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军用光电侦察装备

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2019-11-13 18:45

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　　军用光电侦察装备是利用光源在目标和背景上的反射或目标、背景本身辐射电磁波的差异来探测、识别目标并对它们进行跟踪、瞄准的军用侦察仪器或系统。它与电子、雷达、声、磁等侦察装备相辅相成,互为补充,各有特点,共同组成一个完整的战略、战术侦察体系,为各级指挥员迅速、准确、全面地掌握敌情、运筹帷幄、克敌制胜提供前提条件。

　　光电侦察装备的主要优点是成像分辨率高,提供的目标图像清晰,这是其它侦察装备无法比拟的;大都是被动侦察装备,隐蔽性好,不容易被敌方探测;抗干扰性能好。在强电磁对抗环境中,雷达无法工作,光电侦察设备担负主要侦察任务;全天候性能好,白天和黑夜都能实施侦察。

　　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。

　　军事侦察对光电侦察装备提出的主要性能要求是重量轻、作用距离远、探测和分辨能力强、全天候性能好、功耗低、抗干扰性能好、环境适应性强、生存能力强、价格合理。随着科学技术的进步,光电侦察装备从最早的单纯可见光侦察器材发展成为集光机电为一体的现代光电侦察器材。计算机、信息处理、图像处理、信息融合、专用微电子、半导体、光纤、数据传输等现代高技术的应用,使光电侦察装备的技术性能更加完备。

　　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。光电侦察装备是战略C3I和战术C3I系统的重要组成部分,提供重要的信息。

　　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。

发展现状
可见光侦察装备

　　可见光侦察装备主要用于白天侦察,是本世纪60年代以前的主要光电侦察装备,包括望远镜、炮队镜、方向盘、经纬仪、光学测距机和可见光相机等,在设计和工艺上已成熟,在原理上没有新的发展,主要趋向是在光学系统和结构方面的改进,减轻重量,缩小体积,提高作用距离,增加稳像系统和镀防激光膜等。典型产品有美国M19双目望远镜,瑞士“威尔德”SPE2战壕潜望镜、KH-11和KH-12侦察卫星上使用的大型可见光相机。

微光侦察装备

　　60年代美国研制成功并装备第一代微光夜视仪,它在越南战场发挥了重要作用。目前美、英、法、德、荷兰、以色列等许多技术先进的国家都已能生产第二代微光夜视仪,少数国家已能生产第三代微光夜视仪。自80年代以后,这些国家基本上用第二代取代第一代微光夜视仪。80年代末90年代初,美国开始装备第三代微光夜视仪。现装备的第二代和第三代微光夜视仪主要是手持望远镜、轻武器瞄准具、步兵和飞行员夜视眼镜等小型夜视仪。现有的微光侦察装备有以下几类。

　　(1)微光望远镜。供部队进行夜间手持侦察和监视,可配用照相机或摄像机,目前各国已有50余种微光望远镜。

　　(2)轻武器瞄准具。轻武器瞄准具也可作为手持的侦察装备。各国现装备的第二代和第三代微光瞄准具约有60种,其性能大同小异,作用距离能满足轻武器射程要求。

　　美国ITT公司生产的F4965型瞄准具在100％对比度时,在星光下探测车辆距离达6公里,识别距离为2.2公里,是目标作用距离最远的轻型微光夜视仪。主要特点是采用第三代微光管,其砷化镓光电阴极灵敏度高,能有效利用夜天光。

　　(3)微光夜视眼镜。微光夜视眼镜与微光望远镜不同之点是放大倍率不同。前者的倍率是1倍,后者的倍率是3X或4X。90年代初,美国开始用第三代微光夜视眼镜取代第二代,美国国防部通过OmibusⅢ采购计划,要在90年代中期完成50000个AN/PVS-7B步兵夜视眼镜、15000个AN/AVS-6飞行员夜视眼镜的采购任务。

　　(4)微光电视。微光电视是像增强技术和电视摄像技术相结合的产物,国外已装备30余种。典型产品有法国的坦克用“卡纳斯特”微光电视系统、美国的直升机用UVR-700型昼夜两用电视跟踪系统、英国的海军用V0084型微光电视系统、瑞士的2704型远距离(观察距离为10公里)微光电视摄像机等。

红外侦察装备

　　红外侦察装备包括主动红外夜视仪和热像仪两大类。热像仪又称前视红外装置。主动红外夜视仪容易暴露自己,作用距离近,目前基本上被热像仪取代。热像仪是夜视装备中的新秀,目前国外有200多种型号的第一代热成像仪装备卫星、车辆、飞机、直升机、舰艇、固定阵地、反坦克武器、防空武器,用于远距离侦察、监视、跟踪和探测伪装、地雷、化学战剂等。典型产品有美国AN/TAS-4“陶Ⅱ”反坦克导弹热观察仪,法国和德国“米兰”导弹“米拉”热瞄准具,美国AN/TAS-6远距离热观察仪,美国IRTV-445L远距离红外监视系统,英国多用途热像仪,美国MIAI坦克热像仪,美国“阿帕奇”直升机TADS/PNVS系统,美国F-16、F-15E战机配的AN/AAQ-13,AN/AAQ-14“蓝天”前视红外吊舱,英国“旋风”战机配用的TIALD激光指示器吊舱。

激光侦察装备

　　70年代以后,激光测距机、激光目标指示器、激光雷达等激光侦察装备相继在各国三军中使用。

　　．激光测距机。激光测距机的研制始于60年代中期,70年代初装备的第一代激光测距机以红宝石激光器和光电倍增管探测器为基础,在70年代末以后被性能更先进的第二代和第三代激光测距机取代。第二代激光测距机主要采用掺铝钇石榴石(Nd:YAG)激光器和硅光电二极管或雪崩光电二极管探测器,目前已大量服役。第三代激光测距机(即人眼安全激光测距机)于80年代在国外开始生产并少量装备,目前主要包括CO2激光测距机、1.54μm铒玻璃激光测距机、喇曼频移Nd:YAG激光测距机三种类型。目前装备的第二代和第三代激光测距机有几十种型号,大多数属测程在20公里以内的中程激光测距机,测距精度为±5米,少数是测程在20公里以上的远程激光测距机。

　　．激光雷达。60年代末至80年代初,美、英、法研制成功几种战术激光雷达实验样机。80年代中期美、英、加拿大等国研制成功成像激光雷达、探测化学战剂和生物战剂的激光雷达、探测雷场激光雷达、识别坦克目标激光雷达、炮兵定位激光雷达等。直至目前,激光雷达还处于研制阶段,未能正式装备部队。

　　．激光指示器。地面炮兵激光目标指示器和机载激光指示器已大量装备部队。美国80年代以后装备的地面激光目标指示器有AN/PAQ-1激光目标指示器、AN/PAQ-3组件化激光设备(MULE)、AN/TVQ-2地面/车载激光定位器指示器(G/VLLD)等。美国的机载激光目标指示器有60年代末装备的AN/AVQ-10“铺路刀”第一代激光目标指示器,70年代中期装备的AN/AVQ-23“铺路茅”第二代激光目标指示器,80年代初装备的AN.AVQ26“铺路平头钉”、AN/AVQ-27、LDT/D、夜间低空红外导航与目标定位(LANTIRN)系统中的第三代激光目标指示器。英、法等国均装备各自研制和生产的激光目标指示器。目前激光目标指示器正在由采用Nd:YAG激光器向采用CO2激光器发展。

光电综合侦察装备

　　光电综合侦察装备将可见光、微光、红外、激光等几种传感技术汇集于一个侦察或侦察攻击系统中,增强了在昼夜、恶劣气候和不良的战场环境条件下对目标的探测和识别能力以及对抗能力。80年代国外光电综合侦察装备发展迅速。德国的“旋风”飞机侦察吊舱是由蔡司公司的TRb60/24型远程照相机系统、KRb6/24型低空昼夜用照相机系统、得克萨斯仪器公司的RS-700系列红外行扫描仪组成的。美国“阿帕奇”直升机的TADS/PNVS系统由高倍率直接观察可见光系统、通用组件前视红外系统、高分辨率昼用电视系统、激光测距机/目标指示器、激光跟踪器等组合而成。德国“豹Ⅱ”坦克的炮长观瞄镜由可见光、红外热成像和CO2激光测距机组成。美国空军F-15E和F-16C战斗机上的LAN-TIRN(“蓝天”)红外低空导航和目标瞄准系统由目标瞄准吊舱和导航吊舱组成,还有供边防和海岸固定阵地上使用的光电综合系统。对光电综合系统的一般要求是尽量采用共同光学系统,进行综合稳定,采用共同的目标跟踪和影像运动补偿系统等。

卫星光电侦察装备

　　美国在90年代有7颗KH-11和KH-12系列侦察卫星对地面实施昼夜侦察。KH-11卫星上的大型可见光相机,在卫星处于离地面最近的距离时,地面分辨率为7.5米。该卫星上的多光谱传感器在离地球200公里以上时对地面目标摄影的分辨率高于25米。最新的KH-11卫星还装有红外扫描仪,可在夜间对目标摄影和探测伪装目标。

　　1990年11月发射升空的国防支援计划卫星使用大型红外望远镜探测导弹飞行时的热尾焰,可发现“飞毛腿”导弹的发射及其位置。

机载光电侦察装备

　　美国的侦察飞机有多种型号,包括OV-1、P-3、RF-4、RC-135Y/W、E-8、TR-1侦察机和无人驾驶侦察机。这些侦察机配备各种光电侦察装备,如可见光相机、多光谱相机、前视红外系统、红外行扫描相机、激光指示器等,用来对地面部队进行战术侦察,为灵巧炸弹指示地面目标,观察空中打击效果,对类似于“飞毛腿”导弹的目标监视侦察等。此外,战斗机也装备多种光电系统如前视红外系统、红外搜索跟踪系统,用来对地面和空中目标侦察和攻击。

舰载红外搜索跟踪系统及其它光电侦察装备

　　舰载红外搜索跟踪(IRST)系统主要用于远距离探测掠海飞行的飞机和反舰导弹,为防御系统提供目标指示。IRST系统还可用于近距离监视和识别舰艇、海岸成像以及夜间导航。它的特点是被动工作,不易被敌方发现,分辨率高(1毫弧度),在3～5微米和8～14微米双波段工作。

　　现装备的IRST系统一般能探测12公里的掠海导弹、15公里的飞机。随着红外探测器和信号处理技术的改善,探测距离将会增加2～3倍。

　　其它舰载光电侦察装备还包括热像仪、微光电视、激光测距机和激光指示器等。

车载光电侦察装备

　　侦察车辆主要用于战术侦察,具有高的机动性、一定的火力和防护能力、配有车载光电侦察装备的典型装备。苏、美、英、德、法等国都研制生产各种侦察车辆。英国“蝎”式履带侦察车、“弯刀”式履带侦察车、“狐”式轻型侦察车,俄罗斯bpm-2型轮式侦察车,美国M3型履带装甲侦察车,法国AMX-10RC轮式侦察车、ERC90F4“标枪”轮式侦察车,德国“山猫”水陆两用侦察车均是现装备的侦察车,装有如下光电侦察观察器材中的几种:大倍率光学潜望镜、微光观察镜、热像仪、微光电视、激光测距机、激光目标指示器、红外报警器、核辐射及化学战剂探测器等。

发展特点与未来趋势
美国加强夜视侦察装备的投资

　　90年代初期,美国国防部每年用于夜视装备的采购、研究和发展费用约为10亿美元,保持80年代以来的投资水平。1993年以后夜视投资每年以2.5％的速度速增,按此速度到2002年夜视装备的年投资将达14亿美元。随着国际形势缓和,美国国防预算大幅度削减,许多军事装备的研究发展和采购费用削减,但夜视费用反而逐年增加。这说明美国国防部对夜视装备非常重视。美军方认为,夜战是今后常规战争的重要组成部分,美国要在21世纪继续保持这方面的优势就必须加强夜视装备的投资。

热成像装备不能全面取代微光夜视装备

　　微光夜视仪将继续发挥其成像清晰度好、轻巧、价廉和便于大量装备的优点,主要用于夜视眼镜、手持微光望远镜、观察瞄准两用枪瞄镜等。热成像装备主要发挥其全天候性能好、作用距离远、能探测伪装和化学战剂等优点,在车辆、飞机、直升机、舰艇等大型平台和固定阵地上用于远距离侦察。它们在夜视领域中将相互竞争、相互补充、相辅相成。90年代以来,美国国防部在夜视装备的总投资中,热成像约占85％,微光夜视约占15％。

开发光电综合侦察系统

　　光电综合侦察系统可兼有每种传感器的优点,提高探测和识别能力。国外正在研制双波段辐射计,热成像与激光测距机/指示器兼容,热成像与毫米波雷达兼容,可见光电视、微光电视与热成像兼容,激光雷达与热成像兼容的综合系统。此外,光电侦察装备与数字传输装置组合,便于把光电侦察装备获得的战场信息迅速、实时地传输到有关部门。

　　开发光电综合侦察系统需要解决窗口材料、光学薄膜、信号和图像处理、数据融合、探测器组合等一系列技术问题。

进一步提高夜视装备的性能

　　目前最主要的夜视装备是第一代热像仪和第二、三代微光夜视仪,它们都存在一定的不足之处,不能充分满足未来战争的需要,正在进一步改进和提高。

　　第一代热像仪虽可探测10公里的装甲目标和更远的空中目标,但识别距离一般只有3公里左右,不能满足武器射程的要求。因而以美国为首的技术先进国家一方面改进探测器、扫描器、致冷器、光学系统、微电子等,提高第一代热像仪性能;另一方面积极研制第二代热像仪。

　　第二代和第三代微光夜视眼镜的视场均为40°,容易丢失目标,不能满足实战需要,今后将把视场增大到60°和提高分辨率。办法是采用梯度折射率光学元件和二元光学元件,缩短微通道板与荧光屏之间的距离,采用更细通道的微通道板等。此外还将进一步提高第三代微光夜视仪的作用距离,减轻重量,提高分辨率,在微光夜视眼镜上显示数据和图像信息。

对人眼安全的激光测距机进入大量装备阶段

　　目前广泛装备部队的Nd:YAG激光测距机发射1.06微米波长的激光,会损伤人眼,给训练和使用带来极大困难。70年代以后研制的10.6微米CO2激光测距机,1.54微米铒玻璃激光测距机,喇曼频移Nd:YAG激光测距机均属对人眼安全的激光测距机,在90年代将大量装备部队,取代Nd:YAG激光测距机。

激光雷达将进入实用阶段

　　激光雷达与普通雷达比,除了天线尺寸小,角分辨率、距离分辨率和速度分辨率高,跟踪和瞄准精度高,成像分辨率高等优点外,还能完成普通雷达不能完成的任务,如探测隐身飞机、潜艇、水雷、毒气云和生物战剂等。70年代以来各国军方一直重视激光雷达研制,已有一些原理样机(还未达到实用阶段),随着技术的成熟,90年代末到21世纪初期将进入实用。

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