光电探测技术在高功率微波武器中的应用与发展

光电探测技术在高功率微波武器中的应用与发展

沈文，胡宏亮，周林

江南机电设计研究所，贵州 贵阳 550000

摘要：世界军事斗争的复杂化，高功率微波等新质武器得到快速发展，作为新质武器的“眼睛”，光电探测技术在新质武器应用发展起着重要作用。本文介绍了光电探测技术的工作原理及研究现状，阐述了光电探测技术在高功率微波武器中的应用方式，并对光电探测技术未来在新质武器中的发展做了预测，并总结了光电探测技术在高功率微波武器中的应用与发展。

关键词：光电探测技术；高功率微波武器；探测跟踪

Application and Development of Photoelectric Detection Technology in High Power Microwave Weapons

Shen Wen, Hu Hongliang, Zhou Lin

(Jiangnan Institute of Mechanical and Electrical Design, Guizhou Guiyang 550000)

Abstract: With the complexity of the world military struggle, new weapons such as high-power microwave have developed rapidly. As the "eyes" of new weapons, photoelectric detection technology plays an important role in the application and development of new weapons. This article introduces the working principle and research status of photoelectric detection technology, expounds the application methods of photoelectric detection technology in high-power microwave weapons, and forecasts the future development of photoelectric detection technology in new weapons, and summarizes the application and development of photoelectric detection technology in high-power microwave weapons.

Key words: Photoelectric detection technology; High power microwave weapons; Detection and tracking

0 引言

随着世界军事斗争升级，军事科技的发展，各种军事装备不断升级换代，以高功率微波武器（HPM）为代表的电子战新质武器得到了快速发展，未来在信息对抗、空间攻防中发挥重要作用^[1]。光电探测技术是一种可视化手段，在各型装备上都有着重要的作用。高功率微波武器作为一种空天防御中的新质力量，同样对光电探测技术产生需求。文中围绕新质武器对光电探测的应用及未来发展进行论述。

1 光电探测技术原理与研究现状

光电探测技术原理：光电探测器原理是由辐射引起被照射材料电导率发生改变，把光波当成信息传输载体，被测试的物体成像为电能和光能，从而实现对物体的探测、传感、测量等能力的测量系统^[2]。通常光电探测技术被用于制导领域，常用的有激光、电视、红外、复合制导等^[3]。

光电探测技术研究现状：光电探测技术是空天防御中的关键技术之一，在精确制导武器^[3]、导弹武器系统^[4]、机载武器^[5]、深空探测^[6]等领域中得到了广泛应用，除此光电探测技术在高功率微波武器中也有应用，如美国的警惕鹰（Vigilant Eagle，VE）、相位器（Phaser）高功率微波武器系统都使用光电探测进行目标跟瞄^[1]。

2 光电探测技术在微波武器中的应用

高功率微波武器主要由探测跟踪、控制指挥、高功率微波、供电及转动等系统构成，其主要作战任务是针对轻小型无人机的点面杀伤。光电探测装备是整个武器系统中唯一可视化的“眼睛”，将对全系统作战引导打击及毁伤评估等方面起着重要作用。从应用场景分析，该技术主要在以下几个方面应用：

1. 光电探测独立引导打击

光电探测技术能在有限的视场内进行目标跟踪，并将探测跟踪到的目标脱靶量实时反馈给控制指挥系统，供控制系统进行综合判别攻击目标时机，从而引导高功率微波辐射天线对目标进行辐射，完成对目标的探测与打击。

2. 光电与雷达复合引导打击

光电探测具有抗干扰能力大，精度高等特点，但受制于传感器视场，搜索空域相对较窄。微波武器作战流程中一般采用光电与雷达协同探测引导进行，雷达全空域搜索到目标后，给出目标指示，并转动天线对准目标，目标进入光电视场，由于微波系统辐射波束具有一定范围，需要使用光电探测信息对目标进行“精跟”，使辐射波束严格对准目标，此时光电光轴与高功率微波电轴保持一致，对准目标后，发射高功率微波，光速拦截目标。

3. 光电探测对目标的毁伤判别

高功率微波毁伤评估是当前行业难题，因其对目标毁伤并非硬毁伤，无法看到目标爆炸、起火等显著目标摧毁情况。而光电探测图像目前是微波毁伤目标最有说服力的证据之一。对于四旋翼目标，当目标被微波辐射后，一是可直观看到目标在光电视场中坠落，二是在目标稳跟情况下坠落俯仰上脱靶量会逐渐增大。通过光电探测技术进行毁伤判别是一种直观手段，随着技术发展会有更多行之有效的办法。

3 光电探测技术在微波武器中的发展

光电探测技术属于被动探测技术，相较于雷达探测，具有装备体积小、功耗低、可视化程度高、且技术相对成熟等特点，在各武器系统都有着广泛应用。对于其对高功率微波武器中的发展，可预测为以下方向：

1. 强化集群化跟踪探测能力

因高功率微波武器作战定位为对无人机群的拦截，光电探测技术预计未来将着重于对集群目标的识别、探测跟踪，同时能对目标检测识别，划分集群目标，并能及时找到群目标中心，为高功率微波武器指挥决策提供依据，将集群跟踪能力转为最优决策将提高作战效率。

2. 强化复杂环境背景下的目标检测能力

当前战场环境复杂多变， “低小慢”无人机泛滥，对于低空、山地、森林、多云背景错综复杂。在复杂背景下，对特征不明显小目标检测跟踪，是对光电探测技术的考验，尽管现在已经应用红外、可见光等多手段进行综合探测跟踪，但是对于复杂背景环境目标检测能力与光学成像能力都还存在不足，需要进一步发展。

3. 强化抗强电磁干扰能力

高功率微波武器是一种强电磁干扰武器，由于高功率微波辐射系统与光电探测设备距离近，辐射场强极大。随着高功率微波武器未来朝着辐射功率更大，拦截距离更远的方向发展，发射微波带来的旁瓣场强会越来越大，光电探测设备抗强电磁辐射的要求会越来越高。通过强化强电磁干扰能力，提高其在高功率微波武器未来发展中的适应能力。

4 结论

在高功率微波武器应用中，光电探测技术对于目标直接引导、复合探测引导、目标毁伤判别等方向都有着举足轻重的作用；对于未来，光电探测技术在高功率微波武器的发展长河中，预测跟踪目标集群化、跟踪背景复杂化、强电磁干扰防护等是后续发展及研究的重点。光电探测技术应用广泛，但还有诸多问题需要解决，比如克服恶劣天气、规避复杂干扰、扩大应用场景等，都需要各专家学者不断探索。

参考文献

1. 牛卉,伍洋,李明.国外高功率微波武器发展情况研究[J].飞航导弹,2021 (08):12-16+23.

2. 闫伟.光电探测技术在火控系统中的应用与发展[J].中国新通信,2017,19(11):164.

3. 宋闯,姜鹏,段磊,等.新型光电探测技术在精确制导武器上的应用研究（特约）[J].红外与激光工程,2020,49(06):218-277.

4. 吴晓航,黄树彩,肖科,等.红外探测技术在导弹防御系统中的应用与发展[J].飞航导弹,2013(05):44-49.

5. 贾鹏，郭建美，李江勇.轰炸机光电探测系统发展现状[J].激光与红外,2019,49(03):259-265.

6. 叶培建,饶炜.光电技术在中国深空探测中的应用[J].航天返回与遥感,2011,32(02):1-11.

作者简介：沈文，1995.06生，男，汉族，贵州岑巩人，硕士，助理工程师，研究方向：地面探测制导。

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