1 引 言

在现代强电磁干扰的复杂战争环境中,光电技术以其高的时域、空域和频域分辨力,较强的抗电磁干扰能力以及良好的战场适应性等特点,在导弹预警、高精度跟踪和制导、抗反辐射导弹、抗低空/超低空突防和反隐身等方面具有突出优势。光电跟踪系统作为重要的军用光电技术装备,经过现役反导武器系统的使用证明,是实现对精确制导武器探测、识别、跟踪的一种有效的手段[1-4]。

但是,随着科学技术的进步,精确制导武器不断朝着远程化、精确化、隐身化、快速化方向发展,具有高超音速、大机动、超低空飞行和大俯角攻击能力的武器装备不断涌现[5-9]。传统的光电跟踪系统主要针对亚音速及超音速飞行目标,不能满足对具有高超音速、大机动能力精确制导武器的跟踪。鉴于此,必须通过技术创新,体制创新提高光电跟踪系统对新型精确制导武器的探测、跟踪性能,进一步提升光电防空反导武器系统的作战效能。

2 国外精确制导武器发展动态

随着世界反恐形势和区域战争威胁的升级,近几年来,世界各国积极推进先进精确制导武器的装备、部署,同时大力推动下一代精确制导武器的技术研发,为下新型精确制导武器的发展进行论证和技术储备。发展趋势主要有：

2.1 防区外作战能力

随着反导技术的发展,导弹携带平台面临的威胁越来越大,保护作战平台的最好方式是提高导弹射程,实现防区外作战。表1所示是各国反舰导弹目前的增程计划。

1.2 治疗方案 确诊患者按照AL的标准化疗方案进行诱导治疗，其中AML多采用以阿糖胞苷为主的吡柔比星+阿糖胞苷(TA)、米托蒽醌+阿糖胞苷(NA)、伊达比星+阿糖胞苷(HA)等方案，ALL多采用以长春瑞滨+地塞米松(VP)为基础的吡柔比星+长春瑞滨+培门冬酶+地塞米松(DVLP)、吡柔比星+长春瑞滨+培门冬酶+环磷酰胺+地塞米松(DVLCP)等方案。强化巩固治疗多使用原诱导缓解方案及大、中剂量阿糖胞苷单药交替化疗。

 

表1 各国现役反舰导弹增程计划Tab.1 Extended range program of anti-ship missiles in service

  

国家型号计划服役时间原射程计划射程俄罗斯Kh-22巡航导弹20184001000日本12式岸舰导弹2023150300印度布拉莫斯导弹未知290600美国捕鲸叉ER未知124248

2.2 饱和攻击、协同作战能力

分布式集群作战可以显著提高精确制导武器的突防能力,显著提升导弹类武器的作战效能。对于现役的精确制导武器,为了进一步提高突防能力,各国正在通过技术改进,进一步降低成本,加大列装数量的方式,加强饱和集群攻击作战能力。如当前JASSM导弹单枚成本为143万美元,美国空军希望新的远程亚音速空地导弹成本低于100万美元。印度当前正在开发布拉莫斯导弹的小型化型号布拉莫斯-M,同时加速推进空射型布拉莫斯(即布拉莫斯-A)导弹的列装工作,其下一代布拉莫斯导弹将更小、更轻,此举将大幅提升布拉莫斯导弹的饱和攻击能力。

超低空掠海飞行高度介于0.5～100 m,该飞行方式常用于亚音速导弹,并不适合超音速、高超音速等反舰导弹,后者多采用高空或临近空间飞行方式。“冥河”、“飞鱼”、“捕鲸叉”、“奥托马特”和“企鹅”等亚音速弹巡航段均采用超低空掠海飞行方式,可以避免导弹被过早发现,能够有效提高打击的隐蔽性。

在针对城乡进行规划的时候，由于缺乏科学性和合理性，势必会直接导致对生态环境造成严重的不利影响。甚至严重的情况下，还会直接导致生态环境遭受到严重的破坏影响，不仅资源会出现严重的浪费现象，而且成为交通也会越来越堵塞等。除此之外，在针对城乡进行规划的时候，并没有按照规定的要求和标准制度来进行，这样在无形当中就会导致生态环境的破坏度被加大。

2.3 末端突防机动能力

目前巡航导弹的弹道机动方式主要有超低空掠海飞行和末端突防机动。超低空飞行的目的是力图让敌方“看不到”,机动则力图使敌方“看得见,打不着”。

1284 Relationship of learning burnout and subjective well-being of military medical university students and the mediating role of psychological capital

各国还通过技术升级,加装通信数据链路的手段,使导弹具备网络化协同作战能力,增强突防效果。如美国计划研制的灰狼导弹具备网络化协同编队作战能力,可以与现有武器系统协同作战,增强武器系统的整体作战效能。2016年4月28日,“弹簧刀”单兵巡飞弹公布最新升级型号Block 10C,升级加密通信链路,增加与其他作战平台网络化协同工作能力[10]。

但是目前用于反导拦截武器系统的光电探测系统,其作用距离、跟踪精度和反应时间都难以满足对新型高超音速目标的跟踪需求。另外,随着激光武器逐渐走向实用化,其零反应时间可为防御高超音速目标提供有效打击能力,但现在的跟踪能力尚不能满足激光武器拦截与毁伤高超音速目标的高精度跟踪需求。

2.4 下一代技术发展

目前已知下一代巡航导弹的研究重点是突防能力,而突防技术可能在高超音速突防和亚音速隐身两种方案中选择。目前高超音速技术已成为当前各国研究的热点,表2所示是各国高超音速武器发展计划[12]。

 

表2 各国高超音速武器未来发展计划Tab.2 Hypersonic weapon programs all over the world

  

国家项目/型号计划/目标美国高速打击武器(HSSW)30 min打击全球目标俄罗斯“锆石”高超音速巡航导弹(3M22 ZIR-CON)巡航速度5 Ma,末端突防速度超过6 Ma(7300 km/h),已成功试射,预计2018年装备海军。法国ASN4G战略超音速空地巡航导弹飞行马赫数8或更高速度飞行印度布拉莫斯-2高超音速巡航导弹飞行马赫数为5,并计划在2017～2018年首次试射,在未来十年内替换现役布拉莫斯导弹。日本空舰型ASM-3反舰导弹和岸舰型SSM-2反舰导弹预计飞行速度3～5 Ma。

3 光电跟踪技术现状

光电跟踪技术的主要军事应用是用于突防导弹的末端拦截,光电跟踪系统通常作为反导舰炮火控系统的跟踪子系统使用,可独立形成光电火控通道完成火炮武器的射击,用于拦截突防的目标。典型的光电跟踪系统都具备两项基本功能,一是对目标实施跟踪定位,二是能够实时测量目标的点坐标值。在反导舰炮火控系统中,光电跟踪系统根据目标指示,自动或人工辅助捕获、跟踪目标,实时测定目标信息,并实时传送给火控系统。火控系统对目标数据进行处理,并根据载体姿态、弹道和气象数据,自动解算出射击诸元,通过随动系统控制火炮转向和射击[13]。表3所示是目前已装备的光电跟踪系统的主要性能指标[14-16]。

 

表3 典型光电跟踪系统的性能指标Tab.3 Typical EO tracking systems specifications

  

美国密集阵法国NAJIR法国VOLCAN意大利LINCE荷兰瞭望台俄罗斯卡什坦传感器配置红外摄像机激光测距系统光学瞄准具红外热像系统电视摄像机激光测距机热像系统电视摄像机激光测距机热像系统电视摄像机激光测距机彩色电视微光电视黑白电视热像系统激光测距机-方位范围n×360°n×360°n×360°n×360°n×360°n×360°俯仰范围-25°～70°-20°～70°-40°～80°-15°～72°--17°～90°角速度80°/s方位90°/s俯仰60°/s180°/s60°/s--角加速度120°/s290°/s2240°/s2100°/s2--测距精度-4 m(rms)±5 m---测角精度-0.8 mrad0.2 mrad--2.3～2.97 mrad作用距离7 km对飞机8～10 km对飞机7 km;对舰艇15 km对飞机7 km;对导弹6 km对飞机25 km对导弹8～10 km反应时间—5～7 s5 s———

对于光电跟踪系统而言,其使用的探测器主要有紫外、可见光、近红外和短/中/长波红外波段,可以获取多波段的目标光谱信息。对于高超音速目标,由于相对于亚音速目标飞行速度更高、弹径更大、发动机燃料在弹体外燃烧更加猛烈,虽然采取了一定的雷达和光电隐身措施,但是其飞行时蒙皮高温、发动机尾部烟焰等使其光谱特性更强,有利于光电探测器的探测、跟踪。同时,光电跟踪系统是被动方式工作,不易被敌方发现,具有较好的隐蔽性；其使用的红外热像仪、电视摄像机视场较小,激光测距机发射束散角更小,分辨率高。光电跟踪系统测角精度可到几百微弧甚至到几十微弧,测距精度可到米级。因此,光电跟踪系统在拦截新型精确制导武器时具有不可替代的作用,它可使防空反导武器系统看得更清、打得更准、生存能力更强、反应速度更快。

由于高超音速精确制导武器飞行速度非常快,留给反导武器系统的反应时间很短,必须尽早发现、尽早跟踪,给反导武器系统预留更长的反应时间。因此,必须进一步提高光电跟踪系统的作用距离,要求从传统的几公里,提高到十几公里,甚至更远。

虽然超低空掠海飞行对于导弹初始和巡航飞行段的隐蔽是有效的,但规避反导武器系统拦截的最有效方式是末端弹道机动。为了提高导弹的突防能力,目前反舰导弹一般都采用末端机动,以弥补超音速反舰导弹隐身性能不佳、超低空飞行能力差的不足。导弹末端机动的方式主要有：(1)跃升机动,如美国的“捕鲸叉”(AGM 284A)；意大利的“奥托马特”。(2)蛇行机动,如俄罗斯的“白蛉”(3M 80)；(3)摆式机动；(4)螺旋机动(或称滚筒式机动),如美国的“飞鱼”(MM40 Block3)等[11]。末端弹道机动可以采用超低空水平弹道接近目标,以水面蛇形机动等方式对目标进行攻击,或拉起下压并进行锥形机动,以大落角攻击目标。还可以充分利用反舰导弹推进系统或气动特性,采用末端变外形增速控制技术,使导弹从亚音速跨越至超音速或者从低超音速跨越至高超音速,以较高的速度攻击目标,使敌防御系统来不及响应而失去拦截机会。

4 光电跟踪技术未来发展需求

随着新型精确制导武器突防能力、隐身性能和机动能力不断提升,用于引导反导武器火控系统的光电跟踪技术必须在作用距离、跟踪精度、反应时间、抗干扰能力等方面有较大提升。

4.1 进一步提高对高超音速精确制导武器的作用距离

专名屈折变化之非本真性的意义在于殊相相对于语言的独立性：虽然我们对语言的不同使用方式创造了各种不同的对象，然而在某种意义上，殊相可以被视为语言不得不原封不动地接纳的前语言“自在客体”，而作为其语言上的对应物，本真专名在充当句子之专名时在很多语言中都不经历变化。

提高作用距离的主要方向是采用前端高灵敏度的光电子探测器件和提高后端信号处理及目标提取能力。研究方向是：(1)采用大面阵高性能焦平面红外探测器,逐行扫描、高帧频电视摄像机及数字视频技术提高对目标的成像探测威力,提高图像采样频率至100 Hz以上,进一步减小视频输出延时；(2)采用高重频激光测距技术将测距重频进一步提升,同时合理的选择工作波段,提高发射功率,减小发射束散角,进而提高测距威力和精度；(3)针对目标的不同波段光谱特征,对目标图像信息进行融合,并采用多种视频跟踪模式进行嵌入式视频数据融合实时处理技术,提高在复杂背景条件下对高超音速精确制导武器的探测、识别、捕获和跟踪性能。

4.2 进一步提高对大机动精确制导武器的跟踪精度

关于隐秀感原理。此原理特别适用于以最简约的形式，隐喻最深远的内涵的一切当代艺术作品，我们可以看看马克·罗斯科与巴内特·纽曼抽象表现主义作品。罗斯科《61号(褐与蓝)》没有情节，没有形象，只是方正的蓝底上铺排一块褐色的方块，再于褐色方块上，刷一毛边的蓝色小长方块。全幅薄薄方块漂浮在蓝色的无限的空间中，闪烁着迷离、忧郁、悲剧性的光泽，可以说色块的配比、衬托与暗示，极有隐秀感，令人甫见即被召唤进其欲说还休的意境中。纽曼《英雄的与崇高的人》，五米多长炽烈的鲜红色长方块上，隐现着5条竖线分割，若将画面与标题相对照，似曾相识之感扑面而来，然而即之愈远，画面关于“崇高”的隐秀，便栩然而出了。

直到无法满足总时间约束由此可以确定小车移动过程中各停留点的停留充电时间，同时规避了节点剩余能量小于能量阈值的情况.

可通过研究高带宽高精度光电惯性器件、高帧频实时成像探测技术、高速高精度处理芯片、高速大机动目标复合跟踪控制算法等,提高系统高速处理控制任务的实时性、光电多采样率控制系统带宽和快速响应性,从而提升光电跟踪系统的跟踪精度。

传统的光电跟踪系统不具有对大机动精确制导武器的稳定跟踪能力,新型光电跟踪系统必须在保精度的条件下,实现对4～5 Ma及以上超低空飞行、蛇形、螺旋、末端跃升俯冲等目标的稳定跟踪,这是反导武器系统对大机动高速精导武器实施精确拦截的基础。同时为了满足激光拦截武器系统对目标跟踪的高精度要求,跟踪精度应达到几十微弧以下。

4.3 进一步减少从发现到输出目标诸元的反应时间

由于高超音速精确制导武器的飞行速度一般在4～5 Ma及以上,用于高速目标反导武器系统的光电跟踪系统必须要满足其快速反应的需求。传统的火炮用光电跟踪系统反应时间较长,按照目前这个反应时间对于打击亚音速目标可以满足要求的话,那么对于4～5 Ma及以上的高超音速武器显然是不够的,需要大幅缩小,因此必须进一步减少从发现到输出目标诸元的时间,否则整个反导武器系统都会失去其生命力。

可通过研究:(1)提高跟踪伺服平台结构刚性,减小体积、重量,减小转动部分的转动惯量,减小摩擦、扰动力矩等,提高平台的固有特性,提高伺服系统的控制特性；(2)进一步增大控制电机的输出功率并优化控制参数,提高转动的角速度和角加速度,进而减小反应时间；(3)提升图像处理单元对目标的自动跟踪性能,减少在复杂背景条件下的虚警率,从而进一步减小反应时间。

4.4 进一步提高复杂战场环境下目标跟踪的抗干扰能力

传统的光电跟踪系统由于受到复杂战场环境如战场烟雾、阳光闪烁、云、目标遮挡等影响,存在虚警率高、跟踪不稳定,甚至目标跟踪丢失等问题。对于新型光电跟踪系统必须克服上述问题,进一步提高复杂战场环境下目标跟踪的抗干扰能力。

通过对目标、环境以及干扰源的光学特性和运动特征进行分析研究,采取相应的干扰抑制措施,如：(1)利用目标位置特征、形状特征、灰度特征和数量特征等剔除瞬间干扰,提高光电跟踪系统自动跟踪目标的能力；(2)采用多光谱、超光谱探测及图像融合,提高目标自动识别能力,从而实现在复杂战场环境下对自然干扰和目标干扰的抑制,提高目标跟踪的抗干扰能力。

如果政府要进行跨流域调水，就必须从水源区获得水权，而不能再像以往那样通过行政方式调配水源，实质上是让水源区作出牺牲。这很可能意味着调水的成本会增加。如果真是这样，这不过是原来隐含的成本现在显现化了，反映了调水的真实成本。真实成本的显露对真正的水资源高效配置无疑是有好处的。

5 结束语

世界各军事强国都在不断地进行着高超音速精确制导武器的研究、试验和下一代的预研论证,在不远的将来,这类武器的大量装备,必将革新现代信息化战争的作战理念和战争模式。新型光电跟踪技术必须紧跟时代的步伐,不断创新概念、原理,不断改进、完善,不断加大新技术、新材料、新产品在新装备中的应用力度,更好地满足新型精确制导武器反导系统的需求,克敌制胜,提升我军战斗力,构筑坚实的防御盾牌,赢得高科技战争的最终胜利。

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