1、火控年会征文稿光电对抗技术现状及发展趋势司学慧(空军空降兵学院 军通系，广西 桂林 541003)摘 要：介绍了光电侦察告警技术、光电干扰技术、光电压制技术和光电隐身技术等光电对抗技术的发展现状，探讨了光电对抗技术未来的重点发展方向、领域和趋势。关键词：光电对抗 现状 趋势Status and Development of Electro-optical Countermeasure TechniqueSi Xue-hui(Dept. of Army General Equipment, Air Force Airborne Academy, Guilin Guangxi 541003, Ch
2、ina) Abstract：The article describes the status of electro-optical countermeasure technique from electro-optical reconnaissance, electro-optical jamming, electro-optical suppression, electro-optical stealth. The key direction and trend of development in the future is prospected.Key words：electro-opti
3、cal countermeasure; status; development光电对抗是伴随着日益严重的光电威胁而产生的，经过几十年的发展，光电对抗技术及装备已经形成体系，日趋完善，是主要军事大国特别是美国投资最多、发展最快、技术不断创新、装备不断换代的高科技军事新亮点。光电对抗技术朝着多光谱、多功能、多层次、综合一体化、通用化、智能化的方向发展，已成为新一代综合电子战系统的重要组成部分。光电对抗整体装备力量的优势将为夺取战争的主动权提供强有力的保证，使现代战争模式发生巨大改变。1 光电对抗技术发展现状1.1 光电侦察告警技术光电侦察告警技术是指通过光电技术手段对敌方光电设备辐射、反射和散射的
4、光波进行侦察、截获及识别，探测其技术参数，确定其方位，必要时发出告警，并及时启动相应干扰和对抗措施的技术 1-3。光电侦察告警是对敌进行攻击与实施干扰的前提和基础，是光电对抗的重要组成部分。目前，已投入使用的光电侦察告警设备种类繁多，主要有红外告警、激光告警、紫外告警和光电复合告警等。1.1.1 红外告警红外告警是利用目标（导弹、炸弹）自身红外辐射特性进行探测、截获、定向和分析的探测告警，主要装在飞机、舰船、装甲车辆等平台上，用于探测导弹助推发动机尾焰（35m）和高速弹体气动加热（814m）的红外辐射。它能跟踪和识别导弹或炸弹的发射，及时发出告警信号，并自动和控制措施进行自我保护，具有边搜索边
5、跟踪并对付多个导弹威胁的能力，主要由光学探测、信号放大与处理、显示报警三部分组成。1.1.2 激光告警激光告警是针对具有激光特征的光信号，对大气中的激光辐射和散射进行探测接收，确定激光光源特性（激光波长、脉冲重频、编码、脉宽、峰值功率等） 。相对其他告警方式，激光告警具有探测概率高、反应时间短、动态范围大、探测灵敏度高、覆盖空域广、能测定所有军用激光波长、体积小等优点，是光电对抗的关键设备。它主要装在地面重要目标、坦克及飞机等被保护目标上，针对敌方激光目标指示器、激光驾束制导导弹、激光测距、激光雷达、激光引信等设备和武器发射的激光信号进行探测告警。目前，激光告警按其探测接收原理和构造特点可分为
6、光谱识别型、相干识别型、成像型和相干编码型 4 种 4。1.1.3 紫外告警紫外告警是通过探测导弹尾烟的紫外辐射来为被保护平台提供各种短程地空、空空导弹的近程防御，确定其来袭方向，发出警报，以便及时采取有效对抗措施的技术。导弹的火焰与尾烟可产生一定的紫外辐射，且由于后向散射效应，其辐射可被探测系统从各个方向接收。在紫外波段（220nm280nm） ，太阳辐射的光被几乎被地球臭氧层所吸收，如果出现导弹的紫外辐射，就能避开自然光源造成的复杂背景，在微弱的背景下探测出导弹。紫外告警是无源告警，具有隐蔽性好、虚警低、不需冷却、告警器体积小等优点。目前，紫外告警设备已发展成为装备量最大的导弹逼近告警系统
7、之一。根据其使用探测器的不间，可分为概略紫外告警和成像紫外告警两种。1.1.4 光电复合告警光电复合告警是在红外、激光、紫外告警技术基础上发展起来的一种新型告警技术，它使用多波段光电传感器和光电探测信息融合技术，能对不同波段的威胁信息进行复合探测和综合处理，使各类告警技术优势互补，资源共享，从而有力发挥综合效能，实现优化配置，更适合现代信息化战争环境的需求。光电复合告警器的研制是光电对抗侦察告警技术的发展趋势。按照其技术组合模式的不同，可分为光电告警与侦察、光电告警侦察与光电干扰等类型。1.2 光电干扰技术光电干扰是通过光电技术手段对敌光电武器实施干扰，使敌光电侦察设备失灵，制导武器失控，通信
8、指挥中断，削弱、扰乱和破坏敌方作战能力，确保己方光电武器充分发挥效能的光电对抗技术 4-6。光电干扰技术是光电对抗的重要组成部分，其主要的干扰对象是各种光电武器装备，如光电成像侦察和火控系统、激光测距机、光电制导系统等。在各种光电干扰技术中，技术比较成熟的主要有激光角度欺骗和距离欺骗干扰技术、红外干扰弹技术、红外干扰机技术、烟幕干扰技术和光电假目标技术等。1.2.1 激光角度欺骗干扰和距离欺骗干扰激光角度欺骗干扰的干扰对象主要是对地攻击的激光制导武器，通过截获激光制导武器目标指示器的照射信号，并对其进行复制形成激光有源干扰信号，在被保护目标以外的方向上发射激光欺骗干扰信号，引诱激光制导武器跟踪
9、、攻击假目标。 “快速译码、超前延迟补偿、同步转发”的复制技术是其主要的技术难点。激光距离欺骗干扰的干扰对象是激光测距机。使用时，干扰系统一般放在被保护目标附近，通过向敌方激光测距机发射模拟的高频激光测距回波信号（激光欺骗干扰信号） 。造成其测距机测距错误，使敌方判断失误，丧失攻击目标的最佳时机，以达到保护己方目标的目的。激光角度欺骗干扰和距离欺骗干扰技术通常在地面（如各种坦克、装甲战车）上使用，用于保护有价值的地面目标和武器平台。1.2.2 红外干扰弹技术红外干扰弹也称红外诱饵弹或曳光弹，是应用最广泛的一种红外有源欺骗式干扰器材，它能有效干扰各类红外点源制导武器， 大载荷、大面积、高能效、宽
10、光谐的面源型红外诱饵弹是干扰红外成像制导武器的有效手段。红外干扰弹主要装备在各种飞机、舰船等作战平台上，用于作战平台的自卫。传统红外干扰弹一般只能模拟被保护平台的光谱辐射特性，容易被成像导引头识别。所以，要对红外成像制导武器实施有效干扰，利用传统的红外干扰弹是很难实现的。为了有效对抗红外成像制导武器，出现了能够产生大载街、大面积、宽光谱的面源型红外干扰云的红外干扰弹。这种红外干扰弹能通过两种方法实施干扰：一种类似于红外烟幕，是通过在红外成像制导武器和被保护平台之间施放大片强辐射红外干扰云，以覆盖目标及其背景，使得红外成像制导武器无法探测、发现和识别目标：另一种是利用面形红外干扰云模拟目标轮廓几
11、何形状而形成假目标，引诱红外成像制导武器跟踪攻击假目标。对于红外成像制导武器，在实战中也可通过同时投放多个红外干扰弹，使得制导武器难以确定需要跟踪的真正目标，从而起到一定干扰作用。1.2.3 红外干扰机技术红外干扰机是一种有源欺骗式干扰装备，通过发射经过特殊调制编码的红外干扰信号来扰乱敌方红外制导武器的正常工作。红外干扰机的干扰对象主要是红外点源制导武器（也有针对红外侦测系统的） 。目前，已出现了一些新型红外干扰机可以产生大功率定向红外辐射来对付红外成像制导武器。红外干扰机可单独使用，又可与告警设备及其他设备一起构成光电自卫系统，主要装备于各种作战飞机平台上，用于平台自卫。红外干扰机通常由红外
12、辐射源和调制系统构成。根据干扰对象和机理的不同，大体可分为普通红外干扰机、燃烧喷油干扰机和定向红外干扰机 3 种。1.2.4 烟幕干扰技术烟幕干扰是一种最典型、应用最广泛的无源干扰手段，它由悬浮在空气中的大量气溶胶微粒组成。气溶胶微粒的大小、形状和光学性质不同，使光波通过烟幕后发生光能量损失、光谱结构变化和激光波面不同程度畸变等现象，烟幕干扰正是通过气溶胶微粒这一特性来实现干扰的。其干扰对象的种类较为广泛，主要可用来干扰敌方光电侦测设备和光电制导武器对目标的探测、识别和攻击，包括各种波段的光电观脯设备和光电制导武器等，大多装备在各种地面战车、飞机和舰船等作战平台上，用于相应平台的自卫和部队支援
13、等目的。1.3 光电压制技术为了获取战场信息，现代军用光电装备都配备了观察瞄准和光电探测等系统，如瞄准系统、CCD成像器件、微光夜视仪、热像仪、激光测距机以及其他光电信号探测装置。这些装置的特点：观察或探测的通常都是微弱信号，光敏元件的损伤阈值较低；光敏器件都处于光学系统的焦面上，外部人射的光都将聚焦在光敏器件上。例如，用一束强激光照射这些系统，光学系统会将强激光会聚在探测器的光敏面上。聚焦后的光能量密度非常高，加之光敏元件对特定波长的光吸收能力强，致使接收器件吸收的光能量远远超过了本身的损伤阀值，导致光敏部件如 CCD、光电二极管、人眼等产生硬损伤或软损伤，丧失原有功能，从而使武器的整个光电
14、系统瘫痪，武器系统不能正常工作。这就是光电压制技术所具备的基本功能。激光具有方向性好，发散角小和能量集中的优点，很自然地担当起作为压制光源的任务，因此光电压制也称激光压制。光电压制就是利用特定波长的激光束对光电武器、设备或作战人员等目标进行压制式照射，使敌方光电武器或设备的光电传感器饱和、致盲、损毁，或使其敏感部件损伤，破坏其光学系统，致使敌方作战人员眼睛致眩或数盲。在各种光电对抗技术中，激光压制技术可别抗的武报种类最多，能用于干扰所有的光电系统以及人眼等。光电压制武器系统主要由激光器、侦察/告警定位装置、精密瞄准跟踪装置等部分组成。其工作过程为：当激光高景气发出告警信号，或雷达发现攻击目标并
15、确定目标方位后，精密瞄准装置随之捕获并锁定目标，同时引导光束发射控制装置发出压制激光束。光电压制系统根据用途不同，组成也大不相同，但一般都包括激光器和目标瞄准系统两个主要部分。根据作战对象目标的不同，光电压制设备可在地面使用或单兵便携使用，也可以装在装甲战车、飞机、舰船等各种作战平台上，用于主动攻击或保护地面重要军事设施、作战部队以及作战平台本身，作用距离从几千米到十几千米不等。激光压制的核心部件是特定波段的高能量激光源，这些激光源都是根据目前战场使用的探测器被段而发展起来的。由于目前军用激光设备中使用 1.06m 波段的激光最多，因此用于该波段的压制发展较快，技术也较为成熟。所采用的激光都是
16、 Nd:YAG 激光器及倍频 Nd:YAG 激光器。1.06m 波段压制技术目前国际水平为：激光脉冲能量 10J，重复频率 100Hz。国内真正用于武器系统的只有 1J，重复频率为 8Hz，与国际水平相差较大。光电压制的另一个重要波段是 3m5m 中红外波段。目前，精确制导武器的探测和制导技术发展趋势是成像、凝视、多波段复舍制导。特别是，红外制导导弹已经从第一代红外寻的制导向第三代 3m5m 红外波段凝视成像制导发展，大大提高了红外制导导弹的灵敏度和抗干扰能力，使其获得了更远的攻击距离，并使一些传统的红外对抗手段，如闪光灯、红外干扰弹等效能大减，甚至完全无效。由于红外成像制导导弹具有精度高、作
17、用距离远、发射后不管等优点，美国等西方国家以及台湾大量装备了 3m5m 红外凝视成像制导的空地导弹、空空导弹，这就又促使了 3m -5m 压制对抗技术的发展。3m5m 中红外激光压制主要用于对同波段的红外图像制导导弹实施直接瞄准式定向跟踪压制干扰，导引头接收到干扰信号，导引头不能确定目标的位置（远距离） ，或导引头的信号接收系统被强干扰信号阻塞，不能接收或不能得到目标的位置（近距离） ，因此导引头不能正常工作。1.4 光电隐身技术光电隐身技术是一种光电反侦查反干扰的光电防护技术，又称低可探测技术。它是通过改变和抑制目标及其背景的某些光电特性，减少目标与背景的辐射反差，使敌光电武器或设备发现目标
18、概率降低，探测距离缩短，以达到隐身己方目标，避免被敌光电侦测系统侦测的目的 3-4。广义的隐身技术通常把伪装与假目标等手段包含在内。光电隐身技术主要用来对抗各类光电侦测设备和光电制导武器，以保护飞机、舰船、装甲车辆、地面重要军事设施如机场和油库等目标。光电隐身是通过采用特殊的材料、结构设计、热设计以及应用各种伪装技术而实现的。这些技术主要包括：用于消除或减少目标暴露特征的遮蔽技术，降低目标与其所处背景之间对比度的信息融合技术，改变原有目标特定光电特征的变形技术和以热抑制为重点的内装式设计技术等。光电隐身根据所针对的波段可分为对可见光隐身、对红外隐身和对激光隐身 3个方面。1.4.1 可见光隐身
19、可见光隐身针对的干扰对象是可见光侦测设备和电视制导武器。可见光侦测设备和电视制导武器探测的是目标反射的可见光，通过对目标与背景之间的亮度和颜色对比来发现和识别目标，所以可见光隐身就是要消除或减少目标与背景之间在可见光波段的亮度与颜色差别。目标表面材料对可见光的反射特性是决定目标与背景之间亮度和颜色对比度的主要因素。此外，目标表面的粗糙度以及受光方向也会影响目标与背景之间的亮度和颜色差别。可见光隐身最常用的手段是迷彩伪装。迷彩伪装是通过在目标表面涂敷与背景颜色、亮度分布相似的迷彩图案，消除或减少目标与背景之间的颜色和亮度差别，使目标融于背景之中，从而降低目标的显著性。1.4.2 红外隐身红外隐身
20、是指改变与抑制目标的红外辐射特性，削弱目标与背景之间的红外辐射的反差，使得目标被各种红外探测器系统发现的概率大为降低的技术手段。此技术主要是针对红外侦测设备和红外制导武器的隐身。红外侦测设备和红外制导武器是通过探测目标与背景红外辐射的差别来发现目标，红外隐身就是通过改变目标及其背景的红外辐射特性，降低目标与背景之间的辐射对比度，从而降低目标被探测发现的概率。红外隐身可通过抑制目标红外辐射强度和改变目标表面的红外辐射特征来实现。1.4.3 激光隐身激光隐身就是通过消除或削弱目标表丽反射激光的能力，使目标的激光回波信号尽可能减弱，从而降低目标被探测发现的概率，缩短被探测发现的距离。目前，激光隐身主
21、要针对激光测距仪、激光目标指示器、激光跟踪和激光雷达等几种装备。激光隐身采用的技术主要有：对目标采用特殊外形设计，变后向放射为非后向散射，用边缘衍射代替镜面反射，用平极外形代替曲面外形，减小散射截面和目标外形尺寸；在目标光滑表面涂敷不光泽涂层，使表面粗糙化，以减少目标表面的反射系数；在目标表面涂敷有较强激光吸收能力的材料，或目标表面直接采用激光吸收材料制成，以降低目标表面反射率；利用某些介质的化学特性，使人射激光穿透或反射后波长改变；利用可转动的光滑表面，把入射激光束反射到偏离敌侦测设备所在的方位，使其测不到散射光。2 光电对抗未来发展趋势光电技术在武器系统中的广泛应用，已引起了光电对抗技术的
22、飞速发展，先进的军用光电装备已成为取得战争胜利的“倍增器” 。可以预见，在未来战争中，谁在光电侦察和反侦察技术领域领先，谁就能获取更多的战场信息，就能掌握制夜权，也就能充分发挥各种武器装备的效能；谁在光电隐身与反隐身领域领先，谁就能隐蔽自己打击敌人；谁在光电制导与反制导领域领先，谁就能保存自己消灭敌人。夺取制光电权，将对掌握制空权、制海权、制夜权产生重大影响，光电对抗将愈演愈烈，这也使得光电对抗技术成为近年来电子战中发展最快、投资比重日益增大的一个领域。2.1 光电对抗综合一体化 3光学技术、计算机技术（包括硬件）和高速大规模集成电路的飞速发展，为光电对抗系统综合一体化奠定了基础。光电对抗系统
23、综合一体化，依靠科学技术、高性能探测器件、数据融合技术的发展，将信息获取、数据处理和指挥控制融为一体，进而采用智能技术、专家系统等，使光电对抗系统成为有机整体，从设备级对抗发展为分系统、系统和体系的对抗，提高战场作战效能。实现综合一体化要有一个从低级到高级、从局部到全局的发展过程。首先是光电侦察告警综合一体化，进而是光电侦察告警与雷达告警及光学观瞄系统的综合，最后将多个平台获取的信息进行综合，指挥引导不同平台上的对抗措施，实时检测，闭环控制，以实现更大范围和更高层次的系统综合。2.2 光电对抗智能化、模块化、通用化目前，光电精确制导武器的命中概率只有 60%左右，并不是想象的那么高，而且在日益
24、复杂的光电环境中，提高光电制导武器智能化水平是今后发展的一个重要方向。主要手段有：探测元件从单元向多元发展；红外探测方式由点源探测向成像探测方向发展，以提高探测精度；为适应打击不同目标的需要，采用多种制导方式对付不同目标，同时采用复合制导技术；信号处理电路的模拟向数字化方向发展。同时，为使未来的光电对抗设备能满足不同的应用要求，灵活安装在海陆空三军的各种平台上，三军可以通用，最大程度上地减少重复设计。一种发展趋势是研制以一组核心模块为基础的特征任务系统，以另外增加特殊应用模块的方式来满足特定的任务要求，这就是模块化系统 9-10。2.3 多光谱技术广泛应用光电技术的发展，使多光谱技术、红外成像
25、技术、背景与目标鉴别技术、光学信息处理技术等新的科技成果不断涌现并广泛应用。多光谱对抗指光电侦察告警、光电有源/无源干扰、光电反侦察反干扰已经改变了以往的单一波长或单一宽频段的状况，而向紫外、可见光、激光、红外全波段发展。2.4 重点发展多层防御全程对抗体系 5目前，光电对抗采用单一对抗末段防御，如红外干扰弹和激光角度欺骗干扰，这种对抗形成的效果是有限的。随着微电子、光电子、计算机技术大量用于精确制导武器，新型光电制导武器不断增多和不断改进完善，光电对抗技术必须相应发展和提高。同时，平台自卫系统的造价不断攀升，甚至接近或超过平台本身的造价，使得经济的压力越来越大。应利用高新技术，重点发展多波段
26、、多功能一体化系统，变末段防御为全程对抗，以提高对光电精确制导武器整体作战的效能，将是未来光电对抗技术发展的重点方向。2.5 光电对抗系统的仿真光电对抗装备的性能优劣决定了改装备在战争中的有效性。而光电对抗装备的作战适应性与有效性，只有在逼真的光电对抗环境中才能检验。最终只有在战场上经受考验。因此，光电对抗仿真技术是光电对抗技术发展十分重要的方面。光电对抗系统仿真涉及到光电对抗环境模拟、通用光电系统仿真技术、系统自动评价技术以及仿真系统。2.6 新材料在光电对抗中的应用近年来，光电对抗技术取得了很大的进展。但是，多波段兼容、反成像、长波和红外激光雷达对抗等方面进展比较缓慢，还有很多理论和技术问
27、题需要研究解决，而这些问题的解决大多受制于材料科学的发展。因此，开发导电高分子、变色材料、纳米材料等新型材料，光电对抗的理论和技术研究应该在材料科学的基础上，发现和利用新型材料来改进光电对抗手段，更好地对抗敌方侦察，隐藏我方目标。另外，我们不能仅仅依靠现有的材料，还应该根据光电对抗的要求来加强理论研究，开发新的材料。2.7 加速光电对抗新概念武器技术的研发 8新概念武器是指与传统武器不同的武器系统，其工作原理、杀伤破坏极力以及作战使用方式等于传统武器的也不同。现代高新技术飞速发展，完全可以制造温压炸弹、甲烷或二氧化碳寒冷兵器、激光高温武器、热压气雾等；人工控制雷电和闪电的产生；人造雾霾和人工消
28、云武器；人工制造臭氧层空洞，使地方人员及武器受到紫外线烧伤，甚至致死。新概念武器技术的研究及应用将为研究防空、反导、反卫、有效压制和破坏地方信息系统等提供新的重要手段，在信息攻防对抗、导弹攻防对抗和反卫星作战中发挥实战和威慑双重作用，对未来战争产生巨大影响。参考文献1王海晏.光电对抗原理及应用M.北京:国防工业出版社,2008:1-9.2樊祥,刘勇波,马东辉等.光电对抗技术的现状及发展趋势J.电子对抗技术,2003,18(6), 10-15.3王小鹏,梁燕熙,纪明.军用光电技术与系统概述M.北京:国防工业出版社,2011:398-465.4及燕丽,王雪莉.军队信息化基础知识M.北京:军事科学出版社,2011:200-221.5李云霞,蒙文,马丽华等.光电对抗原理与应用M.西安:西安电子科技大学出版社，2009:220-222.6李世祥.光电对抗技术M.长沙:国防科技大学出版社,2000:1-44.7庄振明.光电对抗的回顾与展望J.飞航导弹,2000,(2),55-59.8陈素菊.光电对抗发展新思路J.中国雷达,2008,(1),1-3.9李腾飞.光电对抗技术的未来C.信息对抗资料文选,2011,(3),42-44.10刘松涛,高东华.光电对抗技术及其发展J.光电技术应用,2012,27(3),1-9.
