大粵軍事、國防同國土安全方面策略嘅提出
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军事侦察技术

Aug 11th, '11, 20:52

军事侦察技术

战场侦测技术与装备
现代战场是由部署在多维空间的光、电子装备和信息网络组成的巨大C4I系统,其中情报分系统是主要骨干之一。情报源于敌方目标的特征信息,通过己方部队采取各种侦测技术和手段获得后,直接或以声、光、电波的形式依托介质(空气、海水、大地)传送到接收站,经过加工处理、显示记录、判读分析等过程才能变成可用的情报。现代战场情况瞬息万变,指挥员必须及时掌握敌我双方的准确情况才能立于不败之地。因此情报工作必须连续、实时,信息处理自动化。无论采取何种手段,侦测是必不可少的程序。按侦测的目的分,有战略侦察和战术侦察;按侦测环境分,有地面侦察、水面侦察、水下侦察、航空侦察、空间侦察;按采用的技术途径分,有电磁波侦测、声学侦测、力学侦测等。
科学家深入研究电磁波的特性之后发现:任何物体,只要温度高于绝对零度(-273℃)时,都在不断地以电磁波的形式向外释放能量(热辐射),释放能量的性质与其温度和表面的粗糙程度以及颜色有关;同一物体在不同温度的环境中,辐射能量的频率分布也不同,而在常温下热辐射的波长都在红外波段;任何物体对电磁波都具有反射的特性,不同个体对同波长电磁波的反射能力也不同,同一个体对不同波长电磁波的反射能力也不同;物体对电磁波反射特性的差异,决定了它们在白光的照射下,拥有各自的颜色。此外,现代武器装备广泛应用电磁波,它的辐射频率和能量比物体的热辐射强得多,而且还包含了其它信息。针对这些特性,人们开发了许多电磁波谱侦测技术和装备。
按照频率由高到低的排序,电磁波谱包括:射线、紫外线、可见光(由高到低:紫、蓝、青、绿、黄、橙、红光)、红外线、微波和无线电波。
地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等气体分子对不同波段的电磁波有不同程度的吸收作用,因此出现了“大气窗口”。
根据物体和电磁波的特性,工程师研制开发了多种多样的侦察手段,例如:可见光侦察技术与装备,微光侦察技术与装备,红外侦察技术与装备,雷达侦察技术与装备,传感器侦察技术与装备等等。穿透“看不见的战线”——光侦察技术与装备
光侦察是应用光波特性实现侦测敌方目标的技术,包括照相侦察和多光谱侦察。
最常见的光侦察手段就是照相。照相机就是侦察装备之一,它由机身、镜头、光圈、快门、镜箱、暗盒、附件、胶片组成。工作原理是:来自侦察对象的反射光,透过镜头(凸透镜),经过光圈限制后,由快门控制其在多少时间内进入暗室并投射到处于成像面的胶片上,使胶片感光,记录下侦察对象的平面潜影像。
照相侦察装备还包括洗印放大和判读设备。胶片在感光前后都必须装在暗盒之中,只有经过洗印之后才能见光。根据需要可以放大,便于判读。根据感光胶片适应的电磁波段的区别,可分为可见光照相、红外照相、紫外照相,可见光照相又分为彩色照相和黑白照相。彩色照片比黑白照片增加了分辨信息量,易于判读,成本较高。红外照片与黑白照片联合对比使用,可以弥补色调的不足,获得准确信息。例如植物在红外照片上色调很浅,而野战工事和铁路则影像明显;水面的色调很深,而桥梁、码头等目标则影像明显,然而这些在黑白照片中色调差别却很小,不易区分。此外,红外照片还可以区别在绿色植物背景中用绿色涂料伪装的网,可以拍摄烟雾笼罩下的物体。照相机镜头加装紫外滤光镜(只允许波长在0.35微米附近的光通过)获得的照片可以分辨在雪地中伪装的白色物体,因为雪对紫外线的反射率很高(90~95%),而一般白色颜料及其涂复的物体对紫外线的反射率约为10%。由此可见,对不同的季节、不同的地区实施照相侦察时必须采取不同的胶片及其组合。
根据战略战术的需要,照相机可以在地面、空中(机载)和空间(星载)使用。地面照相一般采用远距离照相机(配长焦距镜头)拍摄目标,用于研究敌方阵地的地形、工事和装备的分布情况,用红外胶片拍摄还可以获得经过伪装的目标。空中照相是指在飞机上拍摄地面目标,其中低空(1千米以下)照相能获得大比例尺照片,但危险性较大,高空(20千米)照相,拍摄面积大,比例尺较小,安全性较好。卫星照相是指从100千米以外的卫星上拍摄地球表面,在速度、高度、视野等方面都比飞机优越,卫星[url=javascript:;]飞行[/url]不产生振动,能获得大范围较清晰的照片,目前分辨率可达0.3米,能够准确测定[url=javascript:;]导弹[/url]地下发射井的位置及其尺寸的差别,能够识别飞机、坦克、汽车的类型。但是卫星拍摄的照片传送比较复杂,当侦察范围大,主要进行地面目标普查时,可在卫星飞经本土上空时控制卫星通过无线电传输方式将拍摄的照片信息传回地面,目前卫星上安装数字式照相机,并采用数字压缩和加密措施,由此降低了分辨率,在160千米高度拍摄传输的照片分辨率约为0.9米。当需要获得局部地区的详细照片时,可发射回收型照相卫星,其携带胶片有限,拍摄完成后遥控其(胶片数据舱)返回本土,技术复杂,且要求详查地区的垂直能见度好,卫星发射的时间窗口需严格控制。如果将普查型和详查型照相侦察卫星联合使用,优点互补效果更佳。

电子侦测与反侦测技术
信息是通过各种侦测手段获得的。而应用电子技术进行敌情侦测是获得可靠情报的重要手段。有侦测就有反侦测。因此,各国都十分重视电子侦测与反侦测技术的开发应用。
电子侦测是利用电子装备截获、分析、识别敌方的电磁辐射,从中获取敌方电子装备的技术参数、类别、用途、位置或敌情资料。主要手段有地面电子侦察站、电子侦察飞机、电子侦察船、电子侦察卫星和投掷式电子侦察器材等。
在地面,有固定式和活动式电子侦察站之分,它们一般设置在与敌接壤的边境或海岸的高地上。
在空中,有有人驾驶电子侦察飞机和无人驾驶电子侦察飞机。它们可以对敌方浅近纵深地区实施不定期的电子侦察,灵活性好。
在海上,有电子侦察船,可以对敌方沿海地区、岛屿和舰船进行全面的电子侦察。
在外层空间,星载电子侦察设备将截获的敌方信号储存起来,在卫星飞经预定地域上空时用无线电发回地面,或将数据回收舱送回地面。卫星电子侦察范围广、速度快、效率高、不受国界限制,可在很短的时间内对敌国境内的电子装备进行全面的侦察,手段先进,但成本高、技术难度大。
此外,还有投掷式电子侦察器材,通常由无人驾驶飞机、伞翼、火箭等运载工具将其投放到敌方纵深重要军事目标附近,收集并储存敌电子设备的信号,在己方侦察卫星或地面(水面)控制中心的遥控指令下,将情报发送给该控制中心。一般不回收。70年代初,正当我国准备发射东方红卫星之际,在酒泉卫星发射基地附近地区的戈壁滩上就曾经发现过敌对国投掷的电子侦察设备,为此,基地组织部队对场区进行了卷地毯式的搜查活动。
从专业角度分,电子侦察包括雷达侦测和无线电通信电子侦测。
反电子侦测,主要采用干扰、诱饵、无线电静默、伪装、佯动,频率突跳等技术。

五色斑斓的照片情报——多光谱侦察
如果把目标发射和反射的各种波长的电磁波划分成若干窄的波段(波谱带),在同一时间分别用不同波段的设备对目标进行照相或扫描,称这种手段为多光谱侦察。其特点是多通道、窄带宽、信息量大、准确度高,但造价较高。根据工作方式和设备的种类的不同,多光谱侦察可分为:多光谱照相、多光谱扫描、多光谱电视摄像侦察。
多光谱照相侦察
多光谱照相是在可见光照相基础上向红外和紫外扩展的技术,可以同时获得同一目标的不同光谱带的像片。具体有3种技术途径:
多相机型多光谱照相,利用2台以上的照相机同时拍摄同一目标,各台相机分别在不同的光谱波段工作。
多镜头型多光谱照相,用1台照相机配备2个以上的镜头,在同一张胶片上同时分别记录2个以上光谱波段的影像。
单镜头多胶片型多光谱照相机,采用光束分离技术,把单镜头接收到的光通过不同波段的反射镜分离成若干波段的光,例如蓝、绿、红、红外,分别进入各自的胶片记录。目前感光胶片的光谱响应能力有限,一般在0.35~0.9m,至多1.35m波段范围。
多光谱扫描
多光谱扫描是利用光学-机械扫描方式接收地面目标景物反射和发射的电磁波,并将它们分成若干波段(通道)同时进行探测。工作原理是:景物进入镜头的光束通过扫描反射镜射入分光系统,不同波长的分光片让某波段的光通过,而反射其余波段的光,被反射的光波通过三棱镜分光进一步分为多个波段,然后进行处理和记录。如具有9通道(目前最多的有24通道)的光谱扫描仪,把光分0.4-1.1(又分为6个波段,分别由6个光电倍增器转换为电信号后记录)、1.1-1.8(由砷化铟转换为电信号后记录)、5-8(由锑化铟转换为电信号后记录)、8-14(由碲镉汞转换为电信号后记录)。
多光谱扫描仪比多光谱照相机的工作波段范围更宽,可从紫外一直延伸到远红外,可以把波段分得很窄、很多。

无惧风雨的尖兵——雷达侦察
雷达技术是利用目标对无线电波的反射特性而进行定位的技术,以雷达天线电波反射中心为极坐标原点,探测目标的距离、方位角和俯仰角,有的还可探测目标速度、图像。雷达侦察主要探测敌方飞机、导弹、卫星、舰船、车辆、兵器,同时可探测工厂、桥梁、居民点、云雨等等。雷达作为武器系统的重要装备,根据其用途分有:远程预警雷达、警戒雷达、导航雷达、炮瞄雷达、导弹制导雷达、机载截击雷达、火控雷达、侦察雷达……等等,根据其技术特征分有:波束扫描雷达、单脉冲雷达、相控阵雷达、连续波雷达、脉冲多普勒雷达、电控相扫雷达、超视距雷达、2坐标雷达、3坐标雷达、测高雷达、测速雷达、多基地雷达、被动式多基地雷达……等等。
特点 雷达使用的电磁波波长比红外线的长,为0.01~10米(对应的频率为30吉赫兹至30兆赫兹),因此具有以下特点:
1几乎不受季节、昼夜和天气条件的影响,能全天时、全天候工作;
2采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机可大大增加雷达威力,探测数千千米以外的目标;
3现代机电一体化和数据处理技术可使雷达测定目标的坐标精度很高,能够自动搜索和跟踪目标;
4在主动式雷达反射信号中调制密码,可以自动识别敌我;采取对抗技术可以实现雷达对抗,既探测敌方目标,又隐蔽自己;
5与计算机技术结合可以同时探测多个目标,实现“合成孔径”天线可以从空中拍摄地面目标的图像(与光学探测比,不受能见度影响)。
常规侦察雷达介绍
战场侦察雷达 
 战场侦察雷达是陆军使用的地面活动目标侦察雷达,用于侦察和监视敌方地面兵器、车辆、人员和低空飞行器的活动情况。其技术特点是加入动目标显示器,对消固定目标。
  使用厘米波段,分远程、中程、近程3种。远程战场侦察雷达安装在车辆上,可以探测20~30千米范围敌方部队调动、车辆和火炮等的活动情况和7千米距离内单兵活动情况。中程战场侦察雷达可以探测8~10千米范围的坦克、车辆活动情况和5千米以内活动的人员。近程战场侦察雷达可以探测0.5~3千米范围的敌方活动情况,质量在2.5千克以内,可安装在三角架上工作,携带方便。
  战场侦察雷达的特点是体积和质量较小,结构简单、架设迅速,机动性好、便于操作。但受风吹动的植物影响较大,此时难以分辨目标,还需与其它侦察手段配合才能有良好的分辨能力。
警戒雷达
  警戒雷达配置在沿海、边界线以及国土纵深地区,用于探测远距离的敌方飞机、导弹、舰艇。
  其特点是,探测距离远,但探测精度不很高。按探测距离分有:近程警戒雷达,探测距离200~300千米;中程警戒雷达,探测距离300~500千米;远程警戒雷达,探测距离500~4000千米;超远程警戒雷达,探测距离4000千米以上。
超视距雷达
  超视距雷达应用了短波波段电磁波不能穿透电离层而反射回地面产生跳跃式传播的特点,开发了不受地球曲率限制、探测不能直视(视距)目标的装备。超视距雷达能够发现刚从地面发射的弹道导弹、轨道轰炸武器,提供更长的预警时间,但情报的准确度有待提高。

侧视雷达
侧视雷达是从空中侦察地面目标并绘制图像的高分辨装备,天线安装在飞行器下方,波束很窄,覆盖两侧几十千米地带目标,因此获得“侧视”之名。雷达采用合成孔径技术,对接收信号进行处理,等效为庞大天线阵(增大几百上千倍)和极窄波束,因而分辨率非常高,图像清晰度与光学照相类似,但可全天候工作。侧视雷达用于测绘战场地形图是非常方便快捷的。

相控阵雷达
相控阵雷达应用计算机控制发射和接收信号的相位,增强发射功率、天线增益和接收机灵敏度,可以集远程警戒雷达、引导雷达、多目标跟踪雷达、制导雷达于一身,效率非常高。这是计算机技术与现代雷达技术相结合的成果,天线面阵可以实现360度全方位探测而不必转动。如果解决雷达信号远距离相控问题,便有可能把雷达的天线面阵分散布设到全国,形成一个十分巨大的雷达网,变成打不烂摧不垮的国土预警、跟踪、对抗综合功能电子网。

超越猫头鹰眼——微光侦察
以往,夜间侦察要借助人工光源(闪光灯、照明弹、激光器等等)照射目标和照相,或者借助雷达进行夜间侦察。现代夜视技术可以在微光(月光、星光、大气辉光统称夜天光)的环境中实现侦察。夜间,除了微光之外,还有红外线,这些不能为人类肉眼感觉和分辨,但使用夜视器材,把微光增强、把红外线转换到人类能够察觉的可见光,实现夜视。由此,夜视器材分为两大类:微光夜视器材和红外线夜视器材。它们有相同的原理:把微光或红外线转换成电信号,经过发光体转换成人眼能够看得见的光信号。目前夜视装备有主动式红外夜视仪、微光夜视仪、微光电视以及热像仪。
主动式红外夜视仪
它很像主动式雷达,依靠自身的人造红外光源发射近红外波段的光线去照射目标,同时接收目标反射的红外线,通过红外变像管转换为可见图像。其组成包括:
红外探照灯,是红外光源或加装红外滤光片的白炽灯;
光学系统,有物镜和目镜,物镜置于变像管前面,对接收的红外线进行聚集并进入变像管,目镜置于变像管后面,对变像管荧光屏的图像进行放大,以便于观察;
红外变像管,是设备的心脏部件,真空管内有光电阴极、电子透镜和荧光屏。变像管输入窗口内表面的银氧铯材料,在1.2 波长红外线照射下向外发射电子,影响光电阴极各部位发射电子的密度,从而形成与输入红外线图像对应的电子图像;电子透镜是圆筒形金属阴极,工作时为较高正电压,迫使光电阴极发射的电子加速聚集到荧光屏对应的点上,形成较强可见光的电子荧光图像;电源,为仪器提供所需电压和电流。
主动式红外夜视仪具有技术成熟、造价低廉、观测效果比较好的特点;自带光源,不受环境照明条件影响,可以获得较大的反差,易于区别目标和背景、涂复绿色伪装的坦克和绿色植被。作用距离与发射的红外线功率有关,一般用30瓦红外探照灯的侦察距离为200到300米。但是,易于被敌方红外探测器发现,应用时务必加强隐蔽(如断续开机、频繁变换位置),减少暴露的机会。
微光夜视仪
微光夜视仪发明于1955年。当年发现用碱金属锑钾钠铯制成的光电阴极,在受到微弱夜天光的照射也能发射电子,适于造成被动式夜视仪。目前已经发展到第3代产品。
第1代微光夜视仪,是级联式像增强器夜视仪,其心脏部分就是微光管。微光管类似红外变像管,但其中光电阴极使用的是碱金属锑钾钠铯,对可见光敏感。
第2代微光夜视仪是微通道板像增强器夜视仪。与第1代夜视仪相比,具有体积小、质量轻,不怕强光的干扰,适于在火焰和闪光环境中使用。
第3代微光夜视仪,从改进光电阴极的半导体材料入手,使得对微光和红外都很敏感,把红外夜视仪和微光夜视仪统一在一部仪器上,在晴天夜间起微光夜视仪功用,在雨、雾天夜间发射红外线起主动式红外夜视仪功用,而且作用距离比第2代的更远。
微光夜视仪可用于在夜间侦察前沿阵地的地形、敌方火力配备和活动情况,还可以安装在单兵轻武器和火炮上作为夜间瞄准具用,安装在机动兵器上可作为夜间隐蔽行驶观察道路用,安装在舰艇或潜艇上可监视水面情况和对敌实施攻击,广泛用于边防、哨所监视和防止偷袭。在星、月光条件下,可观察到800米远的人员和1500米远的车辆,在1000米以内可以识别。但是在全黑天完全失效,在雨、雾天不能正常工作。

微光电视
在微光夜视仪后加装摄像机就成了微光电视。摄像机输出的电信号可以通过视频电缆送达显示器(闭路微光电视),也可以馈至专用发射机通过天线传输,远处的显示终端通过天线接收信号后在显示器上显示(开路微光电视)。
微光电视的特点:图像清晰,视距远(在良好天气作用距离大于10千米),开路微光电视可将图像送到50千米以外的指挥所;可以根据需要布设在前沿阵地、由人员携带进入敌方境内、装于直升飞机摄取目标图像,可以同时发往多个不同地点的有关部门使用;一台显示器也可以分别与不同地点的微光电视连接,根据需要选择观察某地的图像;适于在边防、海防线上分段设置作定向、定点观察用,甚至可代替巡逻;可作为重要目标的警戒监视和安全监视用;还可以用于反坦克导弹的发射瞄准。但是,微光
电视存在体积和质量较大、耗电多、造价高、操作维修复杂、对天气和照明条件依赖性较大等缺点,应用受到限制。
热像仪
通过接收目标自身发射的红外线成像,反映了目标表面不同部位发射的红外线的强弱,表明该部位温度的高低,这种红外线成像就是热成像。
特点:被动式工作,不易被发现;热辐射不受大气影响,白天黑夜都可透过雨、雪、雾观察;手持观察和瞄准射击的作用距离为2~3千米,在舰艇上观察水面可达10千米,在1500米高的直升机上可以发现地面单兵的活动,在20千米高的侦察机上可以发现地面的人群和行驶的车辆,分析海水温变探测水下潜艇。因此广泛用于战术、战略侦察,武器瞄准、制导,车辆、坦克夜间驾驶,飞机夜暗起飞、着陆,用于识别隐蔽在树林、草丛中的人员和车辆,甚至发现地雷阵。但是,热像仪靠温差成像,一般目标温差都不大,因此图像对比度低,分辨细节能力差。

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