野战医疗分队光电对抗能力建设研究

吴新社，徐志荣，朱弋，何艳，周燕兵

成都军区昆明总医院 医学工程科，云南 昆明 650032

野战医疗分队光电对抗能力建设研究

吴新社，徐志荣，朱弋，何艳，周燕兵

成都军区昆明总医院 医学工程科，云南 昆明 650032

本文从提高野战医疗分队战场生存能力的基本要求出发，论述了信息化战争条件下光电对抗的重要意义，详细介绍了光电对抗系统的功能、原理和实现途径。结合野战医疗分队装备特点，提出了将光电对抗系统的有源部分集成、无源部分分散的光电对抗装备建设构想。

信息化战争；光电对抗；野战医疗

0 前言

随着光电技术的发展，红外、可见光、紫外及激光成像技术得到广泛应用，成像侦察设备的图像分辨率和各种制导武器的命中精度大幅度提高，给陆基野战医疗分队的生存带来了前所未有的威胁。在“一览无余”的光电侦察面前，以机动方式摆脱打击的战法已失去技术支持，所以必须大力加强野战医疗分队光电对抗能力建设[1]，结合自身装备特点扩展光电对抗功能，有效阻止敌方的成像侦察和精确打击，着力提高信息化战争条件下的生存能力。

光电对抗已成为现代战争中决定胜负的关键因素，参战分队的光电对抗能力意味着生存能力。西方国家开发了多种光电对抗技术，装备了数量可观的光电对抗设备，目前正朝着光谱更宽，对抗能力更强，通用性更好，集成程度更高的方向发展[2-3]。

1 光电对抗力量组成与任务

光电对抗是指敌对双方利用光电设备和器材，在光波波段实施进攻和防御的军事行动。从装备实体上看，光电对抗系统可大致分为告警、隐身、干扰和摧毁4个部分[4～6]，见图1。告警部分负责侦察敌方光电设备和载有光电设备的武器平台发出的光电信号，自动跟踪目标并发出报警信号等任务，其装备形式为告警机、预警卫星等。隐身部分负责隐藏和遮蔽武器装备的光电信号，有效降低辐射强度，改变武器装备光电特征等任务。

根据信号来源大致分为无源隐身和有源隐身两类。无源隐身的物化形式为隐身外形，隐身涂料和隐身被装，如各种涂料，伪装网，防护篷布等；或采用“以真示假”和“以假示真”形式制作的假目标，如与装备同样外形和大小的假装备和将装备外形改装成非军事物品形状的真装备等。有源隐身的物化形式主要为受告警部分控制的等离子隐身设备。干扰部分负责及时释放光电干扰信号，破坏对方光电侦察行为等任务，同样根据信号来源大致分为采用一次性干扰信号源的无源干扰和采用连续干扰信号源的有源干扰两类。其中，无源干扰的物化形式主要为有针对性且光谱较宽的发烟器材（烟幕罐、烟幕弹等）和诱饵器材（金属箔条释放器，红外干扰弹，燃油喷射器等）；有源干扰的物化形式为干扰设备，如宽光谱干扰机（红外、紫外和可见光波段）。整个干扰部分的设备和器材接受告警部分控制。摧毁部分负责在隐身和干扰效果不佳、难以达到预期目的情况下，通过定向能技术摧毁敌方光电武器尤其是精确制导武器物理结构的任务，它是光电对抗的最高阶段，其物化形式为受告警部分控制的高能激光器或微波激射器及其方向控制器和强度调制器等。

图1 光电对抗系统组成

1.1 告警部分

告警部分包括红外告警、紫外告警、可见光告警和激光告警4种情况。红外波段为（0.76～1000μm），紫外波段为（0.004～0.39μm），可见光波段为（0.39～0.76μm），激光波长不能确定[7]。前3种情况的波段可以完全分开，不存在重叠问题，但激光告警存在波段重叠，因而告警部分不能从波长上加以区分，需要分别对待。

1.1.1 红外告警

红外告警原理与热成像原理类似，即通过红外焦平面探测器（IRFPA）及其信号处理电路，将来自目标的人眼不可见的红外辐射转换为可见光或电信号，完成侦察探测任务。红外告警基本原理，见图2。红外镜头接收红外辐射，将它输出到红外焦平面探测器上进行光电转换，得到的信号经过信号处理电路处理后分成两路，一路输出到显示器上进行显示，另一路输出到它所控制的隐身、干扰和摧毁部分，实施光电对抗。红外告警有主动和被动两种方式，主动告警接收的是告警部分自身发出尔后通过目标反射回来的红外信号，被动告警接收的是目标自身产生的红外信号，显然主动接收方式不够安全且结构复杂，故通常采用被动告警方式。红外告警主要针对空中或空间目标，如卫星、飞机、坦克、装甲车辆及人员等，其一般不侦察地面目标。

图2 红外警告部分原理示意图

1.1.2 紫外告警

紫外告警原理结构与红外告警原理类似，只是工作波段不同，作用距离比红外告警更远。紫外探测器的波长变短且要求探测光谱位于紫外区以外（盲紫外型），一般为凝视型探测器。紫外告警针对高温目标，如处于起飞段的导弹尾烟，运转的内燃机尾烟等。

1.1.3 可见光告警

从光电转换的物理机制来讲，可见光告警应当包括微光夜视，但目前业内还是把它单列出来区别对待。可见光告警的原理与结构同红外告警相似，不同的是工作波段，这种告警所用探测器为CCD或CMOS芯片和微光器件。在光子接收方式上，人眼可见范围内的光谱基本上可采用自然接收方式，但在环境光源较弱且超出人眼（0.76～1.2μm）识别能力情况下需要照明，因而被视为主动接收方式。可见光（包括微光）成像技术成熟，产品造价低廉，但由于作用距离有限和隐蔽性不好等原因，军事应用不多，因而这类告警技术不是光电告警技术的重点，但民用领域应用广泛。

1.1.4 激光告警

激光告警针对的是对重要目标威胁极大的激光制导导弹、炸弹和弹药等精确制导武器，激光测距设备和定向能武器，其原理与结构同前面介绍的3种告警大致相同，主要区别是探测器和光学镜头。前面的告警装置要求探测器的探测元总数不能太少，而激光告警的探测元总数可以很少，有时甚至可以采用单元探测器；前面的告警装置都有镜头，但激光告警可以不要镜头，通过扫描器或光束转折镜直接入射到探测器上。工作波段没有明确划分，可以是红外的、紫外的和可见光的，主要看对方的作战目的，但使用最多的还是人眼不可见的红外波段。

4种告警情况中，红外和激光告警最为重要，紫外次之，可见光位居其后，所以应当优先发展红外和激光告警。告警部分的光路设置有分开设置和共光路设置2种形式，为便于图像融合，简化系统结构，提高集成程度，告警装置应尽可能采用共光路的集成结构。各告警部分生成的电子信号经过智能程序判断处理后，变成其余对抗部分的公用信号（归一化），分别控制隐身、干扰和摧毁部分的对抗动作。

1.2 隐身部分

隐身部分的组成（图3）、工作原理和实现途径多种多样，总体目标是光电隐身与欺骗伪装并重，有效降低辐射强度，大力改变图像特征。按信号来源不同，光电隐身可分为有源隐身和无源隐身2种情况。有源隐身主要是指等离子隐身技术，这种隐身方式以其光谱宽、可控性好而深受重视，展开研究的国家很多，其中，俄罗斯处于领先地位[8]。无源隐身技术的实现途径多种多样，大致可分为外形隐身，涂料隐身和被装隐身3大类，其基本原理是通过外形、材料或被装遮挡或改变武器装备的光谱辐射，消除或大幅度降低目标的可探测性。外形隐身的目的是，在保证结构强度和使用要求前提下，尽可能地降低武器装备的光谱反射率和光谱发射率。从几何学方面来看，平面形状的能量密度反射率最高，所以应尽量避免使用。涂料隐身的材料很多，大致可以分为变色涂料、相变涂料和迷彩涂料3类。其中，变色涂料可分电致变色和光致变色2种，相变涂料可分为固/固相变、固/液相变、液/液相变、液/气相变几种，迷彩涂料分为陆地、沙漠、海洋等迷彩方式。隐身被装可分为红外被装、紫外被装、可见光被装3类，激光被装也在其中，结构上3类被装集成为整体。

从对抗效果上看，隐身技术应当成为光电对抗技术的重点发展方向，尤其是无源隐身技术；但从技术层面看，相对于其它对抗技术无源隐身技术存在不能长时间工作且隐身效果不彻底的问题，完全投入实战的技术难度依然很大，短时间内难以取得突破性进展。笔者认为：突破所有隐身技术是不太可能的，最好选择其中1～2项技术进行攻关研究，以解决光电对抗的技术急需问题。

图3 隐身部分组织

1.3 干扰部分

干扰部分的原理与无线电干扰类似，即在目标辐射信号中加入辐射强度更强且波长位于其光谱区间的光电信号，以“掩盖”真实信息。干扰方法主要分为有源干扰和无源干扰2类，干扰部分组织的组成见图4。与前面类似，有源干扰方法的信号源是连续的，无源干扰方法的信号源工作时间有限不能连续。常用的无源干扰器材有发烟弹、发烟车、发烟罐和包含金属薄片的诱饵弹等。有源干扰主要由辐射源、光束控制器和强度调制器组成。常用辐射源为激光器和弧光灯。光束控制器即告警部分控制下的光束扫描器，用来改变光束传播方向，自动跟踪干扰目标[9]。强度调制器用来产生可增强干扰效果的脉冲信号或视频图像的灰度信号。有源干扰趋向于用激光器作为干扰信号源，波长有10.6μm、3.61μm、1.55μm和1.319μm几种，原来的宽光谱弧光灯和铯原子灯等辐射源逐渐淡出。激光辐射源的优势是能量密度高，束散角度小，干扰效果好；缺陷是谱线宽度窄，市场售价高。弧光灯辐射源的优势是光谱宽，适用性好，不足之处是功率密度小，束散角度大，需要聚焦系统。

近年来，以可调谐激光器为辐射源并配置导引光束方向的扫描器和告警部分的控制器以及强度调制器的有源干扰形式，已经成为光电对抗系统中有源干扰技术的重要发展方向，很多国家在此方面都投入了研究力量。光谱越窄，干扰信号越容易被敌方光电设备滤掉，光谱越宽，干扰信号干扰的范围就越广，适应性就越强。有源干扰的关键是可改变输出波长的调谐激光技术（自由电子激光器），核心是自动目标识别（ATR）及告警技术和光束精确控制技术。有源干扰可以干扰静止目标，也可以干扰运动目标，还可以与摧毁部分集成成为复合功能的一体机。在控制方式上，无源干扰和有源干扰统一由告警部分控制。

总体来看，有源干扰的发展方向是：光谱更宽，强度更强，集成更好，精度更高。据报道，美军早已开始宽光谱有源干扰技术研究，目前已处在实验室样机阶段。相信可以投入实战的干扰机不久将会出现，我们应当加快研究步伐。

图4 干扰部分组织

1.4 摧毁部分

摧毁部分的原理类似于定向能武器，即通过高能粒子束摧毁敌方光电仪器。其物理结构与有源干扰基本相同，主要由高能激光器或微波激射器，光束控制器和强度调制器组成。除此之外，还应设置摧毁效果评估功能，在确认已经摧毁时停止发射光能。

定向能技术在光电对抗系统中的应用已得到实验验证；光束控制技术也逐渐成熟，但高能光束的调制技术还在研究之中。如果工作平台有体积要求，可考虑将摧毁部分与干扰部分合并，做成干扰与摧毁一体结构。

2 光电对抗装备建设

2.1 野战医疗分队作战特点

野战医疗分队的主要特点是防卫能力缺乏，运动速度较慢，光电特征明显。由于它的地位和作用突出，容易成为敌方光电侦察设备的监视目标，容易遭到敌方载有光电设备的精确制导武器攻击，容易受到敌方光电对抗系统的干扰和破坏，因此必须加强自身的光电对抗装备建设，提高信息化战场的生存能力，确保打赢目标的实现[10]。

2.2 光电对抗装备规划

光电对抗技术的物化形式为光电对抗装备。从上文的分析可知，光电对抗系统的每一部分可以形成一套独立的光电装备或器材。考虑到野战医疗分队机动作战的形式和特点，对抗系统的装备器材应以体积小、功耗低的集成形式出现。初步设想是：告警部分的所有设备集成为一体，形成1台“告警机”，隐身、干扰、摧毁3个部分的有源设备集成为一体，形成1台“多功能对抗机”，然后再将告警机与多功能对抗机组合起来，配上运输设备和电源设备后形成一台独立装备——光电对抗车。

2.3 作战运用

可以将光电对抗设备置于能够提供电源的现有装备上，其余部分按功能分散到各装备车辆（医疗方舱）上，对抗行为统一受告警部分控制。利用现有装备平台开展光电对抗要注意两点；一是要选择工作状态高度最高的装备平台，以避免告警部分工作时产生“视线”遮挡，防止漏掉目标；二是如果因为某种原因最高装备平台上不能安放，可以放到其他装备上，但要保持适当距离，降低有效遮挡高度。

其余无源干扰部分按功能分别布置到现有装备的各个位置上，对抗行为统一由告警部分智能控制，自动做出反应。

对固定的野战医疗分队，光电对抗装备结构与组成基本相同，但运输设备和电源设备可以不配。

3 结束语

本文从打赢信息化战争的基本要求出发，论述了加强野战医疗分队光电对抗能力建设的重要意义，详细介绍了光电对抗系统的组成原理和实现方式，初步提出了野战医疗分队光电对抗装备研制构想：有源部分集成为新的装备实体，无源部分分布到现有装备上。研究内容对提高野战医疗分队的实战生存能力具有重要价值。

[1] 周建民.激光对光电制导武器跟踪系统的干扰技术研究[D].长春:中科院长春光学精密机械与物理研究所,2005.

[2] 丁坤,谢文,吴智君,等.外军光电对抗技术发展特点及趋势[J].兵工自动化,2010,29(7):19-21.

[3] 简莉.国外光电对抗器材手册[Z].北京:中国兵器科学研究院第210研究所,1998:56-67.

[4] 徐英,周尚武.国外空军光电对抗装备综述[J].现代军事,2005, (10):35-39.

[5] 付伟.海军光电对抗装备研究舰[J].船电子对抗,2002,25(5): 16-18.

[6] 郑萍,罗书练,邵新,等.医院应急医学信息发展的现状及趋势[J].中国医疗设备,2011,26(3):54-56.

[7] 何衡湘,刘文兵,龚赤坤,等.光电对抗信息系统技术分析[J].激光与红外,2009,39(4):354-357.

[8] 张承铨.光电对抗技术发展动向[J].激光技术,2006,30(3): 238-240.

[9] 石利霞.机载光电对抗稳定平台目标跟踪干扰技术研究[D].长春:长春理工大学,2009.

[10] 白洪斌,胡凡俊.红外成像制导空空导弹光电对抗方法探析[J].科技信息,2010,29(1):55-127.

Development of Optoelectronic Countermeasure Abilities for the Field Medical Team

WU Xin-she, XU Zhi-rong, ZHU Yi, HE Yan, ZHOU Yan-bing
Medical Engineering Department, Kunming General Hospital of Chengdu Military Area of Chinese PLA, Kunming Yunnan, 650032, China

This paper addressed the key meaning of optoelectronic countermeasure under the situation of information-based battlef elds, and introduced the functions, the principles and the ways to realization of optoelectronic countermeasures system. Finally, the plans for developing optoelectronic equipments were brief y presented.

IT-based warfare; optoelectronic countermeasure; the f eld medical team

TN97

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.007

1674-1633(2012)04-0024-04

2011-10-01

2011-11-18

作者邮箱：wuxinshe11@163.com