光電定位與光電對抗

《光電定位與光電對抗》是2012年電子工業出版社出版的圖書，作者是付小寧，王炳健，王荻。本書基於作者多年從事光電定位和光電對抗及相關領域的科研項目和教學成果，系統闡述光電定位和光電對抗的相關原理和方法。

基本介紹

• 書名：光電定位與光電對抗
• 作者：付小寧，王炳健，王荻
• ISBN：978-7-121-15684-7 
• 頁數：328 頁
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2012年

百科名片

主要內容包括：光電制導、光電偵察告警、目標跟瞄和交叉定位、基於光學成像的單站被動測距、光電無源對抗、光電有源干擾等技術，對光電對抗的評估與仿真，以及一些典型光電對抗裝備的介紹，覆蓋了紫外、可見光、紅外、毫米波和雷射等技術在光電定位和光電對抗中的套用。

本書可供從事電子對抗、軍事電子學、電子戰、紅外技術、大氣光學等方面研究的科研人員閱讀，也可作為高等學校電子對抗、光電信息工程、軍事電子學等專業高年級本科生和研究生教材或參考書。

圖書簡介

光電對抗技術是由大氣光學、光電探測、目標識別、跟蹤定位、信息處理、光電打擊等多種技術交叉融合而成的綜合學科，是“武器信息化，信息武器化”的集中體現。其中，發現目標和保持對目標的定位是光電對抗的基礎，光電打擊是光電對抗的套用，對抗則主要體現在光電信息的隱身/反隱身、干擾/反干擾方面。

本書覆蓋紫外、可見光、紅外、毫米波和雷射等技術在光電定位和光電對抗中的套用，介紹了一些典型的光電對抗裝備，論述了相關原理和方法。

全書分為10章，各章內容安排如下：

第1章為緒論，介紹光電對抗的基本概念、基本特徵和技術環節，將光電對抗體制分為光電偵察及告警技術、光電定位技術、光電制導技術、光電干擾技術和強雷射束打擊等五個技術環節，並簡述相應環節的發展趨勢。

第2章論述大氣的衰減、氣象條件的影響及分析模型、背景環境的影響、目標輻射源和光輻射偵察的方法。其中所涉及的氣象條件，包括霾、霧、雨、雪、雲、大氣湍流效應、熱暈、戰場遮蔽與沙塵暴，對這些條件的克服和套用是有效實現光電對抗所必需的，也是後面各章理論分析的基礎。所列舉的典型目標輻射源包括火箭、飛彈、重返大氣層的再入段飛彈、飛機以及地面軍事目標。

第3章介紹各種光電制導技術，如紅外點源尋的制導、紅外成像制導、雷射制導、電視制導、光纖制導、毫米波制導和多模複合制導。光電定位是利用光電系統對目標方位的確定，後來發展到可以確定目標的距離。光電制導是運動的戰鬥部（飛彈、炸彈、炮彈）對已定位目標的鎖定和跟蹤，是間接光電打擊手段，雷射武器則是直接光電打擊手段，有關直接光電打擊的內容見第10章“高能雷射武器”內容。

第4章介紹各種光電偵察告警技術，例如主動式雷射偵察告警、被動式雷射告警、紅外偵察告警、紫外偵察告警、毫米波偵察告警和光電綜合偵察告警。毫米波在大氣中的傳播，請參考有關專著。

第5章討論目標跟瞄裝備和交叉定位方法，所涉及的裝備有雷射目標指示器、雷射雷達和IRST系統；論述基於IRST的雙波段探測的被動測距、單波段探測的被動測距；分析和討論基於雙站基線交叉定位的測距原理及方法的改進，研究從基線測距到雙目視覺測距的演化；最後給出一種雷射源的被動測距定位方法。

第6章開展基於光學成像的單站被動測距研究。首先，論述鏡成像系統與成像約束，介紹基於透鏡成像的被動測距；其次，論述小孔成像系統與成像約束，介紹基於小孔成像模型的被動測距；然後，專門研究基於目標線段特徵的被動測距，提出目標虛擬圓特徵的概念，並將它套用於被動測距。

第7章論述光電無源對抗技術中的遮障、偽裝、隱身、光電假目標等技術，並介紹飛行器無源光電隱身技術。光電無源對抗發端於對紅外製導飛彈的對抗，而制導系統對目標的攻擊要經歷三個階段：目標探測、目標識別和目標跟蹤。針對這三個階段，可採用的相應對抗措施為遮障或偽裝、隱身和干擾。

第8章討論多種有源光電干擾，包括紅外干擾彈、紅外有源干擾機、強雷射毀傷、雷射欺騙干擾、毫米波有源干擾、GPS干擾機以及紫外有源干擾。

第9章針對光電對抗的評估與仿真研究，介紹國內外光電對抗效能評估技術的現狀，闡述光電對抗的評估準則、光電對抗效能評估的技術途徑、光電對抗系統的實驗評估法，並介紹光電對抗系統中的半實物仿真。

第10章講述光電對抗的典型系統，涉及第四代戰機、機載光電定位系統、無人機、艦載光電告警系統、艦載光電干擾系統、艦載高能雷射武器(防空和反導)、各種地基雷射防空武器系統、天基定位與光電對抗系統。

本書第五、六章內容直接來自國家自然科學基金(60872136)、陝西省自然科學基礎研究計畫(2011JM8002)資助項目的研究成果。

本書由付小寧、王炳健和王荻編著，其中第1~2章和第5~8章由付小寧編寫，第3、4章由王炳健編寫，第9、10章由王荻編寫，全書由付小寧統稿；參加文稿編寫或整理工作的還有牛建軍、王會峰老師，以及研究生王潔、高文井、何天祥、侯國強。

白露教授審閱了本書部分章節，特別是對第二章提出了不少寶貴的修改意見。在此一併表示感謝。感謝楊庭梧、程玉寶、汪大寶在書稿撰寫過程中對編著者的幫助；感謝多年來光電探測技術教學班上一些研究生、本科生蒐集的素材。

由於時間和水平有限，書中必定存在疏漏和不足，懇請讀者不吝指正，以便今後逐步改進和完善。

作者簡介

付小寧 博士，西安電子科技大學副教授、碩士生導師；光電感測器專業會員。主要從事光電檢測、光電對抗方面的科研和教學工作。參加重大科研3項；主持國家自然科學基金項目、陝西省自然科學基金各1項。發表論文40多篇，EI檢索十餘篇；出版教材1部、著作1部，獲得國家發明專利授權2項。

王炳健博士，西安電子科技大學副教授，碩士生導師。西安電子科技大學技術物理學院光電信息技術研究所所長。先後主持陝西省自然科學基金、國家教委基金、國家自然科學基金等多項基金研究。先後發表文章30餘篇，其中SCI檢索5篇，EI檢索十餘篇，申請專利2項。

王荻 博士，西安電子科技大學研究生。2009年畢業於西安電子科技大學自動化專業，從事光電感測檢測技術與自動化裝置方面的研究。

圖書目錄

第一章 緒 論

1.1 光電對抗的基本概念

1.2 光電對抗的基本特徵

1.3 光電對抗的技術環節

1.3.1　光電偵察及告警技術

1.3.2　光電被動定位

1.3.3　光電制導技術

1.3.4 光電干擾技術

1.3.5 光電打擊中的雷射武器

1.4 光電對抗的發展趨勢

1.4.1　光電偵察及告警技術

1.4.2　光電被動定位

1.4.3　光電制導的發展趨勢

1.4.4　雷射武器的發展趨勢

第二章光在大氣中的傳播

2.1 大氣的衰減

2.1.1吸收定律

2.1.2散射分析

2.1.2.1 瑞利散射

2.1.2.2 Mie散射

2.1.2.3 非選擇性散射

2.1.3大氣衰減

2.2大氣視窗及能見度

2.2.1大氣視窗

2.2.2能見度

2.3 大氣的成分

2.3.1大氣分子

2.3.2氣溶膠

2.4 氣象條件的影響及分析模型

2.4.1 霾

2.4.2 霧

2.4.3 雨

2.4.4 雪

2.4.5 雲

2.4.6大氣湍流效應

2.4.7熱暈

2.4.7戰場遮蔽與沙塵暴

2.5 環境的影響及路徑輻射

2.5.1路徑輻射

2.5.2太陽閃爍

2.5.3太陽光散射

2.5.4地表和海洋輻射

2.5.5天空和雲層輻射

2.6 目標輻射源

2.6.1火箭和飛彈

2.6.2重返大氣層的再如段飛彈

2.6.3飛機

2.6.4地面軍事目標

2.7 光輻射偵察的方法

2.7.1 截獲光輻射的方式

2.7.2 不同光輻射截獲接收方式的理論計算

第三章光電制導技術

3.1 紅外製導

3.1.1紅外點源尋的制導

3.1.2紅外成像制導

3.1.3紅外成像制導技術的發展趨勢

3.2 雷射制導

3.2.1雷射制導的原理

3.2.2雷射制導武器的導引方式

3.2.3雷射制導武器的套用

3.2.4雷射制導武器裝備及發展趨勢

3.3 電視制導

3.3.1電視制導的原理

3.3.2電視制導武器的套用

3.3.3電視制導技術的發展趨勢

3.4 光纖制導

3.4.1光纖制導飛彈的工作原理

3.4.2光纖制導武器的套用

3.4.3光纖制導技術的發展趨勢

3.5 毫米波制導

3.5.1毫米波制導的特點和關鍵技術

3.5.2毫米波制導的原理

3.5.3毫米波制導武器的套用

3.5.4毫米波制導技術的發展趨勢

3.6 多模複合制導

3.6.1單一制導方式的性能比較

3.6.2多模尋的複合制導的優點

3.6.3多模複合尋的原則

3.6.4多模複合制導主要技術性能

3.6.5多模複合制導的數據融合

3.6.6多模複合制導的發展趨勢

第四章 光電偵察告預警技術

4.1 光電偵察告警系統

4.1.1系統組成

4.1.2基本參數

4.1.3分類

4.2 雷射偵察告警技術

4.2.1主動式雷射偵察告警技術

4.2.2被動式雷射告警系統

4.2.3新型雷射告警設備

4.2.4雷射告警的關鍵技術

4.2.5部分告警器及其性能

4.2.6雷射告警器發展趨勢

4.3 紅外偵察告警技術

4.3.1概述

4.3.2紅外偵察告警系統的組成

4.3.3紅外偵察告警系統的工作機理

4.3.4裝備實例

4.3.5紅外偵察告警的關鍵技術和發展趨勢

4.4 紫外偵察告警技術

4.4.1紫外偵察告警的原理

4.4.2紫外偵察告警系統的組成與戰術套用

4.4.3紫外偵察告警的特點

4.4.4紫外偵察告警的關鍵技術

4.4.5裝備實例

4.5 毫米波偵察告警技術

4.5.1毫米波偵察告警的原理

4.5.2毫米波偵察告警系統的組成與戰術套用

4.5.3毫米波偵察告警的特點

4.5.4毫米波偵察告警的關鍵技術

4.5.5裝備實例

4.6 光電綜合偵察告警技術

4.6.1光電綜合偵察告警的原理和特點

4.6.2紅外/雷射複合告警技術

4.6.3紅外/紫外複合告警技術

4.6.4紫外/雷射複合告警技術

4.6.5紅外/毫米波複合告警技術

4.6.6發展趨勢

第五章 目標跟瞄與交叉測距

5.1 雷射目標指示器

5.2 雷射雷達

5.3 IRST

5.3.1 概述

5.3.2 基於雙波段探測的被動測距

5.3.3 基於單波段探測的被動測距

5.3.4 紅外小目標被動測距

5.4 對靜止目標的被動定位

5.5 對運動目標的被動定位

5.6 基於掃描時差的基線被動測距

5.7 交叉定位的單平台套用

5.7.1 交叉定位的特點和問題

5.7.2 當前測角精度下所需要的最短基線尺寸

5.7.3 同步測時交叉定位的作用距離

5.8 基於短基線的準單目被動測距

5.8.1 雙目視覺測距原理

5.8.2 雙目視覺測距誤差分析

5.8.3 從雙目視覺到準單目視覺測距

5.8.4 基於像差的測距再討論

5.9 一種雷射源的定位方法

5.10 小結

第六章 基於光學成像的單站被動測距研究

6.1 透鏡成像系統與成像約束

6.1.1 透鏡成像公式與點擴散函式

6.1.2 聚焦法測距和離焦法測距

6.1.3 基於OTF函式或MTF函式的測距

6.2 小孔成像系統與成像約束

6.2.1 小孔成像模型

6.2.2 外標法測距

6.2.3 基於仿射變換的相對測距

6.2.4 基於雙目視差的測距

6.3 基於目標線段特徵的被動測距

6.3.1 藉助目標本身特徵線段的測距方法

6.3.2 藉助旋轉不變線段特徵的測距方法

6.3.3 基於旋轉不變線段特徵測距的改進

6.3.4 目標特線段特徵的選取

6.4 基於特徵線度測距的性能分析

6.4.1 觀測平台靜止情況下的測距性能

6.4.2 觀測平台運動時的測距性能

6.5 小結

第七章 光電無源對抗技術

7.1 遮障

7.1.1煙幕

7.1.2水幕和水霧

7.1.3箔條雲

7.1.4沙塵

7.2 偽裝

7.2.1塗料偽裝技術

7.2.2遮障偽裝技術

7.3 隱身

7.3.1視頻隱身

7.3.2紅外隱身

7.3.3雷射隱身

7.3.4毫米波隱身

7.3.5紫外隱身

7.3.6引射技術

7.3.7外形隱身

7.4 光電假目標

7.4.1光電假目標的分類

7.4.2光電假目標的工作原理

7.4.3 光電假目標的現狀和發展趨勢

7.4.4 雷射欺騙性干擾

7.5 其他無源光電對抗措施

7.5.1紅外動態變形偽裝

7.5.2光譜變換

7.5.3環境自適應偽裝

7.5.4廣譜自適應隱身

7.5.5毫米波無源對抗技術

7.6 飛行器無源光電隱身

7.6.1飛機隱身

7.6.2飛彈隱身

第8章光電有源干擾技術

8.1 紅外干擾彈

8.1.1紅外干擾彈的分類和組成

8.1.2紅外干擾彈的干擾原理

8.1.3紅外干擾彈的技術要求

8.1.4新型紅外誘餌

8.2 紅外有源干擾機

8.2.1紅外有源干擾機的分類和組成

8.2.2紅外有源干擾機的干擾原理

8.2.3定向紅外干擾機

8.3 強雷射干擾技術

8.3.1強雷射干擾的分類和組成

8.3.2強雷射毀傷效果

8.3.3強雷射干擾的關鍵技術

8.4 雷射欺騙干擾技術

8.4.1雷射欺騙干擾的分類和組成

8.4.2角度欺騙干擾

8.4.3距離欺騙干擾

8.4.4雷射近炸引信干擾技術

8.4.5雷射欺騙干擾的關鍵技術和發展趨勢

8. 5毫米波有源干擾

8. 5. 1毫米波有源干擾的原理及實現

8. 5. 2毫米波有源干擾的原理及實現關鍵技術分析

8.6 GPS干擾機

8. 6. 1 GPS易受干擾性

8. 6. 2 GPS干擾的原理

8.7紫外干擾源

8.7.1紫外光源與紫外干擾源

8.7.2紫外光源的分類

第九章 光電對抗的評估與仿真研究

9.1 國內外光電對抗效能評估技術現狀

9.1.1美國主要光電對抗效能評估系統

9.1.2國內發展現狀

9.2 光電對抗的評估準則

9.2.1功率準則

9.2.2機率準則

9.2.3效率準則

9.3 光電對抗效能評估的技術途徑

9.3.1效能評估的層次

9.3.2系統層次分析及指標體系

9.3.3常用的軍事裝備效能評估方法

9.3.4計算機仿真

9.3.5半實物仿真

9.3.6光電對抗系統中的實驗評估法

9.4 光電對抗系統中的半實物仿真

9.4.1光電半實物仿真系統組成

9.4.1針對操作的半實物仿真

9.4.2針對目標特性的半實物仿真

9.4.4針對原理驗證的半實物仿真

第十章光電對抗的典型系統

10.1 機載光電對抗系統介紹

10.1.1第四代戰機機載光電偵察告警系統

10.1.2第四代戰機機載光電干擾系統

10.1.3第四代戰機光電隱身系統

10.1.4機載高能雷射武器系統

10.1.5機載光電定位系統

10.1.6 無人機

10.2 艦載光電對抗系統介紹

10.2.1艦載光電告警系統

10.2.2艦載光電干擾系統

10.2.3艦艇光電隱身技術

10.2.4艦載高能雷射武器(防空和反導)

10.2.5基於艦艇的光電定位和對艦艇的定位

10.3 地基雷射防空武器系統

10.3.1“鸚鵡螺”計畫

10.3.2移動戰術高能雷射

10.3.3車載定位系統

10.4 天基定位與光電對抗系統

10.4.1星載告警

10.4.2衛星定位跟蹤

10.4.3反衛星武器系統

10.5單兵光電對抗裝備

10.5.1單兵系統的形成

10.5.2單兵平台信息化及對抗

書摘

隨著軍用電子技術、微電子技術和計算機技術的發展，光電制導武器及其配套的光電偵測設備性能不斷提高，其在現代和未來戰爭中套用也更加普遍，並對重要軍事目標和軍事設施構成威脅，因而，光電對抗技術的發展和光電對抗裝備的研製，受到世界各國的廣泛重視。人們所熟悉的海灣戰爭中，精確制導武器特別是光電精確制導武器充分展現了其巨大威力。根據現代新技術的發展和現代高技術局部戰爭戰例，可以預見光電對抗將有長足發展，並將向綜合化、多光譜和全程對抗的趨勢發展。

1．光電對抗綜合一體化

光學技術及計算機技術（包括軟硬體）和高速大規模積體電路的飛速發展，為光電對抗技術綜合一體化奠定了基礎。光電對抗綜合一體化，依靠科學技術、高性能探測器件以及數據融合技術的發展，將信息獲取、信息處理、和指揮控制融為一體，進而採用智慧型技術、專家系統等，使光電對抗系統成為有機整體，從設備級對抗發展為分系統、系統和體系的對抗。提高戰場作戰效能，實現綜合一體化要有一個從低級到高級，從局部到全局的發展過程。首先是光電偵察告警一體化，進而是光電偵察告警與雷達告警及光學觀瞄系統的綜合，最後將多個平台獲取的信息進行綜合，指揮引導不同平台上的對抗措施，實時檢測，閉環控制，以實現更大範圍和更高層次的系統綜合。

2．多光譜技術廣泛套用

光電技術的發展，使多光譜技術、紅外成像技術、背景與目標鑑別技術、光學信息處理技術等新的科技成果不斷湧現並被廣泛套用。多光譜對抗指光電偵察告警，光電有源/無源干擾、光電反偵察反干擾已經改變了以往的單一波長或單一寬頻段的狀況，而向紫外、可見光、雷射、紅外全波段發展。

3．多層防禦全程對抗

現階段，光電對抗採用單一對抗末端防禦，如紅外干擾段和雷射角度欺騙干擾，這種對抗形成的效果是有限的。新型光電制導武器不斷增多和不斷改進完善，光電對抗技術必須相應改善和提高。雙色制導、複合制導、綜合制導武器的出現，要求光電對抗必須向多層防禦全程對抗發展，以提高對光電精確制導武器整體作戰的效能。