光電探測(cè)技術(shù)在武器裝備的使用

康凱

（中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所 河南洛陽(yáng) 471000）

光電探測(cè)技術(shù)在武器裝備的使用

康凱

（中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所 河南洛陽(yáng) 471000）

光電探測(cè)技術(shù)是根據(jù)被探測(cè)對(duì)象輻射或反射的光波的特征來(lái)探測(cè)和識(shí)別對(duì)象的一種技術(shù)，這種技術(shù)本身就賦予光電技術(shù)在軍事應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)，即“看得更清、打得更準(zhǔn)、反應(yīng)更快、生存能力更強(qiáng)”，本文對(duì)紅外探測(cè)技術(shù)，紫外探測(cè)技術(shù)，多光譜/超光譜成像技術(shù)和激光雷達(dá)成像技術(shù)進(jìn)行了論述。

光電；探測(cè)技術(shù)；武器裝備

引言

光電探測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中廣泛使用的核心技術(shù)，它包括光電偵察、夜視、導(dǎo)航、制導(dǎo)、尋的、搜索、跟蹤和識(shí)別多種功能。光電探測(cè)包括從紫外光（0.2～0.4μm）、可見光（0.4～0.7μm）、紅外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多種波段的光信號(hào)的探測(cè)。新一代光電探測(cè)技術(shù)及其智能化，將使相關(guān)武器獲得更長(zhǎng)的作用距離，更強(qiáng)的單目標(biāo)/多目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別能力，從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的打擊和快速反應(yīng)，在極小傷亡的情況下取得戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。同時(shí)使武器裝備具有很強(qiáng)的自主決策能力，增強(qiáng)了對(duì)抗，反對(duì)抗和自身的生存能力。現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的顯著特點(diǎn)首先是信息戰(zhàn)，而信息戰(zhàn)中首要的任務(wù)是如何獲取信息。誰(shuí)獲取更多信息，誰(shuí)最早獲取信息，誰(shuí)就掌握信息戰(zhàn)的主動(dòng)權(quán)。光電探測(cè)正是獲取信息的重要手段。微波雷達(dá)和光電子成像設(shè)備常常一起使用，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，相輔相成，可以獲取更多信息，可以更早獲取信息。前者作用距離遠(yuǎn)，能全天候工作；后者分辨率高，識(shí)別能力和抗干擾能力強(qiáng)。無(wú)論偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、預(yù)警飛機(jī)還是無(wú)人偵察機(jī)往往同時(shí)裝備合成孔徑雷達(dá)和CCD相機(jī)、紅外熱像儀或多光譜相機(jī)。

1 紅外探測(cè)技術(shù)

紅外探測(cè)技術(shù)目前主要分為近紅外，中紅外和遠(yuǎn)紅外三種研究領(lǐng)域，中紅外探測(cè)技術(shù)由于中紅外線的高強(qiáng)度和高穿透性，研究也最為成熟，可以分析物質(zhì)的分子組成。遠(yuǎn)紅外的主要優(yōu)點(diǎn)就是其穿透性，用于探測(cè)，加熱等，應(yīng)用也比較廣泛。近紅外由于其強(qiáng)度小，穿透力一般，用近紅外技術(shù)可以做某些成分的定量檢測(cè)，最關(guān)鍵的是還不必破壞試樣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路的發(fā)展，ROIC已有很大的進(jìn)展，中規(guī)模的紅外焦平面陣列和相應(yīng)的讀出電路在20世紀(jì)90年代已形成生產(chǎn)規(guī)模，現(xiàn)在先進(jìn)國(guó)家正在研制用于大規(guī)模焦平面陣列和其有多種功能的ROIC和智能化焦平面陣列。智能焦平面陣列也叫做片上系統(tǒng)，片上信號(hào)處理意思是在光敏元芯片上或是最接近光敏元的區(qū)域內(nèi)模仿脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜的功能，對(duì)光-電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)作前期的處理，然后再輸出后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

2 光子探測(cè)技術(shù)

單光子探測(cè)技術(shù)，是一種新式光電探測(cè)技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對(duì)入射的單個(gè)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)極微弱目標(biāo)信號(hào)的探測(cè)。有關(guān)專家認(rèn)為，單光子探測(cè)技術(shù)能將現(xiàn)有的機(jī)載光電探測(cè)距離從幾十公里提高到幾千公里，勢(shì)必帶來(lái)機(jī)載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的革命，極大地改變未來(lái)空天戰(zhàn)場(chǎng)的作戰(zhàn)方式?？諔?zhàn)將從“中距”拉向“遠(yuǎn)距”。配裝單光子探測(cè)系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機(jī)，由于對(duì)空目標(biāo)探測(cè)距離極遠(yuǎn)，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進(jìn)一步擴(kuò)為遠(yuǎn)距。如：配掛單光子超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，火力攻擊距離可達(dá)到幾百到幾千公里之外?？罩袘?zhàn)爭(zhēng)將從傳統(tǒng)的幾十公里的超視距作戰(zhàn)變?yōu)殚g隔幾千公里的非接觸戰(zhàn)爭(zhēng)。利用空中平臺(tái)或臨近空間平臺(tái)配裝單光子探測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建單光子探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，只需幾部單光子探測(cè)系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)領(lǐng)空的全域覆蓋。在此基礎(chǔ)上用地面或空中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈構(gòu)建空中地面聯(lián)合火力網(wǎng)，把單光子探測(cè)網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的目標(biāo)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對(duì)任何位置發(fā)射的導(dǎo)彈進(jìn)行目標(biāo)指引，有效攻擊全球目標(biāo)。

3 激光雷達(dá)成像技術(shù)

激光雷達(dá)（Laser Detection And Ranging，縮寫Ladar）是以激光波束為信息載體的雷達(dá)。激光雷達(dá)結(jié)合了激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將工作頻段從微波、毫米波頻段延伸到波長(zhǎng)更短的光頻段，具有許多優(yōu)點(diǎn)：體積和重量小、測(cè)角精度可達(dá)1μ rad量級(jí)、作用距離可達(dá)數(shù)百到數(shù)千千米、測(cè)距精度達(dá)幾厘米到20cm、速度分辨率優(yōu)于0.01m/s、測(cè)速范圍廣、能獲得目標(biāo)的多種圖像，三維強(qiáng)度像、距離像、多普勒像等。此外，激光雷達(dá)還具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：利用藍(lán)綠激光在水中傳輸?shù)拇翱谛?yīng)，可以從機(jī)載平臺(tái)上對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行快速探測(cè)和定位：激光雷達(dá)優(yōu)異的單色性和極小的脈沖寬度使其能排除背景和地面雜波干擾，高效探測(cè)超低空目標(biāo)，可用于跟蹤近地飛行的導(dǎo)彈：激光雷達(dá)的快速響應(yīng)速率、高分辨率、同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)和能夠穿透“等離子體鞘”等優(yōu)點(diǎn)。激光雷達(dá)由于光束窄，掃描速度有限，需要與紅外、可見光、毫米波雷達(dá)一起工作，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)融合，提高系統(tǒng)性能。激光成像技術(shù)目前主要有掃描成像，激光照明距離選通成像、激光照明單次成像和相干激光雷達(dá)。隨著激光二極管泵浦技術(shù)和新的固體激光材料研究的進(jìn)展，高效、全固體化且人眼安全的小型固體激光雷達(dá)正在得到發(fā)展，已經(jīng)實(shí)驗(yàn)用于外差多普勒激光雷達(dá)、距離成像和障礙物回避等領(lǐng)域[1]。

4 紫外探測(cè)技術(shù)

紫外探測(cè)技術(shù)是軍民兩用光電探測(cè)技術(shù)之一，紫外探測(cè)的軍事應(yīng)用主要有導(dǎo)彈制導(dǎo)，來(lái)襲導(dǎo)彈告警，生化戰(zhàn)劑探測(cè)，軍用氣象和軍用短程通信等。主要發(fā)展有三種類型紫外探測(cè)器，即光電倍增管、成像紫外傳感器和AlGaN/GaN光電二極管成像陣列。短波紫外探測(cè)器領(lǐng)域的研究集中在實(shí)現(xiàn)“日盲”探測(cè)器上，即對(duì)280nm以上的光子不靈敏探測(cè)器。紫外探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，從低速飛行器擴(kuò)展到高速飛行器，從空中平臺(tái)擴(kuò)展到地面的坦克和裝甲車以及水面艦艇，從探測(cè)導(dǎo)彈威脅信息擴(kuò)展到探測(cè)飛機(jī)等其他威脅信息。隨著紫外探測(cè)器和紫外攝像器件制造技術(shù)的不斷發(fā)展紫外探測(cè)技術(shù)必將成為重要的軍事裝備技術(shù)之一[2]。

[1]馬超杰，吳 丹.新體制軍用激光雷達(dá)成像技術(shù)[M].航空兵器，2007（08）.

[2]江巍.紫外探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究[M].西安電子科技大學(xué)，2007，01.

TN29

A

1004-7344（2016）32-0245-01

2016-10-29

康凱（1980-），男，河南鄭州人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榍度胧杰浻布?、自?dòng)化控制系統(tǒng)。