野戰醫療分隊光電對抗能力建設研究

吳新社，徐志榮，朱弋，何艷，周燕兵

成都軍區昆明總醫院 醫學工程科，云南 昆明 650032

野戰醫療分隊光電對抗能力建設研究

吳新社，徐志榮，朱弋，何艷，周燕兵

成都軍區昆明總醫院 醫學工程科，云南 昆明 650032

本文從提高野戰醫療分隊戰場生存能力的基本要求出發，論述了信息化戰爭條件下光電對抗的重要意義，詳細介紹了光電對抗系統的功能、原理和實現途徑。結合野戰醫療分隊裝備特點，提出了將光電對抗系統的有源部分集成、無源部分分散的光電對抗裝備建設構想。

信息化戰爭；光電對抗；野戰醫療

0 前言

隨著光電技術的發展，紅外、可見光、紫外及激光成像技術得到廣泛應用，成像偵察設備的圖像分辨率和各種制導武器的命中精度大幅度提高，給陸基野戰醫療分隊的生存帶來了前所未有的威脅。在“一覽無余”的光電偵察面前，以機動方式擺脫打擊的戰法已失去技術支持，所以必須大力加強野戰醫療分隊光電對抗能力建設[1]，結合自身裝備特點擴展光電對抗功能，有效阻止敵方的成像偵察和精確打擊，著力提高信息化戰爭條件下的生存能力。

光電對抗已成為現代戰爭中決定勝負的關鍵因素，參戰分隊的光電對抗能力意味著生存能力。西方國家開發了多種光電對抗技術，裝備了數量可觀的光電對抗設備，目前正朝著光譜更寬，對抗能力更強，通用性更好，集成程度更高的方向發展[2-3]。

1 光電對抗力量組成與任務

光電對抗是指敵對雙方利用光電設備和器材，在光波波段實施進攻和防御的軍事行動。從裝備實體上看，光電對抗系統可大致分為告警、隱身、干擾和摧毀4個部分[4～6]，見圖1。告警部分負責偵察敵方光電設備和載有光電設備的武器平臺發出的光電信號，自動跟蹤目標并發出報警信號等任務，其裝備形式為告警機、預警衛星等。隱身部分負責隱藏和遮蔽武器裝備的光電信號，有效降低輻射強度，改變武器裝備光電特征等任務。

根據信號來源大致分為無源隱身和有源隱身兩類。無源隱身的物化形式為隱身外形，隱身涂料和隱身被裝，如各種涂料，偽裝網，防護篷布等；或采用“以真示假”和“以假示真”形式制作的假目標，如與裝備同樣外形和大小的假裝備和將裝備外形改裝成非軍事物品形狀的真裝備等。有源隱身的物化形式主要為受告警部分控制的等離子隱身設備。干擾部分負責及時釋放光電干擾信號，破壞對方光電偵察行為等任務，同樣根據信號來源大致分為采用一次性干擾信號源的無源干擾和采用連續干擾信號源的有源干擾兩類。其中，無源干擾的物化形式主要為有針對性且光譜較寬的發煙器材（煙幕罐、煙幕彈等）和誘餌器材（金屬箔條釋放器，紅外干擾彈，燃油噴射器等）；有源干擾的物化形式為干擾設備，如寬光譜干擾機（紅外、紫外和可見光波段）。整個干擾部分的設備和器材接受告警部分控制。摧毀部分負責在隱身和干擾效果不佳、難以達到預期目的情況下，通過定向能技術摧毀敵方光電武器尤其是精確制導武器物理結構的任務，它是光電對抗的最高階段，其物化形式為受告警部分控制的高能激光器或微波激射器及其方向控制器和強度調制器等。

圖1 光電對抗系統組成

1.1 告警部分

告警部分包括紅外告警、紫外告警、可見光告警和激光告警4種情況。紅外波段為（0.76～1000μm），紫外波段為（0.004～0.39μm），可見光波段為（0.39～0.76μm），激光波長不能確定[7]。前3種情況的波段可以完全分開，不存在重疊問題，但激光告警存在波段重疊，因而告警部分不能從波長上加以區分，需要分別對待。

1.1.1 紅外告警

紅外告警原理與熱成像原理類似，即通過紅外焦平面探測器（IRFPA）及其信號處理電路，將來自目標的人眼不可見的紅外輻射轉換為可見光或電信號，完成偵察探測任務。紅外告警基本原理，見圖2。紅外鏡頭接收紅外輻射，將它輸出到紅外焦平面探測器上進行光電轉換，得到的信號經過信號處理電路處理后分成兩路，一路輸出到顯示器上進行顯示，另一路輸出到它所控制的隱身、干擾和摧毀部分，實施光電對抗。紅外告警有主動和被動兩種方式，主動告警接收的是告警部分自身發出爾后通過目標反射回來的紅外信號，被動告警接收的是目標自身產生的紅外信號，顯然主動接收方式不夠安全且結構復雜，故通常采用被動告警方式。紅外告警主要針對空中或空間目標，如衛星、飛機、坦克、裝甲車輛及人員等，其一般不偵察地面目標。

圖2 紅外警告部分原理示意圖

1.1.2 紫外告警

紫外告警原理結構與紅外告警原理類似，只是工作波段不同，作用距離比紅外告警更遠。紫外探測器的波長變短且要求探測光譜位于紫外區以外（盲紫外型），一般為凝視型探測器。紫外告警針對高溫目標，如處于起飛段的導彈尾煙，運轉的內燃機尾煙等。

1.1.3 可見光告警

從光電轉換的物理機制來講，可見光告警應當包括微光夜視，但目前業內還是把它單列出來區別對待?？梢姽飧婢脑砼c結構同紅外告警相似，不同的是工作波段，這種告警所用探測器為CCD或CMOS芯片和微光器件。在光子接收方式上，人眼可見范圍內的光譜基本上可采用自然接收方式，但在環境光源較弱且超出人眼（0.76～1.2μm）識別能力情況下需要照明，因而被視為主動接收方式。可見光（包括微光）成像技術成熟，產品造價低廉，但由于作用距離有限和隱蔽性不好等原因，軍事應用不多，因而這類告警技術不是光電告警技術的重點，但民用領域應用廣泛。

1.1.4 激光告警

激光告警針對的是對重要目標威脅極大的激光制導導彈、炸彈和彈藥等精確制導武器，激光測距設備和定向能武器，其原理與結構同前面介紹的3種告警大致相同，主要區別是探測器和光學鏡頭。前面的告警裝置要求探測器的探測元總數不能太少，而激光告警的探測元總數可以很少，有時甚至可以采用單元探測器；前面的告警裝置都有鏡頭，但激光告警可以不要鏡頭，通過掃描器或光束轉折鏡直接入射到探測器上。工作波段沒有明確劃分，可以是紅外的、紫外的和可見光的，主要看對方的作戰目的，但使用最多的還是人眼不可見的紅外波段。

4種告警情況中，紅外和激光告警最為重要，紫外次之，可見光位居其后，所以應當優先發展紅外和激光告警。告警部分的光路設置有分開設置和共光路設置2種形式，為便于圖像融合，簡化系統結構，提高集成程度，告警裝置應盡可能采用共光路的集成結構。各告警部分生成的電子信號經過智能程序判斷處理后，變成其余對抗部分的公用信號（歸一化），分別控制隱身、干擾和摧毀部分的對抗動作。

1.2 隱身部分

隱身部分的組成（圖3）、工作原理和實現途徑多種多樣，總體目標是光電隱身與欺騙偽裝并重，有效降低輻射強度，大力改變圖像特征。按信號來源不同，光電隱身可分為有源隱身和無源隱身2種情況。有源隱身主要是指等離子隱身技術，這種隱身方式以其光譜寬、可控性好而深受重視，展開研究的國家很多，其中，俄羅斯處于領先地位[8]。無源隱身技術的實現途徑多種多樣，大致可分為外形隱身，涂料隱身和被裝隱身3大類，其基本原理是通過外形、材料或被裝遮擋或改變武器裝備的光譜輻射，消除或大幅度降低目標的可探測性。外形隱身的目的是，在保證結構強度和使用要求前提下，盡可能地降低武器裝備的光譜反射率和光譜發射率。從幾何學方面來看，平面形狀的能量密度反射率最高，所以應盡量避免使用。涂料隱身的材料很多，大致可以分為變色涂料、相變涂料和迷彩涂料3類。其中，變色涂料可分電致變色和光致變色2種，相變涂料可分為固/固相變、固/液相變、液/液相變、液/氣相變幾種，迷彩涂料分為陸地、沙漠、海洋等迷彩方式。隱身被裝可分為紅外被裝、紫外被裝、可見光被裝3類，激光被裝也在其中，結構上3類被裝集成為整體。

從對抗效果上看，隱身技術應當成為光電對抗技術的重點發展方向，尤其是無源隱身技術；但從技術層面看，相對于其它對抗技術無源隱身技術存在不能長時間工作且隱身效果不徹底的問題，完全投入實戰的技術難度依然很大，短時間內難以取得突破性進展。筆者認為：突破所有隱身技術是不太可能的，最好選擇其中1～2項技術進行攻關研究，以解決光電對抗的技術急需問題。

圖3 隱身部分組織

1.3 干擾部分

干擾部分的原理與無線電干擾類似，即在目標輻射信號中加入輻射強度更強且波長位于其光譜區間的光電信號，以“掩蓋”真實信息。干擾方法主要分為有源干擾和無源干擾2類，干擾部分組織的組成見圖4。與前面類似，有源干擾方法的信號源是連續的，無源干擾方法的信號源工作時間有限不能連續。常用的無源干擾器材有發煙彈、發煙車、發煙罐和包含金屬薄片的誘餌彈等。有源干擾主要由輻射源、光束控制器和強度調制器組成。常用輻射源為激光器和弧光燈。光束控制器即告警部分控制下的光束掃描器，用來改變光束傳播方向，自動跟蹤干擾目標[9]。強度調制器用來產生可增強干擾效果的脈沖信號或視頻圖像的灰度信號。有源干擾趨向于用激光器作為干擾信號源，波長有10.6μm、3.61μm、1.55μm和1.319μm幾種，原來的寬光譜弧光燈和銫原子燈等輻射源逐漸淡出。激光輻射源的優勢是能量密度高，束散角度小，干擾效果好；缺陷是譜線寬度窄，市場售價高?；」鉄糨椛湓吹膬瀯菔枪庾V寬，適用性好，不足之處是功率密度小，束散角度大，需要聚焦系統。

近年來，以可調諧激光器為輻射源并配置導引光束方向的掃描器和告警部分的控制器以及強度調制器的有源干擾形式，已經成為光電對抗系統中有源干擾技術的重要發展方向，很多國家在此方面都投入了研究力量。光譜越窄，干擾信號越容易被敵方光電設備濾掉，光譜越寬，干擾信號干擾的范圍就越廣，適應性就越強。有源干擾的關鍵是可改變輸出波長的調諧激光技術（自由電子激光器），核心是自動目標識別（ATR）及告警技術和光束精確控制技術。有源干擾可以干擾靜止目標，也可以干擾運動目標，還可以與摧毀部分集成成為復合功能的一體機。在控制方式上，無源干擾和有源干擾統一由告警部分控制。

總體來看，有源干擾的發展方向是：光譜更寬，強度更強，集成更好，精度更高。據報道，美軍早已開始寬光譜有源干擾技術研究，目前已處在實驗室樣機階段。相信可以投入實戰的干擾機不久將會出現，我們應當加快研究步伐。

圖4 干擾部分組織

1.4 摧毀部分

摧毀部分的原理類似于定向能武器，即通過高能粒子束摧毀敵方光電儀器。其物理結構與有源干擾基本相同，主要由高能激光器或微波激射器，光束控制器和強度調制器組成。除此之外，還應設置摧毀效果評估功能，在確認已經摧毀時停止發射光能。

定向能技術在光電對抗系統中的應用已得到實驗驗證；光束控制技術也逐漸成熟，但高能光束的調制技術還在研究之中。如果工作平臺有體積要求，可考慮將摧毀部分與干擾部分合并，做成干擾與摧毀一體結構。

2 光電對抗裝備建設

2.1 野戰醫療分隊作戰特點

野戰醫療分隊的主要特點是防衛能力缺乏，運動速度較慢，光電特征明顯。由于它的地位和作用突出，容易成為敵方光電偵察設備的監視目標，容易遭到敵方載有光電設備的精確制導武器攻擊，容易受到敵方光電對抗系統的干擾和破壞，因此必須加強自身的光電對抗裝備建設，提高信息化戰場的生存能力，確保打贏目標的實現[10]。

2.2 光電對抗裝備規劃

光電對抗技術的物化形式為光電對抗裝備。從上文的分析可知，光電對抗系統的每一部分可以形成一套獨立的光電裝備或器材。考慮到野戰醫療分隊機動作戰的形式和特點，對抗系統的裝備器材應以體積小、功耗低的集成形式出現。初步設想是：告警部分的所有設備集成為一體，形成1臺“告警機”，隱身、干擾、摧毀3個部分的有源設備集成為一體，形成1臺“多功能對抗機”，然后再將告警機與多功能對抗機組合起來，配上運輸設備和電源設備后形成一臺獨立裝備——光電對抗車。

2.3 作戰運用

可以將光電對抗設備置于能夠提供電源的現有裝備上，其余部分按功能分散到各裝備車輛（醫療方艙）上，對抗行為統一受告警部分控制。利用現有裝備平臺開展光電對抗要注意兩點；一是要選擇工作狀態高度最高的裝備平臺，以避免告警部分工作時產生“視線”遮擋，防止漏掉目標；二是如果因為某種原因最高裝備平臺上不能安放，可以放到其他裝備上，但要保持適當距離，降低有效遮擋高度。

其余無源干擾部分按功能分別布置到現有裝備的各個位置上，對抗行為統一由告警部分智能控制，自動做出反應。

對固定的野戰醫療分隊，光電對抗裝備結構與組成基本相同，但運輸設備和電源設備可以不配。

3 結束語

本文從打贏信息化戰爭的基本要求出發，論述了加強野戰醫療分隊光電對抗能力建設的重要意義，詳細介紹了光電對抗系統的組成原理和實現方式，初步提出了野戰醫療分隊光電對抗裝備研制構想：有源部分集成為新的裝備實體，無源部分分布到現有裝備上。研究內容對提高野戰醫療分隊的實戰生存能力具有重要價值。

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Development of Optoelectronic Countermeasure Abilities for the Field Medical Team

WU Xin-she, XU Zhi-rong, ZHU Yi, HE Yan, ZHOU Yan-bing
Medical Engineering Department, Kunming General Hospital of Chengdu Military Area of Chinese PLA, Kunming Yunnan, 650032, China

This paper addressed the key meaning of optoelectronic countermeasure under the situation of information-based battlef elds, and introduced the functions, the principles and the ways to realization of optoelectronic countermeasures system. Finally, the plans for developing optoelectronic equipments were brief y presented.

IT-based warfare; optoelectronic countermeasure; the f eld medical team

TN97

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.007

1674-1633(2012)04-0024-04

2011-10-01

2011-11-18

作者郵箱：wuxinshe11@163.com