康凱

（中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所 河南洛陽 471000）

光電探測技術在武器裝備的使用

康凱

（中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所 河南洛陽 471000）

光電探測技術是根據(jù)被探測對象輻射或反射的光波的特征來探測和識別對象的一種技術，這種技術本身就賦予光電技術在軍事應用中的優(yōu)點，即“看得更清、打得更準、反應更快、生存能力更強”，本文對紅外探測技術，紫外探測技術，多光譜/超光譜成像技術和激光雷達成像技術進行了論述。

光電；探測技術；武器裝備

引言

光電探測技術是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中廣泛使用的核心技術，它包括光電偵察、夜視、導航、制導、尋的、搜索、跟蹤和識別多種功能。光電探測包括從紫外光（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的探測。新一代光電探測技術及其智能化，將使相關武器獲得更長的作用距離，更強的單目標/多目標探測和識別能力，從而實現(xiàn)更準確的打擊和快速反應，在極小傷亡的情況下取得戰(zhàn)爭的主動權。同時使武器裝備具有很強的自主決策能力，增強了對抗，反對抗和自身的生存能力。現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭的顯著特點首先是信息戰(zhàn)，而信息戰(zhàn)中首要的任務是如何獲取信息。誰獲取更多信息，誰最早獲取信息，誰就掌握信息戰(zhàn)的主動權。光電探測正是獲取信息的重要手段。微波雷達和光電子成像設備常常一起使用，互相取長補短，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，能全天候工作；后者分辨率高，識別能力和抗干擾能力強。無論偵察衛(wèi)星、預警衛(wèi)星、預警飛機還是無人偵察機往往同時裝備合成孔徑雷達和CCD相機、紅外熱像儀或多光譜相機。

1 紅外探測技術

紅外探測技術目前主要分為近紅外，中紅外和遠紅外三種研究領域，中紅外探測技術由于中紅外線的高強度和高穿透性，研究也最為成熟，可以分析物質(zhì)的分子組成。遠紅外的主要優(yōu)點就是其穿透性，用于探測，加熱等，應用也比較廣泛。近紅外由于其強度小，穿透力一般，用近紅外技術可以做某些成分的定量檢測，最關鍵的是還不必破壞試樣。隨著計算機技術和集成電路的發(fā)展，ROIC已有很大的進展，中規(guī)模的紅外焦平面陣列和相應的讀出電路在20世紀90年代已形成生產(chǎn)規(guī)模，現(xiàn)在先進國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)模仿脊椎動物視網(wǎng)膜的功能，對光-電轉(zhuǎn)換后的信號作前期的處理，然后再輸出后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

2 光子探測技術

單光子探測技術，是一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數(shù)，以實現(xiàn)對極微弱目標信號的探測。有關專家認為，單光子探測技術能將現(xiàn)有的機載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機載目標探測系統(tǒng)的革命，極大地改變未來空天戰(zhàn)場的作戰(zhàn)方式。空戰(zhàn)將從“中距”拉向“遠距”。配裝單光子探測系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機，由于對空目標探測距離極遠，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進一步擴為遠距。如：配掛單光子超遠程空空導彈，火力攻擊距離可達到幾百到幾千公里之外。空中戰(zhàn)爭將從傳統(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。利用空中平臺或臨近空間平臺配裝單光子探測系統(tǒng)，構建單光子探測網(wǎng)絡，只需幾部單光子探測系統(tǒng)就可實現(xiàn)對領空的全域覆蓋。在此基礎上用地面或空中遠程導彈構建空中地面聯(lián)合火力網(wǎng)，把單光子探測網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的目標探測網(wǎng)絡系統(tǒng)，可對任何位置發(fā)射的導彈進行目標指引，有效攻擊全球目標。

3 激光雷達成像技術

激光雷達（Laser Detection And Ranging，縮寫Ladar）是以激光波束為信息載體的雷達。激光雷達結(jié)合了激光技術和雷達技術的優(yōu)勢，將工作頻段從微波、毫米波頻段延伸到波長更短的光頻段，具有許多優(yōu)點：體積和重量小、測角精度可達1μ rad量級、作用距離可達數(shù)百到數(shù)千千米、測距精度達幾厘米到20cm、速度分辨率優(yōu)于0.01m/s、測速范圍廣、能獲得目標的多種圖像，三維強度像、距離像、多普勒像等。此外，激光雷達還具有一些獨特的優(yōu)勢：利用藍綠激光在水中傳輸?shù)拇翱谛梢詮臋C載平臺上對水下目標進行快速探測和定位：激光雷達優(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，高效探測超低空目標，可用于跟蹤近地飛行的導彈：激光雷達的快速響應速率、高分辨率、同時跟蹤多個目標和能夠穿透“等離子體鞘”等優(yōu)點。激光雷達由于光束窄，掃描速度有限，需要與紅外、可見光、毫米波雷達一起工作，進而通過數(shù)據(jù)融合，提高系統(tǒng)性能。激光成像技術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。隨著激光二極管泵浦技術和新的固體激光材料研究的進展，高效、全固體化且人眼安全的小型固體激光雷達正在得到發(fā)展，已經(jīng)實驗用于外差多普勒激光雷達、距離成像和障礙物回避等領域[1]。

4 紫外探測技術

紫外探測技術是軍民兩用光電探測技術之一，紫外探測的軍事應用主要有導彈制導，來襲導彈告警，生化戰(zhàn)劑探測，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。短波紫外探測器領域的研究集中在實現(xiàn)“日盲”探測器上，即對280nm以上的光子不靈敏探測器。紫外探測技術的應用范圍正在不斷擴大，從低速飛行器擴展到高速飛行器，從空中平臺擴展到地面的坦克和裝甲車以及水面艦艇，從探測導彈威脅信息擴展到探測飛機等其他威脅信息。隨著紫外探測器和紫外攝像器件制造技術的不斷發(fā)展紫外探測技術必將成為重要的軍事裝備技術之一[2]。

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

[2]江巍.紫外探測系統(tǒng)設計技術研究[M].西安電子科技大學，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，大學本科，研究方向為嵌入式軟硬件、自動化控制系統(tǒng)。