紫外告警技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析

鄭海晶，白廷柱

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紫外告警技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析

鄭海晶，白廷柱

（北京理工大學(xué)光電學(xué)院 光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

討論了紫外告警技術(shù)原理，研究了導(dǎo)彈紫外輻射特性和導(dǎo)彈紫外輻射相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰高溫物質(zhì)以及尾焰中可燃性物質(zhì)二次燃燒，介紹了國內(nèi)外紫外告警裝備的發(fā)展及現(xiàn)狀，論述了從第一代概略型紫外告警裝備到第二代成像型紫外告警裝備的發(fā)展過程。最后，分析總結(jié)了紫外告警技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

紫外告警；日盲紫外；發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰

0 引言

導(dǎo)彈逼近告警作為對(duì)抗前端，是飛機(jī)獲取威脅信息、啟動(dòng)紅外干擾并進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)規(guī)避的重要前提，作為導(dǎo)彈逼近告警技術(shù)的重要組成，紫外導(dǎo)彈逼近告警技術(shù)得到了較快發(fā)展。目前的紫外導(dǎo)彈逼近告警設(shè)備多工作于“日盲”紫外200～300nm波段，利用導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰的強(qiáng)烈紫外輻射進(jìn)行被動(dòng)探測(cè)，具有極低的虛警率，能進(jìn)行導(dǎo)彈發(fā)射和逼近探測(cè)，同時(shí)與其他告警系統(tǒng)具有很好的兼容性，因此紫外告警系統(tǒng)是目前各國軍隊(duì)裝備量最大的導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)之一[1-4]。

1 紫外告警技術(shù)分析

1.1 紫外告警技術(shù)原理

紫外輻射是指波譜中10～400nm波長范圍的電磁波，其中200nm以下為真空紫外，200～300nm為中紫外，300～400nm為近紫外。在自然界中，太陽是最強(qiáng)的紫外輻射源。高空大氣層中的氧原子強(qiáng)烈吸收真空紫外，該波段的紫外輻射只能在外太空中存在。平流層中的臭氧層對(duì)中紫外有強(qiáng)烈的吸收作用，這一波段的紫外輻射在近地大氣中幾乎不存在，該波段也被稱為“日盲區(qū)”。

紫外告警設(shè)備利用“日盲區(qū)”的紫外輻射特點(diǎn)，在極其微弱的背景下探測(cè)紫外輻射源，以達(dá)到預(yù)警的目的。紫外告警系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分，如圖1所示，即探測(cè)單元、信號(hào)處理單元和決策單元。探測(cè)單元一般包括若干個(gè)紫外探測(cè)器，組合起來形成全方位角和大空域的覆蓋探測(cè)。探測(cè)器探測(cè)到紫外輻射信號(hào)后，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換將信號(hào)送至信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，再送入計(jì)算機(jī)依據(jù)目標(biāo)特性及預(yù)定算法進(jìn)行決策判決，確定有無威脅源。如有，則解算其方位角、距離等信息并向控制單元發(fā)送信息；若有多個(gè)威脅源，還需排定威脅程度的順序[5]。

圖1 紫外告警系統(tǒng)組成

1.2 導(dǎo)彈的紫外輻射

從導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)噴管噴出的燃燒產(chǎn)物中包含大量高溫可燃性氣體，這些氣體與周圍大氣中的氧氣混合后發(fā)生二次燃燒，形成火焰流場(chǎng)，稱為尾焰。導(dǎo)彈的紫外輻射絕大部分來自高溫尾焰的熱輻射和二次燃燒化學(xué)發(fā)光。

1.2.1 輻射機(jī)理

1）熱輻射。任何物體，只要溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)不停地向外發(fā)出熱輻射。對(duì)于黑體來說，溫度決定了輻射能量和波長分布，當(dāng)黑體溫度升高時(shí)，發(fā)出的輻射能量增加，峰值輻射波長向短波方向移動(dòng)。導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰的溫度可達(dá)2000～3000K，將產(chǎn)生一定量的紫外輻射。

2）化學(xué)發(fā)光?；瘜W(xué)發(fā)光是指吸收了化學(xué)能的分子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的光輻射現(xiàn)象，是化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程導(dǎo)致的非平衡自由輻射。液體發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰的主要成分包括：CO2、H2O、H2、O2、N2、OH、CO、NO、H、O和N等，固體發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰在此基礎(chǔ)上還包括HCl、Cl2和Cl等氣體組分和Al2O3等顆粒物。尾焰中的可燃性組分與周圍大氣中的氧氣在較高的溫度條件下發(fā)生二次燃燒反應(yīng)，使尾焰流場(chǎng)溫度升高，并產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象。CO＋O化學(xué)發(fā)光和OH自由基化學(xué)發(fā)光是液體發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰紫外輻射的主要來源，對(duì)于固體發(fā)動(dòng)機(jī)，不同狀態(tài)和直徑的Al2O3顆粒對(duì)尾焰紫外輻射影響較大[6-7]。

1.2.2 輻射特征

由輻射機(jī)理分析可知，尾焰紫外輻射的光譜及強(qiáng)度取決于尾焰組分分布、流場(chǎng)溫度分布以及二次燃燒反應(yīng)等。

1）燃料成分。燃料燃燒后經(jīng)由噴管噴出，燃料組成直接影響尾焰組分種類。液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰中CH*、C2*、OH*（上標(biāo)“*”表示激發(fā)態(tài)）等物質(zhì)是產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的主要反應(yīng)物；固體燃料中通常會(huì)加入鋁粉，因此固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰中一般會(huì)有Al2O3顆粒物存在，高溫Al2O3顆粒會(huì)發(fā)出一定量的紫外輻射并對(duì)入射紫外輻射產(chǎn)生散射作用。以上這些物質(zhì)的含量變化直接影響到尾焰紫外輻射的光譜分布及強(qiáng)度分布。

3）飛行高度。導(dǎo)彈飛行在小于50km的低空時(shí)，尾焰卷吸大氣形成湍流，尾焰中的可燃性組分與大氣中的氧氣發(fā)生二次燃燒反應(yīng)，從而改變尾焰溫度分布和組分分布，引起紫外輻射光譜分布和強(qiáng)度分布的變化。二次燃燒反應(yīng)同時(shí)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，發(fā)出紫外輻射。當(dāng)導(dǎo)彈飛行高度增加時(shí)，大氣變得稀薄，氧氣含量減少，二次燃燒程度降低，尾焰溫度變化程度相應(yīng)地降低，尾焰紫外輻射也會(huì)相應(yīng)的變化。

4）觀察角度。告警設(shè)備對(duì)不同方向的導(dǎo)彈進(jìn)行探測(cè)時(shí)會(huì)有不同的輻射強(qiáng)度分布。當(dāng)紫外告警設(shè)備正對(duì)來襲導(dǎo)彈時(shí)（設(shè)為180°），由于彈體擋住大部分尾焰及二次燃燒區(qū)域，此時(shí)探測(cè)到的尾焰紫外輻射強(qiáng)度最??；當(dāng)觀察角度為60°～90°時(shí)，輻射面積及二次燃燒區(qū)域最大，此時(shí)可探測(cè)到最大的紫外輻射強(qiáng)度；當(dāng)導(dǎo)彈遠(yuǎn)離告警設(shè)備即觀察角度為0°時(shí)，尾焰輻射區(qū)域?yàn)閳A盤狀，只有向后方發(fā)射的紫外輻射才能被探測(cè)到。

紫外告警設(shè)備通過探測(cè)來襲導(dǎo)彈尾焰紫外輻射光譜分布及強(qiáng)度分布，以計(jì)算來襲導(dǎo)彈種類、威脅方向、距離等信息，并做出相應(yīng)的決策，如實(shí)施干擾、采取規(guī)避措施或者對(duì)敵方導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊等。

2 國外紫外告警設(shè)備現(xiàn)狀

從20世紀(jì)60年代開始，國外已經(jīng)開始了在紫外波段探測(cè)導(dǎo)彈的研究工作，早期的研究主要集中在對(duì)導(dǎo)彈尾焰紫外輻射的測(cè)量工作上。80年代后，隨著紫外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，利用“日盲區(qū)”紫外輻射對(duì)來襲導(dǎo)彈進(jìn)行告警也取得了重大的進(jìn)展。紫外告警設(shè)備從技術(shù)上可分為第一代概略型和第二代成像型，其主要區(qū)別在于紫外探測(cè)器，前者使用光電倍增管，后者使用像增強(qiáng)器。

2.1 第一代概略型

2.1.1 AN/AAR-47

第一代概略型紫外告警設(shè)備通過紫外物鏡接受導(dǎo)彈尾焰的紫外輻射，使用單陽極光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換器件，信號(hào)放大后傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)處理后送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)目標(biāo)特征及預(yù)定算法做出相應(yīng)決策。

典型的第一代紫外告警設(shè)備有美國ATK公司的AN/AAR-47、以色列Rafael公司的Guitar-300、Guitar-320以及南非的MAWS等。

AN/AAR-47系統(tǒng)被動(dòng)探測(cè)導(dǎo)彈紫外輻射信號(hào)，利用相關(guān)算法區(qū)別來襲導(dǎo)彈與虛假信號(hào)。新版本系統(tǒng)包含激光預(yù)警傳感器，能夠探測(cè)更大范圍的威脅源。通過分析威脅源特征，系統(tǒng)提供給飛行員音頻和圖像信號(hào)進(jìn)行預(yù)警，并指示威脅源方位。另外，該系統(tǒng)還會(huì)發(fā)送信號(hào)給紅外對(duì)抗系統(tǒng)，后者得以開展例如發(fā)射誘餌彈等行動(dòng)。

AN/AAR-47全系統(tǒng)包括4個(gè)探測(cè)器、一個(gè)處理單元和一個(gè)信號(hào)指示器，4個(gè)探測(cè)器分別指向4個(gè)方向，能在導(dǎo)彈到達(dá)前2～4s發(fā)布警報(bào)。表1所示為AAR-47性能參數(shù)。圖2所示為安裝在USMCV-22“魚鷹”飛機(jī)上的AAR-47。

表1 AAR-47性能參數(shù)

圖2 安裝在魚鷹飛機(jī)上的AAR-47系統(tǒng)

AAR-47告警系統(tǒng)雖然是非成像裝備，但以其良好的探測(cè)性能和兼容性一直得到軍方的青睞，經(jīng)過不斷的升級(jí)和功能增強(qiáng)，目前在探測(cè)器市場(chǎng)仍占有很重要的位置。該系統(tǒng)已成為美國海軍裝備最普遍的導(dǎo)彈告警系統(tǒng)，并進(jìn)行了多次實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，在QF-100型無人機(jī)試驗(yàn)中，從各個(gè)方向向靶機(jī)發(fā)射了19枚地空導(dǎo)彈和2枚空空導(dǎo)彈，無一漏報(bào)；在廷德爾空軍基地進(jìn)行的試驗(yàn)中，又發(fā)射了十幾枚空空導(dǎo)彈，同樣獲得了成功。當(dāng)QF-100型無人機(jī)裝備該系統(tǒng)飛行在9143m高空時(shí)，檢驗(yàn)附近加速飛行的F-16戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)該系統(tǒng)的虛警情況，獲得了令人滿意的效果。在其他一些試驗(yàn)中，該系統(tǒng)還能在導(dǎo)彈向飛機(jī)發(fā)射后不到1s的時(shí)間內(nèi)控制投放紅外誘餌彈，滿足了防御近程肩扛式導(dǎo)彈的需要。該系統(tǒng)還具有在運(yùn)輸機(jī)起落過程中保護(hù)飛機(jī)的能力。

AN/AAR-47由Loral（現(xiàn)為BAE公司一部分）和ATK公司開發(fā)。最初版本的AN/AAR-47(V)1由Loral公司在1983年研制出，ATK公司在90年代中期參與研制，最后完全由ATK公司承擔(dān)。1998年，ATK公司推出改進(jìn)型的AN/AAR-47(V)2，其中加入了激光告警功能。到2005年，此類型號(hào)設(shè)備已經(jīng)售出超過5000套。2006年，AN/AAR-47A(V)2實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，此型號(hào)預(yù)警設(shè)備進(jìn)一步增強(qiáng)了激光預(yù)警功能。2008年，升級(jí)型號(hào)AN/AAR-47B(V)2研制成功，在以前型號(hào)設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，加入了敵方火力指示器（Hostile Fire Indicator，HFI）。HFI可以探測(cè)火箭榴彈和曳光彈，更一步增強(qiáng)了探測(cè)導(dǎo)彈的能力。2009，美國海軍訂購了超過1600套AN/AAR-47B(V)2[8]。

2.1.2 MAW-300

Saab Avitronics公司生產(chǎn)的MAW-300工作在“日盲”紫外波段，使用光電倍增管作為探測(cè)器件，對(duì)抗響應(yīng)時(shí)間為2～3s，每個(gè)傳感器110°錐形視場(chǎng)角，覆蓋全視場(chǎng)。其性能參數(shù)如表2所示。

表2 MAW-300性能參數(shù)

2.2 第二代成像型

第二代紫外告警系統(tǒng)使用像增強(qiáng)器作為探測(cè)器件，主要通過大相對(duì)孔徑的廣角紫外物鏡接受導(dǎo)彈尾焰的紫外輻射，通過解算圖像位置，得出相應(yīng)的空間位置并進(jìn)行距離的估算。相對(duì)于概略型告警系統(tǒng)，它探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)的能力更強(qiáng)，角分辨力更高，不僅能引導(dǎo)煙幕彈、紅外誘餌彈的投放，還能指引定向紅外干擾機(jī)，具有多目標(biāo)探測(cè)能力，能對(duì)導(dǎo)彈的威脅等級(jí)進(jìn)行排序，精確給出威脅目標(biāo)的方向。成像型告警系統(tǒng)是紫外告警系統(tǒng)發(fā)展的主導(dǎo)潮流。

2.2.1 AN/AAR-54(V)

美國Northrop Grumman公司生產(chǎn)的AN/AAR- 54(V)被動(dòng)探測(cè)導(dǎo)彈尾焰紫外輻射，可追蹤多個(gè)紫外輻射源，迅速精確地對(duì)每個(gè)輻射源進(jìn)行分類，并將威脅信號(hào)發(fā)送到對(duì)抗系統(tǒng)中，以便其做出最優(yōu)反應(yīng)。AN/AAR-54最早被稱為PWAWS-2000，可探測(cè)地-空導(dǎo)彈以及空-空導(dǎo)彈，可安裝在固定翼飛機(jī)、直升機(jī)以及地面裝備上，常用在特種作戰(zhàn)直升機(jī)和低空飛行運(yùn)輸機(jī)上，如MC-130?，F(xiàn)裝備該預(yù)警系統(tǒng)的國家有澳大利亞、德國、荷蘭、葡萄牙、英國以及美國（美國特種作戰(zhàn)司令部、美國運(yùn)輸司令部）。另外，美國國土安全部正考慮拓展其民用用途，將其作為航線保護(hù)系統(tǒng)的一部分[10]。

AN/AAR-54(V)性能參數(shù)見表3，圖4所示為該系統(tǒng)實(shí)物圖。

表3 AN/AAR-54(V)性能參數(shù)

圖4 AN/AAR-54紫外導(dǎo)彈逼近預(yù)警系統(tǒng)

2.2.2 MILDS AN/AAR-60

法國MBDA和德國EADS公司研制的MILDS AN/AAR-60是一種基于高性能凝視紫外成像探測(cè)器的機(jī)載導(dǎo)彈告警系統(tǒng)，是目前世界上體積最小、性能最好的告警器之一。其探測(cè)系統(tǒng)采用硅CCD陣列，由于每一像素對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)比單元光電倍增管視場(chǎng)小得多，使得對(duì)同樣的信號(hào)只產(chǎn)生較小的噪聲，可有效降低背景噪聲，其信噪比比使用光電倍增管的AN/AAR-47提高幾個(gè)量級(jí)。

MILDS系統(tǒng)最多可包括6個(gè)紫外探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器具有120°錐形視場(chǎng)，6個(gè)探測(cè)器可提供全空域覆蓋。每個(gè)探測(cè)器自帶處理器，每個(gè)處理器可控制全系統(tǒng)，故在只剩下一個(gè)探測(cè)器時(shí)也能正常工作。該系統(tǒng)不僅能指示目標(biāo)來襲方向，還能估算其距離，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為0.5s，平均故障間隔時(shí)間（MTBF）＞9600飛行小時(shí)，探測(cè)距離約為5km，可同時(shí)應(yīng)對(duì)8個(gè)目標(biāo)，可在海拔高度14km下工作，目前已有超過4000臺(tái)MILDS AN/AAR-60告警器應(yīng)用在運(yùn)輸機(jī)和直升機(jī)平臺(tái)上，如CH-47和C-130。表4所示為MILDS 系統(tǒng)性能參數(shù)。

表4 MILDS AN/AAR-60性能參數(shù)

AAR-60(V) 2是其升級(jí)型號(hào)，由美國和德國聯(lián)合研制，該系統(tǒng)于2010年開始生產(chǎn)，可應(yīng)用在戰(zhàn)斗機(jī)上，目前已裝備在歐美的部分F-16戰(zhàn)斗機(jī)，希臘空軍F-16的機(jī)載自衛(wèi)綜合系統(tǒng)II含有AN/ALE-47箔條/曳光彈投放器和MILDS AAR-60(V) 2[11]。

2.2.3 Guitar-350

2001年5月，針對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的導(dǎo)彈預(yù)警，隸屬于以色列裝備開發(fā)局（Armament Development Authority）的Rafael公司研制出被動(dòng)導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)Guitar-350，該系統(tǒng)工作在紫外波段，探測(cè)導(dǎo)彈尾焰發(fā)出的紫外輻射，當(dāng)探測(cè)到威脅源時(shí)發(fā)出警告并激活機(jī)上紅外對(duì)抗系統(tǒng)。

Guitar-350系統(tǒng)的單個(gè)探測(cè)器視場(chǎng)角為120°，系統(tǒng)處理部分包含內(nèi)部慣性角度單元（Internal Inertial Angular Unit），可補(bǔ)償飛機(jī)的擺動(dòng)操作。利用大口徑物鏡，該系統(tǒng)比現(xiàn)有的導(dǎo)彈告警系統(tǒng)靈敏度高，且擁有更遠(yuǎn)的預(yù)警距離。Guitar-350已成功驗(yàn)證可對(duì)100多種類型的導(dǎo)彈進(jìn)行預(yù)警，包括空-空導(dǎo)彈、反甲導(dǎo)彈和地-空導(dǎo)彈，可探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射，也可對(duì)飛行中的導(dǎo)彈進(jìn)行追蹤，系統(tǒng)的復(fù)雜算法可排除假目標(biāo)（閃光彈等）的干擾。

裝備于直升機(jī)的Guitar-350系統(tǒng)有4個(gè)探測(cè)器，覆蓋水平360°、俯仰120°的可攻擊視場(chǎng)；裝備于戰(zhàn)斗機(jī)的Guitar-350系統(tǒng)使用6個(gè)探測(cè)器，覆蓋全球形空間視場(chǎng)。Guitar-350導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)能提前4～6s進(jìn)行預(yù)警，總質(zhì)量不超過15kg，總功率不超過200W。圖5為Guitar-350的展示圖[12]。

2.2.4 101KS-U

101KS-U紫外傳感器是101KS光電套件的一部分，該光電套件還包括：101KS-O定向壓制光電球、101KS-N機(jī)載吊艙、101KS-P紅外成像探頭和101KS-V光電探頭，該光電系統(tǒng)將會(huì)裝備于俄羅斯蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)上，如圖6所示。

101KS-U光學(xué)探測(cè)窗口分布在戰(zhàn)機(jī)全身，其中單窗口的101KS-U/01位于飛機(jī)前部?jī)蓚?cè)，2個(gè)雙光學(xué)窗口二合一的101KS-U/02分別布置在機(jī)腹和機(jī)背，形成全機(jī)360°覆蓋。蘇-35也裝備了類似光學(xué)設(shè)備，蘇-35的此類裝備不僅可以進(jìn)行導(dǎo)彈逼近告警，也能紅外成像，形成“透明座艙”。101KS-U的一個(gè)特色是一個(gè)光學(xué)窗口有2個(gè)探頭，一個(gè)大探頭用于導(dǎo)彈逼近告警，另一個(gè)小探頭用于激光感應(yīng)[13]。圖7所示為101KS-U展示圖。

圖5 Guitar-350展示圖

圖6 蘇-57全身裝備位置示意圖

圖7 101KS-U展示圖

3 國內(nèi)紫外探測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)在紫外告警系統(tǒng)的研制及裝備方面的工作公開資料不多，目前，僅有東北電子技術(shù)研究所研制的SE-2型導(dǎo)彈逼近紫外告警系統(tǒng)公開展出，該設(shè)備采用成像型探測(cè)器，角分辨率、探測(cè)及識(shí)別能力都達(dá)到一定水平，能確定其攻擊距離并發(fā)出警報(bào)，適當(dāng)改進(jìn)后還能裝備到坦克、裝甲車等多種作戰(zhàn)平臺(tái)上，與國外裝備的差距在于虛警率高[14]。

雖然很少有實(shí)用的導(dǎo)彈紫外預(yù)警系統(tǒng)資料公開，但是在紫外預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方面的相關(guān)工作還比較多，如：

北京理工大學(xué)的婁穎基于導(dǎo)彈的紫外輻射特性、輻射傳輸?shù)拇髿馓匦砸约疤綔y(cè)器件的性能參數(shù)等，提出了紫外告警系統(tǒng)探測(cè)距離的估算方法[15]；國愛燕用數(shù)值仿真方法建立了液體和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰三維紫外輻射分布模型，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一致性，研究結(jié)果反映了不同視角下火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰紫外輻射強(qiáng)度的空間變化[6-7,16]。

北方夜視科技集團(tuán)公司的賀英萍提出了一種紫外像增強(qiáng)器分辨力和視場(chǎng)質(zhì)量的測(cè)試方法，用以分析紫外像增強(qiáng)器的光學(xué)成像特性和視場(chǎng)質(zhì)量，其測(cè)量精度約為5%[17]；李曉峰對(duì)Rb2Te(Cs)、K2Te和CS2Te日盲紫外光電陰極進(jìn)行了探索，研究了制作工藝，測(cè)量了陰極樣品的光譜響應(yīng)、光譜反射率及光譜，研究結(jié)果表明Rb2Te(Cs)、K2Te及Cs2Te紫外陰極均可用于日盲紫外探測(cè)成像器件[18-20]。

南京理工大學(xué)的吳星琳設(shè)計(jì)了紫外像增強(qiáng)器信噪比測(cè)試系統(tǒng)，利用研制的測(cè)試系統(tǒng)研究了微通道板兩端電壓對(duì)日盲型紫外像增強(qiáng)器信噪比的影響，結(jié)果表明電壓小于850V時(shí)，像增強(qiáng)器的輸出信噪比隨電壓增大而增大，當(dāng)電壓超過850V時(shí)，信噪比基本維持不變[21]。劉濤提出了一種用于測(cè)試紫外像增強(qiáng)器輻射增益的測(cè)試儀，輻射計(jì)最低探測(cè)強(qiáng)度達(dá)10－11W/cm2，最低亮度探測(cè)閾值可達(dá)3×10－4cd/m2，輻射增益測(cè)試重復(fù)性優(yōu)于±8%[22]。

電子科技大學(xué)的郭晶研究了大氣紫外臨邊輻射及偏折效應(yīng)，建立了紫外波段大氣的臨邊輻射模型，并分析了大氣偏折響應(yīng)帶來的影響，其計(jì)算結(jié)果可為紫外探測(cè)系統(tǒng)的仿真應(yīng)用提供相關(guān)的理論基礎(chǔ)[23]。

空軍第一航空學(xué)院的李志偉研究了導(dǎo)彈殼體受熱及尾焰的輻射特性，分析了其紅外、紫外光譜特性以及背景輻射對(duì)導(dǎo)彈偵察的影響，并提出了擴(kuò)展紅外工作波段、采用紅外/紫外雙色以及綜合應(yīng)用多色以提高機(jī)載光電偵察效果的技術(shù)方法[24]。

中科院上海技術(shù)物理研究所的盧怡丹分析了InGaN紫外探測(cè)器的研制過程，利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法生長GaN外延材料，通過刻蝕、鈍化、歐姆接觸電極等工藝制作了InGaN紫外探測(cè)芯片，最后測(cè)量了該探測(cè)芯片的性能。通過測(cè)試和分析，該紫外探測(cè)芯片在360～390nm波段表現(xiàn)了良好的響應(yīng)[25]。徐菲菲針對(duì)天基紫外探測(cè)系統(tǒng)，在290～400nm的紫外窗口建立了不同場(chǎng)景空間雜波輻射模型，并利用該模型分析了空間背景雜波輻亮度的主要影響因素，估算了雜波影響下系統(tǒng)的探測(cè)性能[26]。中國人民解放軍的劉火平和中科院上海技術(shù)物理研究所的尹達(dá)一等利用自行研制的一套紫外光學(xué)成像設(shè)備，驗(yàn)證了地面紫外探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高空高速再入目標(biāo)探測(cè)成像，獲取了40km以上高空高速再入目標(biāo)的地面紫外探測(cè)圖像，突破了地面光學(xué)探測(cè)從未獲取臭氧層以上高空高速目標(biāo)紫外圖像的空白記錄[27]。

4 發(fā)展分析

隨著紫外探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，紫外告警系統(tǒng)性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展，告警系統(tǒng)向綜合一體化方向不斷推進(jìn)。

1）核心探測(cè)器件-紫外探測(cè)器不斷推陳出新。早先的光電倍增管被成像的面陣器件所取代，且探測(cè)靈敏度不斷提高；新的紫外探測(cè)器材料在不斷研究中，基于固體紫外探測(cè)器的紫外告警裝備有望問世。

2）系統(tǒng)性能不斷提高。新型成像型紫外告警系統(tǒng)在探測(cè)距離、角分辨率和靈敏度方面會(huì)不斷提高；隨著對(duì)不同類型、不同條件下的導(dǎo)彈紫外輻射特性的研究積累，紫外告警系統(tǒng)的決策單元越來越智能，虛警率會(huì)不斷降低，戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)用性會(huì)進(jìn)一步提升。

3）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。紫外告警系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域從最初的低速飛行器到高速飛行器，從空中平臺(tái)到地面坦克、裝甲車及水面艦艇，其應(yīng)用平臺(tái)不斷擴(kuò)展，甚至從軍用領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域。

4）向綜合一體化發(fā)展。紅外告警、紫外告警到雙色告警這一技術(shù)發(fā)展沿革構(gòu)成了幾十年來導(dǎo)彈告警發(fā)展的路線圖，先進(jìn)的探測(cè)器陣列和處理技術(shù)更促使越來越多的小型傳感器在飛機(jī)上應(yīng)用，同時(shí)雙色紅外告警系統(tǒng)已形成裝備，并與其他光電裝備形成搭配，將導(dǎo)彈告警、態(tài)勢(shì)感知、輔助導(dǎo)航等多功能一體化[28]。

5 結(jié)束語

國內(nèi)紫外探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)不斷發(fā)展和積累，高性能的紫外告警設(shè)備終將出現(xiàn)；國際上隨著紅外告警、紫外告警、激光告警和一體化告警技術(shù)的不斷研制和開發(fā)，其告警精度越來越高，效果越來越好。在未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)或局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，適時(shí)使用告警設(shè)備將會(huì)使戰(zhàn)斗人員的生存幾率大大提升。

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Development Analysis and State of Ultraviolet Warning Technology

ZHENG Haijing，BAI Tingzhu

(,,100081,)

The principle of ultraviolet warning technology is discussed in this paper. The ultraviolet radiation characteristics of missiles, hot matters in the exhaust plumes from missile engines, and the secondary combustion of the flammable substances are investigated. Next, the development and state of ultraviolet warning equipment both at home and abroad are introduced. The development of the ultraviolet warning equipment from the first generation of the typical type to the second generation of the imaging type is presented. Lastly, the trend of the ultraviolet warning technology is summarized.

ultraviolet warning，sun-blind ultraviolet，exhaust plume

TN23

A

1001-8891(2017)09-0773-07

2017-08-29；

2017-09-12.

鄭海晶（1988-），男，博士研究生，主要從事尾焰紫外、紅外輻射測(cè)量與仿真研究。E-mail：3120120251@bit.edu.cn

白廷柱（1955-），男，教授，主要研究方向?yàn)楣怆姵上窦夹g(shù)、紅外仿真、紫外通信等。E-mail：tzhubai@bit.edu.cn。

863計(jì)劃資助項(xiàng)目（2007AA12Z101&2009AA01Z225）；預(yù)先研究（9140C610301110C61）；總裝預(yù)研基金項(xiàng)目。