什么是红外侦察

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什么是红外侦察

一切军事目标(如海洋中的舰船,地面部队行动及各种装备,空中的飞机和导弹)都散发热量,发出大量的红外辐射。热红外侦察系统,主要通过红外探测器接收目标和背景的热红外辐射强弱差别(主要是目标表面温度的高低)来识别目标。

1.空间侦察与监视

侦察卫星依靠红外成像设备和多光谱仪可以不分白天、黑夜地获取大量的军事情报。

装有红外探测器的导弹预警卫星,从20世纪70年代以来一直监视着世界各国的弹道导弹发射,为国家及军事指挥部门提供警报,如目前美国国防支援计划中的预警卫星,在几十秒内就可以鉴别来袭导弹的发射和方向。

由于热红外成像仪具有独特的侦察能力,世界军事大国已将它广泛装备于军事侦察卫星和侦察飞机上。例如,美国导弹预警卫星上装载的热红外成像仪,可以探测到导弹尾部喷出的火焰,监视导弹的飞行方向,对来袭的导弹提供预警;海洋监视卫星上装载的热红外成像仪,可用来探测和跟踪海洋上的舰船,并能通过水面航迹与周围海水的温差探测到海水下的潜艇,而对于贴近海面飞行的低仰角导弹和飞机,红外技术装备比微波雷达能更有效地进行侦察、监视与追踪。冷战结束后,美国进行了全球战略调整,其中美军为未来作战提出的“能将全球监视系统和通信系统以及有关数据的合成与处理集中用于某一战区,形成信息优势”和“在全天候、昼夜条件下能伪装和突破防线,识别和打击重要的固定和机动目标”两种作战能力都与红外技术密切相关。预计美国将来的天基红外系统可在20s内,提供有关导弹发射和方向方面的精确信息,为拦截来袭导弹提供宝贵的预警时间。又如,在1991年的海湾战争中,美国的导弹预警卫星把伊拉克的所有导弹发射尽收眼底,然后及时地把有关信息传送给美军的“爱国者”导弹部队,使“爱国者”导弹有效地拦截了伊方的“飞毛腿”导弹,如果没有预警卫星为“爱国者”导弹系统提供信息,其拦截“飞毛腿”的效能将大打折扣。

2.空中侦察与监视

目前,用于各种作战飞机、武装直升机的导航和瞄准系统,主要是前视红外系统。配备前视红外摄像机等设备的导航吊舱和瞄准吊舱,用于飞机昼夜飞行和攻击的导航以及搜索、捕捉目标,为制导武器及非制导武器提供精确制导和瞄准,以提高命中精度。例如,美军的B-52轰炸机上的红外前视系统,可在1500m高度分辨地面人员,S-3A反潜飞机上的红外前视系统能在潜艇离开2h后,沿海面的热迹进行跟踪。美军的U-2高空侦察机、SR-71战略侦察机和“掠食者”无人驾驶机等飞机上都装备有先进的热红外成像仪。

现已大批装备的主流产品是采用扫描焦平面4N6N阵列的第二代前视红外系统。目前,红外探测技术已发展到第四代。扫描焦平面阵列(FPA)是硝镉汞多元线列并联扫描技术的进一步发展。它不仅增加了线列的单元数量,而且增加了线列(行)数,形成串并扫描:同时,采用多级时间延迟和积分(TD1)技术把串联扫描同一行单元的光电信号依次延迟并相加。它采用阻抗低的光伏型命幅水材料科,能与硅电荷耦合器电路低耗揭合,磷辐课多人而制成混成双片焦平面阵列

完焦平面阵列与硅电荷耦合需中间由钢柱连接形成夹层结构,红外探测器。

当黑那平面降列的优点在于降低了噪声等效温差(NETD)和最小可分辨温差(MFTD),因而使而视红外的探测面离增大了50%甚至1倍。但是,它的探测单元数量仍然不够多,满是不了全视场成像的要求,属于扫描线列与凝视焦平面阵列之间的过渡型。

生介基表前视红外系统的标造是凝视集平面体列。与前一代产品相比,维加了探到单元的数量。取消了光机扫描器,利用微电子技术把探测阵列和各种信息处思电路集成在一食步备代难加工且品贵的商幅求。”成视然平面所列散认为是想成像(包括前视红外)技术的一次革命,成为第三代热成像器的标志。

商是服高的机故光地你测系统中,已经开始大范围地采用第三代凝视型前视红外系统。例如,在LANTIRN2008LITENING1等项目中,都采用了35m的红外集平面器件“第西代演视红外系统体现在中被和长诚波段的同时工作能力方面,最近出现的多量子研红外探测器为这种双波极探测器提供了一种方法。具有不同光谱灵敏度的多量子耕层可以在纵向集成的结构中生长,通过在多量子阱叠层的中被红外和长波红外部分产生分开的接触层,实现了精确的像元匹配。多量子阱技术为人们提供了一种容易生产的多色焦平面阵列。这种技术允许人们对两种或者更多的颜色同时进行积分和读出,每一种颜色都在同一个焦平面降列上得到像元配准。这种像元配准多色焦平面阵列提高了系统的性能,同时也大大简化系统其他元件的设计,简化了现有多色设计中的多个焦平面阵列、扫描器和制冷器等,可降低系统的成本,减小系统质量,缩小系统体积,并能减轻计算机的处理负担,从而可以应用于更多的军事领域。

3.地面侦察与监视

与雷达技术相比,热成像技术还有两大优点:其一,是它可以产生有助于识别和认清目标的清晰图像;其二,它可以用作瞄准具,其作用距离完全可以与坦克炮和反坦克制导武器的射程相匹配。未来的坦克、步兵战车和反坦克制导武器都将配用热成像瞄准具,一些这样的瞄准具目前即将装备部队。

红外热像仪等可用于夜间的战场侦察与观测;配有红外热瞄准具,使反坦克导弹和火炮等武器能在夜间对目标进行精确定位、跟踪和射击;在火控系统中配有红外跟踪电视摄像机和高炮防空系统,不怕电子干扰,能有效地对付遥控飞行器和巡航导弹的威胁;配有红外夜视仪的坦克等车辆可在夜间关灯行驶,车长可在夜间进行观察和指挥,炮长可在夜间进行瞄准射击。利用人或无人驾驶的侦察机和侦察直升机等携带的红外相机、红外扫描装置等设备,对敌方军队及其活动、阵地和地形等情况进行侦察与监视。

夜视器材分辨率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪既可用于在发射掠海导弹时提供目标数据,还可用于探测和报警敌方掠海导弹,减少反辐射导弹袭击的可能性。配备热成像设备在内的光电火控系统,便于识别目标并缩短武器系统的反应时间。红外激光雷达兼有测距、测速和成像等3种功能,目前测距精度小于1.5m,测速分辨率约为1m/s,成像距离约为3~5km,已广泛用于飞机的夜间导航。

第一种非制冷型第三代前视红外系统将使用高性能单色传感器,采用1000×1000元凝视焦平面阵列,可用于陆军计划的理想班组武器和无人驾驶地面车辆。第二种非制冷型第三代前视红外系统,将是一种低成本微型前视红外系统,采用小型凝视阵列,其质量和功耗可减少到使其足够便宜、足够轻便,以至可以向小型手电筒那样装备每一位徒步作战的士兵:可能用于小型无人机或用作遥控监视传感器以及士兵通用传感器。士兵将可以通过头益显示器观看影像,也可以像手持装置那样使用,绕过墙角瞄准而不暴露士兵自己,还可以夹在步枪或头盗上作为昼夜瞄准具。

将无源被动式红外探测器隐蔽地布设在监视地区或道路附近,可用于发现经过监视地区附近的运动目标,并能测定其方位。