装甲车辆主动防护系统威胁探测告警技术及发展趋势

引言

随着信息化战争的不断深入及战场环境和威胁的发展变化,各类具有制导能力的武器已成为军用特种车辆战场生存威胁的重要来源,现有被动式装甲防护和隐身技术已逐渐不能满足要求,促使装甲车辆的探测技术、对抗技术等技术不断提升,采用光电对抗技术能够大幅度提高军用特种车辆的战场抗毁生存能力,提升指挥车辆发挥作战效能、履行指挥作战使命的能力。

探测告警是装甲车辆主动防护系统实施有效对抗的前提。探测告警的实质就是对敌方光电设备发出的各种光电辐射进行有效探测和捕获。根据工作波段属性的不同,一般将车载主动防护系统的探测告警分为激光告警、毫米波告警、导弹逼近告警、雷达告警等,能够根据来袭威胁的类型和程度,结合作战使命和作战流程,实施规避远程精确打击策略,进行多层次分析和应对,做到全程主动防护。

1主动防护系统的战场威胁分析

在未来的高科技常规战争中,装甲车辆承担着突破敌军防线、打击第二梯队、执行纵深打击的攻坚任务。从空中武器到地面武器,从近程武器到远程武器,从非制导武器到精确制导武器,从硬杀伤武器到软杀伤武器,从常规武器到核武器,这些武器对坦克构成了全方位立体威胁。要想针对各种威胁作出正确的对抗方式,了解各种威胁的探测原理和作用方式至关重要。

各种高新技术广泛应用于战场侦察监视,极大地提高了战场侦察监视能力,构成了以侦察监视卫星、高空侦察机、无人机、预警机、各种传感器材等组成的全方位、大纵深、多层次的立体侦察体系,具有全天候、高分辨率和实时监控的能力,战场具有很高的"透明度",如图1所示。由于装甲机械化部队本身重装备多、目标大、配置地域广、机动距离远,又处在敌方全时空监视之下,因此,其在作战过程中将处在暴露甚至"单向透明"的威胁之中。

从战场威胁分析图(图2)中可以看出,09~509是威胁弹药种类最多、车辆受弹概率最高的区域,也是主动防护的防护重点区域之一,509~909区域的威胁弹药主要有末敏弹、部分末制导炮弹和迫击炮弹等,由于主动拦截无法拦截末敏弹,这个区域防护手段以主动干扰为主。将主动干扰防护角度从09~509拓展到09~909,使其兼顾对509~909区域的精确制导武器。

图1装甲突击装备面对的探测威胁

图2战场威胁分析

2主动防护系统威胁探测告警技术及装备概况

2.1激光主动侦察

激光主动侦察技术兼具激光测距和目标识别两种,其原理是基于光学系统存在的"猫眼"效应,对来袭威胁目标种类进行分析和识别,并探测威胁目标的一些技术参数。

激光主动侦察一般与激光战术致盲武器配合使用,作战过程中,激光主动侦察设备搜索并确定敌方光电装置的位置,然后启动强激光对其致盲。海湾战争中,美国利用这一技术,发现了伊拉克严密伪装在树林里的坦克和导弹发射架,并成功实施击毁。美国的车载式激光致盲武器就是集主动侦察和致盲于一体的光电对抗武器,作战时,其激光主动侦察设备搜索并确定敌方光电装置的位置,然后启动强激光对其致盲。典型的装置有:

(1)美制"舡鱼"系统,作战时,该系统先以波长为1.06um的高重频低能激光对其所覆盖的角空域进行扫描侦察,一旦搜索到光电装备,就启动致盲激光进行攻击,安装在"布雷得力"战车上,主要用于攻击坦克上的光电装置。

(2)俄罗斯的"拉瑟"激光致盲武器系统安装在FsT-1型坦克中,该系统采用"猫眼效应"搜索目标,用强激光致盲或损伤敌方观测人员的眼睛或器材。

(3)美空军的"灵巧"定向红外对抗系统,使用时,它首先发射激光并接收由导引头返回的激光回波,据此判断敌导弹的方位、距离及其种类等,以确定最有效地调制方式以实施干扰。

2.2激光告警

激光告警相对其他告警方式,具有探测概率高、反应时间短、动态范围大、探测灵敏度高、覆盖空域广、体积小等优点,是探测告警的关键设备。目前战场上的主要激光威胁源类型有激光制导武器、激光测距机、激光雷达以及激光致盲武器与战术激光武器等。

激光告警设备的主要性能指标有:探测灵敏度、探测概率、虚警率、探测视场和角度分辨率等,一般要求激光告警设备应具备较高的探测灵敏度,并具有多目标探测能力及识别激光编码的能力。典型的装置有:

(1)美国Goodrich公司生产的AN/VVR-1系统用于陆基平台告警系统,能适应特殊的环境需要,可以对波束制导导弹进行探测,对激光威胁的特征、类型和方向进行识别,并提供音频和视频告警,对激光目标指示器/测距机的角测量精度为1°,方位视场为360°,俯仰±55°,虚警率小于1/100h,响应时间不到100ms。

(2)俄罗斯舰载spektr-F激光告警系统能对付严重的背景干扰,单脉冲截获概率为95%,最大探测距离达20~25km,可对舰艇任一边的4个威胁源同时进行告警。

(3)德国"通用激光探测系统"(C0LDs)的工作波段为0.4~1.7um、2.0~6.0um和5.0~12.0um,可为所有海军平台提供可靠的多谱激光告警。

(4)另外还有英国的LwD21车载激光告警器、法国的0BRA车载激光告警系统、美国的HALwR高精度激光告警接收机和F0ALLs离轴激光定位系统等。

2.3雷达告警

雷达告警采用电子侦察手段,接收空间存在的各种雷达信号,通过告警设备内部的信息处理机,识别是否与威胁相关联的雷达信号。其关键技术是:新型固态器件、微波单片集成电路、超导技术、先进的雷达信号处理技术。

根据现有武器装备情况以及后续的发展趋势,装甲车辆雷达告警需覆盖x、Ka和w这3个波段,尤其是毫米波波段,是坦克重点防御的对象。目前对装甲车辆构成主要威胁的雷达有固定翼机载雷达、武器直升机载火控雷达和导弹制导雷达。坦克装甲车辆上的雷达告警设备应具备反应时间快、截获概率高、告警灵敏度高以及全方位、多目标实时处理的能力。

雷达告警分布在坦克上有一体式、分布式两种安装方

式。一体式安装在坦克装甲车顶部,告警空域为方位360°,一体式雷达告警在顶部中央还有一个窗口朝上覆盖顶部90°立体角空间,主要针对顶部的末敏弹等威胁进行告警。

2.4多频谱综合探测告警

随着战场威胁的多频谱化,探测走多频谱复合告警之路是必然的,唯有集成多种探测手段才能保证探测的高可靠性和高正确性,才能应对更多种类的威胁,更好地获取战场姿态,为战争赢得胜利获取先机。多频谱综合探测告警技术正在朝着不断扩展工作波段、主动/被动工作体制相结合的方向发展,目前装甲车辆上主要有激光/毫米波复合告警技术、激光/导弹逼近复合告警技术、激光/毫米波复合告警/近程雷达探测技术三种典型的应用。

典型的装置有:

(1)德国埃尔特罗公司的LAwA激光告警器、德国的"MUss"轻型主动防御系统:

(2)美国L0RAL公司研制的带有激光告警的AAR-47紫外告警机改进型,将探头更新换代,采用4个激光探测器,装在现有紫外光学设备周围,同时使用了一个小型化实时处理设备:

(3)另外还有瑞典博福斯公司生产的RBs70激光驾束制导导弹告警,同时能对成像制导导弹告警。

2.5其他典型的威胁探测告警技术

还有其他几种典型的威胁探测告警技术,紫外导弹逼近告警、红外导弹逼近告警技术等如表1所示。紫外告警主要针对导弹,同其他告警方式相比,紫外告警的优势是虚警率低、灵敏度高、隐蔽性强、结构简单且质量小,由于紫外导弹逼近告警优势多,一些军事强国已纷纷开展了紫外告警的相关研制工作。目前,紫外告警装置成为装备量最大的导弹逼近告警系统之一。红外告警主要针对来袭导弹或飞机,能准确判定目标方位,能较方便地处理多目标,可以提供威胁目标的距离,红外告警设备在战场上已被广泛采用。

3主动防护系统威胁探测告警技术发展分析

随着未来战场上激光武器的威胁日益加剧,为了加快提升未来我国对抗装备在战场的生存能力,适应未来信息化条件下的多样化战争形态,威胁探测告警技术应从以下几方面加快研发速度:

（1）激光主动侦察技术发展趋势集中向定位精度更高、主动侦察距离更远、从目标定位与识别向激光成像方向发展:

（2）激光告警设备发展向多波长、多体制探测,与多种防护手段交联集成,向高性能、小型化方向发展:

（3）雷达告警技术向小型化、轻量化、集成化发展,向宽频带、高精度发展,向探测更多威胁参数发展:

（4）紫外告警将从概略型紫外告警向成像型紫外告警发展、紫外告警的抗干扰能力更强、紫外告警向集成化的方向发展:

（5）红外告警将充分利用目标特征降低虚警率,向高精度侧向定位、快速实时响应方向发展,并与其他种类的警戒系统相结合。

4结语

在未来的信息化战场上,各种新技术的发展,特别是光电探测和光电制导技术的发展,必将使陆战装备的攻防对抗越来越复杂化,为了应对迅速发展和完善的光电侦察、激光及红外等多种制导武器,主动防护技术和装备正在向综合化、一体化、多元化、立体化等方向发展。威胁源探测技术向多频谱、高灵敏度、高精度方向发展,且能在短时间内作出反应,为后续拦截创造条件。