《红外搜索系统》吴晗平著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《红外搜索系统》

【作　者】吴晗平著

【页 数】 258

【出版社】 北京：国防工业出版社 , 2013.03

【ISBN号】978-7-118-08673-7

【价 格】89.00

【分 类】红外搜索

【参考文献】 吴晗平著. 红外搜索系统. 北京：国防工业出版社, 2013.03.

图书封面：

图书目录：

《红外搜索系统》内容提要：

本书以舰船红外搜索系统为基础，从系统总体、技术论证、设计、研制等全过程的工程角度出发，着重介绍了红外搜索系统的主体和关键技术内容。全书共分十章，分别介绍了红外搜索系统总体概论；目标与环境红外辐射；红外辐射大气透过率的工程理论计算方法；大口径非球面红外光学

《红外搜索系统》内容试读

第1章绪论

1.1红外搜索系统的界定

红外搜索系统是一类功能很明确的被动军用红外系统，它的任务是可靠探测、定位和连续跟踪在背景辐射与其他干扰下发射红外线的物体和目标。作为系统的设计依据，红外搜索系统的覆盖区域一般限于规定距离（如5km)以外复杂背景和不可分辨的点源目标。常用的大气窗口是1μm~3μm、3um~5μm、8um ~12umo

有的红外系统虽有搜索和跟踪功能，但红外搜索系统的探测和跟踪过程一般是自动的，主观因素在设计红外搜索系统时并不需要特别考虑，因此，红外搜

索系统也称红外搜索跟踪系统(RST)或红外警戒系统，类似于雷达搜索系统或

搜索雷达。装备在不同载体的红外搜索系统称为相应载体红外搜索系统或红外瞥戒系统。红外成像系统虽也具有搜索与跟踪功能，但它属于前视红外系统的范畴。

目前红外搜索系统的研究工作，尤其集中在对从严重的干扰中提取目标特征的信号处理方面，因为信号与干扰问题是红外搜索系统研究的重要课题，应予以特别的关注。鉴于目前的军事环境，红外搜索系统的被动属性和反隐身能力，被认为是雷达的重要替换或辅助系统。

1.2与前视红外系统的比较

红外搜索系统与前视红外(LIR)系统虽有一些相似之处，但却有着很大的

区别。对其进行必要的比较是有意义的，以免造成功能、作用等方面的混淆或模糊之处。两者之间主要有以下四个区别-3刃。

(1)视场：从应用角度来看，虽然存在大视场、低分辨率的FLR,但是，标准

FLIR是一个小视场的装置。而对红外搜索系统（机载）所要求的方位探测角为

360°、俯仰探测角为90°的指标也是常有的。

(2)帧时间：对于观察者来说，典型的FLR是实时显示的，因此它的工作帧

频必须高，以免图像闪烁，典型的帧频可以是30帧/s或25帧/s的标准视频。

1

而由于红外搜索系统的数据只供计算机使用，且基于作战情况考虑，因而其典型的帧频是0.5帧/s~2帧/s。

(3)像素数：红外搜索系统的大视场导致每帧有大量的像素数，例如，对方位视场360°和俯仰视场50°的红外搜索系统，如果传感器的分辨率为0.25mrad,

则每帧有87.7M像素，而对有480个垂直像素和1000个水平像素的LIR系

统，总共只有480000个像素。因此，红外搜索系统每帧的像索数大约是LIR系

统的183倍。在1Hz帧频时，红外搜索系统每秒处理87.7M像素，是FLIR系统在30Hz帧频时处理像素的6.1倍(14.4M像素)。

(4)信号处理：LIR系统的显示图像供人观测，人是作为探测的后处理

器一航迹（点迹）处理单元，只有随着自动目标识别(ATR)的出现才逐步减少

人的参与。而红外搜索系统由于每帧覆盖像素太多，以致人为无法跟踪，必须用计算机以特定方法控制数据处理，才能从大量的假目标及杂乱干扰中分离、识别出真实目标，并自动进行威胁判断。

总的来说，LIR系统注重实时显示，提供好的图像质量，供操作者判读；而

红外搜索系统则突出大的扫描范围，探测远距离小目标及弱目标，其虚警率不取决于人对屏幕的观察，而是应用自动数据处理来判定它所得到的是真实目标还是干扰或假目标，同时可以对多个真实目标自动进行威胁程度判断。

1.3总体研究与设计的目的及意义

目前对“总体”尚没有确切的定义，一般把“总体”解释为事物的全部，或若干个体所合成的事物。由此看来，凡是复杂的工程系统都是由执行不同功能的个体所组成的。为顺利实现系统的目标，在时间和经济上避免不应有的浪费，必须按系统所要完成的任务和达到的目标，对系统组成的个体实现统一协调、综合规划、合理布局，使各个组成部分在系统中互相配合，保证达到规定的性能指标[4。

红外搜索系统是光、机、电、计算机为一体的复杂系统，技术含量高。系统研制的目的是实现使用方提出的战术技术指标。其总体研究是根据使用要求和技术指标确定系统的总体方案与主要技术途径、关键技术，提出系统总体对各分系统的设计技术要求，进行各分系统之间的技术协调，提出研制性试验项目及试验方案等。系统总体研究贯穿整个研制过程，处于研制工作的中心地位。因此，从总体上研究红外搜索系统对系统的成功研制是非常必要的。也可以说，总体研究的目的是为红外搜索系统的工程设计和研制提供技术理论和工程实施方法，尤其是为系统研制提供工程关键技术设计方法，并实际应用于系统的设计、研2

制、检验和试验工程中。

红外搜索系统总体设计是一个复杂的系统工程设计，它要求设计人员具有渊博的知识，并且对有关技术发展现状及趋势有广泛的了解和分析能力。其总体设计的任务是依据批准的战术技术指标，确定各组成的技术方案、技术途径，提出各组成研制任务，最有效地满足给定的研制目标。

因此，顶层研究与设计理论对确保红外搜索系统研制成功、达到或超过所规定的技术指标，为使用方提供先进、可靠、顶用的装备，提高其战斗力，为打赢电子战条件下高技术战争具有重要的作用和意义。

1.4国外现状与发展趋势

1.4.1国外研制与装备情况

自20世纪70年代以来，红外搜索系统一直是美国、法国、加拿大等一些技术先进国家研制的热点，是现代光电对抗的关键装备之一。舰载红外搜索系统主要是针对以低空、超低空来袭的各种高性能飞机和精确制导导弹而提出的，当雷达处于盲区、被干扰或出现故障时，可辅助或替代雷达工作，能对低空、超低空目标进行预警，并确定目标的坐标，能与武器系统对接，引导、瞄准或直接伺服控制。由于它具有被动属性和反隐身能力，因而被认为是雷达的重要替换系统。

从现今已装备、待装备和正在研制的红外搜索系统看，多数属舰载系统，其次是机载系统，再次是地面防空系统、车载系统等。工作波段多为3m~5m或8um~12m,少数是双波段兼有的。从工作方式看，方位搜索多采用扫描头360°旋转扫描，旋转速度1/s到3r/s,俯仰搜索采用螺旋式或步进式来覆盖，系统的角分辨率一般为1mrad或更小，指示精度多为几个毫弧度或更小，探测距离为l0km~

15km或更远)。表1.1列出了较典型的几种红外搜索系统型号及其主要战术技

术指标。除了表1.1所列举的以外，还有英国的ARISE系统、意大利的SR-3

系统、荷兰的LR-IRSCAN系统、加拿大的LWIRST系统等。

表1.1几种典型红外搜索系统的主要战术技术指标

国别

美国/

荷兰

荷兰

法国

法国

以色列

法国

瑞典

加拿大

(双波段)(单波段)

VAMPIR

VAMPIRML

SPIRTAS

SPIRAL

RS700

型号

AN/SAR—8

IRSCAN

IRSCAN

-MB

Ⅱ

2个480×

2×

lnSb2个1024元

红外CCD

128元

InSb或

红外探测器12元MCT50元lnsbMCT1个

MCT

288×4

(4×32元)

MCT

3

(续)

国别

美国/

荷兰

以色列

荷兰

法国

法国

法国

加拿大

(双波段)

瑞典

(单波段)

VAMPIR

VAMPIRML

SPIRTAS

型号

SPIRAL

IRS700

AN/SAR-8

IRSCAN

IRSCAN

-MB

Ⅱ

工作波长

3~5

3-5

3~5

8-12

8~12

3~5或

3-5

8-12

/pm

8~12

8~12

812

150mm

200mm

光学系统

254mm

垂直视场

垂直视场

垂直

垂直视场

孔径、视场)

F=1

垂直

4.3mrad

3.40

视场6°

3.4°

视场6°

方位扫描速

0.5

0.8

3.0

1.3

1.5

1.0

2.0

度/(rad/s)

360°×

360°X

360°×

360°×

360°×

扫描范围

360°×

360°×209

(-2°

360°×149

(-20°-(-28°-

-10°(-50-

方位×俯仰)

40°

+20°)

+45°)

+80°)

+60°)

+45°)

扫描头

612

120

350

75

150

180

180

质量/kg

亚音速

导弹16

对掠海

对导弹>12超音速

对琼海

对掠还

探测距离/km

18.3

10

导弹30.5

对飞机>15导弹27

导弹8-15导弹>10

典型战

斗机18

处理目标

200

32

>50

能力（个数）

虚瞥率

1/60

1/60

1/40

/(次/min)

反应时间/s

2

目标指示精度

几个毫

0.1°

≤1

2

3

/mrad

弧度

1.加拿大/美国AN/SAR-8红外搜索与目标指示系统

AN/SAR-8系统用来探测和报警导弹、飞机、舰船对舰艇的威胁，它作为舰

载雷达和雷达报警系统的补充，在电子对抗或反辐射导弹威胁的情况下，根据威

4

获系统(SPIRTAS)研制基础上开始了研制第二代舰载RST,以便安装在攻击机

和反潜巡洋舰上。

Elop公司从1990年就恢复IRST研究，随后建造了一个8um~11μm的红

外数据收集传感器(SIRDAS),以便收集红外杂波数据，用于虚警度下降算法的

性能测试和各种IR$T预备技术的评估。大规模工程研制于2000年开始。该系

统在21世纪初投人使用。

新型RST将Elop公司的多传感稳定的综合系统光电火控仪派生的炮塔和射角装备与新的三轴稳定系统综合为一，可进行60r/in范围的扫描。Elop公

司还没决定新的IRST是采用单光谱还是双光谱方法。根据SPIRTAS的研制经

验，新设备采用焦平面阵技术的中波段3μm~5μm探测器作为基础传感器，在研制阶段将对8m~12μm的通道进行检验。

4.法国“旺皮尔”系列IRST系统

“DBV-1A旺皮尔”IRST系统是法国电讯股分公司和电气设备·信号公

司20世纪70年代初研制的产品，是世界上最早装舰使用的RST系统，总体水

平先进。它采用雷达/ESM/IRST三者配合使用，组成舰船完备的警戒系统，能

有效地防御全方位、多层次、多批次空中目标的威胁，尤其是反舰导弹的威胁。同时采用3um~5um和8um~12um两个工作波段，提高了系统探测概率，平台稳定精度达±0.2mrad,目标指示精度达1mrad.。“DIBV-10旺皮尔”IRST系统是其改型，1986年一1995年间装在法国海军几艘护卫舰和驱逐舰上。到2000

年，已生产订购52套“旺皮尔”DIBV-10系统。“旺皮尔ML-11”IRST系统是

轻型产品。

“旺皮尔ML-11”的主要性能特点：对掠海导弹的作用距离为10km,同时能处理40个威胁目标。工作范围为方位360°，垂直视场6°，头部俯仰范围为

一10°~+60°，探测头的旋转速度为720°/s,从第一次探测到跟踪，反应时间为2s,跟踪精度3mad,通过增加另外一个探测头和相关联的稳定装置以及辅助的

电路板，VAMPIR ML11能够被改进为VAMPIR ML21型。

“旺皮尔MB”IRST系统：该系统用于探测识别和指示空中和水面目标，同

时具有辅助导航能力。它由旋转传感器头（包括信号处理器、伺服控制和供电装置)以及显示器系统组成。它可同时跟踪100多个目标，而且据报道可探测距离达27km的导弹和25km的战斗机。传感器头有一个20cm窗口和一个双轴陀螺稳定的平面镜，它将辐射反射至两个固定的平面镜，然后以二色波束分束器到传感器模件中的电光器件。这个传感器模件由一个束二代红外电荷耦合器(IRCCD)焦平面阵列(288×4)组成，其工作波段为3m~5um和8μm~12m。该传感器提供360°方位角范围和瞬时仰角5°视场。该系统的仰角覆盖范围为6

···试读结束···