昆明 650032

本文從提高野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)?wèi)?zhàn)場生存能力的基本要求出發(fā)，論述了信息化戰(zhàn)爭條件下光電對抗的重要意義，詳細(xì)介紹了光電對抗系統(tǒng)的功能、原理和實(shí)現(xiàn)途徑。結(jié)合野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)裝備特點(diǎn)，提出了將光電對抗系統(tǒng)的有源部分集成、無源部分分散的光電對抗裝備建設(shè)構(gòu)想。

信息化戰(zhàn)爭；光電對抗；野戰(zhàn)醫(yī)療

0 前言

隨著光電技術(shù)的發(fā)展，紅外、可見光、紫外及激光成像技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，成像偵察設(shè)備的圖像分辨率和各種制導(dǎo)武器的命中精度大幅度提高，給陸基野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)的生存帶來了前所未有的威脅。在“一覽無余”的光電偵察面前，以機(jī)動方式擺脫打擊的戰(zhàn)法已失去技術(shù)支持，所以必須大力加強(qiáng)野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)光電對抗能力建設(shè)[1]，結(jié)合自身裝備特點(diǎn)擴(kuò)展光電對抗功能，有效阻止敵方的成像偵察和精確打擊，著力提高信息化戰(zhàn)爭條件下的生存能力。

光電對抗已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中決定勝負(fù)的關(guān)鍵因素，參戰(zhàn)分隊(duì)的光電對抗能力意味著生存能力。西方國家開發(fā)了多種光電對抗技術(shù)，裝備了數(shù)量可觀的光電對抗設(shè)備，目前正朝著光譜更寬，對抗能力更強(qiáng)，通用性更好，集成程度更高的方向發(fā)展[2-3]。

1 光電對抗力量組成與任務(wù)

光電對抗是指敵對雙方利用光電設(shè)備和器材，在光波波段實(shí)施進(jìn)攻和防御的軍事行動。從裝備實(shí)體上看，光電對抗系統(tǒng)可大致分為告警、隱身、干擾和摧毀4個(gè)部分[4～6]，見圖1。告警部分負(fù)責(zé)偵察敵方光電設(shè)備和載有光電設(shè)備的武器平臺發(fā)出的光電信號，自動跟蹤目標(biāo)并發(fā)出報(bào)警信號等任務(wù)，其裝備形式為告警機(jī)、預(yù)警衛(wèi)星等。隱身部分負(fù)責(zé)隱藏和遮蔽武器裝備的光電信號，有效降低輻射強(qiáng)度，改變武器裝備光電特征等任務(wù)。

根據(jù)信號來源大致分為無源隱身和有源隱身兩類。無源隱身的物化形式為隱身外形，隱身涂料和隱身被裝，如各種涂料，偽裝網(wǎng)，防護(hù)篷布等；或采用“以真示假”和“以假示真”形式制作的假目標(biāo)，如與裝備同樣外形和大小的假裝備和將裝備外形改裝成非軍事物品形狀的真裝備等。有源隱身的物化形式主要為受告警部分控制的等離子隱身設(shè)備。干擾部分負(fù)責(zé)及時(shí)釋放光電干擾信號，破壞對方光電偵察行為等任務(wù)，同樣根據(jù)信號來源大致分為采用一次性干擾信號源的無源干擾和采用連續(xù)干擾信號源的有源干擾兩類。其中，無源干擾的物化形式主要為有針對性且光譜較寬的發(fā)煙器材（煙幕罐、煙幕彈等）和誘餌器材（金屬箔條釋放器，紅外干擾彈，燃油噴射器等）；有源干擾的物化形式為干擾設(shè)備，如寬光譜干擾機(jī)（紅外、紫外和可見光波段）。整個(gè)干擾部分的設(shè)備和器材接受告警部分控制。摧毀部分負(fù)責(zé)在隱身和干擾效果不佳、難以達(dá)到預(yù)期目的情況下，通過定向能技術(shù)摧毀敵方光電武器尤其是精確制導(dǎo)武器物理結(jié)構(gòu)的任務(wù)，它是光電對抗的最高階段，其物化形式為受告警部分控制的高能激光器或微波激射器及其方向控制器和強(qiáng)度調(diào)制器等。

圖1 光電對抗系統(tǒng)組成

1.1 告警部分

告警部分包括紅外告警、紫外告警、可見光告警和激光告警4種情況。紅外波段為（0.76～1000μm），紫外波段為（0.004～0.39μm），可見光波段為（0.39～0.76μm），激光波長不能確定[7]。前3種情況的波段可以完全分開，不存在重疊問題，但激光告警存在波段重疊，因而告警部分不能從波長上加以區(qū)分，需要分別對待。

1.1.1 紅外告警

紅外告警原理與熱成像原理類似，即通過紅外焦平面探測器（IRFPA）及其信號處理電路，將來自目標(biāo)的人眼不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換為可見光或電信號，完成偵察探測任務(wù)。紅外告警基本原理，見圖2。紅外鏡頭接收紅外輻射，將它輸出到紅外焦平面探測器上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到的信號經(jīng)過信號處理電路處理后分成兩路，一路輸出到顯示器上進(jìn)行顯示，另一路輸出到它所控制的隱身、干擾和摧毀部分，實(shí)施光電對抗。紅外告警有主動和被動兩種方式，主動告警接收的是告警部分自身發(fā)出爾后通過目標(biāo)反射回來的紅外信號，被動告警接收的是目標(biāo)自身產(chǎn)生的紅外信號，顯然主動接收方式不夠安全且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故通常采用被動告警方式。紅外告警主要針對空中或空間目標(biāo)，如衛(wèi)星、飛機(jī)、坦克、裝甲車輛及人員等，其一般不偵察地面目標(biāo)。

圖2 紅外警告部分原理示意圖

1.1.2 紫外告警

紫外告警原理結(jié)構(gòu)與紅外告警原理類似，只是工作波段不同，作用距離比紅外告警更遠(yuǎn)。紫外探測器的波長變短且要求探測光譜位于紫外區(qū)以外（盲紫外型），一般為凝視型探測器。紫外告警針對高溫目標(biāo)，如處于起飛段的導(dǎo)彈尾煙，運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)尾煙等。

1.1.3 可見光告警

從光電轉(zhuǎn)換的物理機(jī)制來講，可見光告警應(yīng)當(dāng)包括微光夜視，但目前業(yè)內(nèi)還是把它單列出來區(qū)別對待?？梢姽飧婢脑砼c結(jié)構(gòu)同紅外告警相似，不同的是工作波段，這種告警所用探測器為CCD或CMOS芯片和微光器件。在光子接收方式上，人眼可見范圍內(nèi)的光譜基本上可采用自然接收方式，但在環(huán)境光源較弱且超出人眼（0.76～1.2μm）識別能力情況下需要照明，因而被視為主動接收方式?？梢姽猓òㄎ⒐猓┏上窦夹g(shù)成熟，產(chǎn)品造價(jià)低廉，但由于作用距離有限和隱蔽性不好等原因，軍事應(yīng)用不多，因而這類告警技術(shù)不是光電告警技術(shù)的重點(diǎn)，但民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.1.4 激光告警

激光告警針對的是對重要目標(biāo)威脅極大的激光制導(dǎo)導(dǎo)彈、炸彈和彈藥等精確制導(dǎo)武器，激光測距設(shè)備和定向能武器，其原理與結(jié)構(gòu)同前面介紹的3種告警大致相同，主要區(qū)別是探測器和光學(xué)鏡頭。前面的告警裝置要求探測器的探測元總數(shù)不能太少，而激光告警的探測元總數(shù)可以很少，有時(shí)甚至可以采用單元探測器；前面的告警裝置都有鏡頭，但激光告警可以不要鏡頭，通過掃描器或光束轉(zhuǎn)折鏡直接入射到探測器上。工作波段沒有明確劃分，可以是紅外的、紫外的和可見光的，主要看對方的作戰(zhàn)目的，但使用最多的還是人眼不可見的紅外波段。

4種告警情況中，紅外和激光告警最為重要，紫外次之，可見光位居其后，所以應(yīng)當(dāng)優(yōu)先發(fā)展紅外和激光告警。告警部分的光路設(shè)置有分開設(shè)置和共光路設(shè)置2種形式，為便于圖像融合，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高集成程度，告警裝置應(yīng)盡可能采用共光路的集成結(jié)構(gòu)。各告警部分生成的電子信號經(jīng)過智能程序判斷處理后，變成其余對抗部分的公用信號（歸一化），分別控制隱身、干擾和摧毀部分的對抗動作。

1.2 隱身部分

隱身部分的組成（圖3）、工作原理和實(shí)現(xiàn)途徑多種多樣，總體目標(biāo)是光電隱身與欺騙偽裝并重，有效降低輻射強(qiáng)度，大力改變圖像特征。按信號來源不同，光電隱身可分為有源隱身和無源隱身2種情況。有源隱身主要是指等離子隱身技術(shù)，這種隱身方式以其光譜寬、可控性好而深受重視，展開研究的國家很多，其中，俄羅斯處于領(lǐng)先地位[8]。無源隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑多種多樣，大致可分為外形隱身，涂料隱身和被裝隱身3大類，其基本原理是通過外形、材料或被裝遮擋或改變武器裝備的光譜輻射，消除或大幅度降低目標(biāo)的可探測性。外形隱身的目的是，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用要求前提下，盡可能地降低武器裝備的光譜反射率和光譜發(fā)射率。從幾何學(xué)方面來看，平面形狀的能量密度反射率最高，所以應(yīng)盡量避免使用。涂料隱身的材料很多，大致可以分為變色涂料、相變涂料和迷彩涂料3類。其中，變色涂料可分電致變色和光致變色2種，相變涂料可分為固/固相變、固/液相變、液/液相變、液/氣相變幾種，迷彩涂料分為陸地、沙漠、海洋等迷彩方式。隱身被裝可分為紅外被裝、紫外被裝、可見光被裝3類，激光被裝也在其中，結(jié)構(gòu)上3類被裝集成為整體。

從對抗效果上看，隱身技術(shù)應(yīng)當(dāng)成為光電對抗技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，尤其是無源隱身技術(shù)；但從技術(shù)層面看，相對于其它對抗技術(shù)無源隱身技術(shù)存在不能長時(shí)間工作且隱身效果不徹底的問題，完全投入實(shí)戰(zhàn)的技術(shù)難度依然很大，短時(shí)間內(nèi)難以取得突破性進(jìn)展。筆者認(rèn)為：突破所有隱身技術(shù)是不太可能的，最好選擇其中1～2項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究，以解決光電對抗的技術(shù)急需問題。

圖3 隱身部分組織

1.3 干擾部分

干擾部分的原理與無線電干擾類似，即在目標(biāo)輻射信號中加入輻射強(qiáng)度更強(qiáng)且波長位于其光譜區(qū)間的光電信號，以“掩蓋”真實(shí)信息。干擾方法主要分為有源干擾和無源干擾2類，干擾部分組織的組成見圖4。與前面類似，有源干擾方法的信號源是連續(xù)的，無源干擾方法的信號源工作時(shí)間有限不能連續(xù)。常用的無源干擾器材有發(fā)煙彈、發(fā)煙車、發(fā)煙罐和包含金屬薄片的誘餌彈等。有源干擾主要由輻射源、光束控制器和強(qiáng)度調(diào)制器組成。常用輻射源為激光器和弧光燈。光束控制器即告警部分控制下的光束掃描器，用來改變光束傳播方向，自動跟蹤干擾目標(biāo)[9]。強(qiáng)度調(diào)制器用來產(chǎn)生可增強(qiáng)干擾效果的脈沖信號或視頻圖像的灰度信號。有源干擾趨向于用激光器作為干擾信號源，波長有10.6μm、3.61μm、1.55μm和1.319μm幾種，原來的寬光譜弧光燈和銫原子燈等輻射源逐漸淡出。激光輻射源的優(yōu)勢是能量密度高，束散角度小，干擾效果好；缺陷是譜線寬度窄，市場售價(jià)高?；」鉄糨椛湓吹膬?yōu)勢是光譜寬，適用性好，不足之處是功率密度小，束散角度大，需要聚焦系統(tǒng)。

近年來，以可調(diào)諧激光器為輻射源并配置導(dǎo)引光束方向的掃描器和告警部分的控制器以及強(qiáng)度調(diào)制器的有源干擾形式，已經(jīng)成為光電對抗系統(tǒng)中有源干擾技術(shù)的重要發(fā)展方向，很多國家在此方面都投入了研究力量。光譜越窄，干擾信號越容易被敵方光電設(shè)備濾掉，光譜越寬，干擾信號干擾的范圍就越廣，適應(yīng)性就越強(qiáng)。有源干擾的關(guān)鍵是可改變輸出波長的調(diào)諧激光技術(shù)（自由電子激光器），核心是自動目標(biāo)識別（ATR）及告警技術(shù)和光束精確控制技術(shù)。有源干擾可以干擾靜止目標(biāo)，也可以干擾運(yùn)動目標(biāo)，還可以與摧毀部分集成成為復(fù)合功能的一體機(jī)。在控制方式上，無源干擾和有源干擾統(tǒng)一由告警部分控制。

總體來看，有源干擾的發(fā)展方向是：光譜更寬，強(qiáng)度更強(qiáng)，集成更好，精度更高。據(jù)報(bào)道，美軍早已開始寬光譜有源干擾技術(shù)研究，目前已處在實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段。相信可以投入實(shí)戰(zhàn)的干擾機(jī)不久將會出現(xiàn)，我們應(yīng)當(dāng)加快研究步伐。

圖4 干擾部分組織

1.4 摧毀部分

摧毀部分的原理類似于定向能武器，即通過高能粒子束摧毀敵方光電儀器。其物理結(jié)構(gòu)與有源干擾基本相同，主要由高能激光器或微波激射器，光束控制器和強(qiáng)度調(diào)制器組成。除此之外，還應(yīng)設(shè)置摧毀效果評估功能，在確認(rèn)已經(jīng)摧毀時(shí)停止發(fā)射光能。

定向能技術(shù)在光電對抗系統(tǒng)中的應(yīng)用已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；光束控制技術(shù)也逐漸成熟，但高能光束的調(diào)制技術(shù)還在研究之中。如果工作平臺有體積要求，可考慮將摧毀部分與干擾部分合并，做成干擾與摧毀一體結(jié)構(gòu)。

2 光電對抗裝備建設(shè)

2.1 野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)作戰(zhàn)特點(diǎn)

野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)的主要特點(diǎn)是防衛(wèi)能力缺乏，運(yùn)動速度較慢，光電特征明顯。由于它的地位和作用突出，容易成為敵方光電偵察設(shè)備的監(jiān)視目標(biāo)，容易遭到敵方載有光電設(shè)備的精確制導(dǎo)武器攻擊，容易受到敵方光電對抗系統(tǒng)的干擾和破壞，因此必須加強(qiáng)自身的光電對抗裝備建設(shè)，提高信息化戰(zhàn)場的生存能力，確保打贏目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[10]。

2.2 光電對抗裝備規(guī)劃

光電對抗技術(shù)的物化形式為光電對抗裝備。從上文的分析可知，光電對抗系統(tǒng)的每一部分可以形成一套獨(dú)立的光電裝備或器材?？紤]到野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)機(jī)動作戰(zhàn)的形式和特點(diǎn)，對抗系統(tǒng)的裝備器材應(yīng)以體積小、功耗低的集成形式出現(xiàn)。初步設(shè)想是：告警部分的所有設(shè)備集成為一體，形成1臺“告警機(jī)”，隱身、干擾、摧毀3個(gè)部分的有源設(shè)備集成為一體，形成1臺“多功能對抗機(jī)”，然后再將告警機(jī)與多功能對抗機(jī)組合起來，配上運(yùn)輸設(shè)備和電源設(shè)備后形成一臺獨(dú)立裝備——光電對抗車。

2.3 作戰(zhàn)運(yùn)用

可以將光電對抗設(shè)備置于能夠提供電源的現(xiàn)有裝備上，其余部分按功能分散到各裝備車輛（醫(yī)療方艙）上，對抗行為統(tǒng)一受告警部分控制。利用現(xiàn)有裝備平臺開展光電對抗要注意兩點(diǎn)；一是要選擇工作狀態(tài)高度最高的裝備平臺，以避免告警部分工作時(shí)產(chǎn)生“視線”遮擋，防止漏掉目標(biāo)；二是如果因?yàn)槟撤N原因最高裝備平臺上不能安放，可以放到其他裝備上，但要保持適當(dāng)距離，降低有效遮擋高度。

其余無源干擾部分按功能分別布置到現(xiàn)有裝備的各個(gè)位置上，對抗行為統(tǒng)一由告警部分智能控制，自動做出反應(yīng)。

對固定的野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)，光電對抗裝備結(jié)構(gòu)與組成基本相同，但運(yùn)輸設(shè)備和電源設(shè)備可以不配。

3 結(jié)束語

本文從打贏信息化戰(zhàn)爭的基本要求出發(fā)，論述了加強(qiáng)野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)光電對抗能力建設(shè)的重要意義，詳細(xì)介紹了光電對抗系統(tǒng)的組成原理和實(shí)現(xiàn)方式，初步提出了野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)光電對抗裝備研制構(gòu)想：有源部分集成為新的裝備實(shí)體，無源部分分布到現(xiàn)有裝備上。研究內(nèi)容對提高野戰(zhàn)醫(yī)療分隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)生存能力具有重要價(jià)值。

[1] 周建民.激光對光電制導(dǎo)武器跟蹤系統(tǒng)的干擾技術(shù)研究[D].長春:中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,2005.

[2] 丁坤,謝文,吳智君,等.外軍光電對抗技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)及趨勢[J].兵工自動化,2010,29(7):19-21.

[3] 簡莉.國外光電對抗器材手冊[Z].北京:中國兵器科學(xué)研究院第210研究所,1998:56-67.

[4] 徐英,周尚武.國外空軍光電對抗裝備綜述[J].現(xiàn)代軍事,2005, (10):35-39.

[5] 付偉.海軍光電對抗裝備研究艦[J].船電子對抗,2002,25(5): 16-18.

[6] 鄭萍,羅書練,邵新,等.醫(yī)院應(yīng)急醫(yī)學(xué)信息發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(3):54-56.

[7] 何衡湘,劉文兵,龔赤坤,等.光電對抗信息系統(tǒng)技術(shù)分析[J].激光與紅外,2009,39(4):354-357.

[8] 張承銓.光電對抗技術(shù)發(fā)展動向[J].激光技術(shù),2006,30(3): 238-240.

[9] 石利霞.機(jī)載光電對抗穩(wěn)定平臺目標(biāo)跟蹤干擾技術(shù)研究[D].長春:長春理工大學(xué),2009.

[10] 白洪斌,胡凡俊.紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈光電對抗方法探析[J].科技信息,2010,29(1):55-127.

Development of Optoelectronic Countermeasure Abilities for the Field Medical Team

WU Xin-she, XU Zhi-rong, ZHU Yi, HE Yan, ZHOU Yan-bing
Medical Engineering Department, Kunming General Hospital of Chengdu Military Area of Chinese PLA, Kunming Yunnan, 650032, China

This paper addressed the key meaning of optoelectronic countermeasure under the situation of information-based battlef elds, and introduced the functions, the principles and the ways to realization of optoelectronic countermeasures system. Finally, the plans for developing optoelectronic equipments were brief y presented.

IT-based warfare; optoelectronic countermeasure; the f eld medical team

TN97

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.007

1674-1633(2012)04-0024-04

2011-10-01

2011-11-18

作者郵箱：wuxinshe11@163.com