光电侦察告警技术在光电对抗中的应用

光电侦察告警技术在光电对抗中的应用1光电侦察告警技术在光电对抗中的应用光电对抗(Electro-OpticalCountermeasure)是指敌对双方在紫外、可见光、红外波段范围内，利用光电设备和器材对敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备进行侦察干扰，使敌方光电制导武器和光电侦测设备等光电武器装备失去或降低其作战技能，并保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察干扰，正常发挥作用所采取的各种战术技术措施的总称。它是电子对抗领域中的一个重要组成部分。用光波作为“炮弹”的光电对抗武器装备及其技术，以惊人的速度得到发晨，成为实现各国军事竟争的重要焦点之一。光电对抗技术最早起源于上个世纪50年代左右，美国是最先研制成对抗红外制导导弹的红外装置的国家，在1974年第四次中东战争中，就开始使用红外干扰机和红外干扰子弹等。自此，红外对抗技术才得到了进一步的发展；而激光对抗则始于60年代末期，1968年美国研制成功世界上新的制导武器激光制导炸弹时，便开始了对抗措施的研究。在70年代初期，就开始出现坦克载激光告警设备、舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器。一直至今各国都在积极地发展光电对抗技术并建立新型的光电对抗体制。毕竟，随着光电对抗技术的发展和应用，使得现代战争中防空武器系统面临的作战环境越来越严峻，没有光电对抗能力或对抗能力差的防空武器不仅不能有效地杀伤敌人，甚至自身的生存也会成为问题。而且近代的几次战争也从侧面充分地证明了这点，历史的教训往往更直接、更深刻。在军事应用中，光电精确制导技术和光电侦测技术发展迅速；应用广泛，目前己形成较完善的装备体系，许多现代军事作战平台(飞机、舰船、坦克及装甲车等)，普遍装备了前视红外系统、红外热像仪、激光测距机、微光夜视仪等光电侦测设备，使现代战争没有了白天和黑夜之分。同时，在军事平台中还装备了激光制导导弹和炸弹、电视制导导弹和炸弹以及红外制导导弹等光电精确制导武器，这些光电精确制导武器具有命中精度高、全天候、全时段使用的特点，使得现代战争作战模式发生了巨大的变革。以海湾战争为例：在海湾战争中，以美国为首的多国部队，对伊拉克采用了夜间突袭战术和“外科手术式”的精确打击战术，成功地摧毁了伊军大部分的战略、战术目标，在短期打垮了号称世界军事强国的伊拉克庞大的作战体系，而多国部队自己仅损失作战飞机几十架，人员伤亡数百人。取得如此辉煌的战果，其中一个主要原因就是成功地使用了光电武器装备。其实早在战争爆发前5个多月的危机中，多国部队就开始充分利用他们的光电技术的优势了，积极开展了以光电侦察为主要2内容的光电对抗，使用配有红外传感器的KH-11、KH-12“锁眼”式卫星和“曲棍”式卫星。图1美国KH-12“锁眼”卫星美国KH-12“锁眼”光学侦察卫星，有“极限轨道平台”之称，是当今分辨力最高的光学侦察卫星。性能特点:①可进行轨道机动，对重要目标详查时可降低高度。②兼有普查和详查功能，遥感设备先进，分辨率高。③可由航天飞机在轨道在补充燃料，工作寿命长。基本数据:发射载体：哥伦比亚号航天飞机或大力神－4火箭工作寿命：不少于6年地面分辨率：0.1-0.3米重量：17吨轨道近地点：315千米,倾角57分可下降到高度：120千米3其中，KH-11“锁眼”式卫星能够拍摄可以辨别直径为30cm的地面物体的照片，而KH-12“锁眼”式卫星则能辨别直径为10cm的地面物体，更神奇的是这两者还能在夜间侦察到任何散热的物体；“曲棍”式卫星则能探测到地下几米深的物体。除此之外，当然还有其他大量的武器和侦察器材。正是在这些有效设备的帮助下，美军才能提前对伊拉克的各种军事目标和电磁信号进行全方位和不间断的侦察、监视与监听，为以后多国部队的空袭和地面打击提供准确可靠的情报，也在一定程度上为日后早日结束战争打下基础。另外，海湾战争一共进行了42天，地面战争仅仅打了4天，而空袭与反空袭的作战却持续了38天。伊拉克拥有的苏制地空导弹系统和德、法制造的“罗兰特”地空导弹武器，不具备对抗高强度光、电干扰能力和对抗反辐射导弹与空对地光电制导武器的能力，在空袭中几乎丧失了战斗力。而作为敌人的多国部队在空袭时采用了多种飞机综合编队方式，除EA-6B，EF-111A专用电子飞机携带大量光电对抗设备外，作战飞机均配备了各类自卫光电干扰设备。此类设备在作战时有效地抑制了SA-7、SA-9、SA-13、“罗兰特Ⅱ”等防空导弹的攻击能力。也因此多国部队的飞机损失率只有0.5%，可见机上的自卫干扰发挥了多大的作用了。此外，多国部队还运用了反辐射导弹以及光电直到空对地导弹，发射了1000多枚HARM和100多枚ALARM导弹，使得伊拉克地面制导设备遭到了毁灭性的打击。综上就不难看出：光电对抗在现代战争应用的必要性和广泛性了。但这也并不能说明这些光电侦测装备和光电制导武器就无法对抗了，海湾战争伊拉克在十分被动的情况下，匆忙点燃了许多油井，漫天的烟雾使光电侦察设备无法识别目标，光电制导武器也失去了用武之地，有效地阻止了多国部队对该区域的攻击，这就是光电对抗技术的一种典型应用形式。光电对抗的作战对象主要是来袭光电制导武器和敌方光电侦测设备。光电制导武器和光电侦测设备都有两个敏感单元：信息获取单元(光电传感器)和信息处理单元(计算机)，这就像是人的眼睛和大脑。光电对抗技术就是针对敌方光电制导武器和光电侦测设备的“眼睛”和“大脑”，采用强光致盲、致眩干扰使其“眼睛”变瞎，采用烟雾遮蔽干扰使其“眼睛”看不见目标，采用光电迷惑干扰使其“大脑”无法识别目标，采用光电欺骗干扰使其“大脑”产生错误判断而攻击假目标，从而有效对抗敌方光电制导武器和光电侦测设备。1.光电对抗概念光电对抗包括光电侦察与光电干扰、反光电侦察与反光电干扰两个方面的内容。每个方面均涉及激光、红外和可见光三个技术领域，因此，通常又把光电对抗分成激光对抗、红外对抗和可见光对抗三个组成部分。4图2为光波段的分布图，将功能分类和波段分类结合起来就得到了一个完整的光电对抗技术体系，如图3所示。图2光波段的分布图图3光电对抗技术体系51.1光电侦察光电侦察是指利用光电技术手段对敌方光电设备辐射或散射的光波信号进行搜索、截获、定位及识别，并迅速判别威胁程度，及时提供情报和发出告警。光电告警是光电侦察的特殊应用形式，光电侦察告警是实施有效干扰的前提。光电侦察有主动侦察和被动侦察两种方式。主动侦察是利用对方光电装备的光学特性而进行的侦察，即向对方发射光束，再对反射回来的光信号进行探测、分析和识别，从而获得敌方情报的一种手段；被动侦察是指利用各种光电探测装置截获和跟踪对方光电装备的光辐射，并进行分析识别以获取敌方目标信息情报的一种手段。光电侦察主要包括光电侦察告警技术、激光测距技术和激光雷达技术。其中,光电侦察告警技术是指利用光电探测器在光波段侦察、截获和识别敌方的光信号，进而判断其威胁性质和危险等级，确定来袭方向，最后发出警报并启动防御系统进行对抗。根据光波段的不同，光电侦察告警技术可以分为红外侦察告警技术、紫外侦察告警技术和激光侦察告警技术。1.1.1激光侦察告警激光技术的发展使人们开始研究激光对抗技术，从70年代的初级形式“激光报警器”：可实时判断激光威胁的存在并粗略判断激光来袭方向；到现在研制的具有多种性能的高级形式激光告警接收机：不仅能实时报警，而且能探测某些激光参数包括位置(方向)、激光波长、能量、重复频率及编码等。国外对激光威胁的侦察、探测和告警工作都极为重视，先后研制了多种形式的激光告警接收机。首先出现的是60年代问世的带有威胁探测器的主动防御系统--红外探测器，安装在主战坦克上。这种探测器在70年代得到了进一步的发展，不仅能对付连续的红外威胁，而且能对抗来自激光测距机、激光目标指示器的激光威胁。据此，美国伯琴-埃尔默公司首先研制出了激光告警接收机(LWRs)，它与烟幕弹发射装置联合使用，形成了早期的对抗手段，至今仍是主动防御系统中广泛使用的对抗方式。其后，法国、英国也先后公开展出了红外和激光警戒接收机、激光与红外探照灯探测器。美国伯琴-埃尔默公司为激光告警的开发研制做出了巨大贡献。该公司通过进行大量基础研究，申请并获准了两项专利，研制出法－珀型激光告警设备，即现在广泛装备部队的AN/AVR-2的原始样机。1971年，美国伯琴－埃尔默公司申请了相干光探测器专利，用扫描式法－珀干涉仪探测激光的方向、波长，用硅光管接收信号，该专利于1974年获准。在此专利基础上，1977年该公司又申请了分析相干辐射装置的专利，在上述专利的基础上加以改进，提高了探测1－6μm波段的功能。该6专利于1979年获准。该公司在上述两个专利的基础上，于1978年开始制MIWR多传感器警戒接收机的样机，识别0.45－1μm波段内激光源的方位、波长等。与AN/ALR－46雷达警戒机联用，在1979年进行了战术试验，试验表明能够提高飞机的生存力。此后该公司将MWR改进并定型生产，正式列入美军装备，这就是AN/AVR－2激光警戒接收机。法国TRT公司1975年在法国第五届武器和装备展览会上公开展出了红外和激光警戒接收机，此接收机可接收并记录水平360°、垂直－30°～＋60°范围内的可见光、红外光和激光脉冲，并在指示器上显示出来，光源指示精度15°。该警戒探测器由旋转传感器、指示器和操作台三部分组成。辐射源停止发射时，警戒探测器的信息存储器可以将信息存储起来。英国普莱赛雷达公司于1978年完成激光与红外探照灯探测器的样机及试验，主要供地面装甲车辆使用。该探测器有复合探测器组件和显示器两部分构成，可接收直接照射的激光束，也可用散射探测器接收散射的激光，装在车顶，实现全向监视。显示装置装在车内，产生音响和视频警报，并标明威胁类型。散射探测器的视场犹如英国锥形的罩子，将车辆完全罩住。激光由任何方向照射车辆任何部位，都要穿过这个罩子，于是散射探测器就能接收到视场内大气气溶胶散射的激光能量。位于散射探测器下方的直接探测器，只有被激光束照射到时才发挥作用。它采用由12个硅光管构成的圆阵列，这些探测器的视场彼此重叠，利用编码孔径，可以确定激光源的大致方位，在水平方向以15°精度测定激光来袭方向。在80年代早期，激光告警系统曾计划装备挑战者坦克，但最终未被采纳。其原因是虽然人们一直认为激光告警接收机主要是用来对抗坦克炮的激光测距机，但因为激光脉冲到达和坦克炮发射的时间间隔非常短，所以系统不是很奏效。即便如此，80年代中期激光告警接收机还是装备到了前华沙合约部队中。几乎与此同时，以色列新开发的梅瓦塔坦克也装备了激光告警系统，它和前东德陆军的T－55AM2坦克上的激光告警系统灵敏度已有了显著提高，不仅能探测激光测距机和激光指示器，还能探测到激光驾束制导导弹系统发出的微弱激光辐射。此时其它许多国家也开始广泛进行激光告警设备的研制，虽然这此激光告警接收机灵敏度还不够高，但是人们认识到了激光告警接收机与烟幕弹发射装置联合使用的潜在优越性，才使激光告警技术得以发展。美国在80年代初开始广泛进行激光告警技术的研究，为其它国家激光告警技术发展奠定了基础。1980年美国电子战中心系统研究实验室研制成功LARA激光接收－分析仪，用迈克尔逊干涉仪原理测定激光的到达角度和波长，用二维阵列探测器接收并存储条纹图。1980年美国空军赖特航空实验室研制DOLE(DetectionofLaserEvaiuation)激光警戒接收机，7并于1982年成功进行了战术试验。它是一种机载激光警戒装置，类似于AN/AVR-2型激光警戒接收机。此后由美国空军航空电子学实验室主管，伯琴－埃尔默公司做主承包商研制的DOLRAM，是DOLE发展型，能测量激光入射角，并将激光警戒、毫米波警戒装置与AN/ALR-46A雷达警戒接收机相结合。1983年美国陆军将AN/GLQ-13车载激光对抗系统编入美军装备，探测激光并采取适当的对抗措施，可保卫各种尺寸和形状的区域，保卫地面重点目标。此时，各国研制的激光告警设备大都能对激光威胁源进行粗略定向，3个著名的公司在解决了许多关键技术问题的基础上，采用激光告警先进