红外技术的基础及其军事应用

红外技术的基础及其军事应用

林立新信息工程20123200074

【摘要】红外技术己从过去的战术地位发展到今天的战略地位, 己经成为国家安全依赖的主要探测技术的手段, 红外技术在军事技术领域内将得到全面、大规模地应用。本文介绍了红外技术的物理基础及在中海洋、空中等多方面探究其军事应用。

【关键字】红外技术、军事应用

一、引言

在人类即将进人2 00 0 年的前夕, 进一步认识红外技术在未来军事技术中的地位和作用十分重要. 因为战争不仅不会因一个新世纪的到来而消失, 在未来的世界中, 霸权主义、国家间的领土纠纷、国家分裂民族和宗教矛盾等等仍然存在, 世界多极化的趋势还将使这些矛盾变得错综复杂,未来的局部战争更加扑朔迷离。可以肯定的是, 未来的局部战争将广泛的使用各种高新技术, 而今天蓬勃发展的红外技术, 在其中将起到举足轻重的作用.

红外技术顾名思意就是红外辐射技术。红外辐射习惯上称为红外线。也称为热辐射。二次世界大战以来, 红外技术发生了很大的变化。从军事应用的角度看, 有二点需要再次证实:首先是红外技术从过去的战术地位发展到了今天的战略地位;其次是红外技术从过去少数局部应用发展到今天的大规模应用。目前军事发达的国家, 武器装备多数都已使用了红外系统, 甚至连传感器都使用了红外传感器。至今, 红外技术的应用已成为一个国家军事装备现代化的重要标志之一。

二、红外技术的物理基础

红外技术的发展以红外线的物理特性为基础。红外线是由于物质内部带电微粒的能量发生变化而产生的, 它是一种电磁波, 处于可见光谱红光之外, 突出特点是热作用显著。红外线的波长介于可见光与无线电波之间, 从0.75μm~l000μm, 可分为四个波段: 近红外(0.75 ~3μm)、中红外(3 ~6μm)、远红外(6~15μm)和极远红外(15- 1000μm), 红外线具有以下特性:红外光电效应、红外辐射、红外反射、大气传输特性。

从技术角度看, 红外技术的进步至少表现在以下四个方面:(1)探测器的光谱响应已从短波扩展到长波方向, 实现了对室温目标的探测, 充分利用了大气窗口。(2)探测器已从单元发展到多单元, 多元又发展到焦平面阵列(FPA)探测器。连上两个台阶, 相应地系统实现了从点源探测到获得目标的热成像(面源探测)的飞跃。(3)发展了种类繁多的探测器系统。(4)红外系统已从单波段探测向多波段探测发展, 获得了丰富的目标信息。

三、红外技术在军事领域的应用

1 红外侦察

红外侦察主要包括：空间侦察与监视；空中侦察与监视；地面侦察与监视等[1]。

（1）空间侦察与监视。照相侦察卫星携带红外成像设备可获得更多地面目标的情报信息，并能识别伪装目标和在夜间对地面的军事行动进行监视；导弹预警卫星利用红外探测器可探测到导弹发射时发动机尾焰的红外辐射并发出警报，为拦截来袭导弹提供一定的预警时间。

（2）空中侦察与监视。利用人或无人驾驶的侦察机、侦察直升机等携带红外相机、红外扫描装置等设备对敌方军队及其活动、阵地、地形等情况进行侦察与监视。

（3）地面侦察与监视。将无源被动式红外探测器隐蔽地布设在监视地区或道路附近，用于发现经过监视地区附近的运动目标，并能测定其方位。

2 红外夜视

红外夜视主要包括导航吊舱和瞄准吊舱；舰载观察和火控系统；陆上侦测、瞄准、火控和车辆驾驶等。

（1）导航吊舱和瞄准吊舱。用于各种作战飞机、武装直升机的导航、瞄准配备前视红外摄像机等设备的导航吊舱和瞄准吊舱用于飞机昼夜飞行和攻击的导航和搜索、捕捉目标，为制导武器及非制导武器提供精确制导和瞄准，以提高命中精度。大多数飞机都装有脉冲多普勒火控雷达、前视红外系统、红外搜索跟踪系统、微光电视设备、激光测距/目标指示系统和激光目标自动跟踪系统，使飞机能在各种恶劣气候条件下作战，而且大大增强了夜战能力。例如F-117A 隐形飞机上装有红外搜索跟踪系统和激光测距/目标指示器，F/A-18 多用途战斗机装有前视红外探测系统和激光跟踪器。美军飞机不仅配备先进的夜战装备，还普遍装有被动探测系统，使飞机能在机载雷达关机处于无线电静默状态下，完成攻击目标任务。

（2）舰载观察和火控系统。红外夜视器材分辨率高，具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于发射掠海导弹时提供目标数据，还可用于探测和报警敌方掠海导弹，减少反辐射导弹袭击的可能性。配备热成像设备在内的光电火控系统，便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。

（3）陆上侦测、瞄准、火控和车辆驾驶。红外热像仪等可用于夜间的战场侦察与观测；配有红外热瞄准具有反坦克导弹和火炮等武器能在夜间对目标进行精确定位、跟踪和射击；在火控系统中配有红外跟踪电视摄像机和高炮防空系统，不怕电子干扰，能有效地对付遥控飞行器和巡航导弹的威胁；配有红外夜视仪的坦克等车辆可在夜间关灯行驶，车长可在夜间进行观察指挥，炮长可在夜间进行瞄准射击。

3 红外前视

红外前视即热成像观察系统，输出以灰度形

式显示的外界物体的热分布图像，可以全天候使用，甚至可在能见度不佳的情况下正常工作。热成像观察设备输出的是视频图像，通常和电视制式相同，能实时观察目标的活动情况，将其安装在舰船上，用途广泛。

3.1 黑夜和雾中导航

观察距离从几十米到上千米，观察目标包括附近的舰船、桥墩、航道中的障碍物、码头等，使用目的是保证航行的安全，防止碰撞。这类热像仪要求15°～50°的宽视场。由于视场较大，也为了降低成本，一般无须稳定和回转。热像仪的体积较小，通常使用非制冷长波热敏探测器，使用方便，容易推广使用。

3.2 中距观察

观察距离在 5 km 左右，用于夜间或雾中监视、跟踪、登陆、反恐、搜救等。观察目标主要是中小型舰艇、登陆岸滩、人员活动等。该热像仪可使用非制冷探测器，推荐焦距为 33.3 mm～100 mm 连续变焦的光学系统，配以规模为 384×288 元，元间间隔为 35 μm 的探测器，热像仪的视场将在 22.8°×17.1°到 7.7°×5.8°间连续可变，分辨力最小为 0.35 mr。对 30 m 长的小船识别距离超过 6 km ，对人的探测距离约为 1.9 km 。为了全方位搜索或观察目标，可把热像仪装在回转云台上。如果要求在船体摇晃情况下观察的图像稳定，则需将观察系统装在稳定平台上。

3.3 远距观察