光电干扰技术及其在军事上的应用

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光电干扰技术及其在军事上的应用

1. 引言

在越南战争中,越军用烟幕屏障使美军激光制导炸弹难以命中发电厂等关键目标,美军用机载告警器及红外诱饵弹使“萨姆-7”导弹基本上失去作用,电磁频谱的对抗从此扩展到光电频段,诞生了光电对抗。

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,目前已形成较完善的装备体系。光电制导武器以投放准确、命中精度高、抗电磁干扰能力强等显著特点,成为最具有威胁力的武器之一。各国都在竞相发展光电制导的精确制导武器。从20 世纪90 年代以来爆发的几场局部战争的轨迹看,精确打击武器呈不断发展之势。

因此,研究光电对抗技术和了解军事装备发展情况,对搞好光电对抗方法研究及顶层建设,为深入探寻光电对抗领域的制胜之策,制定未来作战攻守方略具有十分重要的意义。

2. 光电对抗简介

光电对抗指敌对双方在光波段范围内,利用光电设备和器材,对敌方光电制导武器和光电侦察设备等光电武器进行侦察告警并实施干扰,使敌方的光电武器削弱、降低或丧失作战效能;同时利用光电设备和器材,有效地保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦察告警和干扰。

光电对抗系统的组成如下图所示:

2.1 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。

2.2 光电干扰

光电干扰是指利用辐射、散射、吸收特定的光波能量,或改变目标的光学特性,破坏或削弱敌方光电设备的正常工作能力,以达到保护己方目标的一种干扰手段。

光电干扰分为主动干扰和被动干扰两种方式。

主动干扰是利用己方光电设备发射或转发某种敌方光电装置相应波段的光波,对敌方光电装备进行压制或欺骗干扰。

被动干扰是利用特制器材或材料,发射、散射和吸收光波辐射能量,或人为地改变目标的光学特性,使敌方光电装备效能降低或受骗失效,以掩护真目标的一种干扰手段

2.3 反光电侦察与反光电干扰

光电对抗领域中的反侦察与反干扰是指防御敌方对己方光电装备的发现、探测、识别和干扰而采取的相应措施。

3. 光电对抗的基本特征

光电对抗是否有效必须符合如下四个基本特征:光电频谱匹配性、干扰视场相关性、最佳距离有效性和干扰时机实时性

3.1 光电频谱匹配性:指干扰光电频谱必须覆盖或等同被干扰目标的光电频谱。

3.2 干扰视场相关性:光电侦察、光电制导和光电对抗均具有方向性较好的光学视场,干扰信号必须在被对抗的敌方装备光学视场范围内,

3.3 最佳距离有效性

光电对抗最佳的干扰效果就是将来袭光电制导武器引偏,使光电制导武器导引头在其视场内看不到被攻击的目标。在一定引偏距离内是否引偏至导引头视场之外,主要取决于距来袭光电制导武器的距离

3.4 干扰时机实时性:从告警到实施有效干扰时间必须在很短的时间内完成

4. 光电对抗在军事上的应用

4.1 光电侦查技术在军事上的应用

军用光电侦察装备经长期发展,品种越来越齐全、性能越来越先进、应用越来越广泛。现代光电侦察装备包括可见光、微光、红外、激光和光电综合侦察仪器。它们是以激光、红外、微光、光纤、半导体、微电子、计算机、精密机械等现代技术为基础构成的光电器材。光电侦察装备获得的地域和目标图像、数据可以直接用于观察和记录,可显示在荧光屏上供间接观察,可记录在胶片或录像带上供事后审查,或通过数据传输系统传至千里以外的信息中心。

现代光电侦察装备在军事上可用于战场侦察、战役侦察和战略侦察,用来探测和跟踪洲际导弹的发射,探测洲际导弹发射井和机动洲际导弹的位置,监视空中、地面和地下核武器爆炸试验探测和跟踪水面舰艇和潜艇的活动,探测地面和地下埋设的地雷,探测化学战剂的使用,探测和跟踪战术导弹和飞机的来袭,探测和监视敌部队和单兵的活动,对战场进行监视以及对敌打击效果的侦察等等。由于现代光电侦察装备在搜集战略和战术情报中的重要作用,各国在卫星、无人驾驶侦察机、固定翼飞机、直升机、地面机动车辆和固定侦察阵地,广泛采用各种光电侦察器材。光电侦察器材与雷达、电子等侦察器材配套使用,相辅相成,取长补短,共同完成部队的侦察任务。

4.2 光电干扰技术在军事上的应用

光电干扰的应用可以具体化为“分层对抗”。

第1层高度为20km以上,为远方侦察、接收上级及友邻情报和雷达信息及卫星信息层,此层称为光电干扰战术应用的预备层,第2层高度为20~10km,为侦察、告警、识别和导弹反击层。第3层高度为10~5km,为施放有源干扰,实施密集炮火反击层,对精确制导武器实施拦截或使其脱离目标。第4层高度为5~0.3km,为施放无源干扰、机动转移、光电干扰、水雾干扰和气球云干扰层。进一步干扰和诱偏精导武器,使其丢失目标。第5层高度为300m以下,为伪装隐身层,是最后的光电干扰防御措施,其中第1,2,3层方法就是战术主动的手段;而4,5层则是采用被动的手段,采取战术上的光电欺骗干扰,对目标进行光电伪装、隐蔽和欺骗干扰等方法,

5. 光电对抗技术发展趋势

据统计,海湾战争中,空对地精确制导武器还只是处于辅助地位,仅占全部投弹量的8 %;1995 年的波黑战争,精确制导武器的使用量提高到60 %;1998 年美对伊拉克“沙漠之狐”空袭,空对地精确制导武器的使用数量上升到80 %以上;科索沃战争,精确制导武器占到了98 % ,发挥了主导作用;2003 年的伊拉克战争中,美军使用了800余枚“战斧”式巡航导弹和2 万余枚精确制导炸弹,占总弹药量的80 %以上,为历次战争之最.

由上可知,随着先进光电制导武器与红外夜视装备屡屡成功地用于高技术局部战争,发展光电对抗的重要性得到了更高的重视。光电对抗技术的研究趋势呈现以下4 个特点:

第一,光电对抗手段从单一功能向多功能方向发展光电对抗技术的进步带动了光电对抗装备的作战性能从单一向多样化、多功能方向发展。在干扰波段上,早期的烟幕弹只能遮蔽可见光和近红外波段,已扩展到中远红外和毫米波波段,今后还将发展气溶胶型遮蔽物,将干扰波段延伸到微米波波段。在干扰样式上,已发展成为调幅和调频两种干扰能力兼备,进一步发展的红外定向干扰机将可用于各种制导方式的干扰,且能远距离实施干扰、近距离将探测器致盲。

第二,软干扰与硬摧毁相结合成为一种重要的研究潮流。拿激光致盲武器来说,其先从致盲人眼的武器系统开始,逐步发展成为以致盲导弹光电传感器为主要目标的防控型激光对抗武器,下一步则瞄准破坏包括导弹头罩等薄弱部位在内的软硬兼备型的战术激光武器。可以预计,随着大功率、高能量激光技术的进步,传统意义上的光电干扰设备与激光武器系统在干扰与摧毁之间的界限变得越来越模糊,最终的技术研究趋势必然是走向软硬对抗功能兼备的方向。

第三,探索新型对抗技术与体制成为光电对抗技术研究热点。光电对抗是一门新兴技术领域,要想在对抗能力上胜过对方一筹,首先需要在对抗概念与方法上实现出其不意,从而才有可能在战术运用上达到攻其不备。

第四,实施光电对抗的难度加大随着光电武器与装备技术性能的不断提高,特别是抗干扰能力的不断增强,使得对其实施光电对抗的技术难度也越来越大。主要体现在以下5 个方面:(1) 留给对抗系统的反应时间越来越短,从以前的几十秒变为不足10 s;(2) 对抗距离不断加大,从地面的近程到中远程,并要进一步扩展到太空;(3) 装备作战时域加长,从以白天作战为主到必须具备昼夜作战能力;(4) 干扰波段大幅度加宽,从可见光直至中远红外,从单一波长到可调谐波段;(5)对方采取的各种反侦察和抗干扰的技术措施可使光电对抗的干扰效果减弱,甚至消失。

6 小结

21 世纪将是光子学的世纪。随着激光、红外、电视、微光、光纤、多光谱、全息等现代光学技术的迅速发展,以及与电子、计算机等技术的日益密切结合,军用光电技术在未来高技术战争中,在侦察、识别、跟踪、导航、火控、显示、指挥、控制、通信、模拟和信息处理等方面必将起到越来越重要的作用。光电对抗与军用光电技术研究正在逐步由以前的面窄、单一、少量和仅作为武器系统的配套装备,向面宽、多样、大量和构成武器系统本身的方向发展。

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