光电告警技术分析及现状

摘 要：光电告警技术日益成熟发展，在信息化战争中得到了广泛应用，使战争的进程和结局产生极速变化。文章介绍了光电告警技术及装备的发展现状，并对激光、红外与紫外告警三种光电告警技术做了分析比较。

关键词：光电告警；激光告警；红外告警；紫外告警

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0014-02

光电告警技术日益成熟发展，在信息化战争中得到了广泛应用，使战争的进程和结局产生极速变化。光电告警是指运用光电技术手段，对敌方光辐射源或光散射源进行探测、搜索、定位、辨识、测定，并确认其威胁程度，提供相应情报和告警信息的战争行动。目前主要的光电告警技术有激光告警、红外告警、紫外告警，下面分别进行阐述。

1 激光告警

激光告警装备所告警的主要对象是1.06 μm、1.54 μm和10.6 μm的激光。最近正在开发以伤害人的眼睛为目的的激光武器，Nd：YAG激光的2次谐波（波长：0.532 m）和氩激光（波长：0.515 m）等可见光波段的激光也成了威胁。

按照工作原理分为光谱识别型和相干识别型两种，光谱识别型又分为非成像型和成像型。现装备的激光告警器大多为光谱识别型，并采用直接探测拦截方式。探测光源时需要将目标和背景分离，通过波长识别和时间识别，提取出激光光源。波长识别利用光谱滤光技术，能够探测限定了探测波长范围的脉冲激光和连续振荡激光。时间识别探测激光的脉冲重复频率，与背景光的直流信号分离，波长范围很宽，但只限定脉冲激光。激光告警装置的告警范围，水平方向必需做到360 °，采用两种方法实现，一是采取多个单元探测器并联的方式，二是采用2维阵列凝视探测器方法。

单元探测器并联方式通过结合集光（聚光）透镜和单元探测器，比较各个探测器的信号水平（电平），进行方位分辨。方位分辨能力取决于各个传感器的视场角和传感器的数目。2维阵列探测器配有宽视场光学系统，探测器自身具有角度分辨能力，能够进行精密的方位测定。单元探测器方式的角度分辨能力为15～ 45 °， 2维阵列方式的为< 1 °。探测波长区域由使用的光学系统和探测器的波长来决定，现正在研究开发有望成为威胁激光波长的0.5～1.1 μm区域。另外，单元探测器使用的是硅发光二极管，而2维阵列使用的是硅/CCD固体摄像器件。

经过20多年的发展，各国研制的激光告警设备已多达百种，陆军典型装备有英国的LWD21车载激光告警器、法国的OBRA车载激光告警系统、南斯拉夫LIRD激光告警器、挪威RL1激光告警器，德国的COLDS通用激光探测系统、美国的HALWR高精度激光告警接收机和FOALLS离轴激光定位系统等。

例如，美国AIL系统公司研制的“高精度激光告警接收机”（HALWR），覆盖范围为方位角30 °，俯仰角为20 °，灵敏度为

0.28 mW/cm，而测量角精度接近1 mrad，这足以支持激光武器对抗威胁目标。

2 红外告警

红外告警器可分为扫描型和凝视型。前者的红外探测器采用线列器件，靠光机扫描装置对特定空间进行搜索，发现目标。后者采用红外焦平面阵列器件，直接搜索特定空间。

红外告警器主要由光学接收系统，红外传感器，信号处理器，显示告警以及伺服系统等部分组成。其中光学接收系统主要由光敏材料，光学系统，光信号处理设备，和集光装置组成，光学系统主要起到滤光的作用，防止受到可能的背景红外辐射干扰，导致告警失败，虚警率高。光信号处理装置将光信号处理后经集光器把光信号传到红外传感器上，实现光电转换，在进一步在电信号处理器中完成处理，判别目标类型，进行告警。

使用红外探测器在进行宽视场预警时，云、海面以及地面物体的阳光反射等所谓的背景光噪声都会被当作目标被探测，所以会发生虚警。为减少这种虚警，需要进行利用探测波长区域、滤光（波）器特性以及信号处理技术等来降低虚警的研究。

另外，还要利用导弹和背景光噪声的红外反射特性的差异研究识别处理两波长光谱的方法。

现已发展成熟的红外告警系统有法国的“旺皮尔”（VAMPIR）系列、美国和加拿大联合研制的AN/ SAR-8系统、法国和荷兰联合研制的“天狼星”系统等。典型的陆军红外告警装备有英国的ADAD防空红外告警机、意大利的ELT/CAT手持红外导弹告警机和以色列的“钢琴”车载无源导弹逼近告警系统等。

美国和加拿大联合研制的AN/SAR一8红外搜索与跟踪系统，用于补充舰载雷达警戒系统功能，探测掠海飞行导弹。其技术性能是：视场方位角360 °，俯仰角20 °；虚警率为1/40 min；工作波段为3～5 μm和8～14 μm；探测距离大于10 km。

3 紫外告警

紫外告警是通过探测导弹羽烟中处于日盲光谱区的紫外线辐射来发现目标的。日盲光谱区是指波长在200～300 nm波段的紫外辐射，由于太阳辐射（紫外辐射的主要来源）在这一波段的光波几乎完全被地球的臭氧层所吸收，即在这个波段，大气层中的背景辐射几乎为零，所以称为日盲。

在该空域内，太阳光紫外辐射的能量极其有限，而常见的战术导弹飞行的动力是燃料加助燃剂，在低空飞行时燃烧形成处于日盲光谱区波段的紫外辐射源，利用紫外探测器就能在微弱的背景下探测出导弹。紫外告警器主要由两种告警方式：概略型紫外告警，成像型紫外告警。

目前研制的第二代导弹逼近紫外告警系统是以多元或面阵器件为核心探测器，它角分辨率高，探测能力强，可对导弹进行分类识别，所以具有优异的技术性能。德国宇航公司研制的MILDS22紫外告警系统，用来探测超音速导弹的发射与逼近。它采用高灵敏度、高分辨率的成像型紫外传感器，使用实时图像处理和专用软件算法，并能有效抑制虚警。系统反应时间 0.5 s，角分辨率为17 mrad，总重8 kg，探测距离为5 km。

4 几种告警技术的比较

目前在导弹临近告警方面采用的技术方法主要有四种：依赖雷达工作的主动式告警系统， 被动式的红外、激光和紫外告警系统。由于雷达是主动式工作， 因此具有易于暴露自身目标和目标到达角测量精度较低的缺点。

激光告警方式只对激光制导导弹有效， 而对于红外制导和图像制导导弹则不起作用。

红外和紫外告警方式由于分别是探测导弹尾焰中的红外线和紫外线， 因此对以任何方式制导的导弹都有效， 被作为主要告警方式。

4.1 红外型告警系统的主要优点

对于红外型告警系统来说， 其主要优点是：

①探测距离远。

②采用双色红外的告警系统， 8～14 μm 的探测器。当燃料已经燃尽时， 在处于最后惯性飞行的导弹仍有探测跟踪能力。

4.2 红外告警系统的缺点

①其虚警率较高， 尤其是在中低空的情况下（由于地面的红外源较多）。

②在体积、重量和造价方面都劣于紫外型系统。

紫外告警系统由于紫外线受大气散射的影响，所以在作用距离上， 目前劣于红外型。但是它具有较低的虚警率， （德国和法国研制的MILDS22的虚警率低于1/90 min ）。

此外，在体积、重量及造价方面也具有竞争优势， 特别是对于中低空飞行的直升机、运输机及地面战车来讲， 是一种较好的选择。根据目前的分析来看， 高空飞行的飞机以采用双色红外（可降低虚警率） 告警系统为好， 而中低空或地面则需采用紫外告警系统。

此外还有一种将两者共用的作法， 但值得注意的是， 在红外紫外共用的系统中，首先由紫外系统确定目标（因为其虚警率低）， 然后转变为红外系统（因其精度较高， 且8～14 μm 的红外系统可在导弹燃料燃尽时仍可探测跟踪） 来继续跟踪。

从目前国外研制、使用和评估的情况来看， 红外和紫外两种告警系统都是很具有生命力的， 并且具有各自的优势领域。对于紫外告警系统来讲， 如果能进一步提高紫外探测器的灵敏度， 将会因其虚警率低， 体积小、造价低而得到更广泛的应用。

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