水下激光成像系統(tǒng)在反蛙人偵察中的應(yīng)用*

吳澤偉，李朝武，胡　博

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州　510430）

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水下激光成像系統(tǒng)在反蛙人偵察中的應(yīng)用*

吳澤偉，李朝武，胡博

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州510430）

摘要：水下激光成像系統(tǒng)作為一種主要的水下光電偵察裝備，具有抗干擾能力強(qiáng)、探測(cè)距離遠(yuǎn)、成像質(zhì)量高等諸多優(yōu)點(diǎn)，可用于探測(cè)水下多種類(lèi)型的目標(biāo)。針對(duì)水下激光成像系統(tǒng)的反蛙人偵察應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)研究，介紹了水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察的技術(shù)、特點(diǎn)和現(xiàn)狀，重點(diǎn)研究了水下激光成像系統(tǒng)幾種典型的反蛙人偵察使用方法，并對(duì)今后水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水下激光成像系統(tǒng)，反蛙人，偵察

0　引言

長(zhǎng)期以來(lái)，蛙人在水下特種作戰(zhàn)行動(dòng)中的出色表現(xiàn)和不凡戰(zhàn)績(jī)使其一直被視為水下戰(zhàn)場(chǎng)的主要威脅之一。特別是隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，配備了高新裝備的現(xiàn)代蛙人更是能夠勝任各種復(fù)雜環(huán)境下的水下特種作戰(zhàn)任務(wù)，如：潛入敵方海軍港口和軍事基地進(jìn)行破壞活動(dòng)、對(duì)?？吭诟蹆?nèi)的軍艦實(shí)施破壞、在淺水海域進(jìn)行布雷和反水雷作業(yè)［1］，等等。

為應(yīng)對(duì)蛙人日益嚴(yán)重的威脅，近年來(lái)各國(guó)都加大了對(duì)反蛙人作戰(zhàn)的研究［2-3］。反蛙人偵察是反蛙人作戰(zhàn)主要行動(dòng)樣式之一，主要采取水下偵察的方式，對(duì)敵蛙人目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別。目前水下反蛙人偵察的主要方法有：光電偵察、水聲偵察、磁力探測(cè)，等等。水下激光成像系統(tǒng)作為一種主要反蛙人光電偵察裝備，與傳統(tǒng)的水下電視和水下照相等光電偵察設(shè)備相比，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、成像質(zhì)量高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種具有更好應(yīng)用前景的水下反蛙人偵察裝備。

目前，水下激光成像偵察技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛研究，并且已有不少水下激光成像偵察系統(tǒng)被實(shí)際應(yīng)用到多種民用和軍用領(lǐng)域，例如：海洋勘察、水下搜救、反水雷及其他軍事目標(biāo)等［4-6］。本文主要根據(jù)反蛙人偵察的軍事需求，針對(duì)性研究了水下激光成像系統(tǒng)在反蛙人偵察中的應(yīng)用問(wèn)題。介紹了幾類(lèi)水下激光成像反蛙人偵察技術(shù)，概述了國(guó)內(nèi)外水下激光成像偵察的現(xiàn)狀，研究了幾種典型的水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察使用方法，最后，簡(jiǎn)要分析了水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察的整體發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)研究，為水下激光成像系統(tǒng)在反蛙人偵察作戰(zhàn)中的實(shí)際使用提供參考。

1　水下激光成像反蛙人偵察技術(shù)

1.1主要技術(shù)

根據(jù)激光成像原理［7］，水下激光成像反蛙人偵察技術(shù)主要包括：水下激光掃描成像反蛙人偵察技術(shù)、水下激光距離選通成像反蛙人偵察技術(shù)，以及偏振光水下成像反蛙人偵察技術(shù)。

①水下激光掃描成像反蛙人偵察。在水下激光掃描成像系統(tǒng)中，光學(xué)傳感器與激光器被分開(kāi)放置。激光器可以是連續(xù)激光器，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)被處理成為線光源，同時(shí)接收器前架設(shè)狹縫系統(tǒng)，此時(shí)被激光照射的視場(chǎng)和光學(xué)傳感器采集的視場(chǎng)只有很小的重疊部分，從而減小探測(cè)器所接收到的散射光。利用同步掃描技術(shù)，逐個(gè)像素點(diǎn)探測(cè)來(lái)重建蛙人目標(biāo)圖像。這種技術(shù)主要依靠高靈敏度探測(cè)器在窄小的視場(chǎng)內(nèi)跟蹤和接收蛙人目標(biāo)信息，大大減小了后向散射光對(duì)蛙人目標(biāo)成像的影響，提高了系統(tǒng)信噪比和作用距離。激光掃描水下成像系統(tǒng)的探測(cè)距離比較遠(yuǎn)，能掃描較寬區(qū)域，有效視場(chǎng)較大。

②水下激光距離選通成像反蛙人偵察。距離選通技術(shù)是利用脈沖激光器和選通攝像機(jī)，以脈沖發(fā)射和開(kāi)啟成像時(shí)間的先后來(lái)分開(kāi)不同距離上的散射光和目標(biāo)場(chǎng)景反射光，使由被蛙人目標(biāo)反射回來(lái)的輻射脈沖剛好在攝像機(jī)選通開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)到達(dá)攝像機(jī)并成像（如圖1所示）。如果選通脈沖寬度和激光脈沖寬度都很窄，使得只有蛙人目標(biāo)附近的反射光才能到達(dá)攝像機(jī)并成像，傳輸路徑上的大部分后向散射光被隔離，從而可大大減小后向散射光的影響，提高系統(tǒng)的探測(cè)和識(shí)別距離。

③水下偏振光成像反蛙人偵察。偏振光成像反蛙人偵察是利用蛙人的反射光和后向散射光的偏振特性的不同來(lái)改善成像的分辨率。激光波長(zhǎng)與海水及海水中懸浮顆粒和有機(jī)物分子的尺寸相當(dāng)，其相對(duì)折射率為1 100～1 115，一般遵從瑞利或米氏散射理論。根據(jù)散射理論，懸浮粒子后向散射的退偏振度小于物體后向散射光的退偏振度。如果在水下用偏振光源照明，則大部分后向散射光也將是偏振的，如果采用適當(dāng)取向的檢偏器對(duì)后向散射光加以抑制，可減弱散射光的影響，提高成像質(zhì)量。

圖1　水下激光距離選通成像反蛙人偵察原理

1.2主要特點(diǎn)

與聲納等水下偵察裝備相比，水下激光成像反蛙人偵察裝備具有體積小、重量輕、信息量大、探測(cè)精度高、隱蔽性能好、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。而與水下電視和水下照相機(jī)等傳統(tǒng)的水下光電偵察裝備相比，水下激光成像系統(tǒng)可選用被視為“光學(xué)窗口”的藍(lán)綠激光（波長(zhǎng)一般為430 nm～570 nm），以顯著降低光的能量衰減，有效提高傳輸性能。表1給出了幾種典型海水介質(zhì)的光波傳輸窗口。

表1　典型海水的光波傳輸窗口

1.3水下激光成像反蛙人偵察的關(guān)鍵技術(shù)

①目標(biāo)圖像處理技術(shù)。隨著水下光電成像裝備的發(fā)展，水下目標(biāo)圖像處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。目前的水下激光成像目標(biāo)圖像處理所關(guān)注的技術(shù)有非均勻照明、水下圖像噪聲去除、水下圖像顏色校正等。

②激光發(fā)生器技術(shù)。水下激光成像系統(tǒng)的激光器應(yīng)滿足以下條件：激光工作波長(zhǎng)與傳輸窗口相匹配；轉(zhuǎn)換效率盡可能高；機(jī)械性能和熱性能好；結(jié)構(gòu)牢固、尺寸較小、有效負(fù)載小，等等。能產(chǎn)生藍(lán)綠光的激光發(fā)生器種類(lèi)很多，如倍頻Nd：YAG激光器，氯化氙激光器，氬離子激光器等。目前，距離選通水下激光系統(tǒng)多采用倍頻Nd：YAG激光器，同步掃描水下激光系統(tǒng)普遍使用氬離子激光器。

③接收機(jī)技術(shù)。水下激光成像系統(tǒng)的接收機(jī)要求具有高的空間分辨率和量子效率，噪聲低，孔徑大，有足夠的增益動(dòng)態(tài)范圍。近年來(lái)研制的GaAsP光電陰極管在532 nm波長(zhǎng)上，量子效率接近50%?？蛇x通的CCD耦合光電二級(jí)管信噪比達(dá)到10 dB以上，而具有大動(dòng)態(tài)范圍的CCD器件已研制成功。

2　水下激光成像偵察系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1國(guó)外水下激光成像偵察系統(tǒng)現(xiàn)狀

美國(guó)是開(kāi)展激光水下探測(cè)技術(shù)研究的代表性國(guó)家。美國(guó)Syracuse大學(xué)早在1968年就建造了世界上第一套激光海水探測(cè)系統(tǒng)，首次闡述了該系統(tǒng)用于水深測(cè)量的可行性。1997年在美國(guó)海軍的支持下，SEO公司研制的水下激光距離選通成像系統(tǒng)ULIS采用二級(jí)管泵浦Nd：YLF激光器和三代像增強(qiáng)器，激光器采用創(chuàng)新的穩(wěn)頻技術(shù)減小激光器線寬，接收器前配有小于1 nm的窄帶濾光片，有效降低到達(dá)接收器的背景噪聲。該系統(tǒng)平均輸出功率1 W，對(duì)于蛙人、水雷等目標(biāo)，最大探測(cè)距離可達(dá)100 m。此外，美國(guó)西屋公司研制的同步掃描激光水下成像系統(tǒng)有效視場(chǎng)可達(dá)70°，掃描時(shí)間為0.1 ms，水下觀測(cè)和成像距離為4倍衰減長(zhǎng)度［8］。

加拿大典型的水下激光成像系統(tǒng)是國(guó)防研究所研制的LUCIE系列產(chǎn)品，可裝載在水下遙控機(jī)器人上，能夠在200 m水深作業(yè)，對(duì)港口和深海進(jìn)行偵察。該產(chǎn)品至今已發(fā)展了三代。以第二代LUCIE2為例，其激光器532 nm，重頻22.5 kHz，功率2 W，脈寬7 ns，可控制激光器照明視場(chǎng)與成像視場(chǎng)匹配；像增強(qiáng)器選通門(mén)寬3 ns，動(dòng)態(tài)偏振控制，可遠(yuǎn)程操控。系統(tǒng)為圓柱體外形，直徑28 cm，長(zhǎng)度70 cm，功耗250 W，重45 kg。經(jīng)測(cè)試，LUCIE2可有效用于探測(cè)蛙人、水雷等水下目標(biāo)［5］。

瑞典國(guó)防研究院也進(jìn)行了多次水下激光探測(cè)試驗(yàn)。研制的系統(tǒng)采用二極管泵浦Nd：YAG激光器，532 nm藍(lán)綠光，平均功率1 W，脈寬5 ns；像增強(qiáng)器選通門(mén)寬小于6 ns，亮度增益最高25 000；系統(tǒng)由兩個(gè)圓柱體組成，尺寸均為15 cm×50 cm（直徑×長(zhǎng)度）；工作范圍：3 m～100 m；圖像分辨率768×576；功耗80 W。

2.2我國(guó)水下激光成像偵察系統(tǒng)現(xiàn)狀

近幾年來(lái)，西安光機(jī)所、長(zhǎng)春光機(jī)所、上海光機(jī)所和天津電視技術(shù)研究所、北京理工大學(xué)、華中理工大學(xué)、東南大學(xué)等單位均對(duì)水下激光成像系統(tǒng)進(jìn)行了研究，但總體上與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定的差距。

北京理工大學(xué)與北方夜視公司合作，研制成功了適合水下激光成像系統(tǒng)用的高性能選通型超二代微光ICCD器件，突破了距離選通成像小型程控電源及其控制技術(shù)，并成功進(jìn)行了水下成像實(shí)驗(yàn)。2006年在專(zhuān)項(xiàng)課題支持下，又研制成功了水下脈沖激光距離選通成像試驗(yàn)系統(tǒng)。

水下激光掃描成像技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)已有一些初步研究，如華中科技大學(xué)實(shí)現(xiàn)了激光單點(diǎn)水下掃描成像實(shí)驗(yàn)，達(dá)到60 m左右的探測(cè)水深。2009年相關(guān)單位開(kāi)始對(duì)基于條紋管的水下LLS成像理論進(jìn)行研究，成功搭建了線激光加條紋管的LLS成像系統(tǒng)。

3　水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察使用

根據(jù)不同的水下激光成像系統(tǒng)類(lèi)型，可以分為艇載水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察、單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察、自主式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察。

3.1艇載水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察

主要是將水下激光成像系統(tǒng)安裝在潛艇或水面艦艇底部，在潛艇或水面艦艇駐泊或航行過(guò)程中對(duì)企圖潛入實(shí)施攻擊和破壞的蛙人目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別?，F(xiàn)代水下特種作戰(zhàn)行動(dòng)中，由蛙人潛水或借助各種小型蛙人運(yùn)載器抵近艦艇目標(biāo)實(shí)施攻擊或炸斷螺旋槳等破壞性行動(dòng)，已經(jīng)成為一種主要的水下特種作戰(zhàn)行動(dòng)樣式，特別是針對(duì)航母、大型水面艦艇等目標(biāo)，往往會(huì)獲取很好的威懾和毀傷效果。

艇載水下激光成像的代表性系統(tǒng)有美國(guó)的SM2000，由美國(guó)西屋公司水下激光系統(tǒng)部研制。該系統(tǒng)的激光器掃描器和接收器裝在艦艇底部同一耐壓圓筒內(nèi)，顯控臺(tái)則在艦艇內(nèi)部上便于觀看和分析。目前，SM2000已裝在美國(guó)海軍現(xiàn)役潛艇底部，通過(guò)多次試驗(yàn)表明，能夠看清水下50 m以內(nèi)、直徑為0.15 m的目標(biāo)，可用于水下反蛙人、反水雷以及水下勘察和打撈等多種任務(wù)。

由于潛艇和水面艦艇一般裝載有多種可用于水下偵察的任務(wù)載荷，如各種探測(cè)聲納。因此，艇載水下激光成像系統(tǒng)主要用于配合其他水下探測(cè)設(shè)備一同使用，特別是對(duì)已經(jīng)通過(guò)水聲干擾、欺騙等手段有效突破聲納探測(cè)防線的蛙人目標(biāo)，艇載水下激光成像系統(tǒng)將發(fā)揮其抗干擾能力強(qiáng)，成像質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵蛙人目標(biāo)，為我采取反蛙人對(duì)抗措施提供末端情報(bào)支持，避免艦艇受到破壞。

利用艇載水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察需要注意以下兩方面問(wèn)題：一是當(dāng)潛艇或水面艦艇處于航行狀態(tài)時(shí)，為提高目標(biāo)成像的質(zhì)量，需要降低到適當(dāng)?shù)暮剿俸笤賳⒂猛лd水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察，例如，前面提到的美國(guó)的SM2000系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)潛艇航速為0.5 kn～6 kn時(shí)，其成像效果為佳。二是為了提高偵察的覆蓋范圍，需要采用大角度掃描的艇載水下激光成像系統(tǒng)，當(dāng)掃描角度達(dá)不到反蛙人偵察需要時(shí)，也可在艦艇底部合理分裝多部水下激光成像系統(tǒng)。

3.2單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察

單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)主要用于蛙人反制蛙人行動(dòng)，具體指：在我淺水及港口基地，或者敵蛙人可能出現(xiàn)的近岸海域，派出己方蛙人攜帶便攜式的水下激光成像系統(tǒng)進(jìn)行偵察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵蛙人目標(biāo)并展開(kāi)相應(yīng)的對(duì)抗行動(dòng)。

具有代表性的單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)有加拿大的第三代手持式LUCIE、系統(tǒng)寬20 cm、高10 cm、長(zhǎng)25 cm、重5 kg，便于手持式操作，電池持續(xù)供電時(shí)間45 min，可用于對(duì)各類(lèi)水下目標(biāo)的探測(cè)。

通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐證明，對(duì)于未知蛙人或其他入侵小目標(biāo)，由己方蛙人來(lái)實(shí)施反制行動(dòng)是一種簡(jiǎn)單卻非常有效的形式。但與傳統(tǒng)的蛙人反制蛙人不一樣的是，當(dāng)今的蛙人水下行動(dòng)不再是赤手空拳的行動(dòng)，在技術(shù)裝備上占優(yōu)勢(shì)的一方將獲得水下對(duì)抗的絕對(duì)主動(dòng)權(quán)。因此，為蛙人提供便攜式的水下激光成像系統(tǒng)，以先敵發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和先敵攻擊目標(biāo)，將顯得尤為重要。

由于單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)通常具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，完全滿足蛙人水下靈活機(jī)動(dòng)的需要。蛙人在偵察行動(dòng)中，只需要將系統(tǒng)朝向目標(biāo)方位，即可通過(guò)顯示屏幕觀察是否有敵蛙人及其他小目標(biāo)出現(xiàn)。由于系統(tǒng)的功率相對(duì)手持聲納等裝備要小得多，因此，系統(tǒng)的持續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)，一般可達(dá)到蛙人輕潛水裝具持續(xù)工作的時(shí)間。

使用單兵便攜式水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察具有如下特點(diǎn)：一是部署非常靈活，只要蛙人可以進(jìn)入的海域，皆可攜帶系統(tǒng)進(jìn)行偵察；二是便于蛙人水下連貫行動(dòng)，通過(guò)便攜式水下激光成像系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)敵蛙人目標(biāo)后，即可由蛙人自行使用水下槍械等武器進(jìn)行攻擊，集探測(cè)、識(shí)別、攻擊等多個(gè)戰(zhàn)術(shù)環(huán)節(jié)于一體，在行動(dòng)過(guò)程中一般不需要外界的目標(biāo)信息指示，可減少反蛙人行動(dòng)中水面和水下的通信。

3.3自主式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察

自主式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察是指：將水下激光成像系統(tǒng)作為一種有效任務(wù)載荷裝載在UUV等水下無(wú)人平臺(tái)上，并為無(wú)人平臺(tái)設(shè)定好航行路線或由平臺(tái)自主地運(yùn)動(dòng)，以完成對(duì)蛙人等水下小目標(biāo)的探測(cè)、處理和識(shí)別等任務(wù)。

目前水下激光成像、水下電視、水下照相機(jī)等水下光電探測(cè)設(shè)備已經(jīng)成為水下航行器的主要任務(wù)載荷之一。例如，近年來(lái)美國(guó)等一些主要國(guó)家研制的REMUS100、近期水雷偵察系統(tǒng)（NMRS）等水下無(wú)人平臺(tái)，都裝載了水下激光成像等多種類(lèi)型的水下光電探測(cè)設(shè)備，并已投入到水下目標(biāo)探測(cè)等實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中［9］。

自主式水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察可采用兩種形式：預(yù)先部署偵察和臨時(shí)部署偵察。預(yù)先部署偵察通常用于我重要港口基地反蛙人偵察行動(dòng)，是指常態(tài)化地在港口海域部署一定數(shù)量自主式水下激光成像系統(tǒng)，以低速游弋和待機(jī)相結(jié)合的形式展開(kāi)偵查，系統(tǒng)之間相互連成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)獲取信息進(jìn)行傳輸和融合處理，并將結(jié)果實(shí)時(shí)或按一定時(shí)間間隔傳回岸上指揮所。臨時(shí)部署偵察則通常是我潛艇或水面艦艇在海上駐泊期間，為防止敵蛙人趁機(jī)入侵實(shí)施破壞，而針對(duì)性地在周?chē)Ｓ蚧蛑饕{方向投放一定數(shù)量的自主式水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察。

由于水下無(wú)人平臺(tái)的體積和能源限制，對(duì)水下激光成像系統(tǒng)的功率有一定限制，使得一些激光器光電轉(zhuǎn)換效率不高、水冷系統(tǒng)效率低的水下激光成像系統(tǒng)達(dá)不到要求。目前，國(guó)外一些國(guó)家已在重點(diǎn)研制小體積、高功率、光束質(zhì)量好、熱損耗低的全固態(tài)激光器或光纖激光器，可有效解決上述問(wèn)題，使得水下激光成像自主偵察的應(yīng)用前景更為廣闊。

利用自主式水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察具有以下特點(diǎn)：一是無(wú)人平臺(tái)的體積小，目標(biāo)特征不明顯，而且還可在水下長(zhǎng)時(shí)間保持低噪聲航行，不容易被敵所發(fā)現(xiàn)，因此，具備較強(qiáng)的水下隱蔽偵察能力；二是可近距離探測(cè)目標(biāo)，提高探測(cè)精度和識(shí)別效果；三是可采用多臺(tái)自主式水下激光成像系統(tǒng)組網(wǎng)的形式進(jìn)行協(xié)同反蛙人偵察，通過(guò)按一定形式合理配置、信息共享和協(xié)同處理等手段，擴(kuò)大對(duì)蛙人目標(biāo)偵察海域的覆蓋范圍，提高獲取蛙人信息的全面性和準(zhǔn)確性；四是在使用自主式水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察時(shí)，系統(tǒng)可遠(yuǎn)離母艇和其他有人平臺(tái)，以減少這些平臺(tái)暴露的機(jī)會(huì)以提高其安全性。

4　水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察發(fā)展

隨著水下特種作戰(zhàn)和蛙人與反蛙人對(duì)抗的發(fā)展和深入，各種支持和保障水下作戰(zhàn)行動(dòng)的裝備和器材也將不斷提高。根據(jù)任務(wù)需要以及結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，水下激光成像系統(tǒng)的發(fā)展總體上體現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢(shì)。

4.1目標(biāo)成像3D化

為了完善蛙人目標(biāo)的三維信息，今后水下激光3D成像將成為主要的方式。研究表明，利用條紋管水下激光三維成像技術(shù)可提供很好的3D目標(biāo)圖像。條紋管水下激光三維成像技術(shù)使用脈沖激光，接收裝置是時(shí)間分辨條紋管。發(fā)射器發(fā)射一個(gè)偏離軸線的扇形光束，然后成像在條紋管的狹縫光電陰極上。用平行板電極對(duì)從光電陰極逸出的光電子進(jìn)行加速、聚焦和偏轉(zhuǎn)，同時(shí)垂直于扇形光束方向有一個(gè)掃描電壓能夠?qū)崟r(shí)控制光束偏轉(zhuǎn)，這樣就能得到每個(gè)激光脈沖的距離和方位圖像。

4.2目標(biāo)圖像不斷趨于高清

根據(jù)原理，水下激光成像系統(tǒng)雖然可以利用激光所獨(dú)有的時(shí)間特性和空間特性，采用距離選通或同步掃描成像的方式來(lái)減小后向散射光噪聲的影響，但由此所獲得的激光圖像的質(zhì)量仍然不夠好，如：目標(biāo)邊界模糊，細(xì)節(jié)分辨能力差。目前，國(guó)內(nèi)外都在加大水下激光成像的圖像處理技術(shù)研究。如直方圖均衡化就是一種常用的圖像增強(qiáng)方法，通過(guò)修改圖像的直方圖來(lái)達(dá)到提高對(duì)比度的目的。此外一些研究表明，利用調(diào)制/解調(diào)技術(shù)可以有效分離分散的散射光噪聲和目標(biāo)反射光信號(hào)，從而提高目標(biāo)成像的清晰度。

4.3裝備不斷趨于小型化

一是為滿足單兵利用水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察的需要?，F(xiàn)代水下特種作戰(zhàn)行動(dòng)，單兵往往需攜帶多種類(lèi)型的武器和技術(shù)裝備，包括輕潛水裝具、水下手槍及步槍、水下導(dǎo)航、水下通信以及其他探測(cè)設(shè)備，因此，最大化減小水下激光成像偵察系統(tǒng)的體積和重量、提高系統(tǒng)便攜性和靈活性將成為主要發(fā)展方向。二是為滿足自主式水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察需要，UUV等水下自主式平臺(tái)受能源和體積限制，往往無(wú)法裝載太多的任務(wù)載荷，并且所裝載任務(wù)載荷體積和功率也不能太大，因此，也必須使用小型化、小功率的水下激光成像系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)需求。

4.4分布式網(wǎng)絡(luò)化偵察

信息化條件下的軍事偵察行動(dòng)已不是單兵/節(jié)點(diǎn)式的信息獲取與處理作業(yè)，而是講究偵察行動(dòng)的協(xié)同、信息的融合、感知的共享。隨著水下通信技術(shù)的發(fā)展，由多個(gè)水下激光成像系統(tǒng)組網(wǎng)實(shí)施協(xié)同偵察將是今后水下反蛙人偵察的主要樣式之一。為提高偵察網(wǎng)絡(luò)本身的穩(wěn)定性和魯棒性，各水下激光成像系統(tǒng)通常采用分布式組網(wǎng)的方式，每個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)都與其近鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息互通，并采用一定的協(xié)同機(jī)制和算法對(duì)蛙人目標(biāo)信息進(jìn)行融合處理和共享，并將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋到指揮所。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在將來(lái)的一體化水下偵察預(yù)警作戰(zhàn)中，水下激光成像偵察網(wǎng)絡(luò)將成為水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。

5　結(jié)論

目前，國(guó)外在水下激光成像技術(shù)方面已經(jīng)獲得了大量的成果，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在一些關(guān)鍵技術(shù)和核心部件上也取得了不少突破。針對(duì)水下激光成像系統(tǒng)在反蛙人偵察中的應(yīng)用問(wèn)題，目前急需解決的問(wèn)題主要為：一是進(jìn)一步明確水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察的任務(wù)圖像，探討各種條件下利用水下激光成像系統(tǒng)實(shí)施反蛙人偵察的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用方法，并從作戰(zhàn)使用的角度對(duì)系統(tǒng)本身提出進(jìn)一步的需求；二是通過(guò)不斷仿真、實(shí)驗(yàn)等手段，深入分析和計(jì)算水下激光成像系統(tǒng)在實(shí)際水下反蛙人偵察使用中可能會(huì)出現(xiàn)的各種技術(shù)問(wèn)題和難題，通過(guò)不斷改進(jìn)性能參數(shù)以滿足反蛙人偵察需要。本文通過(guò)對(duì)水下激光成像系統(tǒng)反蛙人偵察技術(shù)、現(xiàn)狀、使用以及發(fā)展等方面的研究，可為解決上述問(wèn)題提供一定的理論參考。

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Application of Underwater Laser Imaging System in Anti- diver Reconnaissance

WU Ze-wei，LI Chao-wu，HU Bo
（Navy Marine Academy，Guangzhou 510430，China）

Abstract：The underwater laser imaging system is main underwater photoelectric reconnaissance equipment. It has advantages in anti-interference，remote detection and imaging quality，and can be used in the detection of various underwater targets. The current paper investigates the application of the underwater laser imaging system in anti-diver reconnaissance. The technologies，characteristics and current situation are presented，and the application of several typical underwater laser imaging systems in anti-diver reconnaissance are studied. The development tendency of anti-diver reconnaissance via underwater laser imaging system is analyzed，finally.

Key words：underwater laser imaging system，anti-diver，reconnaissance

中圖分類(lèi)號(hào)：TN248

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-0640（2016）05-0149-05

收稿日期：2015-05-15修回日期：2015-05-27

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61074012，11202239）

作者簡(jiǎn)介：吳澤偉（1982-），男，安徽黃山人，博士，講師。研究方向：水下航行器協(xié)同控制及軍事應(yīng)用、水下武器系統(tǒng)。