紅外搜索跟蹤系統(tǒng)模型設計及軍事偵查中的應用分析

寧成達++田春艷++藍志環(huán)

摘 要：紅外搜索跟蹤系統(tǒng)是以被動方式工作的，具有隱蔽性好、精度高以及低空探測性能好等優(yōu)點。同時，它還具備角度分辨率高，可進行全天候探測，可在不同環(huán)境和視場角下搜索和跟蹤多個目標等特點。該文從模型設計出發(fā)，重點分析在軍事偵察中的應用。

關鍵詞：紅外搜索跟蹤系統(tǒng) 模型設計 軍事偵察 應用

中圖分類號：E89 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0039-01

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的功能十分強大，在軍事偵查中的應用較為廣泛，主要用于探測、獲取和全面跟蹤在背景環(huán)境或其它干擾下能夠發(fā)射紅外信號的物體和目標，其覆蓋區(qū)域是5 km以外的復雜背景和難以辨別的光源目標，可以彌補雷達探測的不足和缺陷，已成為現(xiàn)代軍事領域中的重要武器裝備之一。

1 紅外搜索跟蹤系統(tǒng)模型設計

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)是一般是由信號處理系統(tǒng)、穩(wěn)定與瞄準系統(tǒng)以及紅外熱成像系統(tǒng)組成[1]。信號處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)是由微處理計算機、接口電路以及濾波器等組成的，其任務是獲取和跟蹤目標對象，并對相關數(shù)據(jù)進行處理。穩(wěn)定與瞄準系統(tǒng)：該系統(tǒng)的組成部分主要包括電子組件以及瞄準和穩(wěn)定機構，其任務是觀察光學裝置的工作情況，穩(wěn)定其瞄準線，并控制搜索視場、光學視軸等。紅外熱系統(tǒng)：該系統(tǒng)由3個部分組成，分別為電子信號處理組件、探測器以及紅外成像學系統(tǒng)，其中電子信號處理組件負責存儲和處理探測器所獲取的信號，探測器則可以利用自身的高透視率與量子效率采集和接收相關信號；紅外成像光學系統(tǒng)則相當于一個窗口，可以為紅外探測提供方便。

2 紅外搜索跟蹤系統(tǒng)在軍事偵查中的應用

2.1 空中監(jiān)視

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)兼具跟蹤入侵飛行器和遠距離探測器特點，在空中監(jiān)視過程中發(fā)揮著重要的作用，很多高速飛行與高空飛行目標為了縮短時間都需借助先進的搜索跟蹤系統(tǒng)，不僅需保證該系統(tǒng)具備高靈敏性，而且需確保其能夠對遠距離目標對象進行監(jiān)視。由于高空快速目標受到了較強的紅外線輻射，大氣阻力減小，因此它比低空飛行目標更容易被監(jiān)視，若截擊機具備下視能力，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)則可進行空對空攔截，這說明當以上兩者在同等高度下時，其監(jiān)視范圍可能會由地面擴大到云層，例如，在海軍空對空方案中，假設殲擊機、遠程空對地導彈以及轟炸機的威脅高度在600～71000f之間[2]。紅外搜索跟蹤系統(tǒng)具有自身的特點，其功能與特征要求都是綜合考慮了空中監(jiān)視的相關要求而設計的。

2.2 低空防空

相關人士認為：探測和跟蹤巡航導彈與低高度飛行目標存在較大的困難，雷達系統(tǒng)雖可以進行探測和跟蹤低飛行目標，但其在探測和跟蹤過程中會遇到較多問題，如受地面背景影響其信號強度減弱和受多個虛假目標影響而難以進行相關的探測工作，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)則可以很好地避免上述現(xiàn)象。由于該系統(tǒng)的探測方式較為特殊，可以進行被動探測，不易被發(fā)現(xiàn)且能夠進行全面跟蹤，可以抵御反輻射導彈或射頻定位傳感器的襲擊，并且不會因外界因素而無法正常工作。另外，由于其角度分辨率較高，因此，它可以用無源的機動飛行分辨距離速率和距離，可以透過煙霧探看作戰(zhàn)地區(qū)的情況，進而可以更好地進行低空防空[3]。

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的應用原理較為簡單，通常是借助紅外探測器，且此探測器是以垂直線列形式工作的，其方位掃描和掃描視場皆成一個角度，前者角度大小為36°，后者角度需小于10°。巡航導彈、遙控駕駛飛行器、直升飛機以及人為操控的低空飛機等紅外搜索跟蹤裝置都有自身的特性，紅外搜索系統(tǒng)需對以上目標的特性進行一個全面的了解，目標對象并不是勻速運行的，其速度會由30 m/s加速到450 m/s，且它們的推進系統(tǒng)也不同。同時，目標的相關情況與相關設備都有著較大的差異性，目標紅外空間分布與方位角有著密切的聯(lián)系并以強函數(shù)的形式表現(xiàn)，紅外發(fā)射強度也不一致，其數(shù)量級不斷發(fā)生變化。

2.3 衛(wèi)星探測

衛(wèi)星載紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的應用較為廣泛，它可以對地面背景下的空中飛行器進行探測跟蹤，同時也可以探測跟蹤處于助推階段的導彈燃氣流，雖然早期的衛(wèi)星報警系統(tǒng)不具備紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的特征與功能，但為完善其內(nèi)容，衛(wèi)星報警系統(tǒng)也列入了其范疇。在低信噪比環(huán)境下，衛(wèi)星報警系統(tǒng)很難準確探測到干擾中的目標，且云層類型、地區(qū)類型以及地面背景具有復雜性，會干擾其探測工作，在此情況下，紅外跟蹤系統(tǒng)無法對微弱目標進行全面跟蹤，因此需要紅外搜索系統(tǒng)做出報警，以便能夠迅速探測到微弱目標，從而能夠提高探測的速度和效率。

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)裝置與其它系統(tǒng)不一樣，其中的下視系統(tǒng)具有較高的下視能力，可以對信號進行處理，能夠不受外界條件干擾快速捕獲微弱目標，這也是其它系統(tǒng)沒有的特征。通常情況下，經(jīng)過反射的目標信號會發(fā)生一定的變化，對參考背景而言它并不是靜止的，從而可以從背景中捕獲目標。空載紅外搜索跟蹤系統(tǒng)可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢彌補傳感器的缺陷，此外，其還可以通過信號的處理，快速選擇波段，而空中飛行器很難被探測，因此，像素配準在多幀處理技術中有著關鍵性作用。大部分系統(tǒng)都要對目標的面積、溫度、頻率修正以及監(jiān)視面積和位置進行詳細分析，不斷滿足實際要求，對傳感器而言，軌跡面積的值便是其最為關鍵的參數(shù)，在此基礎上，要對探測器的投影情況進行分析，得到其在地面上的最低點投影，進而為系統(tǒng)設計提供依據(jù)，最終決定其技術要求[4]。

3 結語

紅外搜索跟蹤系統(tǒng)在軍事偵查中占有絕對的優(yōu)勢，不僅可以進行空中監(jiān)視，而且可以進行低空防空和衛(wèi)星監(jiān)測，從而可以為軍事偵查提供安全性、準確性以及便捷性。因此，在實際的軍事偵查過程中，需充分發(fā)揮紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的作用，尤其是當前的社會背景和時代局面下，更需不斷升級和改進紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，以便更好地滿足現(xiàn)代軍事需求，從而不斷提高軍事水平和能力。

參考文獻

[1] 翟尚禮，白俊奇.紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的關鍵技術和解決途徑[J].指揮信息系統(tǒng)與技術，2013，4（6）：62-63.

[2] 劉忠領，于振紅，李立仁，等.紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代防御技術，2014，42（2）：97-99.

[3] 張樂，梁冬明，姚梅，等.紅外搜索跟蹤系統(tǒng)作用距離等效折算[J].紅外與激光工程，2013，42（1）：27-29.

[4] 郭晟男，付躍剛，劉智穎，等.紅外搜索跟蹤系統(tǒng)中的雙波段共孔徑光學設計[J].光電技術應用，2013，28（6）：37-39.endprint