光电定位与光电对抗
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前言

光电对抗技术是由大气光学、光电探测、目标识别、跟踪定位、信息处理、光电打击等多种技术交叉融合而成的综合学科,是“武器信息化,信息武器化”的集中体现。其中,发现目标和保持对目标的定位是光电对抗的基础,光电打击是光电对抗的应用,对抗则主要体现在光电信息的隐身/反隐身、干扰/反干扰方面。

本书覆盖紫外、可见光、红外、毫米波和激光等技术在光电定位和光电对抗中的应用,介绍了一些典型的光电对抗装备,论述了相关原理和方法。

全书分为10章,各章内容安排如下:

第1章为绪论,介绍光电对抗的基本概念、基本特征和技术环节,将光电对抗体制分为光电侦察及告警、光电定位、光电制导、光电干扰和强激光束打击等5个技术环节,并简述相应环节的发展趋势。

第2章论述大气的衰减,气象条件的影响及分析模型,背景环境的影响,目标辐射源以及光辐射侦察的方法。其中所涉及的气象条件,包括霾、雾、雨、雪、云、大气湍流效应、热晕、战场遮蔽与沙尘暴,对这些条件的克服和应用是有效实现光电对抗所必需的,也是后面各章理论分析的基础。所列举的典型目标辐射源包括火箭、导弹、重返大气层的再入段导弹、飞机以及地面军事目标。

第3章介绍各种光电制导技术,如红外点源寻的制导、红外成像制导、激光制导、电视制导、光纤制导、毫米波制导和多模复合制导。光电定位是利用光电系统对目标方位的确定,后来发展到可以确定目标的距离。光电制导是运动的战斗部(导弹、炸弹、炮弹)对已定位目标的锁定和跟踪,是间接光电打击手段;激光武器则是直接光电打击手段(详见第10章有关“高能激光武器”的内容)。

第4章介绍各种光电侦察告警技术,例如主动式激光侦察告警、被动式激光告警、红外侦察告警、紫外侦察告警、毫米波侦察告警和光电综合侦察告警等。关于毫米波在大气中的传播,请参考有关专著。

第5章讨论目标跟瞄装备和交叉定位方法。首先介绍激光目标指示器、激光雷达和IRST系统等装备;其次论述基于IRST的双波段探测的被动测距、单波段探测的被动测距;然后分析和讨论基于双站基线交叉定位的测距原理及方法的改进,研究从基线测距到双目视觉测距的演化;最后给出一种激光源的被动测距定位方法。

第6章开展基于光学成像的单站被动测距研究。首先,论述镜成像系统与成像约束,介绍基于透镜成像的被动测距;其次,论述小孔成像系统与成像约束,介绍基于小孔成像模型的被动测距;再次,专门研究基于目标线段特征的被动测距,提出目标虚拟圆特征的概念,并将它应用于被动测距;最后,分析基于特征线度测距的性能分析。

第7章论述光电无源对抗技术中的遮障、伪装、隐身、光电假目标等技术,并介绍飞行器无源光电隐身技术。光电无源对抗发端于对红外制导导弹的对抗,而制导系统对目标的攻击要经历3个阶段:目标探测、目标识别和目标跟踪。针对这3个阶段,可采用的相应对抗措施为遮障或伪装、隐身和干扰。

第8章讨论多种光电有源干扰技术,包括红外干扰弹、红外有源干扰机、强激光毁伤、激光欺骗干扰、毫米波有源干扰、GPS干扰机以及紫外有源干扰。

第9章针对光电对抗的评估与仿真研究,介绍国内外光电对抗效能评估技术的现状,阐述光电对抗的评估准则、光电对抗效能评估的技术途径、光电对抗系统的实验评估法,并介绍光电对抗系统中的半实物仿真。

第10章讲述光电对抗的典型系统,涉及第四代战机、机载光电定位系统、无人机、舰载光电告警系统、舰载光电干扰系统、舰载高能激光武器(防空和反导)、各种地基激光防空武器系统,以及天基定位与光电对抗系统等。

本书第5、6章内容直接来自国家自然科学基金(60872136)、陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2011JM8002)的研究成果。

本书由付小宁、王炳健和王荻编著,其中第1、2章和第5~8章由付小宁编写,第3、4章由王炳健编写,第9、10章由王荻编写,全书由付小宁统稿;参加文稿编写或整理工作的还有牛建军、王会峰老师,以及研究生王洁、高文井、何天祥和侯国强。

白露教授审阅了本书部分章节,特别是对第2章提出了不少宝贵的修改意见,在此表示感谢;此外,感谢杨庭梧、程玉宝、汪大宝在书稿撰写过程中对编著者的帮助,感谢多年来光电探测技术教学班上一些研究生、本科生所收集的素材。

由于时间和水平有限,书中必定存在疏漏和不足,恳请读者不吝指正,以便今后逐步改进和完善。联系方式:xning-fu@163.com。