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跪求军事侦察与监测技术的发展趋势

2019-08-27 20:15

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  展开全部现代战场是由部署在多维空间的光、电子装备和信息网络组成的巨大C4I系统,其中情报分系统是主要骨干之一。情报源于敌方目标的特征信息,通过己方部队采取各种侦测技术和手段获得后,直接或以声、光、电波的形式依托介质(空气、海水、大地)传送到接收站,经过加工处理、显示记录、判读分析等过程才能变成可用的情报。现代战场情况瞬息万变,指挥员必须及时掌握敌我双方的准确情况才能立于不败之地。因此情报工作必须连续、实时,信息处理自动化。无论采取何种手段,侦测是必不可少的程序。按侦测的目的分,有战略侦察和战术侦察;按侦测环境分,有地面侦察、水面侦察、水下侦察、航空侦察、空间侦察;按采用的技术途径分,有电磁波侦测、声学侦测、力学侦测等。

  其实利用电磁波反射来侦察目标的主动式雷达早已应用多年,但科学家深入研究电磁波的特性之后发现:任何物体,只要温度高于绝对零度(-273℃)时,都在不断地以电磁波的形式向外释放能量(热辐射),释放能量的性质与其温度和表面的粗糙程度以及颜色有关;同一物体在不同温度的环境中,辐射能量的频率分布也不同,而在常温下热辐射的波长都在红外波段;任何物体对电磁波都具有反射的特性,不同个体对同波长电磁波的反射能力也不同,同一个体对不同波长电磁波的反射能力也不同;物体对电磁波反射特性的差异,决定了它们在白光的照射下,拥有各自的颜色。此外,现代武器装备广泛应用电磁波,它的辐射频率和能量比物体的热辐射强得多,而且还包含了其它信息。针对这些特性,人们开发了许多电磁波谱侦测技术和装备,也就是所谓被动式雷达,利用上述原理所建置的被动式雷达系统有∶捷克生产的VERA-E 被动式雷达、美国的隐蔽哨兵雷达、法兰西的黑暗雷达以及德国的被动式雷达。

  随著被动式雷达技术的发展,隐形武器的战略战术在不久的未来必将改变,敌我双方都将顺应时势潮流采用新的进攻和防御战术。今后更将随著奈米材料和奈米电子技术的不断发展、被动式雷达系统的小型化以及隐形新技术的出现,使当前的这一波被动式对抗的层次逐渐升级,同时爆发新的变化。这一切都明显的预示现代防空系统已面临了全新的大变革,隐形飞机再也难以横行天空的日子即将到来,全新的高科技电子对抗战争已很难於现下加以描绘。

  光侦察是应用光波特性实现侦测敌方目标的技术,各种侦察平台所载的侦察设备一般包括照相侦察设备、红外侦察系统和侦察雷达等。随着光电技术、计算机与信息处理技术、通信和网络技术等的发展,一些先进的传感器和信息传输设备相继出现,为机载侦察设备的侦察监视能力的提高奠定了物质基础,目前主要应用无人机、有人侦察机、预警机、侦察卫星等平台进行侦察活动。

  不断发展的光电探测技术构成先进侦察系统的基础,超光谱成像技术应用前景看好,普通的光电成像技术主要依靠图像对比度和高的空间分辨率来分辨感兴趣的目标与周围背景。而光谱成像传感器是依靠目标与背景杂波的固有光谱差别,具有更好的反伪装、反隐身和反欺骗能力。光谱成像可大致分为三类:多光谱、超光谱、极光谱。美国计划将设计的第一种机载超光谱传感器系统安装在“捕食者”无人机和“先驱”无人机上,二代可见光超光谱传感器正处在研制的最后阶段,一旦成功,将构成未来无人机新型传感器的基础。此外,美国海军为EP-3飞机设计了具有远距离大范围探测能力的自指示长波红外超光谱成像系统HISTAR,并探索HISTAR与APY-6合成孔径雷达的结合。

  以往的航空电光相机虽然克服了胶片相机的弱点,但仍受气象条件、光线强度和飞行速度的影响,而且图像质量不高。为此,美国侦察/光学公司推出了第四代电光相机。第四代电光相机为分幅式相机,不同于采用推扫式扫描和全景扫描的电光相机。其核心技术是前移补偿技术,可以去掉由于机动飞行或高速低空飞行时拍摄照片的模糊部分,而且能够从图像中识别动目标和判读伪装/隐蔽的目标。采用前移补偿法、覆盖范围大,视场宽、具有立体成像能力,能够提供动目标显示、电光分幅相机内还可加装红外传感器,使工作范围由可见光扩展到红外,甚至红外、可见光同时使用、通用性强,可与其它系统兼容。

  1997年,美国海军陆战队计划在最新型的飞机V-22“鱼鹰”偏转旋翼飞机上装备第三代前视红外系统。这种第三代前视红外技术采用640×480中波红外锑化铟探测器。其探测距离是二代系统的两倍。雷西昂公司正在研制第四代前视红外系统,将采用HgCdTe传感器和先进的信号处理技术,可以覆盖整个可见光波段和近、中、远红外波段。可为飞机提供100多公里的红外搜索跟踪能力。第四代前视红外系统准备用于“全球鹰”无人机的红外搜索与跟踪系统以及美国海军的E-2C预警机。

  美国国防部从科索沃战争中发现了美国空军在军事能力上存在两大弱点:一是不能识别和攻击云层下的动目标;二是难以判定隐蔽目标或伪装目标。美国防部已将如何克服这两大弱点作为研究的重点。而合成孔径雷达在其中将大有作为,因为合成孔径雷达有如下突出特点:①具有全天候、全天时的侦察能力。当雷达工作在X波段时,可在云、雨、雾和烟尘环境下获得清晰的目标图像。②具有探测地下目标的能力。当雷达工作频率为20~90MHz时,可以探测到一定厚度植被中的目标,还可确定地表以下5~10m深处的地道、加固的掩体所通道和地下管道等目标。③具有一定识别伪装的能力。当雷达工作于多种工作模式,即采用不同的极化方式、不同的波束入射角、不同的观测次数和测绘走向对同一目标观测时,可获得几种图像,加以分析判断,从而鉴别出目标的真伪。④具有较强的生存能力。雷达具有多种工作模式,自身被发现的可能性很小。⑤具有动目标指示能力。能够监视和跟踪地面移动目标和低空飞行的目标。⑥采用先进的雷达成像技术。获得的图像与高分辨率电光相机的效果相近,图像分辨率可达0.3m,是目前雷达成像技术的最高水平。⑦具有信息快速处理能力。合成孔径雷达获得信息后能在飞机或空间飞行器上实时处理,也可通过高速数据传输系统发送到地面站进行处理。

  为了将侦察到的情报及时传送到指挥官手中,侦察系统必须包含先进的通信系统。机载通信系统一般采用空地无线电通信设备或卫星通信设备。美国的ATARS和TARPS-CD吊舱系统,已采用了数据传输速率为274M比特/s的宽带数据链路。

  数字化部队、数字化战场已成为当今各国关注的问题。所谓数字化,就是把语言、文字、图像等各种类型的信息变成数字编码,并利用数字式传输、处理系统,使信息资源为整个作战系统共享。顺应数字化的发展趋势、航空侦察系统必须实现数字化,从而加强系统的功能和有效性。

  电子侦测是利用电子装备截获、分析、识别敌方的电磁辐射,从中获取敌方电子装备的技术参数、类别、用途、位置或敌情资料。主要手段有地面电子侦察站、电子侦察飞机、电子侦察船、电子侦察卫星和投掷式电子侦察器材等。 在地面,有固定式和活动式电子侦察站之分,它们一般设置在与敌接壤的边境或海岸的高地上。 在空中,有有人驾驶电子侦察飞机和无人驾驶电子侦察飞机。它们可以对敌方浅近纵深地区实施不定期的电子侦察,灵活性好。 在海上,有电子侦察船,可以对敌方沿海地区、岛屿和舰船进行全面的电子侦察。 在外层空间,星载电子侦察设备将截获的敌方信号储存起来,在卫星飞经预定地域上空时用无线电发回地面,或将数据回收舱送回地面。卫星电子侦察范围广、速度快、效率高、不受国界限制,可在很短的时间内对敌国境内的电子装备进行全面的侦察,手段先进,但成本高、技术难度大。 此外,还有投掷式电子侦察器材,通常由无人驾驶飞机、伞翼、火箭等运载工具将其投放到敌方纵深重要军事目标附近,收集并储存敌电子设备的信号,在己方侦察卫星或地面(水面)控制中心的遥控指令下,将情报发送给该控制中心。一般不回收。70年代初,正当我国准备发射东方红卫星之际,在酒泉卫星发射基地附近地区的戈壁滩上就曾经发现过敌对国投掷的电子侦察设备,为此,基地组织部队对场区进行了卷地毯式的搜查活动。

  反电子侦测,主要采用干扰、诱饵、无线电静默、伪装、佯动,频率突跳等技术。

  电子侦察卫星现正日益受到各军事大国的青睐,但也存在不少问题。例如,它无法有效侦听到地下有线通信的信号、情报处理速度较慢、易受电子对抗措施的影响等等。为此,美军正在加紧研制第5代新型电子侦察卫星,并取得了突破性进展。第5代电子侦察卫星“入侵者”(intruder),该卫星是美国“集成化过顶信号侦察体系”(IOSA)的组成部分,是利用天基网的发展思路和新的设计理念研制的,目的是提高电子侦察质量,降低系统成本。它具有多轨道能力,可代替当今静止轨道和大椭圆轨道的卫星并集通信情报和电子侦察于一身。美国还在研制具有一定隐身特征的“徘徊者”(prowler)静止轨道电子侦察卫星和“奥林匹亚”(SB-WASS)低轨道电子侦察卫星。前者用于侦察、定位战略目标,后者用于海军、安全局等部门的电子侦察一体化计划。不过,考虑到资金等问题,美国国家安全局和国家侦察局已决定暂时不再投资建造新一代电子侦察卫星,而是在目前在役的IOSA-1的基础上进行改进,未来几年主要以“猎户座”地球同步轨道卫星为基本型进行改进。国家侦察局将在一项称为“先进电子情报体系结构”的研究中继续研究改进电子侦察卫星的方法。在研制新型电子侦察卫星的过程中,重点是要不断发展超大型天线技术。因为这种卫星天线很大,所以其收拢、展开和变形等处理技术很复杂。电子侦察卫星正向多功能、长寿命、实时性强和适应范围广等方向发展。进一步增强星上电子侦察设备的信号处理能力与处理速度,提高电子侦察卫星的抗干扰能力、变轨能力及抗摧毁能力,是美军电子侦察卫星的发展趋势。

  发展现状:以往,夜间侦察要借助人工光源(闪光灯、照明弹、激光器等等)照射目标和照相,或者借助雷达进行夜间侦察。现代夜视技术可以在微光(月光、星光、大气辉光统称夜天光)的环境中实现侦察。夜间,除了微光之外,还有红外线,这些不能为人类肉眼感觉和分辨,但使用夜视器材,把微光增强、把红外线转换到人类能够察觉的可见光,实现夜视。由此,夜视器材分为两大类:微光夜视器材和红外线夜视器材。它们有相同的原理:把微光或红外线转换成电信号,经过发光体转换成人眼能够看得见的光信号。目前夜视装备有主动式红外夜视仪、微光夜视仪、微光电视以及热像仪。

  它很像主动式雷达,依靠自身的人造红外光源发射近红外波段的光线去照射目标,同时接收目标反射的红外线,通过红外变像管转换为可见图像。其组成包括:

  光学系统,有物镜和目镜,物镜置于变像管前面,对接收的红外线进行聚集并进入变像管,目镜置于变像管后面,对变像管荧光屏的图像进行放大,以便于观察;

  红外变像管,是设备的心脏部件,真空管内有光电阴极、电子透镜和荧光屏。变像管输入窗口内表面的银氧铯材料,在1.2 波长红外线照射下向外发射电子,影响光电阴极各部位发射电子的密度,从而形成与输入红外线图像对应的电子图像;电子透镜是圆筒形金属阴极,工作时为较高正电压,迫使光电阴极发射的电子加速聚集到荧光屏对应的点上,形成较强可见光的电子荧光图像;电源,为仪器提供所需电压和电流。

  主动式红外夜视仪具有技术成熟、造价低廉、观测效果比较好的特点;自带光源,不受环境照明条件影响,可以获得较大的反差,易于区别目标和背景、涂复绿色伪装的坦克和绿色植被。作用距离与发射的红外线瓦红外探照灯的侦察距离为200到300米。但是,易于被敌方红外探测器发现,应用时务必加强隐蔽(如断续开机、频繁变换位置),减少暴露的机会。

  微光夜视仪发明于1955年。当年发现用碱金属锑钾钠铯制成的光电阴极,在受到微弱夜天光的照射也能发射电子,适于造成被动式夜视仪。目前已经发展到第3代产品。

  第1代微光夜视仪,是级联式像增强器夜视仪,其心脏部分就是微光管。微光管类似红外变像管,但其中光电阴极使用的是碱金属锑钾钠铯,对可见光敏感。

  第2代微光夜视仪是微通道板像增强器夜视仪。与第1代夜视仪相比,具有体积小、质量轻,不怕强光的干扰,适于在火焰和闪光环境中使用。

  第3代微光夜视仪,从改进光电阴极的半导体材料入手,使得对微光和红外都很敏感,把红外夜视仪和微光夜视仪统一在一部仪器上,在晴天夜间起微光夜视仪功用,在雨、雾天夜间发射红外线起主动式红外夜视仪功用,而且作用距离比第2代的更远。

  微光夜视仪可用于在夜间侦察前沿阵地的地形、敌方火力配备和活动情况,还可以安装在单兵轻武器和火炮上作为夜间瞄准具用,安装在机动兵器上可作为夜间隐蔽行驶观察道路用,安装在舰艇或潜艇上可监视水面情况和对敌实施攻击,广泛用于边防、哨所监视和防止偷袭。在星、月光条件下,可观察到800米远的人员和1500米远的车辆,在1000米以内可以识别。但是在全黑天完全失效,在雨、雾天不能正常工作。

  在微光夜视仪后加装摄像机就成了微光电视。摄像机输出的电信号可以通过视频电缆送达显示器(闭路微光电视),也可以馈至专用发射机通过天线传输,远处的显示终端通过天线接收信号后在显示器上显示(开路微光电视)。

  微光电视的特点:图像清晰,视距远(在良好天气作用距离大于10千米),开路微光电视可将图像送到50千米以外的指挥所;可以根据需要布设在前沿阵地、由人员携带进入敌方境内、装于直升飞机摄取目标图像,可以同时发往多个不同地点的有关部门使用;一台显示器也可以分别与不同地点的微光电视连接,根据需要选择观察某地的图像;适于在边防、海防线上分段设置作定向、定点观察用,甚至可代替巡逻;可作为重要目标的警戒监视和安全监视用;还可以用于反坦克导弹的发射瞄准。但是,微光

  电视存在体积和质量较大、耗电多、造价高、操作维修复杂、对天气和照明条件依赖性较大等缺点,应用受到限制。

  通过接收目标自身发射的红外线成像,反映了目标表面不同部位发射的红外线的强弱,表明该部位温度的高低,这种红外线成像就是热成像。

  特点:被动式工作,不易被发现;热辐射不受大气影响,白天黑夜都可透过雨、雪、雾观察;手持观察和瞄准射击的作用距离为2~3千米,在舰艇上观察水面可达10千米,在1500米高的直升机上可以发现地面单兵的活动,在20千米高的侦察机上可以发现地面的人群和行驶的车辆,分析海水温变探测水下潜艇。因此广泛用于战术、战略侦察,武器瞄准、制导,车辆、坦克夜间驾驶,飞机夜暗起飞、着陆,用于识别隐蔽在树林、草丛中的人员和车辆,甚至发现地雷阵。但是,热像仪靠温差成像,一般目标温差都不大,因此图像对比度低,分辨细节能力差。

  世界上微光夜视器件和仪器装备部队的产品型号已超过500种,主要是二代、三代甚至是四代夜视技术。美国在70年代开始生产装备第二代微光夜视仪。并于海湾战争中广泛应用了先进二代微光夜视器材,对敌形成单向透明战略优势。第三代、四代微光夜视技术。目前,世界上只有两家第三代象增强器制造商:美国ITT工业公司夜视分部和诺斯罗普·格鲁曼公司的电子系统部分。主要发展三代微光夜视技术,先后研制出OMNIII~OMNIIV等多种三代、高性能三代微光象增强器,并在此基础上发展了先进的超三代微光象增强器和无膜四代微光象增强器(OMNIV和OMIVI)。目前美国军方正在逐步完成高性能三代技术、超三代技术和第四代微光夜视系统的更新换代。超二代微光夜视技术。由于美国垄断并限制了三代夜视技术的交流和发展,欧洲各国寻求高于二代技术的新的技术途径。以法国PHOTONIS公司(原法国PHILIPS公司)和荷兰DEP公司为代表(现在这两个公司已联合组成了PHOTONIS/DEP公司),主要发展超二代微光技术,先后研制出SHD—3、XD—4、XR—5等多种超二代、高性能超二代微光象增强器。我国目前在超二代微光夜视技术方面取得了重要的进展,技术基本成熟。超二代产品已经能够小批量生产、列装。我国于1984年首次研制成功装有微通道板的第二代象增强器,并已应用于我国军事夜用。目前该技术已经基本成熟,具备了大量生产的能力和条件。我国用第三代双近贴式象增强器研制新型的第三代微光夜视眼镜的工作已取得重要进展,但仍远未达到商品化实用程度。总体而言,由于美国和西方国家对中国的尖端技术封锁,我国的微光夜视技术和国外先进技术仍有15~20年的差距。在微光夜视侦观装备方面,主要是应用先进微光象增强器全面提升总体水平,建设整系统的装备和测试条件。另一个方面,将微光夜视装备与红外热成像装备获取信息进行融合是一个重要的发展方向,例如彩色夜视技术。我国国防科工局下属几所学校如北京理工大学等在在该领域都取得了重要的科技成果。

  展开全部这是20世纪60年代兴起的一种探测技术,是根据电磁波的理论,应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息,进行收集、处理,并最后成像,从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。

  目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。利用遥感技术,可以高速度、高质量地测绘地图。

  遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线结目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功,大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统,其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多,主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。

  遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。在民用方面,遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。遥感技术总的发展趋势是:提高遥感器的分辨率和综合利用信息的能力,研制先进遥感器、信息传输和处理设备以实现遥感系统全天候工作和实时获取信息,以及增强遥感系统的抗干扰能力。

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