裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)威脅探測(cè)告警技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

引言

隨著信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷深入及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和威脅的發(fā)展變化,各類具有制導(dǎo)能力的武器已成為軍用特種車輛戰(zhàn)場(chǎng)生存威脅的重要來(lái)源,現(xiàn)有被動(dòng)式裝甲防護(hù)和隱身技術(shù)已逐漸不能滿足要求,促使裝甲車輛的探測(cè)技術(shù)、對(duì)抗技術(shù)等技術(shù)不斷提升,采用光電對(duì)抗技術(shù)能夠大幅度提高軍用特種車輛的戰(zhàn)場(chǎng)抗毀生存能力,提升指揮車輛發(fā)揮作戰(zhàn)效能、履行指揮作戰(zhàn)使命的能力。

探測(cè)告警是裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)實(shí)施有效對(duì)抗的前提。探測(cè)告警的實(shí)質(zhì)就是對(duì)敵方光電設(shè)備發(fā)出的各種光電輻射進(jìn)行有效探測(cè)和捕獲。根據(jù)工作波段屬性的不同,一般將車載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的探測(cè)告警分為激光告警、毫米波告警、導(dǎo)彈逼近告警、雷達(dá)告警等,能夠根據(jù)來(lái)襲威脅的類型和程度,結(jié)合作戰(zhàn)使命和作戰(zhàn)流程,實(shí)施規(guī)避遠(yuǎn)程精確打擊策略,進(jìn)行多層次分析和應(yīng)對(duì),做到全程主動(dòng)防護(hù)。

1主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)威脅分析

在未來(lái)的高科技常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)中,裝甲車輛承擔(dān)著突破敵軍防線、打擊第二梯隊(duì)、執(zhí)行縱深打擊的攻堅(jiān)任務(wù)。從空中武器到地面武器,從近程武器到遠(yuǎn)程武器,從非制導(dǎo)武器到精確制導(dǎo)武器,從硬殺傷武器到軟殺傷武器,從常規(guī)武器到核武器,這些武器對(duì)坦克構(gòu)成了全方位立體威脅。要想針對(duì)各種威脅作出正確的對(duì)抗方式,了解各種威脅的探測(cè)原理和作用方式至關(guān)重要。

各種高新技術(shù)廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視,極大地提高了戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視能力,構(gòu)成了以偵察監(jiān)視衛(wèi)星、高空偵察機(jī)、無(wú)人機(jī)、預(yù)警機(jī)、各種傳感器材等組成的全方位、大縱深、多層次的立體偵察體系,具有全天候、高分辨率和實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力,戰(zhàn)場(chǎng)具有很高的"透明度",如圖1所示。由于裝甲機(jī)械化部隊(duì)本身重裝備多、目標(biāo)大、配置地域廣、機(jī)動(dòng)距離遠(yuǎn),又處在敵方全時(shí)空監(jiān)視之下,因此,其在作戰(zhàn)過(guò)程中將處在暴露甚至"單向透明"的威脅之中。

從戰(zhàn)場(chǎng)威脅分析圖(圖2)中可以看出,09~509是威脅彈藥種類最多、車輛受彈概率最高的區(qū)域,也是主動(dòng)防護(hù)的防護(hù)重點(diǎn)區(qū)域之一,509~909區(qū)域的威脅彈藥主要有末敏彈、部分末制導(dǎo)炮彈和迫擊炮彈等,由于主動(dòng)攔截?zé)o法攔截末敏彈,這個(gè)區(qū)域防護(hù)手段以主動(dòng)干擾為主。將主動(dòng)干擾防護(hù)角度從09~509拓展到09~909,使其兼顧對(duì)509~909區(qū)域的精確制導(dǎo)武器。

圖1裝甲突擊裝備面對(duì)的探測(cè)威脅

圖2戰(zhàn)場(chǎng)威脅分析

2主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)威脅探測(cè)告警技術(shù)及裝備概況

2.1激光主動(dòng)偵察

激光主動(dòng)偵察技術(shù)兼具激光測(cè)距和目標(biāo)識(shí)別兩種,其原理是基于光學(xué)系統(tǒng)存在的"貓眼"效應(yīng),對(duì)來(lái)襲威脅目標(biāo)種類進(jìn)行分析和識(shí)別,并探測(cè)威脅目標(biāo)的一些技術(shù)參數(shù)。

激光主動(dòng)偵察一般與激光戰(zhàn)術(shù)致盲武器配合使用,作戰(zhàn)過(guò)程中,激光主動(dòng)偵察設(shè)備搜索并確定敵方光電裝置的位置,然后啟動(dòng)強(qiáng)激光對(duì)其致盲。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)利用這一技術(shù),發(fā)現(xiàn)了伊拉克嚴(yán)密偽裝在樹林里的坦克和導(dǎo)彈發(fā)射架,并成功實(shí)施擊毀。美國(guó)的車載式激光致盲武器就是集主動(dòng)偵察和致盲于一體的光電對(duì)抗武器,作戰(zhàn)時(shí),其激光主動(dòng)偵察設(shè)備搜索并確定敵方光電裝置的位置,然后啟動(dòng)強(qiáng)激光對(duì)其致盲。典型的裝置有:

(1)美制"舡魚"系統(tǒng),作戰(zhàn)時(shí),該系統(tǒng)先以波長(zhǎng)為1.06um的高重頻低能激光對(duì)其所覆蓋的角空域進(jìn)行掃描偵察,一旦搜索到光電裝備,就啟動(dòng)致盲激光進(jìn)行攻擊,安裝在"布雷得力"戰(zhàn)車上,主要用于攻擊坦克上的光電裝置。

(2)俄羅斯的"拉瑟"激光致盲武器系統(tǒng)安裝在FsT-1型坦克中,該系統(tǒng)采用"貓眼效應(yīng)"搜索目標(biāo),用強(qiáng)激光致盲或損傷敵方觀測(cè)人員的眼睛或器材。

(3)美空軍的"靈巧"定向紅外對(duì)抗系統(tǒng),使用時(shí),它首先發(fā)射激光并接收由導(dǎo)引頭返回的激光回波,據(jù)此判斷敵導(dǎo)彈的方位、距離及其種類等,以確定最有效地調(diào)制方式以實(shí)施干擾。

2.2激光告警

激光告警相對(duì)其他告警方式,具有探測(cè)概率高、反應(yīng)時(shí)間短、動(dòng)態(tài)范圍大、探測(cè)靈敏度高、覆蓋空域廣、體積小等優(yōu)點(diǎn),是探測(cè)告警的關(guān)鍵設(shè)備。目前戰(zhàn)場(chǎng)上的主要激光威脅源類型有激光制導(dǎo)武器、激光測(cè)距機(jī)、激光雷達(dá)以及激光致盲武器與戰(zhàn)術(shù)激光武器等。

激光告警設(shè)備的主要性能指標(biāo)有:探測(cè)靈敏度、探測(cè)概率、虛警率、探測(cè)視場(chǎng)和角度分辨率等,一般要求激光告警設(shè)備應(yīng)具備較高的探測(cè)靈敏度,并具有多目標(biāo)探測(cè)能力及識(shí)別激光編碼的能力。典型的裝置有:

(1)美國(guó)Goodrich公司生產(chǎn)的AN/VVR-1系統(tǒng)用于陸基平臺(tái)告警系統(tǒng),能適應(yīng)特殊的環(huán)境需要,可以對(duì)波束制導(dǎo)導(dǎo)彈進(jìn)行探測(cè),對(duì)激光威脅的特征、類型和方向進(jìn)行識(shí)別,并提供音頻和視頻告警,對(duì)激光目標(biāo)指示器/測(cè)距機(jī)的角測(cè)量精度為1°,方位視場(chǎng)為360°,俯仰±55°,虛警率小于1/100h,響應(yīng)時(shí)間不到100ms。

(2)俄羅斯艦載spektr-F激光告警系統(tǒng)能對(duì)付嚴(yán)重的背景干擾,單脈沖截獲概率為95%,最大探測(cè)距離達(dá)20~25km,可對(duì)艦艇任一邊的4個(gè)威脅源同時(shí)進(jìn)行告警。

(3)德國(guó)"通用激光探測(cè)系統(tǒng)"(C0LDs)的工作波段為0.4~1.7um、2.0~6.0um和5.0~12.0um,可為所有海軍平臺(tái)提供可靠的多譜激光告警。

(4)另外還有英國(guó)的LwD21車載激光告警器、法國(guó)的0BRA車載激光告警系統(tǒng)、美國(guó)的HALwR高精度激光告警接收機(jī)和F0ALLs離軸激光定位系統(tǒng)等。

2.3雷達(dá)告警

雷達(dá)告警采用電子偵察手段,接收空間存在的各種雷達(dá)信號(hào),通過(guò)告警設(shè)備內(nèi)部的信息處理機(jī),識(shí)別是否與威脅相關(guān)聯(lián)的雷達(dá)信號(hào)。其關(guān)鍵技術(shù)是:新型固態(tài)器件、微波單片集成電路、超導(dǎo)技術(shù)、先進(jìn)的雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)。

根據(jù)現(xiàn)有武器裝備情況以及后續(xù)的發(fā)展趨勢(shì),裝甲車輛雷達(dá)告警需覆蓋x、Ka和w這3個(gè)波段,尤其是毫米波波段,是坦克重點(diǎn)防御的對(duì)象。目前對(duì)裝甲車輛構(gòu)成主要威脅的雷達(dá)有固定翼機(jī)載雷達(dá)、武器直升機(jī)載火控雷達(dá)和導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)。坦克裝甲車輛上的雷達(dá)告警設(shè)備應(yīng)具備反應(yīng)時(shí)間快、截獲概率高、告警靈敏度高以及全方位、多目標(biāo)實(shí)時(shí)處理的能力。

雷達(dá)告警分布在坦克上有一體式、分布式兩種安裝方

式。一體式安裝在坦克裝甲車頂部,告警空域?yàn)榉轿?60°,一體式雷達(dá)告警在頂部中央還有一個(gè)窗口朝上覆蓋頂部90°立體角空間,主要針對(duì)頂部的末敏彈等威脅進(jìn)行告警。

2.4多頻譜綜合探測(cè)告警

隨著戰(zhàn)場(chǎng)威脅的多頻譜化,探測(cè)走多頻譜復(fù)合告警之路是必然的,唯有集成多種探測(cè)手段才能保證探測(cè)的高可靠性和高正確性,才能應(yīng)對(duì)更多種類的威脅,更好地獲取戰(zhàn)場(chǎng)姿態(tài),為戰(zhàn)爭(zhēng)贏得勝利獲取先機(jī)。多頻譜綜合探測(cè)告警技術(shù)正在朝著不斷擴(kuò)展工作波段、主動(dòng)/被動(dòng)工作體制相結(jié)合的方向發(fā)展,目前裝甲車輛上主要有激光/毫米波復(fù)合告警技術(shù)、激光/導(dǎo)彈逼近復(fù)合告警技術(shù)、激光/毫米波復(fù)合告警/近程雷達(dá)探測(cè)技術(shù)三種典型的應(yīng)用。

典型的裝置有:

(1)德國(guó)埃爾特羅公司的LAwA激光告警器、德國(guó)的"MUss"輕型主動(dòng)防御系統(tǒng):

(2)美國(guó)L0RAL公司研制的帶有激光告警的AAR-47紫外告警機(jī)改進(jìn)型,將探頭更新?lián)Q代,采用4個(gè)激光探測(cè)器,裝在現(xiàn)有紫外光學(xué)設(shè)備周圍,同時(shí)使用了一個(gè)小型化實(shí)時(shí)處理設(shè)備:

(3)另外還有瑞典博福斯公司生產(chǎn)的RBs70激光駕束制導(dǎo)導(dǎo)彈告警,同時(shí)能對(duì)成像制導(dǎo)導(dǎo)彈告警。

2.5其他典型的威脅探測(cè)告警技術(shù)

還有其他幾種典型的威脅探測(cè)告警技術(shù),紫外導(dǎo)彈逼近告警、紅外導(dǎo)彈逼近告警技術(shù)等如表1所示。紫外告警主要針對(duì)導(dǎo)彈,同其他告警方式相比,紫外告警的優(yōu)勢(shì)是虛警率低、靈敏度高、隱蔽性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且質(zhì)量小,由于紫外導(dǎo)彈逼近告警優(yōu)勢(shì)多,一些軍事強(qiáng)國(guó)已紛紛開展了紫外告警的相關(guān)研制工作。目前,紫外告警裝置成為裝備量最大的導(dǎo)彈逼近告警系統(tǒng)之一。紅外告警主要針對(duì)來(lái)襲導(dǎo)彈或飛機(jī),能準(zhǔn)確判定目標(biāo)方位,能較方便地處理多目標(biāo),可以提供威脅目標(biāo)的距離,紅外告警設(shè)備在戰(zhàn)場(chǎng)上已被廣泛采用。

3主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)威脅探測(cè)告警技術(shù)發(fā)展分析

隨著未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上激光武器的威脅日益加劇,為了加快提升未來(lái)我國(guó)對(duì)抗裝備在戰(zhàn)場(chǎng)的生存能力,適應(yīng)未來(lái)信息化條件下的多樣化戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài),威脅探測(cè)告警技術(shù)應(yīng)從以下幾方面加快研發(fā)速度:

（1）激光主動(dòng)偵察技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)集中向定位精度更高、主動(dòng)偵察距離更遠(yuǎn)、從目標(biāo)定位與識(shí)別向激光成像方向發(fā)展:

（2）激光告警設(shè)備發(fā)展向多波長(zhǎng)、多體制探測(cè),與多種防護(hù)手段交聯(lián)集成,向高性能、小型化方向發(fā)展:

（3）雷達(dá)告警技術(shù)向小型化、輕量化、集成化發(fā)展,向?qū)掝l帶、高精度發(fā)展,向探測(cè)更多威脅參數(shù)發(fā)展:

（4）紫外告警將從概略型紫外告警向成像型紫外告警發(fā)展、紫外告警的抗干擾能力更強(qiáng)、紫外告警向集成化的方向發(fā)展:

（5）紅外告警將充分利用目標(biāo)特征降低虛警率,向高精度側(cè)向定位、快速實(shí)時(shí)響應(yīng)方向發(fā)展,并與其他種類的警戒系統(tǒng)相結(jié)合。

4結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)的信息化戰(zhàn)場(chǎng)上,各種新技術(shù)的發(fā)展,特別是光電探測(cè)和光電制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,必將使陸戰(zhàn)裝備的攻防對(duì)抗越來(lái)越復(fù)雜化,為了應(yīng)對(duì)迅速發(fā)展和完善的光電偵察、激光及紅外等多種制導(dǎo)武器,主動(dòng)防護(hù)技術(shù)和裝備正在向綜合化、一體化、多元化、立體化等方向發(fā)展。威脅源探測(cè)技術(shù)向多頻譜、高靈敏度、高精度方向發(fā)展,且能在短時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng),為后續(xù)攔截創(chuàng)造條件。