第27卷 第4期舰 船 科 学 技 术Vol.27 No.4
2005年8月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYAug.2005
文章编号:1672-7649(2005)04-0005-04
军用光电系统技术发展的战略思考
陈福胜
(中国船舶重工集团公司第七一七研究所,湖北武汉430073)
摘 要: 描述了军用光电系统的基本概念和类别,分析了军用光电系统技术的发展趋势,结合信息战争条件
下的高科技战争的基本特点和规律,提出了军用光电系统技术发展的切入点和战略思路。
关键词: 光电系统;军用光电技术;发展趋势中图分类号: E91 文献标识码: A
Considerationsaboutmilitaryelectro-opticalsystemtechnologydevelopment
CHENFu-sheng
(The717ResearchInstituteofCSIC,Wuhan430073,China)
Abstract: Thispaperdescribesthebasicconceptandclassificationofthemilitaryelectro-opticalsys-tems,analysesthedevelopmenttendencyofthemilitaryelectro-opticalsystemtechnology,andproposesthecut-inpointandstrategicthoughtfordevelopingthemilitaryelectro-opticalsystemtechnologyinconjunctionwiththebasiccharacteristicsandlawsofthehigh-techwarundertheconditionoftheinformationwar.
Keywords: electro-optical;militaryelectro-opticaltechnology;developmenttendency
波长从10Lm~1mm的电磁波)的电子技术,或者说是电子技术在光频波段的延伸和拓展。它包括激光、红外、可见光、紫外、光纤、光显示器、光存储、集成光路、光电子集成等技术领域,涉及信息获取、传输、处理、显示、存储、互联等诸多环节。
光电子技术较为经典的说法正如光子学词典中的解释:/光电子(Optoelectronics)学,通常是用于描述那些对光子有光电响应的元件的学科。从属于响应光学能量,发射或改变光学辐射或利用光学辐射用于其内部运行的器件。0但是,有些场合光子学和光电子学往往交替使用。/光子学(Photonics)是指产生并利用以量子单元为光子的光和其他形式的辐射能的技术。包括光学元器件和仪器对光进行发射、传输、放大和探测、通信和信息处理。0美国国防部对光子学给出的定义是:/光学是指用光子代替电子进行计算和数据传输的概念,从属于光子代替电子进行计算目的和信息传输的器件和系统,它通常涉及到用基于光波长的技术实现的元器件和应用来取代基于纯电子
0 引 言
随着以信息技术为核心的新军事变革在全球范围内的兴起,军用光电系统作为信息装备的新秀已成为与雷达电子、水声系统并驾齐驱、不可缺少的高技术装备。从上世纪的海湾风云至如今硝烟尚未散尽的美伊之战,无不昭示光电装备在现代高科技战争中的地位。上天入地,下海登极,茫茫宇宙,沉沉水底,军用光电系统在现代军事上的应用无处不在。然而,军用光电系统技术仍然是一门高速发展中具有广阔前景的高新技术,它集当今高科技之大成,是一门名符其实的跨学科的学科。本文就光电系统及其领域的概念及发展趋势和对策就教于同行。
1 军用光电系统的概念及其范畴
1.1 军用光电系统的基本概念
军用光电系统是以光电子技术为核心的系统装备。通俗的说法认为,光电子技术是一种光频波段(指
收稿日期:2004-12-15
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的元器件和应用。0
舰 船 科 学 技 术 第27卷
理能力,目标航速处理能力和威胁程度的判断能力,以及目标运动参数的精确解算能力,用作武器系统的目标指示如舰载红外警戒系统、天基红外预警系统
等。
(3)跟踪火控(包括制导系统)
是指为完成对来袭目标实施精确打击使命而采用的对目标运动参数进行高精度测量的光电探测系统。系统能实时探测目标的三维运动参数(高低、方位、距离),并进行高精度火控解算,如机载光电火控系统,红外制导系统等。
(4)光电对抗系统
是指敌对双方为争夺制信息权在紫外、可见光、红外波段上的对抗,通过预警、侦察、欺骗、干扰、隐身、防护、压制、摧毁、反摧毁等多种有效手段,使敌方的光电装备和武器系统失灵;同时,保护己方光电装备能有效获取作战信息,并对其进行综合处理和利用,提高武器系统的打击威力。包括有源对抗系统、无源对抗系统和激光软、硬杀伤系统,即由各类(如氧、碘、氟化氘)大功率激光器组成的激光武器系统,如以色列的/鹦鹦螺0激光武器系统等。
(5)光电导航
指在已知各种天体(包括人造的、自然的)星历的条件下,通过探测其电磁辐射来实现对载体定位的设备和系统,如天文导航系统、射电导航系统等。
(6)光电通信
指利用光频辐射作为信息载体的属性来实现信息传输的系统。包括对潜激光通信、空间激光通信、光纤通信、紫外通信等。
这里要注意的是,光电子(Optoelectronics)与/光电0(electro-optics)不是同一概念,后者仅指电学与光
学之间关系的学科。/光电子0与/光子0可交替使用,而/光电子0与/光电0之间是不行的。
总装光电子专业组给出了光电子技术较为简捷、准确的定义:/光电子技术是指光子与束缚态电子相互作用所引起的一系列技术(包括其所需的支撑技术)的总称。0
由此可知,军用光电系统是对以光电子技术为核心,利用光频辐射所固有的信息载体和能量载体的双重属性,集成多种传感器,以计算机、自动控制、精密机械、光学工程、信息处理等高新技术为依托,通过控制光频辐射的产生、传输、处理和使用来实现一定战术功能的系统和装备的总称。1.2 军用光电系统的类别和范围
军用光电系统作为武器装备,其技术发轫于20世纪50年代,成长于70年代,发展于90年代,至今已逐步发展成为一个完整的装备体系,覆盖了信息感知、信息显示、信息存贮、信息处理、信息对抗等各个领域。
军用光电系统按不同的承载平台可分为:天基光电系统,又称星载光电系统,如星载红外预警系统;空基光电系统,又称机载光电系统,如机载光电吊舱;海基光电系统,又称舰载光电系统,如舰载光电对抗系统;岸基光电系统,如岸基红外警戒系统;车载光电系统,如坦克光电火控系统;单兵光电系统,如光电头盔等。
军用光电系统按功能可分为以下6个方面:(1)侦察监视
通过截获或发射电磁能量,根据电磁能量分布的不均匀性实现对空间景物成像,实现信息感知的设备和系统。两者均以清晰的图像为表现形式,而后者要对某特定区域持续地实时监视,如岸基红外监视系统。前者则不一定要求是实时的,可以是在获取图像后先行存储,事后判读;也不一定是持续的,可以是某一特定时间的,如机载侦察吊舱。
(2)警戒告警
指以对来袭目标的感知为目的并定时发出警告的装备系统。系统具有极强的实时性要求,不一定要以图像为表现手段。后者一般是/初级0的手段,对来袭目标只能示以大致的方位,如激光告警器、紫外告警器等。前者则是/高级0的装备,一般具备多目标处
2 军用光电系统的特点、作用和地位
2.1 军用光电系统的特点
军用光电系统的一切特点都是由其工作波长短这个根本特点所引起的,主要表现在:
(1)光电系统角分辨精度高;
(2)光电系统信号带宽宽,使得距离精度高;(3)光电系统工作频率高,抗干扰性能好;(4)光波在大气中传输时与分子碰撞加剧,导致强烈的大气吸收,使得作用距离近;
(5)光电系统被动工作,隐蔽性好;
(6)全天时工作,延伸人类的夜视能力;(7)天候性能差;
(8)光电系统体积小,质量轻,反应快。
军用光电系统以它独特的魅力,赢得了在现代战
第4期 陈福胜:军用光电系统技术发展的战略思考 争中的地位,成为信息技术的重要支柱之一。总体上讲,军用光电系统的应用使使用者看得更清,打得更准(探测精度提高10倍、打击威力增加100倍),生存能力更强,反应速度更快。2.2 军用光电系统的地位和作用
军用光电系统的地位和作用是由现代化战争的特点所决定的。现代高科技局部战争的基本特点主要体现在两个方面:一是信息获取技术,谁控制了信息,谁就夺取了战争的主动权。远、中、近、末端并存,陆、海、空、天、电五维一体的信息获取手段,是战争双方争夺的制高点。也正是由于信息获取手段的变化,导致了从蛮荒时代的徒手互搏到农业时代的冷兵器,从工业时代的热兵器到信息时代的高科技战争,其作战理论、作战方法、作战样式发生了深刻变化。于是,交战双方在信息获取、电磁压制方面的争夺,将贯穿从战争准备到战争开始和结束的全过程。交战双方既要使用电磁能量去探测,利用、削弱或阻止另一方使用电磁频谱,又要保护己方有效使用电磁频谱,即所谓的电子信息战。二是包括大规模杀伤性武器在内的实时、快速中、近、远程、高精度精确打击。两者的结合,可以使战争被动一方处于任人宰割的位置。而主动一方则可以/无人凌空0,/零伤亡0,谈笑间使敌人/樯橹灰飞烟灭0。军用光电系统在高科技战争中的地位和作用正是由于这两大特点而应运而生的。军用光电系统是当今高科技战争中最重要的信息感知手段之一。超低空、反辐射攻击、目标隐身和电子对抗是雷达探测系统遇到的四大难题。而不同平台的军用光电系统,则可以弥补雷达探测系统的不足,其在打击效果评估、侦察监视及末端制导等领域的应用,是其他任何手段所无法取代的。
军用光电系统是各类武器系统的倍增器。装备光电系统的平台可以形成全天候作战能力;装备光电系统的武器系统和平台的作战效能大大提高;光电探测系统不受电子干扰,使信息获取能力得到加强。光电火控和光电制导系统是近程防御和精确打击最有效的手段。光电火控系统比雷达火控系统的打击精度高出一倍以上;装备激光引信和光电制导的导弹命中精度更高;海湾战争中占5%的高精度制导武器取得了占95%的常规弹药的战绩;激光武器在近程末端反导领域具有无与伦比的优势。
光电导航系统是电子战条件下,可靠性最好、精度最高的导航手段,可为综合电子信息系统提供精确的空间坐标,是最重要信息保障装备之一。
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光电通信系统是电子战环境下,实现高速、大容量、保密通信的惟一手段。舰舰、舰机的激光通信可以确保在强敌电子压制和雷达电子静默状态下的通信能力和战术重组能力,光纤通信已深入到平台单兵前沿,星地、星潜激光通信将构建新型的无线光频网络。
军用光电系统是新军事变革的标志性装备之一。光电系统的出现,导致了一系列的军事变革。光电系统的应用,将白天黑夜延伸,将信息探测向可视化延伸,将能量投递向信息控制延伸。新军事变革带动了对军用光电系统的需求,军用光电系统的出现又促进了新军事变革的发展。
3 军用光电系统的发展趋势
军用光电系统装备以其固有的特点赢得了在现代战争的地位,成为信息技术的核心支柱之一,以致光电系统技术成为全球范围内竞相争夺的焦点。然而,军用光电系统技术的基本特征是多学科的交叉性。军用光电系统技术依赖于微电子、固体物理以及计算机等技术的发展而发展,其发展趋势大致分为如下几个方面:
(1)建立比较完备独立的技术开发和应用体系
在当今经济全球化的大潮中,国际、洲际技术合作极为普遍。但各国在军用光电技术领域的研究开发却不惜代价/重复建设0。如美国、英国、法国、德国、荷兰、以色列、日本、俄罗斯等发达国家均有自己独立的军用光电系统技术开发与应用体系,其争夺新军事技术制高点的企图昭然若揭。
(2)军用光电系统的应用日益广泛
强烈的作战需求刺激了光电系统技术的飞速发展,新产品层出不穷,市场竞争更加激烈。以侦察、监视设备最为广泛,以警戒、火控设备水平最高,以通信、对抗、导航技术发展最快,以激光、红外技术为重点。
(3)多波段、多功能、网络化
军用光电系统装备体制上,从可见光、红外向软V射线、C射线、紫外和超远红外波段发展,从平台中心向网络中心发展,从单一功能向多功能综合体发展。
(4)系列化、标准化、模块化
为满足日益增长的对军用光电系统的作战需求,根据不同平台不同目的的不同要求,军用光电系统装备向系列化、标准化、模块化的方向发展。
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(5)小型化、微型化、廉价化
舰 船 科 学 技 术 第27卷
(2)发展由光电警戒、光电火控与武器系统组成的被动打击通道,以提高在电子干扰条件下对高精度饱和攻击的防御能力。
(3)发展体系化的光电对抗系统,形成融侦察预警、战术决策、主被动对抗于一体,攻防兼备的光电对抗能力。对敌方来袭光电探测系统和高精度光电制导(红外、电视、激光制导)武器,具有体系化的对抗能力。
(4)发展激光通信技术,利用激光波长短、频率高、光束窄、相干性好的特点,建立星地、星舰、地地、舰舰、舰机激光通信系统,进而在编队内实现舰舰、舰机无线光频组网,形成复杂电环境下的通信能力,提高舰艇编队乃至区域战场的战术重组能力。(5)发展/天文0导航技术。通过截获人工或自然天体通过射电波辐射的电磁能力量,实现射电定位;通过探测人工天体对太阳光的反射来实现天文定位;利用新一代高精度小型化的光纤陀螺,组成高精度、自主、全天候的天文导航系统,形成在电子对抗条件下的综合导航能力,以提高信息保障能力和中远程精确打击能力。
(6)加强光电系统基础技术研究。在重点突破红外、紫外探测器技术、固体高功率激光器、波长可调谐激光器、人眼安全激光器、软V射线和C射线激光器技术的同时,加大光电系统基础技术,包括光波传输大气特性研究、目标特性研究、图像处理、人工智能、精密机械、光学特种工艺、精密装调等的支持力度,提高光电系统开发的综合实力。
(7)加大光电系统技术的宣传普及的力度,培育国内国外两个市场(发达国家流行的做法是鼓励出口,以市场养技术),推动光电系统技术和产业的快速健康发展。
随着集成光路、光电子集成以及探测器技术的发展,军用光电系统向着小型化、微型化的方向发展。微型机电昆虫、光电尘埃等新一代光电系统的出现,将进一步改变作战样式。与此同时,随着新器件、新材料技术的突破,以及市场的进一步扩大,光电系统设备价格向/价廉物美0的方向发展。
(6)战术技术性能进一步提高
第三代红外和激光技术的发展,大大地提高了光电系统的综合性能。尤其是随着计算机、微电子、自动控制、精密机械、光学特种工艺技术的突破,光电系统的作用距离、精度和虚警率等关键战术技术指标得到进一步改善。
(7)新概念、新体制、新系统层出不穷
当今科学技术日新月异,新材料、新器件的不断涌现,给光电系统的发展带来了勃勃生机。大功率激光器的出现,使得激光武器成为可能;微机电系统技术的发展,可能使未来的战场更加透明;光纤技术的进步,使得新一代平台的仿生蒙波可能实现;V射线和C射线激光器的出现,可能成为新一代激光武器,等等。
(8)武器装备信息化,信息装备武器化
随着系统集成技术的突破,光电系统利用光频辐射的信息载体和能量载体的双重属性,加速了武器装备信息化、信息装备武器化的进程。把光波作为能量载体时,可实现对敌的干扰、压制、软杀伤、硬杀伤,它与信息系统的组合,则可实现/信息装备武器化0;当把光波作为信息载体时,则可以精确实现对战场信息的感知。把它与武器系统组合时,则倍增武器系统的效能,如导弹防空系统、复合制导系统等等,实现了/武器装备信息化0。
4 军用光电系统技术发展的战略基点
军用光电系统技术发展的总体思路是以打赢信息战条件下的高科技局部战争的作战需求为牵引,以强敌电磁压制和饱和攻击条件下的作战样式为背景,以红外和激光技术为基础,以系统集成为突破口,集中力量,研制出若干型对提高我军作战能力、克敌制胜具有重大影响的重点装备系统。
(1)发展多波段光电探测系统,形成在强敌电磁压制条件下的海、陆、空、天、单兵一体的网络化战场信息感知能力。
5 结 语
光电系统技术的发展方兴未艾,正如有科学家预言,/21世纪是光的世纪0。虽然我国军用光电系统
技术与发达国家差距较大,总体上相当于国际先进电子技术在20世纪60年代的水平,但有着广阔的发展空间,只要我们奋起直追、锐意进取,发挥后发优势,实现军用光电系统技术的跨越式发展,是完全可以预期的。
作者简介:陈福胜(1958-),男,研究员,所长。
第27卷 第4期舰 船 科 学 技 术Vol.27 No.4
2005年8月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYAug.2005
文章编号:1672-7649(2005)04-0005-04
军用光电系统技术发展的战略思考
陈福胜
(中国船舶重工集团公司第七一七研究所,湖北武汉430073)
摘 要: 描述了军用光电系统的基本概念和类别,分析了军用光电系统技术的发展趋势,结合信息战争条件
下的高科技战争的基本特点和规律,提出了军用光电系统技术发展的切入点和战略思路。
关键词: 光电系统;军用光电技术;发展趋势中图分类号: E91 文献标识码: A
Considerationsaboutmilitaryelectro-opticalsystemtechnologydevelopment
CHENFu-sheng
(The717ResearchInstituteofCSIC,Wuhan430073,China)
Abstract: Thispaperdescribesthebasicconceptandclassificationofthemilitaryelectro-opticalsys-tems,analysesthedevelopmenttendencyofthemilitaryelectro-opticalsystemtechnology,andproposesthecut-inpointandstrategicthoughtfordevelopingthemilitaryelectro-opticalsystemtechnologyinconjunctionwiththebasiccharacteristicsandlawsofthehigh-techwarundertheconditionoftheinformationwar.
Keywords: electro-optical;militaryelectro-opticaltechnology;developmenttendency
波长从10Lm~1mm的电磁波)的电子技术,或者说是电子技术在光频波段的延伸和拓展。它包括激光、红外、可见光、紫外、光纤、光显示器、光存储、集成光路、光电子集成等技术领域,涉及信息获取、传输、处理、显示、存储、互联等诸多环节。
光电子技术较为经典的说法正如光子学词典中的解释:/光电子(Optoelectronics)学,通常是用于描述那些对光子有光电响应的元件的学科。从属于响应光学能量,发射或改变光学辐射或利用光学辐射用于其内部运行的器件。0但是,有些场合光子学和光电子学往往交替使用。/光子学(Photonics)是指产生并利用以量子单元为光子的光和其他形式的辐射能的技术。包括光学元器件和仪器对光进行发射、传输、放大和探测、通信和信息处理。0美国国防部对光子学给出的定义是:/光学是指用光子代替电子进行计算和数据传输的概念,从属于光子代替电子进行计算目的和信息传输的器件和系统,它通常涉及到用基于光波长的技术实现的元器件和应用来取代基于纯电子
0 引 言
随着以信息技术为核心的新军事变革在全球范围内的兴起,军用光电系统作为信息装备的新秀已成为与雷达电子、水声系统并驾齐驱、不可缺少的高技术装备。从上世纪的海湾风云至如今硝烟尚未散尽的美伊之战,无不昭示光电装备在现代高科技战争中的地位。上天入地,下海登极,茫茫宇宙,沉沉水底,军用光电系统在现代军事上的应用无处不在。然而,军用光电系统技术仍然是一门高速发展中具有广阔前景的高新技术,它集当今高科技之大成,是一门名符其实的跨学科的学科。本文就光电系统及其领域的概念及发展趋势和对策就教于同行。
1 军用光电系统的概念及其范畴
1.1 军用光电系统的基本概念
军用光电系统是以光电子技术为核心的系统装备。通俗的说法认为,光电子技术是一种光频波段(指
收稿日期:2004-12-15
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的元器件和应用。0
舰 船 科 学 技 术 第27卷
理能力,目标航速处理能力和威胁程度的判断能力,以及目标运动参数的精确解算能力,用作武器系统的目标指示如舰载红外警戒系统、天基红外预警系统
等。
(3)跟踪火控(包括制导系统)
是指为完成对来袭目标实施精确打击使命而采用的对目标运动参数进行高精度测量的光电探测系统。系统能实时探测目标的三维运动参数(高低、方位、距离),并进行高精度火控解算,如机载光电火控系统,红外制导系统等。
(4)光电对抗系统
是指敌对双方为争夺制信息权在紫外、可见光、红外波段上的对抗,通过预警、侦察、欺骗、干扰、隐身、防护、压制、摧毁、反摧毁等多种有效手段,使敌方的光电装备和武器系统失灵;同时,保护己方光电装备能有效获取作战信息,并对其进行综合处理和利用,提高武器系统的打击威力。包括有源对抗系统、无源对抗系统和激光软、硬杀伤系统,即由各类(如氧、碘、氟化氘)大功率激光器组成的激光武器系统,如以色列的/鹦鹦螺0激光武器系统等。
(5)光电导航
指在已知各种天体(包括人造的、自然的)星历的条件下,通过探测其电磁辐射来实现对载体定位的设备和系统,如天文导航系统、射电导航系统等。
(6)光电通信
指利用光频辐射作为信息载体的属性来实现信息传输的系统。包括对潜激光通信、空间激光通信、光纤通信、紫外通信等。
这里要注意的是,光电子(Optoelectronics)与/光电0(electro-optics)不是同一概念,后者仅指电学与光
学之间关系的学科。/光电子0与/光子0可交替使用,而/光电子0与/光电0之间是不行的。
总装光电子专业组给出了光电子技术较为简捷、准确的定义:/光电子技术是指光子与束缚态电子相互作用所引起的一系列技术(包括其所需的支撑技术)的总称。0
由此可知,军用光电系统是对以光电子技术为核心,利用光频辐射所固有的信息载体和能量载体的双重属性,集成多种传感器,以计算机、自动控制、精密机械、光学工程、信息处理等高新技术为依托,通过控制光频辐射的产生、传输、处理和使用来实现一定战术功能的系统和装备的总称。1.2 军用光电系统的类别和范围
军用光电系统作为武器装备,其技术发轫于20世纪50年代,成长于70年代,发展于90年代,至今已逐步发展成为一个完整的装备体系,覆盖了信息感知、信息显示、信息存贮、信息处理、信息对抗等各个领域。
军用光电系统按不同的承载平台可分为:天基光电系统,又称星载光电系统,如星载红外预警系统;空基光电系统,又称机载光电系统,如机载光电吊舱;海基光电系统,又称舰载光电系统,如舰载光电对抗系统;岸基光电系统,如岸基红外警戒系统;车载光电系统,如坦克光电火控系统;单兵光电系统,如光电头盔等。
军用光电系统按功能可分为以下6个方面:(1)侦察监视
通过截获或发射电磁能量,根据电磁能量分布的不均匀性实现对空间景物成像,实现信息感知的设备和系统。两者均以清晰的图像为表现形式,而后者要对某特定区域持续地实时监视,如岸基红外监视系统。前者则不一定要求是实时的,可以是在获取图像后先行存储,事后判读;也不一定是持续的,可以是某一特定时间的,如机载侦察吊舱。
(2)警戒告警
指以对来袭目标的感知为目的并定时发出警告的装备系统。系统具有极强的实时性要求,不一定要以图像为表现手段。后者一般是/初级0的手段,对来袭目标只能示以大致的方位,如激光告警器、紫外告警器等。前者则是/高级0的装备,一般具备多目标处
2 军用光电系统的特点、作用和地位
2.1 军用光电系统的特点
军用光电系统的一切特点都是由其工作波长短这个根本特点所引起的,主要表现在:
(1)光电系统角分辨精度高;
(2)光电系统信号带宽宽,使得距离精度高;(3)光电系统工作频率高,抗干扰性能好;(4)光波在大气中传输时与分子碰撞加剧,导致强烈的大气吸收,使得作用距离近;
(5)光电系统被动工作,隐蔽性好;
(6)全天时工作,延伸人类的夜视能力;(7)天候性能差;
(8)光电系统体积小,质量轻,反应快。
军用光电系统以它独特的魅力,赢得了在现代战
第4期 陈福胜:军用光电系统技术发展的战略思考 争中的地位,成为信息技术的重要支柱之一。总体上讲,军用光电系统的应用使使用者看得更清,打得更准(探测精度提高10倍、打击威力增加100倍),生存能力更强,反应速度更快。2.2 军用光电系统的地位和作用
军用光电系统的地位和作用是由现代化战争的特点所决定的。现代高科技局部战争的基本特点主要体现在两个方面:一是信息获取技术,谁控制了信息,谁就夺取了战争的主动权。远、中、近、末端并存,陆、海、空、天、电五维一体的信息获取手段,是战争双方争夺的制高点。也正是由于信息获取手段的变化,导致了从蛮荒时代的徒手互搏到农业时代的冷兵器,从工业时代的热兵器到信息时代的高科技战争,其作战理论、作战方法、作战样式发生了深刻变化。于是,交战双方在信息获取、电磁压制方面的争夺,将贯穿从战争准备到战争开始和结束的全过程。交战双方既要使用电磁能量去探测,利用、削弱或阻止另一方使用电磁频谱,又要保护己方有效使用电磁频谱,即所谓的电子信息战。二是包括大规模杀伤性武器在内的实时、快速中、近、远程、高精度精确打击。两者的结合,可以使战争被动一方处于任人宰割的位置。而主动一方则可以/无人凌空0,/零伤亡0,谈笑间使敌人/樯橹灰飞烟灭0。军用光电系统在高科技战争中的地位和作用正是由于这两大特点而应运而生的。军用光电系统是当今高科技战争中最重要的信息感知手段之一。超低空、反辐射攻击、目标隐身和电子对抗是雷达探测系统遇到的四大难题。而不同平台的军用光电系统,则可以弥补雷达探测系统的不足,其在打击效果评估、侦察监视及末端制导等领域的应用,是其他任何手段所无法取代的。
军用光电系统是各类武器系统的倍增器。装备光电系统的平台可以形成全天候作战能力;装备光电系统的武器系统和平台的作战效能大大提高;光电探测系统不受电子干扰,使信息获取能力得到加强。光电火控和光电制导系统是近程防御和精确打击最有效的手段。光电火控系统比雷达火控系统的打击精度高出一倍以上;装备激光引信和光电制导的导弹命中精度更高;海湾战争中占5%的高精度制导武器取得了占95%的常规弹药的战绩;激光武器在近程末端反导领域具有无与伦比的优势。
光电导航系统是电子战条件下,可靠性最好、精度最高的导航手段,可为综合电子信息系统提供精确的空间坐标,是最重要信息保障装备之一。
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光电通信系统是电子战环境下,实现高速、大容量、保密通信的惟一手段。舰舰、舰机的激光通信可以确保在强敌电子压制和雷达电子静默状态下的通信能力和战术重组能力,光纤通信已深入到平台单兵前沿,星地、星潜激光通信将构建新型的无线光频网络。
军用光电系统是新军事变革的标志性装备之一。光电系统的出现,导致了一系列的军事变革。光电系统的应用,将白天黑夜延伸,将信息探测向可视化延伸,将能量投递向信息控制延伸。新军事变革带动了对军用光电系统的需求,军用光电系统的出现又促进了新军事变革的发展。
3 军用光电系统的发展趋势
军用光电系统装备以其固有的特点赢得了在现代战争的地位,成为信息技术的核心支柱之一,以致光电系统技术成为全球范围内竞相争夺的焦点。然而,军用光电系统技术的基本特征是多学科的交叉性。军用光电系统技术依赖于微电子、固体物理以及计算机等技术的发展而发展,其发展趋势大致分为如下几个方面:
(1)建立比较完备独立的技术开发和应用体系
在当今经济全球化的大潮中,国际、洲际技术合作极为普遍。但各国在军用光电技术领域的研究开发却不惜代价/重复建设0。如美国、英国、法国、德国、荷兰、以色列、日本、俄罗斯等发达国家均有自己独立的军用光电系统技术开发与应用体系,其争夺新军事技术制高点的企图昭然若揭。
(2)军用光电系统的应用日益广泛
强烈的作战需求刺激了光电系统技术的飞速发展,新产品层出不穷,市场竞争更加激烈。以侦察、监视设备最为广泛,以警戒、火控设备水平最高,以通信、对抗、导航技术发展最快,以激光、红外技术为重点。
(3)多波段、多功能、网络化
军用光电系统装备体制上,从可见光、红外向软V射线、C射线、紫外和超远红外波段发展,从平台中心向网络中心发展,从单一功能向多功能综合体发展。
(4)系列化、标准化、模块化
为满足日益增长的对军用光电系统的作战需求,根据不同平台不同目的的不同要求,军用光电系统装备向系列化、标准化、模块化的方向发展。
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(5)小型化、微型化、廉价化
舰 船 科 学 技 术 第27卷
(2)发展由光电警戒、光电火控与武器系统组成的被动打击通道,以提高在电子干扰条件下对高精度饱和攻击的防御能力。
(3)发展体系化的光电对抗系统,形成融侦察预警、战术决策、主被动对抗于一体,攻防兼备的光电对抗能力。对敌方来袭光电探测系统和高精度光电制导(红外、电视、激光制导)武器,具有体系化的对抗能力。
(4)发展激光通信技术,利用激光波长短、频率高、光束窄、相干性好的特点,建立星地、星舰、地地、舰舰、舰机激光通信系统,进而在编队内实现舰舰、舰机无线光频组网,形成复杂电环境下的通信能力,提高舰艇编队乃至区域战场的战术重组能力。(5)发展/天文0导航技术。通过截获人工或自然天体通过射电波辐射的电磁能力量,实现射电定位;通过探测人工天体对太阳光的反射来实现天文定位;利用新一代高精度小型化的光纤陀螺,组成高精度、自主、全天候的天文导航系统,形成在电子对抗条件下的综合导航能力,以提高信息保障能力和中远程精确打击能力。
(6)加强光电系统基础技术研究。在重点突破红外、紫外探测器技术、固体高功率激光器、波长可调谐激光器、人眼安全激光器、软V射线和C射线激光器技术的同时,加大光电系统基础技术,包括光波传输大气特性研究、目标特性研究、图像处理、人工智能、精密机械、光学特种工艺、精密装调等的支持力度,提高光电系统开发的综合实力。
(7)加大光电系统技术的宣传普及的力度,培育国内国外两个市场(发达国家流行的做法是鼓励出口,以市场养技术),推动光电系统技术和产业的快速健康发展。
随着集成光路、光电子集成以及探测器技术的发展,军用光电系统向着小型化、微型化的方向发展。微型机电昆虫、光电尘埃等新一代光电系统的出现,将进一步改变作战样式。与此同时,随着新器件、新材料技术的突破,以及市场的进一步扩大,光电系统设备价格向/价廉物美0的方向发展。
(6)战术技术性能进一步提高
第三代红外和激光技术的发展,大大地提高了光电系统的综合性能。尤其是随着计算机、微电子、自动控制、精密机械、光学特种工艺技术的突破,光电系统的作用距离、精度和虚警率等关键战术技术指标得到进一步改善。
(7)新概念、新体制、新系统层出不穷
当今科学技术日新月异,新材料、新器件的不断涌现,给光电系统的发展带来了勃勃生机。大功率激光器的出现,使得激光武器成为可能;微机电系统技术的发展,可能使未来的战场更加透明;光纤技术的进步,使得新一代平台的仿生蒙波可能实现;V射线和C射线激光器的出现,可能成为新一代激光武器,等等。
(8)武器装备信息化,信息装备武器化
随着系统集成技术的突破,光电系统利用光频辐射的信息载体和能量载体的双重属性,加速了武器装备信息化、信息装备武器化的进程。把光波作为能量载体时,可实现对敌的干扰、压制、软杀伤、硬杀伤,它与信息系统的组合,则可实现/信息装备武器化0;当把光波作为信息载体时,则可以精确实现对战场信息的感知。把它与武器系统组合时,则倍增武器系统的效能,如导弹防空系统、复合制导系统等等,实现了/武器装备信息化0。
4 军用光电系统技术发展的战略基点
军用光电系统技术发展的总体思路是以打赢信息战条件下的高科技局部战争的作战需求为牵引,以强敌电磁压制和饱和攻击条件下的作战样式为背景,以红外和激光技术为基础,以系统集成为突破口,集中力量,研制出若干型对提高我军作战能力、克敌制胜具有重大影响的重点装备系统。
(1)发展多波段光电探测系统,形成在强敌电磁压制条件下的海、陆、空、天、单兵一体的网络化战场信息感知能力。
5 结 语
光电系统技术的发展方兴未艾,正如有科学家预言,/21世纪是光的世纪0。虽然我国军用光电系统
技术与发达国家差距较大,总体上相当于国际先进电子技术在20世纪60年代的水平,但有着广阔的发展空间,只要我们奋起直追、锐意进取,发挥后发优势,实现军用光电系统技术的跨越式发展,是完全可以预期的。
作者简介:陈福胜(1958-),男,研究员,所长。