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光電對(duì)抗技術(shù)范文1

關(guān)鍵詞：主動(dòng)防護(hù) 激光告警 紫外告警 紅外標(biāo)示 激光壓制 激光相控陣?yán)走_(dá)

車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)是一種具備探測(cè)威脅、識(shí)別威脅、消除威脅功能的防護(hù)系統(tǒng)。實(shí)施主動(dòng)防護(hù)首先要對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，再對(duì)各種戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)綜合分析，進(jìn)行威脅性質(zhì)和威脅程度的識(shí)別，然后對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行硬殺傷或軟殺傷反擊。對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位與鑒別，除了毫米波雷達(dá)外，離不開光電系統(tǒng)。光電系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)定位精度高，響應(yīng)速度快，波譜豐富（從紫外到遠(yuǎn)紅外），可全向探測(cè)（360°），抗干擾性能好。在消除威脅方面，除了彈藥的硬殺傷攻擊和煙霧劑的被動(dòng)防護(hù)外，光電裝備也是常用的防護(hù)手段。光電探測(cè)系統(tǒng)可連續(xù)和重復(fù)使用，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行軟殺傷和硬殺傷。無論是探測(cè)還是反擊，光電技術(shù)都可在主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的三個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)揮它特有的作用。

一、車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)中的光電技術(shù)

（一）威脅探測(cè)技術(shù)

光電探測(cè)技術(shù)分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種，主動(dòng)探測(cè)技術(shù)不受目標(biāo)輻射特性影響，探測(cè)距離遠(yuǎn)，可靠性高。被動(dòng)探測(cè)技術(shù)不易被敵方發(fā)現(xiàn)，可以探測(cè)目標(biāo)性質(zhì)、方位和威脅程度。實(shí)踐中兩種技術(shù)結(jié)合使用，取長補(bǔ)短，可以準(zhǔn)確地探測(cè)目標(biāo)的距離、位置、方向和性質(zhì)。對(duì)威脅探測(cè)的光電技術(shù)主要有：激光告警器、紅外告警器、紫外告警器、激光成像雷達(dá)和近程激光雷達(dá)。

（二）威脅主動(dòng)反擊技術(shù)

光電主動(dòng)反擊技術(shù)主要指對(duì)敵方光學(xué)制導(dǎo)導(dǎo)彈和觀瞄儀器進(jìn)行激光干擾、致盲，紅外干擾等軟殺傷技術(shù)，以及直接采用強(qiáng)激光將彈藥燒蝕摧毀的技術(shù)。由于光電反擊裝備可以反復(fù)使用，所以一直受到世界各國大力研究與開發(fā)。對(duì)威脅主動(dòng)反擊技術(shù)主要有：激光干擾機(jī)、激光觀瞄壓制儀和車載戰(zhàn)術(shù)激光武器。

（三）車載激光制導(dǎo)武器中的光電技術(shù)

車載激光制導(dǎo)武器中的光電裝備主要指激光目標(biāo)指示器和激光駕束制導(dǎo)儀，這兩種激光儀器技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是目前沒有作為反導(dǎo)武器來使用。對(duì)于敵方的激光制導(dǎo)武器，可以使用車載激光制導(dǎo)彈藥摧毀敵方的制導(dǎo)站或制導(dǎo)車，使來襲彈藥失去控制而偏離正常彈道。

二、光電技術(shù)在車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

多層防御和全程對(duì)抗是構(gòu)建車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，但被防護(hù)對(duì)象重要程度不同和防護(hù)對(duì)象不同，應(yīng)該合理取舍，突出重點(diǎn)，在“萬無一失”與成本之間取得高度平衡。目前，對(duì)車輛的主要威脅武器很多，下面重點(diǎn)從光電技術(shù)方面分析車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的配置情況。

（一）經(jīng)濟(jì)型主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)針對(duì)的防護(hù)對(duì)象是激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，配置有激光告警器、激光干擾機(jī)和煙幕彈，早期的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)大多是這種配置。激光告警器探測(cè)到激光駕束制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈或激光半主動(dòng)末制導(dǎo)導(dǎo)彈威脅后，經(jīng)對(duì)探測(cè)信息的處理，判別出威脅的性質(zhì)和程度，選擇反擊方式反擊。對(duì)于激光駕束制導(dǎo)導(dǎo)彈施放紅外煙幕彈，對(duì)于激光半主動(dòng)制導(dǎo)導(dǎo)彈，采用激光干擾機(jī)去反擊，也可施放煙幕彈反擊。由于煙幕彈數(shù)量有限，在來襲導(dǎo)彈距離較遠(yuǎn)時(shí)，用激光干擾機(jī)反擊。

（二）典型主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

典型系統(tǒng)針對(duì)的防護(hù)對(duì)象是各種導(dǎo)彈和大部分普通炮彈，包括激光、紅外、電視、GPS制導(dǎo)的導(dǎo)彈和坦克炮彈、火箭彈等，基本配置為毫米波雷達(dá)和紅外告警器，也有再增加激光告警器或紫外告警器。

（三）高速反應(yīng)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間越短，防護(hù)威脅目標(biāo)的能力越強(qiáng)，車輛的防護(hù)性能越高，車輛越安全。在城市作戰(zhàn)中，敵方人員可能在很近的距離上發(fā)射導(dǎo)彈，通常的防護(hù)系統(tǒng)根本來不及響應(yīng)，所以提出了高速主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的要求，同時(shí)也要求威脅目標(biāo)傳感器具有極快的響應(yīng)速度，這種高速傳感器非光電探測(cè)器莫屬。

（四）全譜主動(dòng)防護(hù)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

全譜主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)可以對(duì)付所有目標(biāo)，根據(jù)遠(yuǎn)、中、近距離實(shí)行多層防御，配置多種軟硬殺傷武器，同時(shí)按系統(tǒng)要求配置多種威脅目標(biāo)探測(cè)、跟蹤與識(shí)別傳感器，包括光電傳感器。用于遠(yuǎn)近距離的目標(biāo)探測(cè)與跟蹤，主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)離不開毫米波雷達(dá)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，激光相控陣?yán)走_(dá)具有更大的優(yōu)勢(shì)，可以替代毫米波雷達(dá)。用于近距離反擊或高速動(dòng)能彈的反擊，全譜主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)也包含高速反應(yīng)系統(tǒng)的配置。

三、需要解決的光電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）多傳感器信息融合技術(shù)

不同的傳感器有不同的功能和使用特點(diǎn)，它們可以有機(jī)組合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)揮最大的目標(biāo)感知效果。而要做到這一點(diǎn)，需要明確各種傳感器在系統(tǒng)中的作用，將它們按功能、作用距離、響應(yīng)速度、判別目標(biāo)的能力進(jìn)行分工，按分工充分獲取威脅目標(biāo)的各種信息，然后將這些信息進(jìn)行融合，識(shí)別、跟蹤目標(biāo)，確定反擊的方式和時(shí)機(jī)。

（二）戰(zhàn)場(chǎng)信息共享技術(shù)

戰(zhàn)場(chǎng)信息指衛(wèi)星、戰(zhàn)場(chǎng)偵察系統(tǒng)、友鄰車輛獲得的敵方戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息和敵方攻擊的武器信息，包括武器類型、射程、威力、飛行速度、發(fā)射平臺(tái)等，這些信息有助于主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)對(duì)威脅目標(biāo)提早預(yù)警，準(zhǔn)確判斷、迅速出擊。信息共享需要建立硬件的和軟件的通信、信息處理和分享系統(tǒng)，信息化作戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)該包含主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)要求的信息共享內(nèi)容。

（三）光電傳感器與平臺(tái)結(jié)合技術(shù)

出于分辨率的考慮，光電傳感器探測(cè)視場(chǎng)一般都不大，光電傳感器要搜索和跟蹤目標(biāo)，激光觀瞄壓制儀要精確攻擊對(duì)方的光學(xué)窗口，都必須有自動(dòng)穩(wěn)瞄平臺(tái)配合。無論是激光雷達(dá)還是激光觀瞄壓制儀，相對(duì)于車載的穩(wěn)瞄平臺(tái)而言，體積都比較大，重量也重，所以，針對(duì)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)瞄平臺(tái)需要結(jié)合車載的整個(gè)光電系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李云霞，等.光電對(duì)抗原理與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社， 2009.

光電對(duì)抗技術(shù)范文2

一、信息科技與現(xiàn)代通信

信息技術(shù)涵蓋信息的采集、變換、存儲(chǔ)、處理、傳送、接收和再現(xiàn)。電子學(xué)研究電子的運(yùn)動(dòng)、電磁波的傳播和它們之間的相互作用。建立在麥克斯韋電磁理論基礎(chǔ)上的電子學(xué)，是當(dāng)代信息技術(shù)最主要的手段。1887年德國物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波及1897年英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，標(biāo)志著電子學(xué)的開端。在赫茲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，1895年意大利科學(xué)家馬可尼進(jìn)行了2．5公里的無線電報(bào)傳送實(shí)驗(yàn)。1901年跨越大西洋3200公里的無線電報(bào)實(shí)驗(yàn)獲得成功，這是遠(yuǎn)程通信的一件劃時(shí)代的大事。此后，人類陸續(xù)發(fā)明了無線電廣播、電視等。

第一代電子器件電子管，建立在熱電子發(fā)射的基礎(chǔ)上。1904年，英國物理學(xué)家弗萊明發(fā)明二極管；1906年，美國的德福雷斯特發(fā)明三極管。20世紀(jì)上半葉的電子設(shè)備，如廣播電視的發(fā)射接收裝置、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)等，全部使用電子管。

1947年肖克利、巴丁、布拉坦發(fā)明了晶體管。晶體管使電子設(shè)備具有省電、小型化、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，開辟了電子學(xué)的新時(shí)代。

物理學(xué)最新成果的大量采用，使光通信、移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。僅我國，手機(jī)用戶即已近4億。物理學(xué)的發(fā)展必將使21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)生飛躍。

二、材料科學(xué)與新材料

物理學(xué)是材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)。量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)，特別是固體物理學(xué)和能帶理論極大地推動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展。現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展，導(dǎo)致了諸如半導(dǎo)體材料、光電材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合功能材料、納米材料、軟物質(zhì)材料等大量具有獨(dú)特性能的新材料出現(xiàn)，并將不斷地為研制新型材料、改善材料性能提供新的理論和實(shí)驗(yàn)手段。

人工晶體用人工方法生長的單晶體在激光產(chǎn)生、非線性光學(xué)、光探測(cè)、輻射探測(cè)、換能器等方面都有重要應(yīng)用。我國在這一領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢(shì)。

三、物理學(xué)手段與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)

物理學(xué)手段在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，它們既用于診斷——x射線透視、B超、計(jì)算機(jī)斷層成像即CT、磁共振成像即HRI，又用于治療——超聲波粉碎結(jié)石、激光手術(shù)、伽瑪?shù)丁?/p>

四、計(jì)量與全球定位系統(tǒng)GPS

計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)：從觀測(cè)天體到使用各種物理方法，人類計(jì)時(shí)精度不斷提高。

全球定位系統(tǒng)GPS，由24顆均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星上安裝了高精度的原子鐘。衛(wèi)星高度2萬公里。它是一個(gè)全天候的自動(dòng)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)，通過接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)間—頻率信號(hào)，判斷和計(jì)算接收者的位置。經(jīng)過廣義相對(duì)論修正(時(shí)鐘快慢隨引力場(chǎng)強(qiáng)度而變)的GPS精度可在1米以內(nèi)。現(xiàn)在的GPS系統(tǒng)已可裝備到家用汽車上。

五、物理學(xué)與激光技術(shù)

1917年愛因斯坦提出“受激輻射”的概念，奠定了激光的理論基礎(chǔ)。1958年美國科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)他們將閃光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。由此他們提出了“激光原理”，受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。1958年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。1960年，美國人梅曼(T.H.Maiman)發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發(fā)光材料，用發(fā)光度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源，獲得了人類有史以來的第一束激光。1965年，第一臺(tái)可產(chǎn)生大功率激光的器件——二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺(tái)X射線激光器研制成功。1997年，美國麻省理工學(xué)院的研究人員研制出第一臺(tái)原子激光器。

六、物理學(xué)與國家安全

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是高科技的戰(zhàn)爭(zhēng)，物理學(xué)在國防現(xiàn)代化中起著核心的作用。核武器是釋放核能的大規(guī)模殺傷性武器。1945年美國首先制成原子彈，并投放到日本的廣島和長崎。為了對(duì)抗核訛詐，1964年我國成功試爆了第一顆原子彈，1967年成功試爆了第一顆氫彈。研制“兩彈一星”的23位功勛科學(xué)家中有13位物理學(xué)家。

光電對(duì)抗技術(shù)范文3

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中的反坦克戰(zhàn)

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，雙方投入的裝甲兵器數(shù)量龐大，型號(hào)繁雜，既有五六十年代的舊式裝備，又有90年代最先進(jìn)的武器。沙漠地形非常開闊，十分適合裝甲機(jī)械化部隊(duì)快速機(jī)動(dòng)，但是在開闊地的行動(dòng)又容易暴露目標(biāo)，必須采取疏散、隱蔽、偽裝、欺騙等手段保護(hù)自己，以提高戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，這又為目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別、通信、指揮帶來困難。沙漠氣候干燥酷熱，在日光直射下武器金屬部件溫度高達(dá)60℃以上。射擊時(shí)揚(yáng)起很高的沙塵容易暴露目標(biāo)。光電器材受炎熱氣候影響，性能下降，故障增多。

針對(duì)海灣戰(zhàn)場(chǎng)上述特點(diǎn)，多國部隊(duì)廣泛應(yīng)用高新技術(shù)和先進(jìn)武器裝備，各軍兵種密切協(xié)同，開展大規(guī)模的坦克/反坦克戰(zhàn)。其特點(diǎn)如下：

綜合運(yùn)用多種高技術(shù)偵察手段，實(shí)施大縱深、全方位、晝夜不間斷的目標(biāo)偵察和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視；

充分發(fā)揚(yáng)空中優(yōu)勢(shì)，實(shí)施空地一體化作戰(zhàn)，大量使用轟炸機(jī)、攻擊機(jī)、反坦克直升機(jī)等空中作戰(zhàn)兵器，對(duì)地面坦克集群實(shí)施空中大力壓制；

大量使用精確制導(dǎo)反坦克武器，對(duì)裝甲目標(biāo)實(shí)施遠(yuǎn)距離精確打擊；

發(fā)揚(yáng)裝甲兵器優(yōu)勢(shì)，快速機(jī)動(dòng)與火力突擊相結(jié)合，奪取地面戰(zhàn)的最后勝利。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，整個(gè)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，多國部隊(duì)共擊毀和繳獲伊軍各式坦克3840多輛、裝甲輸送車1450輛、火炮2717門。

高技術(shù)武器在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中顯示了巨大威力，但也暴露出某些不足。美國國防部在總結(jié)報(bào)告中指出，高技術(shù)武器已成為美國軍事力量的重要組成部分，但是它們不能最終決定戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)。高技術(shù)武器與訓(xùn)練有素的部隊(duì)相結(jié)合，多國部隊(duì)密切協(xié)同，才能確保戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。

未來戰(zhàn)爭(zhēng)中的反坦克戰(zhàn)

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中的坦克/反坦克戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來戰(zhàn)爭(zhēng)具有借鑒意義。未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形勢(shì)和高科技武器會(huì)有很大發(fā)展，但某些基本特點(diǎn)不會(huì)有重大變化，只是在新的形勢(shì)下將有新的發(fā)展。

（一）隨著未來戰(zhàn)場(chǎng)上裝甲目標(biāo)數(shù)量的增加和性能的提高，傳統(tǒng)的反坦克武器將面臨新的挑戰(zhàn)。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，多國部隊(duì)的新型坦克和步兵戰(zhàn)車顯示出了優(yōu)異性能。21世紀(jì)裝甲兵器在機(jī)動(dòng)速度、射擊精度和毀傷能力方面將有更大提高。蘇/俄大量主戰(zhàn)坦克都可發(fā)射制導(dǎo)炮彈，現(xiàn)已擴(kuò)散到全球40多個(gè)國家。美、英等國120mm坦克炮發(fā)射的制導(dǎo)炮彈也已獲得成功，從而使坦克炮的命中目標(biāo)精度得到顯著提高，射程也增大了1倍以上，達(dá)到5000m～8000m。反應(yīng)裝甲已發(fā)展成計(jì)算機(jī)控制、沖擊波對(duì)抗等更高級(jí)形式，主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)將在更多坦克上得到廣泛應(yīng)用（詳見本刊2000年第11期）。電磁炮、隱形技術(shù)、人工智能等高新技術(shù)也將逐漸得到應(yīng)用。美國FCS未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)將使傳統(tǒng)坦克的概念發(fā)生重大突破在發(fā)展小型裝甲戰(zhàn)斗車輛的同時(shí)還將研制機(jī)器人坦克。美國一項(xiàng)2010年坦克設(shè)計(jì)方案提出由1輛有人坦克操縱6輛機(jī)器人坦克和裝甲車，車上裝有各種不同類型的傳感器和武器系統(tǒng)，可在高技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行目標(biāo)搜索、自動(dòng)跟蹤和火力突擊。高技術(shù)新概念裝甲兵器投入戰(zhàn)場(chǎng)為未來反坦克戰(zhàn)提出了新的課題。

（二）隨著新式武器和偵察器材作用距離的增大和夜視器材性能的不斷提高，未來反坦克戰(zhàn)將大大拓寬傳統(tǒng)作戰(zhàn)的時(shí)空觀念。以往反坦克戰(zhàn)由于受武器射程限制，戰(zhàn)斗主要在地面陣地前沿2000m～4000m范圍內(nèi)展開。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，多國部隊(duì)大量使用轟炸機(jī)、攻擊機(jī)、反坦克直升機(jī)，將“空地一體戰(zhàn)”思想用于反坦克戰(zhàn)，作戰(zhàn)空間已趨于立體化。未來空對(duì)地反坦克武器作用距離顯著增大，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈配用反裝甲戰(zhàn)斗部后也提高了對(duì)縱深地域集群坦克的打擊能力，許多野戰(zhàn)火炮最大射程將從目前的30km～40km增大到50km以上，所有這些將大大拓寬未來的反坦克空間。隨著紅外、微光、激光、熱成象技術(shù)的發(fā)展，坦克和反坦克部隊(duì)都將更多地利用夜色掩護(hù)，借助夜視器材進(jìn)行夜間偵察、戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)和作戰(zhàn)，大大縮小黑暗環(huán)境的不利影響，實(shí)現(xiàn)不分晝夜的24h持續(xù)作戰(zhàn)。

（三）隨著導(dǎo)彈、制導(dǎo)炮彈在戰(zhàn)場(chǎng)上的大量使用，精確制導(dǎo)武器將成為未來反坦克戰(zhàn)的主要手段，坦克和反坦克的對(duì)抗將成為激烈的導(dǎo)彈戰(zhàn)。20世紀(jì)各國反坦克武器裝備序列主要包括火箭筒、無坐力炮、反坦克炮和反坦克導(dǎo)彈，主戰(zhàn)坦克當(dāng)然也是重要的反坦克武器。近年來不少國家都在研究利用制導(dǎo)技術(shù)改造火箭筒，甚至直接用便攜式反坦克導(dǎo)彈取代火箭筒，實(shí)現(xiàn)反坦克武器制導(dǎo)化。在炮兵武器方面，繼美國“銅斑蛇”、俄羅斯“紅土地”激光制導(dǎo)炮彈之后，英、法、德、瑞典等許多國家都在研制性能更先進(jìn)的新一代制導(dǎo)炮彈。這些新型彈藥集目標(biāo)探測(cè)、精確制導(dǎo)和最終打擊于一體，使各種榴彈炮、加農(nóng)炮、火箭炮、迫擊炮都成為精確制導(dǎo)反坦克武器。它們的射程遠(yuǎn)，精度高，威力大，使用方便，作戰(zhàn)效能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通非制導(dǎo)反坦克武器。

在反坦克武器日趨制導(dǎo)化的同時(shí)，坦克設(shè)計(jì)師們正在加緊研究防御導(dǎo)彈襲擊的途徑。一些坦克已安裝了毫米波雷達(dá)和激光報(bào)警裝置，可及時(shí)探測(cè)到來襲的導(dǎo)彈或制導(dǎo)炮彈，通過計(jì)算機(jī)快速算出射彈的有關(guān)數(shù)據(jù)，射出攔截炮彈或大量小型破片將其摧毀。正在研究的智能型防護(hù)系統(tǒng)可通過車體和炮塔周圍的傳感器探測(cè)來襲的導(dǎo)彈，然后發(fā)射小型攔截導(dǎo)彈將它摧毀于離坦克數(shù)十米的地方。先進(jìn)的精確制導(dǎo)反坦克武器和智能型主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的對(duì)抗，將導(dǎo)致未來戰(zhàn)場(chǎng)上的坦克/反坦克戰(zhàn)變成激烈的導(dǎo)彈戰(zhàn)。

光電對(duì)抗技術(shù)范文4

【關(guān)鍵詞】 目標(biāo)跟蹤;卡爾曼濾波;預(yù)測(cè)――修正;Matlab視頻處理

目標(biāo)跟蹤的研究作為探測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要方面,可以追溯到1937年世界上第一部跟蹤雷達(dá)SCR-28誕生的時(shí)候。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種雷達(dá)、紅外、激光、聲納等目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)相繼得到快速發(fā)展并日趨完善。目標(biāo)跟蹤技術(shù)在國防上占據(jù)著極其重要的地位,在民用領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。目標(biāo)跟蹤問題一般可分為四類:一個(gè)傳感器跟蹤一個(gè)目標(biāo)(OTO)、一個(gè)傳感器跟蹤多個(gè)目標(biāo)(OTM)、多個(gè)傳感器跟蹤一個(gè)目標(biāo)(MTO)、多個(gè)傳感器跟蹤多個(gè)目標(biāo)(MTM)。

在軍事上,隨著光電對(duì)抗、電子對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展,目標(biāo)的隱身特性和機(jī)動(dòng)性能不斷改善,被探測(cè)目標(biāo)的不確定性更加復(fù)雜,機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤,特別是雜波環(huán)境下的多傳感器機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤是近來人們研究較多的一個(gè)課題。基于圖像跟蹤技術(shù)的常用算法主要有卡爾曼濾波,概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波和多重假設(shè)跟蹤器。卡爾曼濾波理論具有模型簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小的特點(diǎn),特別適用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用,被廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海、系統(tǒng)工程、通信等多種領(lǐng)域。

一、目標(biāo)跟蹤框架

目標(biāo)跟蹤的任務(wù)可概述為:充分有效地利用傳感器信息最終形成目標(biāo)航跡,一旦航跡形成并確認(rèn),就可獲得目標(biāo)個(gè)數(shù),以及每個(gè)目標(biāo)的狀態(tài),包括位置、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù),并進(jìn)一步獲知目標(biāo)的特征參數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn),目標(biāo)跟蹤可以看作是一個(gè)“匹配――修正――預(yù)測(cè)”環(huán)。在時(shí)刻ti,所檢測(cè)到的圖像特征要和系統(tǒng)已有的特征建立對(duì)應(yīng)關(guān)系(匹配),然后修正這些特征的參數(shù),最后預(yù)測(cè)它們?cè)谙乱粫r(shí)刻可能出現(xiàn)的方位。在匹配過程中,我們將要用到統(tǒng)計(jì)決策理論;在修正和預(yù)測(cè)中,需要用到參數(shù)估計(jì)理論;為了預(yù)測(cè),我們還必需描述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型。

二、卡爾曼預(yù)測(cè)器

卡爾曼預(yù)測(cè)器是一種遞推估計(jì)器。卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)采用的遞歸技術(shù)是其最有意義的特點(diǎn)之一,無須考慮多個(gè)過去的輸人信號(hào),而且在每次遞歸運(yùn)算時(shí),只考慮前一個(gè)輸入信號(hào)就行了,即認(rèn)為信號(hào)現(xiàn)在的狀態(tài)只依賴于前一個(gè),而不依賴前所有信號(hào)的狀態(tài)。這樣就不需要將過去的測(cè)量值都存起來備用。便于用計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。其原理是通過第k時(shí)刻給出第k+1時(shí)刻的預(yù)側(cè)值^X(k+1│k),然后再根據(jù)第k+1時(shí)刻的觀測(cè)值修正預(yù)測(cè)值^X(k+1│k)得到最優(yōu)估計(jì)值^X(k+1),并保證該預(yù)測(cè)值的均方誤差最小。

設(shè)一個(gè)離散時(shí)間線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測(cè)模型分別為:

狀態(tài)方程:^X(k+1│k)=A(k+1│k)X(k)+W(k) (1)

觀測(cè)方程:Z(k)=C(k)X(k)+V(k) (2)

其中,X(k)是第k時(shí)刻的狀態(tài)變量,^X(k+1│k)是根據(jù)k時(shí)刻的狀態(tài)變量預(yù)測(cè)得到的第k+1時(shí)刻的狀態(tài)變量,A(k+1│k)是狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣,用于描述目標(biāo)物體的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),C(k)是觀測(cè)矩陣,W、V分別為狀態(tài)和觀測(cè)對(duì)應(yīng)的噪聲序列陣,其方差矩陣分別為Q和R。

卡爾曼濾波算法(用現(xiàn)時(shí)刻 來預(yù)測(cè) 時(shí)刻的值)如下:

^X(k+1│k)=A(k+1│k)X(k) (3)

^X(k+1)=^X(k+1│k)+K(k+1)×(Z(k+1)-H(K+1))×^X(k+1│k))(4)

K(k+1)=P(k+1│k)×CT(k+1)×(C(k+1)×P(k+1│k))CT (k+1)+R(k) (5)

P(k+1│k)=A(k+1│k)×P(k)×AT(k+1│k)+Q(k) (6)

P(k+1)=(1-K(k+1)×H(k+1))×P(k+1│k) (7)

其中,^X(k+1│k)為一步狀態(tài)預(yù)測(cè),^X(k+1)為最優(yōu)狀態(tài)估計(jì),K(k+1)為濾波增益矩陣,P(k+1│k)為一步預(yù)測(cè)誤差方差陣,P(k+1)為估計(jì)誤差方差陣。(3)式可以看作是根據(jù)k時(shí)刻的狀態(tài)對(duì)k+1時(shí)刻狀態(tài)的預(yù)測(cè),(4)式可以看作是根據(jù)k+1時(shí)刻的觀測(cè)值Z(k+1)對(duì)預(yù)測(cè)值的進(jìn)一步修正。

基于上述算式可將目標(biāo)跟蹤算法描述步驟為:

(1)首先設(shè)置方差Q,R和協(xié)方差P的初始值。

(2)根據(jù)Kalman濾波,預(yù)測(cè)第k+1幀的狀態(tài)向量。根據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的狀態(tài)方程和已知的第k幀目標(biāo)中心點(diǎn)坐標(biāo)值,求出第 k+1幀目標(biāo)中心點(diǎn)的預(yù)測(cè)坐標(biāo)值。

(3)對(duì)已預(yù)測(cè)的第k+1幀目標(biāo)中心點(diǎn)的坐標(biāo)值用最新獲得的量測(cè)值進(jìn)行修正,即對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行精確地定位。

(4)將第k+1幀的修正坐標(biāo)值代人方程式(3)～(7)式中繼續(xù)跟蹤下一幀,這種遞推預(yù)測(cè)可不斷進(jìn)行下去,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的邊測(cè)量邊跟蹤。

三、基于卡爾曼預(yù)測(cè)的目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤算法實(shí)現(xiàn)

令狀態(tài)向量:X(k)=[x(k)y(k)x'(k) y'(k)]T其中 x(k),y(k)分別是目標(biāo)中心在x,y軸上的位置分量,x'(k),y'(k)分別是x,y軸上的速度。觀測(cè)向量Y(K)=[xc(k) yc(k)]T,其中 xc(k)、yc(k)分別是目標(biāo)中心在 軸上位置的觀測(cè)值。

物體中心運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的系統(tǒng)方程為:^X(k+1│k)=AX(k)+?孜(k)

式中?孜(k)=[0u(n)]T為系統(tǒng)噪聲;A=10?子0010?子2/200100001為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;?子為幀間間隔時(shí)間。

系統(tǒng)噪聲的協(xié)方差矩陣:Q(k)=E[?孜(k)?孜T(k)]=?滓12I

觀測(cè)方程為:Z(k)=CX(k)+?灼(k)

式中:C=10000100為觀測(cè)矩陣;?灼(k)=v(k)為觀測(cè)噪聲,則觀測(cè)噪聲的方差R(k)=?滓22I 。

設(shè)?滓12I=1,?滓22I=1。由以上跟蹤算法可知,在遞推運(yùn)算能夠開始進(jìn)行以前,必須先求出前一幀預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣P(k+1│k)的初始值,可設(shè)P(k+1│k)的初始值為單位矩陣。

四、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤實(shí)例與分析

在此研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合Matlab7.5編程用一個(gè)實(shí)例說明本算法的應(yīng)用。實(shí)例是一個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)視頻,實(shí)驗(yàn)中跟蹤原始運(yùn)動(dòng)視頻中的每一幀圖像,同時(shí)對(duì)應(yīng)目標(biāo)的跟蹤效果圖。小球在每一幀中作垂直方向的往返運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)算法精確地對(duì)小球進(jìn)行了跟蹤。

四個(gè)圖依次顯示了:目標(biāo)縱向位置及其預(yù)測(cè)值、目標(biāo)橫向位置及其預(yù)測(cè)值、目標(biāo)縱向速度預(yù)測(cè)值、目標(biāo)橫向速度預(yù)測(cè)值。反映了橫向(y方向)、縱向(x方向)上卡爾曼預(yù)測(cè)跟蹤結(jié)果,從第一幅圖和第二幅圖可以看出經(jīng)過有限次濾波之后,Kalman濾波器在兩方向上都可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出目標(biāo)的真實(shí)狀態(tài),具有預(yù)測(cè)的穩(wěn)定性。也可以發(fā)現(xiàn)在濾波器初始化后的頭幾次預(yù)測(cè)并不可靠,與真實(shí)數(shù)據(jù)有一定的誤差。經(jīng)過一段后誤差逐漸穩(wěn)定。由于每次預(yù)測(cè)的時(shí)間間隔較小,目標(biāo)位置可認(rèn)為改變較小,可以認(rèn)為目標(biāo)應(yīng)在上次出現(xiàn)的位置附近的可能性較大,保留原來預(yù)測(cè)值作為當(dāng)前幀的最佳相關(guān)匹配點(diǎn),這樣就可克服局部遮擋的影響。

五、結(jié)論

該算法應(yīng)用到上述實(shí)例時(shí),效果非常好。分析其原因認(rèn)為主要是由于:(1)背景比較恒定不變且沒有噪聲影響;(2)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣很好地刻畫了該目標(biāo)的運(yùn)動(dòng); (3)各種噪聲方差矩陣的設(shè)置符合該段運(yùn)動(dòng)視頻。這些因素也是影響卡爾曼濾波效果的關(guān)鍵,如何根據(jù)不同的視頻場(chǎng)景去初始化這些參數(shù)是很有價(jià)值的研究?jī)?nèi)容。接下來,將該算法應(yīng)用到更多的實(shí)例中去、研究擴(kuò)展的以及自適應(yīng)的卡爾曼濾波方法、了解其他濾波方法、處理多目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)遮擋、變體跟蹤、高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤、復(fù)雜場(chǎng)景下的目標(biāo)跟蹤等,是比較令人感興趣的課題。

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光電對(duì)抗技術(shù)范文5

[關(guān)鍵詞]復(fù)合涂層；鹽霧試驗(yàn)；電化學(xué)阻抗譜

中圖分類號(hào)：V261.933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0383-01

目前，金屬/涂層系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于保護(hù)腐蝕襯底材料和提高服務(wù)生命的飛機(jī)以及其他武器和設(shè)備，涂料的主要優(yōu)勢(shì)在于具有屏蔽效應(yīng)，性能穩(wěn)定，具有陰極保護(hù)等。這些影響主要取決于對(duì)成膜材料的涂層和抑制色素。研究發(fā)現(xiàn)電子涂料受海洋中的鹽霧環(huán)境腐蝕是隨著時(shí)間的推移，在不斷發(fā)生變化的，時(shí)間越久脫落越多。而航空電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這也會(huì)導(dǎo)致涂層在高溫環(huán)境下的脫落。腐蝕和涂層的損傷主要是加速通過鹽霧、高溫影響的。在本文中，對(duì)于復(fù)合涂層在高溫和鹽霧環(huán)境的受腐蝕變化，通過電化學(xué)的研究環(huán)境是阻抗譜（EIS），紅外光譜―py（IR）和掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

1、測(cè)試方法和測(cè)試方案

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)樣品的金屬基板為2A12鋁，這種材料被廣泛用機(jī)材料。該復(fù)合涂層的涂層材料為聚氨酯磁漆，主要成分是鋅黃丙烯酸聚氨酯清漆。

1.2 測(cè)試條件

在航空電子設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下的，復(fù)合涂層主要作用是保護(hù)飛機(jī)內(nèi)的紫外線輻射。但當(dāng)它在沿海地區(qū)工作時(shí)，由于鹽霧和高溫可以對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行腐蝕進(jìn)而影響其正常的功能。所以在鹽霧試驗(yàn)中，設(shè)置環(huán)境壓力位nq-1000a，通過鹽霧箱制造鹽霧，根據(jù)MIL―std-810，設(shè)置鹽霧的Na Cl濃度pH值為5%，溫度為50℃，和脫落率是1.5m/L。

2、結(jié)果與討論

2.1 EIS和建模

通過構(gòu)建EIS模型，對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量的結(jié)果顯示，影響復(fù)合涂料的主要因素是電化學(xué)阻抗。其影響關(guān)系是一條復(fù)合曲線，從這條曲線中可以看出，低頻率的電化學(xué)阻抗很高，幾乎達(dá)到1 010Ω?cm2，這意味著涂層類似于一個(gè)純的鈣器，不過也存在著缺陷，比如涂層之前存在的鹽霧試驗(yàn)，涂層能保護(hù)金屬以防腐蝕，對(duì)鹽離子進(jìn)行封鎖。從附著膜的EIS譜使用非線性最小二乘擬合分析一個(gè)R模型電路試驗(yàn)來看，主要的因素是溶液電阻，電容器質(zhì)量和它的電阻。鍍膜電容和電阻值分別為6.461±10F和110.1Ω。

通過研究發(fā)現(xiàn)，鹽霧中的水分子會(huì)穿過孔隙的涂層，最后達(dá)到的金屬界面并慢慢流逝，而電雙電層電容器連接與界面抗蝕劑平行―能否在腐蝕界面制作，然后引起腐蝕反應(yīng)。因此腐蝕過程發(fā)生在涂層的底部鍛件，有串聯(lián)系統(tǒng)之間的孔抗蝕劑―安斯和電阻的界面反應(yīng)。

一般底部有幾個(gè)洞和缺陷的復(fù)合涂料在早期的水分子滲透過程中，被水分子滲透是障礙因素仍然存在。在復(fù)合材料涂層，以及涂層電容（QC）和孔隙―電阻組合并行系統(tǒng)中，通過EIS測(cè)量的結(jié)果以及交流分析電路可以計(jì)算出，腐蝕過程中的時(shí)間速率為5小時(shí)、而鍍膜電阻值為1.65Ω。根據(jù)交流分析等效電路發(fā)現(xiàn)，腐蝕一段時(shí)間后，出現(xiàn)了韋伯阻抗，延緩了長時(shí)間腐蝕。根據(jù)電鏡掃描結(jié)果，可以判斷是存在的的顏料的鋅鉻黃，它首先被腐蝕，以保護(hù)金屬基板。經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)的高度潛力的產(chǎn)品TiAl基合金，其腐蝕活性點(diǎn)未被完全覆蓋，所以它是韋伯阻抗出現(xiàn)的主要原因。根據(jù)交流阻抗譜的非線性最小二乘分析適合，如果一個(gè)R電路模型中，以ZW表示韋伯阻抗，復(fù)合涂層電容器相位分量位置（Q），那么他們之間存在著如下關(guān)系：

Z（ jω） = （Y0）-1（ jω）- n

Y0表示常數(shù)，J表示的虛的U―NIT，和ω表明明顯的角頻率LY，相組成（Q），理想的電容器時(shí)n=1。

2.2 紅外光譜分析

通過對(duì)不同涂層的紅外光譜進(jìn)行次測(cè)試后可以發(fā)現(xiàn)，可以直接對(duì)復(fù)合材料的功能組進(jìn)行分析，其中850、2 920、2cm-1CH，指示C = O伸縮振動(dòng)的峰值出現(xiàn)在7281cm-1和688.1cm-1，峰值近515 1cm-1是碳-氮-伸縮振動(dòng)的聚氨酯。峰的CH--2對(duì)稱彎曲和3-屬性―測(cè)量彎曲出現(xiàn)在1 450cm-1。

可以發(fā)現(xiàn)，峰值位置和峰值高度不是根據(jù)紅外結(jié)果變化，也就是說無法根據(jù)紅色光譜（IR）進(jìn)行檢測(cè)，這意味著元素涂層的組合物在不改變這樣的實(shí)驗(yàn)，物理因素是主要原因涂層損傷，而不是化學(xué)因素。

3、結(jié)論

涂層的降解過程可以準(zhǔn)確的對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行描述，通過EIS模型并根據(jù)腐蝕機(jī)理對(duì)鹽霧的腐蝕過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且通過定量研究電阻和電容器的降解過程，可以將EIS和IR進(jìn)行連接，從而更好的促進(jìn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，這對(duì)于研究鹽霧對(duì)涂層的腐蝕研究具有非常重要的作用失敗。

在本次試驗(yàn)中，通過對(duì)鹽霧功能以及類型組進(jìn)行不同設(shè)置，并沒有改變根據(jù)紅外鹽霧檢測(cè)結(jié)果，造成這種現(xiàn)象最有可能的原因是鹽霧有較強(qiáng)的腐蝕性。通過紅外光譜檢測(cè)顯示，涂料被侵蝕過程中，水分子先通過微孔和缺陷滲透到金屬基板，然后對(duì)金屬基體進(jìn)行腐蝕。

參考文獻(xiàn)

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