红外制导技术在舰炮制导炮弹中的应用分析
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发展海军舰炮末制导炮弹
欧阳杰
【期刊名称】《舰船论证参考》
【年(卷),期】2001(000)002
【摘要】本文介绍了国外舰炮武器系统和舰泡末制导炮弹的发展情况及国内末制导炮弹的发展现状,论述了海军舰炮发展末制导炮弹的技术难点,关键技术和解决的办法,提出了发展我国舰炮末制导炮弹的重要意义和几种技术可行的途径。
本文还介绍了末制炮弹可能采用的激光半主动寻的制导,电视/红外成像制导,毫米波寻的制导等的特点:提出了底排增程,固体火箭发动机增程,固体冲压发机增程和综合增程技术以及海军舰炮研究一弹多头(导引头)、一弹多用(多战斗部)末制导炮弹的总体思想。
【总页数】6页(P6-11)
【作者】欧阳杰
【作者单位】中国兵器工业部第二0三研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TJ391
【相关文献】
1.末制导炮弹发展趋势及其研究方向 [J], 卜奎晨;刘莉
2.末制导炮弹末制导段外流场气动仿真 [J], 庞英良;宋卫东;杨晓霖
3.末制导炮弹发展概况和趋势 [J], 史博;赵志宁;白宝健
4.海军舰炮弹药用碳布增强环氧复合材料热老化寿命预测 [J], 李华;于倩倩;吴忠泉;刘亚平
5.美海军探索用常规舰炮发射超高速制导炮弹 [J], 于蓝
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收稿日期:2007207208作者简介:洪 鸣(19722),男,博士1强光弹对抗红外成像制导导弹的干扰机理洪 鸣1,刘上乾2,王大鹏3,高国旺2(1.北京122信箱,北京 100034; 2.西安电子科技大学技术物理学院,陕西西安 710071; 3.东北电子技术研究所,辽宁锦州 121000)摘要:阐述了红外制导导弹在现代战争中的作用和威胁,针对红外成像制导导弹制导信息链路易受攻击的弱点,提出了一种采用非相干光强光弹攻击其信息链路中的跟踪算法模块,误导或抑制其正常工作,以及从光路上切断其信息链路等多种途径对抗红外成像制导导弹的干扰方案.由于该强光弹辐射波段宽、作用视场大,因此,这种干扰技术具有适应性强、性价比高和使用方便等诸多优点.关键词:强光弹;非相干光;干扰机理;红外对抗;红外成像制导导弹中图分类号:TN976 文献标识码:A 文章编号:100122400(2007)0620986203The jamming mechanism for intense light bomb antagonizinginfrared imaging guided 2missilesHon g M i ng 1,L I U S hang 2qi an 2,W A N G D a 2pen g 3,GA O Guo 2w ang 2(1.Mail Box No.122in Beijing ,Beijing 100034,China ; 2.School of Technical Physics ,XidianUniv.,Xi ′an 710071,China ; 3.Northeast Inst.of Electronic Technology ,Jinzhou 121000,China )Abstract : The effect and threat of inf rared guided 2missiles in modern wars are expounded.Aiming atthe weakness of an inf rared imaging guided 2missile with a vulnerable information link ,a jamming schemeagainst inf rared imaging guided 2missiles is proposed in which the tracking algorithm module in itsinformation link is attacked by using an incoherent intense light bomb ,its normal work is misadvised orrestrained ,the information link f rom the optical circuit is cut and so on.In virtue of the intense lightbomb with a wide radiation wave band and a large action field of view ,the jamming method has a fewadvantages of strong adaptability ,high ratio of capability to price ,easy operation and so on.K ey Words : intense light bomb ;incoherent light ;jamming mechanism ;infrared countermeasure ;inf raredimaging guided 2missiles随着红外技术的高速发展,红外制导导弹在现代战争中发挥着日趋重要的作用.据统计,目前各国海陆空军装备中的各种导弹,有60%以上属红外导弹,在前些年(1977~1987)的多次局部战争中,所有被击落的飞机中竟有95%以上的飞机是被红外制导导弹打下的.在海湾和伊拉克战争中,红外导弹更是大显神威,起到了看得清、打得准的重要作用.然而,历次战例证明,巧妙而实时地实施红外干扰,可使红外制导武器迷盲、失控或战斗力大为下降,同时又可确保己方的光电武器装备充分发挥效能.例如1982年6月,以色列对叙利亚成功地使用了无源干扰和有源干扰等手段,使叙利亚的防务系统顿时失效,以军仅用6分钟就摧毁了设在贝卡地区的19个苏式SA 26导弹营地.可见,红外干扰已成为影响现代战争胜负的重要手段,因而它对攻防双方都是十分必要而迫切的[1].1 红外制导原理及弱点红外制导导弹可归纳为点源制导和成像制导两大类[2,3].成像制导导弹是20世纪70年代问世并发展起2007年12月第34卷 第6期 西安电子科技大学学报(自然科学版)J OU R NAL O F XI D IAN U N IV E R S I T Y Dec.2007Vol.34 No.6来的,它具有识别跟踪、瞄准点选择和自动决策等智能化制导功能,其典型代表是美军大量装备的“小牛”空对地导弹.图1 红外成像导引头功能框图红外成像制导导弹导引头的基本原理结构[4~6]如图1所示.它主要由红外摄像、图像预处理、跟踪算法和伺服驱动四大功能模块组成.其中,红外摄像头通过光学系统和红外探测器完成对视场中红外目标与背景场景的实时摄像.图像预处理模块对输入图像实施增强、目标检测和特征提取等处理.跟踪算法模块依据输入的目标图像特征完成相应的跟踪运算,并输出跟踪角度误差信号Δα,Δβ,伺服机构将Δα,Δβ转换为相应的机械力,驱动红外摄像头的光轴指向目标,如此循环,实现对目标的锁定跟踪制导,可见,红外制导过程是一个目标信息获取与信息处理及其反馈控制的闭环链路运作过程,其制导性能的优劣完全取决于闭环链路的运作性能.这意味着高性能的红外成像制导导弹仍存在着致命的弱点,即若使其链路中任何一个功能模块的性能失常,均会导致其制导性能的下降以致功能丧失[7,8].2 强光弹对抗红外成像制导的干扰机理强光弹是一种高辐射强度的燃烧弹,在有效燃烧时间(3~5s )内,其辐射强度可达百万瓦/弧度以上,辐射光谱随燃烧物的成分而变化.调整弹药配方,可使其辐射光谱覆盖中长波段.其特点是作用视场大、投放时无须精确引导,是一种适应性很强的高性能价格比的非相干光干扰源.现仅从强光弹干扰红外导引头中“跟踪算法”功能模块正常工作状态的物理过程阐述其干扰机理.“跟踪算法”模块中,包括置信度计算、波门计算、跟踪定位、预测滤波等多种算法,其中最基本、最主要的是跟踪定位算法,它直接影响到制导效果.211 强光弹对点源制导的干扰当导弹离目标较远时,目标的图像很小,只占几个至几十个像元,此时属点源跟踪制导方式,采用质心定位算法.所谓质心是指若导弹跟踪视场内存在两个或多个红外辐射源时,红外导弹不是跟踪其中一个辐射源,而是跟踪两个或多个辐射源的能量中心.设红外成像制导的导弹视场内(包括目标在内)出现了n 个辐射源,其功率为P i (i =1,2,3,…,n ),取视场中心为原点的坐标系xoy ,n 个辐射源的位置分布分别用(x i ,y i )表示,i =1,2,3,…,n.于是n 个热源的质心坐标[9]为x c =∑n i =1x i P i ∑ni =1P i , y c =∑n i =1y i P i ∑n i =1P i .(1)设在n 个辐射源中,i =t 为目标,则质心与目标之间的距离为L ct =(x c -x t )2+(y c -y t )21/2 .(2)假设导弹与目标之间的距离为S ,导引头的半视场角为ω,当目标运动至L ct /S ≥2ω时,目标将脱离导引头视场,则干扰成功.若导引头视场内只有一个强光弹与目标共存,其辐射功率分别用P d 和P t 表示.于是,由式(1)和(2)可得视场内两辐射源的质心离开目标的距离:L 2ct =P d x d +P t x t -x t (P t +P d )P t +P d2+P d y d +P t y t -y t (P t +P d )P t +P d 2=P 2d (x d -x t )2+(y d -y t )22(P t +P d )2 ,(3)所以 L ct =P d P t +P d L 2dt ,(4)其中L ct 表示强光弹与目标之间的距离.从式(4)可见,当P d µP t 时,质心靠近强光弹而远离目标,则干扰有效.789第6期 洪 鸣等:强光弹对抗红外成像制导导弹的干扰机理889 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第34卷212 强光弹对面源制导的干扰当导弹与目标距离缩短时,目标图像增大,系统进入面源跟踪状态,并采用自适应波门跟踪方式.当导弹进入末制导阶段,因目标图像很大,一般采用相关跟踪方式,其波门也是自适应的,为减少计算工作量和噪声的影响仍采用自适应波门跟踪.因此,在成像制导阶段,主要应对制导波门实施干扰.用强光弹干扰成像制导波门的技术途径与机理:(1)扩大波门.控制强光弹的发射角度和辐射区间,使其视在面积大于目标面积,而且与目标图像部分融合,从而可使导弹的跟踪波门扩大,并使其质心坐标与目标质心坐标之间造成较大偏离而无法进入正常跟踪状态.(2)增大干扰时间.通过采用相继投放多枚强光弹的方法,使其大面积辐射区维持足够长的时间,如十几秒钟,使跟踪算法模块难以从预测状态返回到跟踪状态,从而达到有效的干扰.(3)模拟欺骗.也可使强光弹的热图像与目标的相似,并通过控制投放方式使强光弹的初始运动状态与目标的相近,此时跟踪系统将产生一个大波门.设(x,y1)和(x2,y2)分别为目标和强光弹的坐标值,则其大1波门的中心坐标(x,y T)为Tx T=(x1+x2)/2 .(5)y T=(y1+y2)/2 由于强光弹的后续运动状态与目标的运动状态相差甚大,致使中心坐标点(x,y T)自行超出导弹波门T容限而偏离目标,目标位置信息中断,使目标脱离被跟踪的状态而达到干扰效果.(4)强光致眩.若载机投放出高辐射功率的强光弹,使成像制导系统的光电探测器进入饱和状态,而使“跟踪算法”在一段时间内无信息来源,只要此段时间超过制导系统预测跟踪的有效时间,则干扰成功.3 结束语强光弹的突出优点是可对来袭目标实施高强度、大面积、宽光谱、高性能的全程干扰,而且无须精确引导,使用十分方便.初步研究表明,只要针对红外成像制导导弹的薄弱环节,选择合适的投放方案,可望对高性能的红外成像制导导弹实现有效的干扰,获得高效费比的作战效果.参考文献:[1]Rockwell D L.New Directions for Inf rared Countermeasures[J].Aerospace 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靶弹弹载红外干扰技术研究与应用摘要本文以某型靶弹为搭载平台,以美国“拉姆”舰空导弹为作战对象,对弹载红外干扰技术的作用机理、实现途径等问题进行分析讨论;通过对搭载平台的红外特性、作战对象红外制导性能的分析比较,论证了面源红外干扰弹的主要技术指标,对靶弹干扰技术的研究与工程应用具有一定的借鉴作用。
关键词红外干扰;面源干扰;点源干扰;目标特性0 引言为检验新型舰空导弹导引头的抗干扰性能指标,某型靶弹拟加装舰载红外干扰设备。
弹载红外干扰设备能在靶弹起飞后的特定时间段内,按一定的投弹序列,连续投放红外干扰弹,在靶弹周围形成与靶弹红外辐射特征的相似的红外辐射源,对舰空导弹的红外导引头进行干扰。
干扰设备主要用于投放面源红外干扰弹和点源红外干扰弹,也根据试验需要,投放满足特定外形尺寸要求的箔条干扰弹。
本文对弹载红外干扰技术的作用机理、实现途径等问题进行分析讨论,通过对搭载平台的红外特性、作战对象红外制导性能的分析比较,详细论证了面源红外干扰弹的主要技术指标。
1 红外干扰技术分析根据干扰弹的不同类别,红外干扰可分为点源干扰、多点源干扰和面源干扰三种形式。
点源干扰是第一代干扰红外干扰,技术上已落后,目前红外干扰技术研究的重点是多点源干扰和面源干扰。
多点源红外干扰弹是将多个烟火型燃烧材料装在诱饵筒内,投放后干扰弹在空中引爆形成多个燃烧点。
当采用多发齐射或多方位齐射等战术投放方式时,多点源干扰弹可迅速在一定空域形成红外高辐射区,并在导引头瞬时视场内形成持续的多个干扰源,将目标信号淹没,导引头就必须处理多组脉冲信号,降低了导引头检测目标的概率,红外导引头即使启动了抗干扰措施,但因探测器的噪声几何级数增大,而难以提取有效的制导信号,从而起到保护载机的作用。
多点源干扰本质上属于烟火型诱饵,干扰机制仍然是一种压制干扰,与导弹特性仍有较大差异多点源红外干扰弹的,当面对具有光谱鉴别能力或具有强度抑制鉴别能力的先进红外导引头时,其干扰效果将受到较大影响。
1引言红外线也称红外辐射,通常指波长0.75~1000μm 的电磁波,任何温度高于绝对零度的物体时时刻刻都不停地辐射红外线。
物体表面温度、表面(或投影)面积和发射系数不同,其辐射的能量和波长一般也不同,因此可以通过红外传感器对物体进行探测,获得目标的红外图像,通过对目标的红外图像进行分析来识别、跟踪目标。
红外热成像技术(热像仪)是一种波长转换技术,即把红外辐射转换为可见光的技术,利用景物本身各部分辐射的差异获得图像的细节。
通常利用波长3~5μm 和波长8~14μm 这两个波段的红外线通过红外热成像技术获得热红外图像。
红外图像的品质较差,普遍存在着对比度低,图像边缘模糊,分辨率低(与可见光图像比),背景复杂,目标被强大的背景噪声所淹没等特点。
舰船目标本身存在着复杂的红外辐射,表现为各部分的红外辐射有很大的差别,比如烟囱壁的辐射较强;海天环境复杂多变,其红外辐射也复杂多变;舰船与环境之间的热交换情况也比较复杂,等等。
因此,舰船红外图像的品质更差,舰船红外图像处理是一个困难的课题。
本文论述舰船红外图像处理的内容及应用。
2舰船红外图像处理技术的主要内容舰船红外图像处理主要研究内容有:2.1舰船红外图像的平滑舰船红外图像干扰强,噪声主要有浪涌等引起的强脉冲噪声和红外传感器自身产生的单点脉冲噪声。
为了图像的后续处理,对其进行平滑处理是必要的。
可以采用经典平滑方法,也可以利用模糊数学和粗糙集理论进行平滑。
2.2舰船红外图像的增强舰船红外图像对比度低,边缘模糊,视觉效果差,为了改善其视觉效果,并有助于后续处理,对其进行增强处理是必要的。
可以采用经典直方图均衡等方法,也可以利用模糊数学理论进行增强。
2.3舰船红外图像的分割图像分割是图像处理中的主要问题,也是机器视觉领域低层视觉中的主要问题,同时它又是一个经典难题。
舰船红外图像分割是舰船红外图像处理和识别的基础和关键环节;由于舰船红外图像对比度差,边缘模糊,分辨率低(与可见光图像比),背景复杂,干扰强,其分割变得更加困难。
战车的炮管可否进行自动控制?一、战车炮管自动控制的背景与需求战车作为现代陆军的重要武器装备,其火力的准确性和机动性往往决定着作战的胜负。
然而,传统战车炮管的操作存在一定的局限性。
首先,在高强度战斗环境下,人类操作容易受到极端条件的影响,准确性无法得到保证。
其次,传统战车炮管操作需要较长的训练周期,限制了新兵的快速上岗。
面对这些挑战,人们开始考虑是否可以采用自动控制技术来提升战车炮管的精准度和效率。
二、自动控制技术在战车炮管中的应用1、激光测距技术激光测距技术是一种精确度极高的测距方法,通过激光器发射光束,测量光束从发射到返回的时间,从而计算出距离。
战车炮管可以通过激光测距技术实时获取敌方目标的距离信息,进而调整炮管的仰角和俯角,准确地命中目标。
2、红外线制导技术红外线制导技术能够通过红外探测器识别目标的热能,并以此为基础,利用红外制导头实现对目标的精确引导。
战车炮管的自动控制系统可以利用红外线制导技术,根据目标的热能信息,迅速锁定目标并进行瞄准,提高火力的打击效果。
3、图像识别与目标跟踪技术通过搭载高清图像传感器,战车炮管的自动控制系统可以实现对目标的图像识别与跟踪。
系统能够准确识别目标的形状、大小和动态特征,并基于此信息进行瞄准,确保炮弹击中目标的准确性。
4、机器学习算法在炮管自动控制中的应用机器学习算法可以对大量数据进行学习和分析,通过不断优化和调整参数,提高系统的自主判断和决策能力。
在战车炮管的自动控制中,机器学习算法可以根据历史数据,对目标的位置、速度和距离等进行预测,从而实现更精确的打击效果。
三、战车炮管自动控制带来的优势和挑战1、优势战车炮管的自动控制可以减少人为因素对火力准确性的影响,提高打击效果。
同时,自动控制系统的响应速度远远快于人类,可以在极短的时间内完成瞄准和射击,极大提升作战效率。
此外,机器学习算法的应用使得战车炮管具备了自主判断和决策能力,能够根据不同的战场环境和作战任务,灵活调整射击参数,提高作战适应性。
外军舰炮制导炮弹发展现状及对我军的启示吴 杰(海军航空工程学院) 摘 要:高新技术的发展和未来海战模式的变化对舰炮武器的发展提出了更高的要求,发展舰炮制导炮弹是适应21世纪海上高技术局部战争的需要。
本文介绍了舰炮制导炮弹的定义和特点,介绍了外军舰炮制导炮弹发展现状,探讨了外军舰炮制导炮弹发展动向对我军的启示。
关键词:舰炮制导炮弹 精确打击 发展现状 发展思路 舰炮武器作为海军水面舰艇的传统武器,已有悠久的历史。
高新技术的发展和未来海战模式的变化对舰炮武器的发展提出了更高的要求。
战场新形势下要求舰炮对岸具有持续火力支援能力,对海具有精确打击能力,对空具有末端反导能力。
为此,世界各国特别是美国、俄罗斯、法国等军事强国正加紧研制新型舰炮制导炮弹武器系统,以适应21世纪海上高技术局部战争的需要。
1.舰炮制导炮弹的特点舰炮制导炮弹是利用制导技术,使舰炮炮弹在弹道的末段自动探测、跟踪目标,修正弹道,并准确命中目标的舰炮炮弹。
舰炮制导炮弹具有以下特点:(1)打击精确化舰炮制导炮弹采用了制导装置,使舰炮命中概率大大提高,命中概率可达80%以上,圆概率偏差在20m以内。
随着舰炮制导炮弹的应用,舰炮打击实现了精确化。
采用制导弹药技术使舰炮不仅具有对面目标的压制能力,而且具有了对点目标的“点穴式”的精确打击能力。
(2)作战远程化舰炮制导炮弹综合使用底排增程、次口径增程、滑翔增程等技术,可使大口径舰炮的射程提高到100~150k m。
使舰炮具有短程战术导弹的射程,可以在敌方火力网外进行作战行动,实现远程打击。
(3)发展标准化随着舰船建造标准化、系列化、通用化的发展,舰炮制导炮弹武器系统进行了标准化、模块化和集装箱式设计,以便具有重组和扩展功能。
舰炮武器模块化集装箱式结构的优点是:一是可提高舰炮武器的生存能力,由于采用模块结构,在作战中损坏部件可现场更换,以便迅速恢复战斗力。
二是有利于舰炮武器系统保持技术领先地位,由于采用了模块结构,可使舰炮武器系统根据技术的发展和需求的变动进行重组,使其性能始终保持在较高水平上。
红外探测技术在军事上的应用标签:军事红外探测夜视侦察红外制导红外成像技术作为现代高技术的典型代表,在军事领域得到了广泛的应用。
红外夜视技术、红外侦察技术、红外搜索与跟踪、红外雷达、红外精确制导技术、红外隐身技术以及在这些技术基础上发展起来的一系列军事高新技术无不对现代战争产生了深刻的影响。
红外探测技术作为现代高科技技术在军事领域得到了广泛的应用,成为当今世界各国军用技术中的重要研究和发展技术之一。
从早期的美国军用通用组件热像仪正式装备部队至今已有二十多年了,随着热像仪技术的不断发展,已经从以32元,60元或120元碲镉汞 (MCT)光导型探测器为代表的第一代热像仪,发展到了以288*4碲镉汞光伏型焦平面(FPA)探测器为代表的第二代军用热像仪,近年来由于中波凝视型探测器的逐步成熟,以MCT或ZnSb为主流的第三代制冷型热像仪也开始在发达国家的军队中得到应用。
同时近期随着非制冷热探测技术的出现,以氧化钒(VOx)或多晶硅(A-Si)材料为主的第三代非制冷凝视型焦平面(UFPA)微测热辐射计(Microbolometer)探测器也在美、英、法等国以“双用”型技术在军用和民用方面得到了广泛的应用。
红外探测器应用在军事领域具有许多独特的优势:隐蔽性好、抗电磁干扰能力强、识别能力强、能获得目标的状态信息、能全天候工作等,使其在军事领域得到广泛的应用。
红外探测能在一定程度上识别伪装目标,且具有设备体积小、重量轻、功耗低等特点,可用于红外夜视、红外侦察以及红外制导等方面。
红外夜视红外夜视是指专门用于夜间侦察、驾驶、武器瞄准的装备,随着先进技术的发展,红外夜视已从微光转向焦平面红外热像仪,各种夜视装备由主动式过渡到被动式。
对于夜间作战,掌握主动权的一方往往胜算更高。
热成像技术主要用于:红外驾驶仪。
供坦克和各种车辆驾驶员使用,在夜间观察前进道路和场地,作用距离可达数百米远。
红外瞄准装置。
供轻武器、火炮等夜间瞄准辅助应用。
舰炮制导炮弹技术风险评估
吴杰;王光辉;陈继祥;王子明
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2012(037)004
【摘要】针对技术风险评价中信息的模糊性和不确定性,提出了舰炮制导炮弹技术风险的灰色聚类评价方法.首先将舰炮制导炮弹研制方案的关键技术进行分解,确定综合评价指标,得到各指标的属性值;然后按照综合评价要求划分灰类,建立白化权函数;最后结合权重采用灰色聚类综合评价方法获得各关键技术所属风险级别及研制方案的综合技术风险值.算例表明,灰色聚类评价方法可将技术风险评价中的模糊和不确定信息定量化处理,能够有效地对舰炮制导炮弹的技术风险进行评价.
【总页数】4页(P97-100)
【作者】吴杰;王光辉;陈继祥;王子明
【作者单位】海军航空工程学院,山东烟台 264001;海军航空工程学院,山东烟台264001;海军航空工程学院,山东烟台 264001;海军航空工程学院,山东烟台264001
【正文语种】中文
【中图分类】TJ760
【相关文献】
1.红外制导技术在舰炮制导炮弹中的应用分析 [J], 黄义;汪德虎;王连柱;程树昌
2.舰炮制导炮弹的关键技术研究 [J], 吴杰;陈继祥;陈邓安;王子明
3.模糊评价模型在舰炮制导炮弹风险评估中的应用 [J], 吴杰;曹延杰;李岩;徐衡博
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5.基于落点能量的舰炮制导炮弹对岸射击技术 [J], 吴威; 卢发兴; 吴玲; 姚鸿鹤
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