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光電隱身技術范文第1篇

【關鍵詞】激光；隱身技術；材料隱身技術

0 引言

軍事激光技術在戰(zhàn)場上的廣應用，對戰(zhàn)場目標的生存構成了嚴重威脅。隨著激光技術的發(fā)展，激光探測、制導器材的性能必定會越來越高，這就給激光隱身技術提出了越來越高的要求。激光隱身技術已成為現(xiàn)代隱身技術的重要方面，是軍事目標隱身領域的戰(zhàn)略，戰(zhàn)術與戰(zhàn)斗的迫切需要。

1 激光隱身原理

激光具有高的方向性、單色性和相干性。因此，激光雷達、測距機、制導系統(tǒng)和指示器常用向目標發(fā)射一定波長的激光，通過接受其反射回波來探知目標的距離。激光器探測方程為[1]：

PT是發(fā)射的激光功率；PR是接收的激光回波功率；ΩT是發(fā)射波束的立體角；Ωr是目標散射波束立體角；Ar是目標面積；Ac是接收機有效孔徑面積；ρ是目標反射率；τ是單向傳輸路徑透過率；R是激光雷達作用距離。

由（1）式知實現(xiàn)激光隱身主要措施是最大限度的降低目標對激光的反射率ρ，減小目標面積Ar，增大目標散射波束立體角Ωr，以有效地降低激光雷達、激光測距機、激光制導武器的作用距離。激光隱身的主要途徑就是采用外形技術和材料技術。

2 材料隱身技術

2.1 光學干涉隱身[2]

利用光學干涉原理來設計和研究光譜吸收涂料也是一種重要手段。若在折射率為no的入射介質(zhì)（若為空氣no=1）和折射率為n1的基底介質(zhì)之間涂上一層厚度為d，折射率為n的薄層材料，當光垂直入射且薄層的光學厚度為nd=（2k+1） （k=0，1，2…） （no

因此只要適當選擇具有合適折射率的隱身涂料，并嚴格控制薄層的厚度，就可以制備在某一特定波長反射率很小的涂料，達到特定波長激光隱身的目的。但在實際涂敷時，用于涂層的厚度不易精確掌握，而且吸收波段窄，因此，該方法的實際應用具有一定的技術難度。

2.2 摻雜半導體材料隱身[3-4]

根據(jù)半導體連續(xù)光譜理論，可見紅外波段光波在半導體中的傳播特性與所謂等離子ωρ密切相關[5]。等離子頻率及相應的等離子波長由下式表示：

其中的m為電子的有效質(zhì)量，ε0為真空介電常數(shù)，N為載流子濃渡，e 為電子電荷，c為真空光速。當入射光的頻率ω>ωρ時，半導體具有電介質(zhì)的特性，有很高的透過率，很低的反射率和吸收率，當入射光的頻率ω

2.3 光致變色材料隱身

光致變色技術是利用某些介質(zhì)的物理或化學特征，使入射激光波穿透或反射后變成另一種波的光波。

以無機化合物為例。研究表明[6]，很多摻稀土和過渡金屬離子的晶體，能使入射激光穿透或反射后變成另一波長的光波。其光致變色的物理機制是利用物質(zhì)受激發(fā)射斯托克斯熒光來實現(xiàn)的，物質(zhì)的熒光是較高能級對較低能級的自發(fā)躍遷輻射，發(fā)射熒光的波長大于激發(fā)光的波長。它有兩種情況[7]：一種是原子吸收光子被激發(fā)后，從激發(fā)態(tài)通過發(fā)射熒光返回到比基態(tài)稍高的某個能級上，如圖1所示。激發(fā)態(tài)是單高能級3，而低能級為1、2，如果激發(fā)光使電子發(fā)生13躍遷，而熒光躍遷發(fā)生在32能級之間，依據(jù)愛因斯坦原子吸收與輻射理論，介質(zhì)原子吸收激發(fā)光子的頻率為： ，介質(zhì)原子自發(fā)躍遷發(fā)射熒光光子的頻率為：

另一種情況是所謂碰撞輔助發(fā)射，碰撞輔助是指兩個很靠近的能級存在有效的碰撞混合，通過碰撞，被激發(fā)到高能級后的原子過渡到比激發(fā)態(tài)稍低的某個能級上，再從這個能級向下躍遷發(fā)射熒光，如圖2所示。高能級是3、4，低級是1、2，如果激發(fā)光頻率為 的光子被介質(zhì)電子吸收從低能級1躍 遷到高能級4后，電子經(jīng)過碰撞無輻躍遷到能級3，然后由能級3躍遷到低能級2，并發(fā)射熒光光子，光子頻率為。

圖1 斯托克斯熒光三能級圖 圖2 斯托克斯熒光四能級圖

由此可見，為要實現(xiàn)光致變色隱身所選擇的材料必須具有如圖1、圖2所示的兩種能級結構，并且對其入射激光具有強的選擇吸收。某些晶體材料由于強弱振子介電耦合原因能夠在某一波長，如1.06μm處有強吸收性能[8]。

因此，用合適的光致變色材料制成隱身涂料，就有可能實現(xiàn)激光隱身。

2.4 強吸收材料隱身[9]

采用低反射高吸收的物質(zhì)對目標進行激光隱身。這類材料的吸收可以分為線性吸收、非線性吸收以及選擇性吸收等。線性吸收型主要有金屬氧化物、金屬有機配合物。比如有些稀土氧化物由于能級豐富在1.06μm波長附近出現(xiàn)了特征吸收峰。有些金屬配合物在近紅外和中遠紅外出現(xiàn)吸收帶。

非線性吸收的物質(zhì)，比如具有反飽和吸收和雙光子吸收的物質(zhì)，如C60、酞菁染料等，Kμmar.G.A等[10]人研究LaPc、Nd Pc、Eu Pc時發(fā)現(xiàn)他們具有反飽和吸收特性。由于反飽和和雙光子非線性吸收物質(zhì)的激光能量閾值比較大，限制了其在激光隱身材料方面的應用。最近有人報道鐵的超細粉具有強烈的紅外吸收性能，可以見這類物質(zhì)將在激光隱身材料中具有重要的價值。當波長的能量大于半導體禁帶寬度時，對應的激光將被強烈的吸收，由于目前大量裝備的激光制導武器都采用1.06μm的激光波長，所以采用合適能帶寬度的半導體能有效實現(xiàn)激光隱身。

2.5 漫反射涂層

如果材料是有高大角度激光反射率，就有可能降低目標的激光可視性，實現(xiàn)對激光探測方式的隱身。研究表明[11]，當表面具有一定的粗糙度時，表面無序引起的散射關系發(fā)生了變化，入射電磁波和表面電磁模式的耦合成為可能。而且，入射電磁波轉換成表面電磁模式以后在沿表面?zhèn)鞑ミ^程中，由于表面粗糙無序性形成的隨機散射勢，使表面電磁模式形成所謂Arderson局域而被表面吸收，比輻射率、鏡反射率和漫反射率都很低，從而以實現(xiàn)激光隱身。

2.6 采用高透和導光材料隱身

由于探測用的激光能量比較小，對于一般的設備不產(chǎn)生大的傷害，可以采用對激光波長具有高透射性能的材料，把激光能量導入到介質(zhì)中然后通過改變激光的出射途徑或者在目標內(nèi)部把激光吸收掉，比如可以把保護層設計成夾層狀，夾層里充入對激光吸收能力很強的物質(zhì)以實現(xiàn)激光隱身。

3 結束語

激光隱身的實現(xiàn)與理論的突破密切相關。目前，激光隱身還存在著大量的理論與技術難題，這方面的工作有待進一步深入。同時，隨著多波段探測和制導技術的不斷發(fā)展，多波段復合隱身技術是隱身技術的發(fā)展方向。因此，探索新技術、新方法、積極開展新的隱身機理和新型多功能隱身材料的研究，特別是新型涂敷型多功能，多頻譜兼容的隱身材料是新的研究熱點和難點。

【參考文獻】

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[9]崔運國，陸春華，許仲梓.激光威肋與對策[J].激光與紅外，2005，35（5）：315-318.

光電隱身技術范文第2篇

[關鍵詞]電子對抗 雷達系統(tǒng) 距離減小因子

中圖分類號：044 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0293-01

1、概述

任意蓄意干擾雷達正常工作的電子行為通常都可以成為電子對抗（ECM）。電子對抗包括箔條干擾、雷達干擾、雷達誘餌等。

當今社會，電子對抗技術在各行業(yè)中都起著巨大的作用，雷達系統(tǒng)更離不開電子對抗技術的應用，電子對抗技術在當今及在未來戰(zhàn)場環(huán)境下，都無疑是勝負的決定性因素?，F(xiàn)在電子對抗技術已經(jīng)在隱身技術、光電技術、精確制導技術等方面取得了巨大的成績。在未來發(fā)展趨勢中，電子對抗技術將會得到更大的發(fā)展。

2、電子對抗（ECM）技術分類

電子對抗技術在雷達系統(tǒng)中以多種不同的方式來使用，主要可以分為兩類：

a）壓制電子對抗技術：壓制電子對抗技術可以分為有源或無源的兩種，有源壓制電子對抗技術主要包括CW、短脈沖、長脈沖、斑點噪聲、阻塞噪聲和旁瓣轉發(fā)器等，無源壓制電子對抗技術主要包括箔條和雷達吸波材料（RAM）等；

b）欺騙壓制電子對抗技術：欺騙壓制電子對抗技術也分為有源或無源的兩種。有源欺騙壓制電子對抗技術主要包括轉發(fā)干擾機和假目標產(chǎn)生器，無源欺騙壓制電子對抗技術主要包括箔條和RAM。

3、雷達系統(tǒng)中影響距離減小因子的因素

距離減小因子（RRF）指的是由于干擾所引起的雷達探測距離的減小。在雷達系統(tǒng)中，距離減小因子主要與雷達的工作頻率、雷達與干擾機的距離和干擾機的峰值功率相關一個雷達系統(tǒng)在沒有干擾時候的探測距離由以下公式1決定：

4、仿真與分析

為了更直觀得看到距離減小因子與雷達工作頻率、雷達與干擾機的距離和干擾機功率之間的關系，對算法進行了仿真。

仿真參數(shù)：雷達有效溫度Te=40K，干擾機峰值功率pj=300kW，干擾機損耗為1dB，雷達工作頻率10GHz，雷達工作帶寬10MHz，雷達到干擾機距離750km等。仿真結果如下圖1所示：

通過仿真圖形可以看出，雷達波長越長、雷達與干擾機越遠、干擾機峰值功率越大、距離減小因子越小。能夠充分說明距離減小因子與這三個方面的密切相關性。在以后的雷達設計工作中，我們需要對距離減小因子進行充分的考慮。

參考文獻

[1] BassemR.Mahafza，AtefZ.Elsherbeni雷達系統(tǒng)設計MATLAB仿真[D].電子工業(yè)出版社.2009

光電隱身技術范文第3篇

關鍵詞:精確制導技術 分類 發(fā)展

精確制導技術是以高性能的光電探測器為基礎,采用目標識別、成像跟蹤以及相關跟蹤等方法,控制和引導武器準確命中目標的技術。它是以微電子技術、計算機技術和光電子技術為核心,以自動控制技術為基礎而發(fā)展起來的高新技術。同時,它還是精確制導武器的核心技術,是確保精確制導武器在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中既能準確命中選定的目標乃至目標的要害部位,又盡可能減少附帶破壞的關鍵技術。

1 精確制導技術的分類

按照不同的劃分標準,精確制導技術有多種分類方法。本文按照不同控制導引方式進行分類。

1.1 自主式制導

自主式制導是引導指令由彈上制導系統(tǒng)按照預先擬定的飛行方案控制導彈飛向目標,制導系統(tǒng)與目標、指揮站不發(fā)生任何聯(lián)系的制導。自主制導的實現(xiàn)方式有:慣性制導、方案制導、地形匹配制導和星光制導等。

1.2 尋的制導

尋的制導是利用導彈上設備接收來自目標輻射或反射的能量,靠彈上探測設備測量目標與導彈相對運動的技術參數(shù),并將這些技術參數(shù)變換成引導指令信號,使導彈飛向目標。根據(jù)目標信息的來源不同,尋的制導可分為主動尋的制導、半主動尋的制導和被動尋的制導三大類。

1.3 遙控制導

遙控制導是依靠設在地面(海上、空中平臺)指揮站來測定目標和導彈的相對位置,并向導彈發(fā)出控制導引指令,以攻擊目標的制導方式。遙控制導的實現(xiàn)方式有:有線指令制導、無線指令制導、電視指令制導、波束制導、全球定位(GPS)制導。

1.4 復合制導

導彈從發(fā)射到命中目標要經(jīng)歷3個飛行階段:即初始段、中段和末段。如果在某段或某幾段采用一種以上制導方式,即稱為復合制導。

2 國外精確制導技術發(fā)展現(xiàn)狀

精確制導技術作為當今武器研發(fā)的重點方向,已得到了各國的廣泛認識,其中紅外成像尋的制導技術、毫米波尋的制導技術、復合尋的制導技術已取得了一定的成績。

2.1 紅外成像尋的制導技術

紅外成像制導是利用目標和背景的熱輻射溫差,形成圖像來實現(xiàn)自動導引。具有分辨率高、抗干擾能力強,隱蔽性好、自主捕獲目標,晝夜工作能力強等特點。導彈越接近目標,接收到的目標紅外輻射越強,制導精度越高,大大提高了命中率,但對目標本身的輻射或散射的依賴性較大。目前紅外成像制導技術已發(fā)展了兩代,第一代是光機掃描成像;第二代是凝視紅外焦平面陣列成像。

2.2 毫米波尋的制導技術

毫米波尋的制導具有傳播性能好、波束窄、帶寬、抗干擾能力強、精度高和體積小等顯著特點。由于毫米波技術的成功開發(fā),已經(jīng)實現(xiàn)了利用毫米波寬帶特性形成一維(距離)圖像,而且性能更加優(yōu)越的兩維、三維成像正在成為國際上研究的熱點,彈載相控技術的出現(xiàn)為開拓和發(fā)展毫米波成像提供了可能。相控陣天線具有掃描速度快、掃描范圍大、抗電子干擾能力強、指向精度高等優(yōu)點。由于無機械隨動系統(tǒng),因而體積小、質(zhì)量輕,適于彈上使用。

2.3 復合尋的制導技術

單一模式的導引系統(tǒng)將難以適應新的局部戰(zhàn)爭的要求,而發(fā)展和采用復合尋的制導將是唯一的選擇。復合尋的制導兼有兩種或多種頻譜的性能優(yōu)點,既可以充分發(fā)揮各自模式的優(yōu)勢,又可相互彌補對方的劣勢,在戰(zhàn)術使用上將大大提高尋的制導系統(tǒng)的抗干擾性能、全天候性能、反隱身和識別目標的能力,提高制導精度,擴展作用距離。復合尋的制導的形式有多種,按制導體制來復合有射頻和光學間的復合;按基本方式復合,有指令、程控尋的間的不同復合;按飛行時間順序,可分為串、并聯(lián)復合方式;按結構來復合,有共口徑和并行復合分口徑的復合。在多種復合形式中,紅外/毫米波復合技術性能最佳,該系統(tǒng)光、電互補,克服了各自的不足,綜合了光、電制導的優(yōu)點,仍然是當前和今后相當長一段時間內(nèi)世界各國研究的重點。

3 精確制導技術的發(fā)展趨勢

近年來,精確制導技術獲得了一些新的進展。慣性敏感技術、智能化尋的制導技術、光纖制導技術和多模探測技術等,將成為精確制導技術發(fā)展的主要方向。

3.1 慣性敏感技術

自動尋的制導技術由于探測器受各種條件的限制,其探測距離是有限的。中遠程精確制導武器在初、中段采用慣性導航,中間利用GPS修正和圖像匹配制導等自主制導方式。慣性導航的核心是慣性敏感器件,對慣性敏感器件的基本要求為:高性能,包括高精度測量,大動態(tài)范圍等;承受各種惡劣的彈載環(huán)境條件,即能在高過載、強震動、高低溫條件下正常工作;輕小型、簡單化。因此,慣性敏感器件及其系統(tǒng)的發(fā)展方向為:固態(tài)化、集成化、復合化、微小型化。

3.2 智能化尋的制導技術

隨著人工智能、成像制導、微型計算機和自適應控制技術的發(fā)展和突破,人們已經(jīng)探索研究了使精確制導武器實現(xiàn)完全自動化和智能化的智能制導技術。智能化尋的制導采用圖像處理、人工智能和計算機技術,無人參與地對目標自動探測、自動目標識別、自動捕獲和跟蹤,并進行瞄準點選擇和殺傷效果評估。

智能化尋的制導系統(tǒng)的核心是智能導引頭,它具有很高的探測靈敏度和空間分辨率,其主要技術特點為:在干擾條件下自動探測、搜索、識別目標,捕獲多目標并進行多目標跟蹤;綜合利用多種信息,對數(shù)據(jù)進行融合處理;自動判斷和決策;自動進行威脅判斷、優(yōu)先加權,選擇威脅大的目標進行攻擊;選擇瞄準點和殺傷效果評估。

3.3 光纖制導技術

光纖技術具有信息傳輸容量大、抗干擾能力強、制導精度高、隱藏性好等一系列優(yōu)點,日益受到各國政府和軍方的重視。光纖制導的關鍵技術包括:光纖強度與細徑化,光纖拼接、繞線與放線,光纖雙向傳輸?shù)?。而光纖制導武器中所用到的關鍵技術是:制導光纖、制導光纖陀螺。目前用于導彈的制導光纖有多模和單模兩種類型。多模光纖的特點是:適宜傳輸幾種光射線,便于拼接,但耗損大,多用于近程制導,能夠使用簡單的連接器和復用器,價格便宜;單模光纖的特點是:適宜傳輸單一光射線,多用于中遠程制導,抗干擾能力強,性能好,但價格高。隨著導彈射程的增加,要求光纖制導傳輸?shù)蛽p耗,其所用的光纖朝著高強度單模形式發(fā)展。光纖陀螺的發(fā)展趨勢:一是向更高精度,更高可靠性的方向發(fā)展,為航空、航天、航海提供高精度的慣性元件;二是體積小、高度集成、價格便宜,結構更牢固的超小型方向發(fā)展,為戰(zhàn)術級應用提供兼顧、廉價的慣性傳感器;三是向多軸化方向發(fā)展。當前一個研究方向是采用單模光纖實現(xiàn)高精度光纖陀螺。干涉型光纖陀螺是使用最早,發(fā)展最成熟,最具實用化意義的陀螺。

3.4 多模探測技術

隨著光電干擾技術、隱身技術和反輻射導彈技術的發(fā)展,單一頻段或模式的制導體制受各自性能弱點的局限,已不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場作戰(zhàn)的需要。如雷達制導系統(tǒng)易受箔條和角反射器等假目標的干擾;紅外制導系統(tǒng)易受目標性質(zhì)、目標與背景熱輻射反差程度和氣候的影響,并且不能測距,全向攻擊性能較差;激光制導系統(tǒng)易受云、霧、煙的影響,不能全天候使用。此時,多模探測技術應運而生,它可以獲取目標的多種頻譜信息。

多模復合探測實際上是多傳感器合成在精確制導武器系統(tǒng)中的應用。它利用多種探測手段取得目標信息,經(jīng)過計算機的數(shù)據(jù)合成處理,得出目標與背景的綜合信息,然后進行目標的識別、捕捉和跟蹤。采取多模探測,可以彌補單一探測方法的不足,消除其在惡劣環(huán)境時探測的局限性,獲取更多更有用的目標信息。應用該項技術后,精確制導武器的制導精度、目標識別能力、作戰(zhàn)打擊能力、抗干擾能力都得到了增強,還可實現(xiàn)全天候作戰(zhàn)。正在發(fā)展的多模探測主要是采用雙模復合形式,其中有:紫外/紅外,可見光/紅外,激光/紅外,微波/紅外和毫米波/紅外,毫米波紅外成像等。

隨著信息技術的高速發(fā)展,依賴于信息技術的精確制導技術是軍事技術研究的熱點。參與此項技術研究的國家將越來越多,研究發(fā)展的力度越來越大。相信隨著信息技術的發(fā)展,精確制導技術必將取得驚人的成果。

參考文獻:

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