光电隐身技术

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光电隐身技术范文第1篇

【关键词】激光；隐身技术；材料隐身技术

0 引言

军事激光技术在战场上的广应用，对战场目标的生存构成了严重威胁。随着激光技术的发展，激光探测、制导器材的性能必定会越来越高，这就给激光隐身技术提出了越来越高的要求。激光隐身技术已成为现代隐身技术的重要方面，是军事目标隐身领域的战略，战术与战斗的迫切需要。

1 激光隐身原理

激光具有高的方向性、单色性和相干性。因此，激光雷达、测距机、制导系统和指示器常用向目标发射一定波长的激光，通过接受其反射回波来探知目标的距离。激光器探测方程为[1]：

PT是发射的激光功率；PR是接收的激光回波功率；ΩT是发射波束的立体角；Ωr是目标散射波束立体角；Ar是目标面积；Ac是接收机有效孔径面积；ρ是目标反射率；τ是单向传输路径透过率；R是激光雷达作用距离。

由（1）式知实现激光隐身主要措施是最大限度的降低目标对激光的反射率ρ，减小目标面积Ar，增大目标散射波束立体角Ωr，以有效地降低激光雷达、激光测距机、激光制导武器的作用距离。激光隐身的主要途径就是采用外形技术和材料技术。

2 材料隐身技术

2.1 光学干涉隐身[2]

利用光学干涉原理来设计和研究光谱吸收涂料也是一种重要手段。若在折射率为no的入射介质（若为空气no=1）和折射率为n1的基底介质之间涂上一层厚度为d，折射率为n的薄层材料，当光垂直入射且薄层的光学厚度为nd=（2k+1） （k=0，1，2…） （no

因此只要适当选择具有合适折射率的隐身涂料，并严格控制薄层的厚度，就可以制备在某一特定波长反射率很小的涂料，达到特定波长激光隐身的目的。但在实际涂敷时，用于涂层的厚度不易精确掌握，而且吸收波段窄，因此，该方法的实际应用具有一定的技术难度。

2.2 掺杂半导体材料隐身[3-4]

根据半导体连续光谱理论，可见红外波段光波在半导体中的传播特性与所谓等离子ωρ密切相关[5]。等离子频率及相应的等离子波长由下式表示：

其中的m为电子的有效质量，ε0为真空介电常数，N为载流子浓渡，e 为电子电荷，c为真空光速。当入射光的频率ω>ωρ时，半导体具有电介质的特性，有很高的透过率，很低的反射率和吸收率，当入射光的频率ω

2.3 光致变色材料隐身

光致变色技术是利用某些介质的物理或化学特征，使入射激光波穿透或反射后变成另一种波的光波。

以无机化合物为例。研究表明[6]，很多掺稀土和过渡金属离子的晶体，能使入射激光穿透或反射后变成另一波长的光波。其光致变色的物理机制是利用物质受激发射斯托克斯荧光来实现的，物质的荧光是较高能级对较低能级的自发跃迁辐射，发射荧光的波长大于激发光的波长。它有两种情况[7]：一种是原子吸收光子被激发后，从激发态通过发射荧光返回到比基态稍高的某个能级上，如图1所示。激发态是单高能级3，而低能级为1、2，如果激发光使电子发生13跃迁，而荧光跃迁发生在32能级之间，依据爱因斯坦原子吸收与辐射理论，介质原子吸收激发光子的频率为： ，介质原子自发跃迁发射荧光光子的频率为：

另一种情况是所谓碰撞辅助发射，碰撞辅助是指两个很靠近的能级存在有效的碰撞混合，通过碰撞，被激发到高能级后的原子过渡到比激发态稍低的某个能级上，再从这个能级向下跃迁发射荧光，如图2所示。高能级是3、4，低级是1、2，如果激发光频率为 的光子被介质电子吸收从低能级1跃 迁到高能级4后，电子经过碰撞无辐跃迁到能级3，然后由能级3跃迁到低能级2，并发射荧光光子，光子频率为。

图1 斯托克斯荧光三能级图 图2 斯托克斯荧光四能级图

由此可见，为要实现光致变色隐身所选择的材料必须具有如图1、图2所示的两种能级结构，并且对其入射激光具有强的选择吸收。某些晶体材料由于强弱振子介电耦合原因能够在某一波长，如1.06μm处有强吸收性能[8]。

因此，用合适的光致变色材料制成隐身涂料，就有可能实现激光隐身。

2.4 强吸收材料隐身[9]

采用低反射高吸收的物质对目标进行激光隐身。这类材料的吸收可以分为线性吸收、非线性吸收以及选择性吸收等。线性吸收型主要有金属氧化物、金属有机配合物。比如有些稀土氧化物由于能级丰富在1.06μm波长附近出现了特征吸收峰。有些金属配合物在近红外和中远红外出现吸收带。

非线性吸收的物质，比如具有反饱和吸收和双光子吸收的物质，如C60、酞菁染料等，Kμmar.G.A等[10]人研究LaPc、Nd Pc、Eu Pc时发现他们具有反饱和吸收特性。由于反饱和和双光子非线性吸收物质的激光能量阈值比较大，限制了其在激光隐身材料方面的应用。最近有人报道铁的超细粉具有强烈的红外吸收性能，可以见这类物质将在激光隐身材料中具有重要的价值。当波长的能量大于半导体禁带宽度时，对应的激光将被强烈的吸收，由于目前大量装备的激光制导武器都采用1.06μm的激光波长，所以采用合适能带宽度的半导体能有效实现激光隐身。

2.5 漫反射涂层

如果材料是有高大角度激光反射率，就有可能降低目标的激光可视性，实现对激光探测方式的隐身。研究表明[11]，当表面具有一定的粗糙度时，表面无序引起的散射关系发生了变化，入射电磁波和表面电磁模式的耦合成为可能。而且，入射电磁波转换成表面电磁模式以后在沿表面传播过程中，由于表面粗糙无序性形成的随机散射势，使表面电磁模式形成所谓Arderson局域而被表面吸收，比辐射率、镜反射率和漫反射率都很低，从而以实现激光隐身。

2.6 采用高透和导光材料隐身

由于探测用的激光能量比较小，对于一般的设备不产生大的伤害，可以采用对激光波长具有高透射性能的材料，把激光能量导入到介质中然后通过改变激光的出射途径或者在目标内部把激光吸收掉，比如可以把保护层设计成夹层状，夹层里充入对激光吸收能力很强的物质以实现激光隐身。

3 结束语

激光隐身的实现与理论的突破密切相关。目前，激光隐身还存在着大量的理论与技术难题，这方面的工作有待进一步深入。同时，随着多波段探测和制导技术的不断发展，多波段复合隐身技术是隐身技术的发展方向。因此，探索新技术、新方法、积极开展新的隐身机理和新型多功能隐身材料的研究，特别是新型涂敷型多功能，多频谱兼容的隐身材料是新的研究热点和难点。

【参考文献】

[1]马超杰，吴丹，王科伟.激光隐身技术的现状及发展[J].光电技术应用，2005，20（3）：36-40.

[2]李洪.激光隐身涂料的初步研究.隐身技术[J].1993（2）：59.

[3]吴伶芳，谢国华，吴瑞彬，等.激光红外隐身兼容涂料及前景分析[J].宇航材料工艺，2001（2）：1-3.

[4]于斌，齐鲁.多功能隐身材料的研究与应用现状[J].红外技术，2003（3）：63-66.

[5]Bach W et. al. Materialien Eur Multispectralen Tarnung Lmvisuellen， IR-and Micro/Millimeierwellen Bereich. 1987， De3600691[Z].

[6]干福熹，邓佩珍.激光材料[M].上海：上海科学技术出版社，1996.

[7]陆同兴，路轶群.激光光谱技术原理及应用[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1999.

[8]戴松涛，张光寅，张存洲.强弱振子介电耦合引起的光谱挖孔现象[J].隐身技术，1993（3）：1-6.

[9]崔运国，陆春华，许仲梓.激光威肋与对策[J].激光与红外，2005，35（5）：315-318.

光电隐身技术范文第2篇

[关键词]电子对抗 雷达系统 距离减小因子

中图分类号：044 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0293-01

1、概述

任意蓄意干扰雷达正常工作的电子行为通常都可以成为电子对抗（ECM）。电子对抗包括箔条干扰、雷达干扰、雷达诱饵等。

当今社会，电子对抗技术在各行业中都起着巨大的作用，雷达系统更离不开电子对抗技术的应用，电子对抗技术在当今及在未来战场环境下，都无疑是胜负的决定性因素。现在电子对抗技术已经在隐身技术、光电技术、精确制导技术等方面取得了巨大的成绩。在未来发展趋势中，电子对抗技术将会得到更大的发展。

2、电子对抗（ECM）技术分类

电子对抗技术在雷达系统中以多种不同的方式来使用，主要可以分为两类：

a）压制电子对抗技术：压制电子对抗技术可以分为有源或无源的两种，有源压制电子对抗技术主要包括CW、短脉冲、长脉冲、斑点噪声、阻塞噪声和旁瓣转发器等，无源压制电子对抗技术主要包括箔条和雷达吸波材料（RAM）等；

b）欺骗压制电子对抗技术：欺骗压制电子对抗技术也分为有源或无源的两种。有源欺骗压制电子对抗技术主要包括转发干扰机和假目标产生器，无源欺骗压制电子对抗技术主要包括箔条和RAM。

3、雷达系统中影响距离减小因子的因素

距离减小因子（RRF）指的是由于干扰所引起的雷达探测距离的减小。在雷达系统中，距离减小因子主要与雷达的工作频率、雷达与干扰机的距离和干扰机的峰值功率相关一个雷达系统在没有干扰时候的探测距离由以下公式1决定：

4、仿真与分析

为了更直观得看到距离减小因子与雷达工作频率、雷达与干扰机的距离和干扰机功率之间的关系，对算法进行了仿真。

仿真参数：雷达有效温度Te=40K，干扰机峰值功率pj=300kW，干扰机损耗为1dB，雷达工作频率10GHz，雷达工作带宽10MHz，雷达到干扰机距离750km等。仿真结果如下图1所示：

通过仿真图形可以看出，雷达波长越长、雷达与干扰机越远、干扰机峰值功率越大、距离减小因子越小。能够充分说明距离减小因子与这三个方面的密切相关性。在以后的雷达设计工作中，我们需要对距离减小因子进行充分的考虑。

参考文献

[1] BassemR.Mahafza，AtefZ.Elsherbeni雷达系统设计MATLAB仿真[D].电子工业出版社.2009

光电隐身技术范文第3篇

关键词:精确制导技术 分类 发展

精确制导技术是以高性能的光电探测器为基础,采用目标识别、成像跟踪以及相关跟踪等方法,控制和引导武器准确命中目标的技术。它是以微电子技术、计算机技术和光电子技术为核心,以自动控制技术为基础而发展起来的高新技术。同时,它还是精确制导武器的核心技术,是确保精确制导武器在复杂战场环境中既能准确命中选定的目标乃至目标的要害部位,又尽可能减少附带破坏的关键技术。

1 精确制导技术的分类

按照不同的划分标准,精确制导技术有多种分类方法。本文按照不同控制导引方式进行分类。

1.1 自主式制导

自主式制导是引导指令由弹上制导系统按照预先拟定的飞行方案控制导弹飞向目标,制导系统与目标、指挥站不发生任何联系的制导。自主制导的实现方式有:惯性制导、方案制导、地形匹配制导和星光制导等。

1.2 寻的制导

寻的制导是利用导弹上设备接收来自目标辐射或反射的能量,靠弹上探测设备测量目标与导弹相对运动的技术参数,并将这些技术参数变换成引导指令信号,使导弹飞向目标。根据目标信息的来源不同,寻的制导可分为主动寻的制导、半主动寻的制导和被动寻的制导三大类。

1.3 遥控制导

遥控制导是依靠设在地面(海上、空中平台)指挥站来测定目标和导弹的相对位置,并向导弹发出控制导引指令,以攻击目标的制导方式。遥控制导的实现方式有:有线指令制导、无线指令制导、电视指令制导、波束制导、全球定位(GPS)制导。

1.4 复合制导

导弹从发射到命中目标要经历3个飞行阶段:即初始段、中段和末段。如果在某段或某几段采用一种以上制导方式,即称为复合制导。

2 国外精确制导技术发展现状

精确制导技术作为当今武器研发的重点方向,已得到了各国的广泛认识,其中红外成像寻的制导技术、毫米波寻的制导技术、复合寻的制导技术已取得了一定的成绩。

2.1 红外成像寻的制导技术

红外成像制导是利用目标和背景的热辐射温差,形成图像来实现自动导引。具有分辨率高、抗干扰能力强,隐蔽性好、自主捕获目标,昼夜工作能力强等特点。导弹越接近目标,接收到的目标红外辐射越强,制导精度越高,大大提高了命中率,但对目标本身的辐射或散射的依赖性较大。目前红外成像制导技术已发展了两代,第一代是光机扫描成像;第二代是凝视红外焦平面阵列成像。

2.2 毫米波寻的制导技术

毫米波寻的制导具有传播性能好、波束窄、带宽、抗干扰能力强、精度高和体积小等显著特点。由于毫米波技术的成功开发,已经实现了利用毫米波宽带特性形成一维(距离)图像,而且性能更加优越的两维、三维成像正在成为国际上研究的热点,弹载相控技术的出现为开拓和发展毫米波成像提供了可能。相控阵天线具有扫描速度快、扫描范围大、抗电子干扰能力强、指向精度高等优点。由于无机械随动系统,因而体积小、质量轻,适于弹上使用。

2.3 复合寻的制导技术

单一模式的导引系统将难以适应新的局部战争的要求,而发展和采用复合寻的制导将是唯一的选择。复合寻的制导兼有两种或多种频谱的性能优点,既可以充分发挥各自模式的优势,又可相互弥补对方的劣势,在战术使用上将大大提高寻的制导系统的抗干扰性能、全天候性能、反隐身和识别目标的能力,提高制导精度,扩展作用距离。复合寻的制导的形式有多种,按制导体制来复合有射频和光学间的复合;按基本方式复合,有指令、程控寻的间的不同复合;按飞行时间顺序,可分为串、并联复合方式;按结构来复合,有共口径和并行复合分口径的复合。在多种复合形式中,红外/毫米波复合技术性能最佳,该系统光、电互补,克服了各自的不足,综合了光、电制导的优点,仍然是当前和今后相当长一段时间内世界各国研究的重点。

3 精确制导技术的发展趋势

近年来,精确制导技术获得了一些新的进展。惯性敏感技术、智能化寻的制导技术、光纤制导技术和多模探测技术等,将成为精确制导技术发展的主要方向。

3.1 惯性敏感技术

自动寻的制导技术由于探测器受各种条件的限制,其探测距离是有限的。中远程精确制导武器在初、中段采用惯性导航,中间利用GPS修正和图像匹配制导等自主制导方式。惯性导航的核心是惯性敏感器件,对惯性敏感器件的基本要求为:高性能,包括高精度测量,大动态范围等;承受各种恶劣的弹载环境条件,即能在高过载、强震动、高低温条件下正常工作;轻小型、简单化。因此,惯性敏感器件及其系统的发展方向为:固态化、集成化、复合化、微小型化。

3.2 智能化寻的制导技术

随着人工智能、成像制导、微型计算机和自适应控制技术的发展和突破,人们已经探索研究了使精确制导武器实现完全自动化和智能化的智能制导技术。智能化寻的制导采用图像处理、人工智能和计算机技术,无人参与地对目标自动探测、自动目标识别、自动捕获和跟踪,并进行瞄准点选择和杀伤效果评估。

智能化寻的制导系统的核心是智能导引头,它具有很高的探测灵敏度和空间分辨率,其主要技术特点为:在干扰条件下自动探测、搜索、识别目标,捕获多目标并进行多目标跟踪;综合利用多种信息,对数据进行融合处理;自动判断和决策;自动进行威胁判断、优先加权,选择威胁大的目标进行攻击;选择瞄准点和杀伤效果评估。

3.3 光纤制导技术

光纤技术具有信息传输容量大、抗干扰能力强、制导精度高、隐藏性好等一系列优点,日益受到各国政府和军方的重视。光纤制导的关键技术包括:光纤强度与细径化,光纤拼接、绕线与放线,光纤双向传输等。而光纤制导武器中所用到的关键技术是:制导光纤、制导光纤陀螺。目前用于导弹的制导光纤有多模和单模两种类型。多模光纤的特点是:适宜传输几种光射线,便于拼接,但耗损大,多用于近程制导,能够使用简单的连接器和复用器,价格便宜;单模光纤的特点是:适宜传输单一光射线,多用于中远程制导,抗干扰能力强,性能好,但价格高。随着导弹射程的增加,要求光纤制导传输低损耗,其所用的光纤朝着高强度单模形式发展。光纤陀螺的发展趋势:一是向更高精度,更高可靠性的方向发展,为航空、航天、航海提供高精度的惯性元件;二是体积小、高度集成、价格便宜,结构更牢固的超小型方向发展,为战术级应用提供兼顾、廉价的惯性传感器;三是向多轴化方向发展。当前一个研究方向是采用单模光纤实现高精度光纤陀螺。干涉型光纤陀螺是使用最早,发展最成熟,最具实用化意义的陀螺。

3.4 多模探测技术

随着光电干扰技术、隐身技术和反辐射导弹技术的发展,单一频段或模式的制导体制受各自性能弱点的局限,已不能满足现代战场作战的需要。如雷达制导系统易受箔条和角反射器等假目标的干扰;红外制导系统易受目标性质、目标与背景热辐射反差程度和气候的影响,并且不能测距,全向攻击性能较差;激光制导系统易受云、雾、烟的影响,不能全天候使用。此时,多模探测技术应运而生,它可以获取目标的多种频谱信息。

多模复合探测实际上是多传感器合成在精确制导武器系统中的应用。它利用多种探测手段取得目标信息,经过计算机的数据合成处理,得出目标与背景的综合信息,然后进行目标的识别、捕捉和跟踪。采取多模探测,可以弥补单一探测方法的不足,消除其在恶劣环境时探测的局限性,获取更多更有用的目标信息。应用该项技术后,精确制导武器的制导精度、目标识别能力、作战打击能力、抗干扰能力都得到了增强,还可实现全天候作战。正在发展的多模探测主要是采用双模复合形式,其中有:紫外/红外,可见光/红外,激光/红外,微波/红外和毫米波/红外,毫米波红外成像等。

随着信息技术的高速发展,依赖于信息技术的精确制导技术是军事技术研究的热点。参与此项技术研究的国家将越来越多,研究发展的力度越来越大。相信随着信息技术的发展,精确制导技术必将取得惊人的成果。

参考文献:

[1] 郭修煌.精确制导技术[M].北京:国防工业出版社,1999.

[2] 李文.国外精确制导技术的现状及发展[J].红外技术,1999,21(1):10-12.

[3] 孟秀云.导弹制导与控制系统原理[M].北京:北京理工大学出版社,2003