軍用安防紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

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軍用安防紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2011/01/26

　　　伴隨著紅外這個(gè)詞匯日益成為安防界點(diǎn)擊率最高的詞匯之一，越來(lái)越多的人渴望進(jìn)一步的了解紅外這門(mén)技術(shù)及它的應(yīng)用。這就不能不提到這一技術(shù)的發(fā)源及其發(fā)展歷程。
　　一、紅外技術(shù)的發(fā)展歷程
　　1800年，英國(guó)天文學(xué)家F.W.赫歇耳發(fā)現(xiàn)了紅外線。
　　而紅外技術(shù)的最早應(yīng)用起源于軍事領(lǐng)域，實(shí)際應(yīng)用始于第二次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)時(shí)，德國(guó)研制和使用了一些紅外技術(shù)裝備，其中有紅外通信設(shè)備和紅外夜視儀，它們都屬于主動(dòng)式紅外系統(tǒng)。戰(zhàn)后，由于紅外光子探測(cè)器和透紅外光學(xué)材料的迅速發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用引起軍事部門(mén)的重視。此后，紅外技術(shù)的發(fā)展方向集中在被動(dòng)式系統(tǒng)上。50年代，紅外點(diǎn)源制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上。60年代，紅外技術(shù)的軍事應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，如已應(yīng)用于制導(dǎo)、火控、瞄準(zhǔn)、偵察和監(jiān)視等。60年代中期，出現(xiàn)了光機(jī)掃描的紅外成像技術(shù)。70年代，紅外成像技術(shù)獲得迅速發(fā)展，熱成像系統(tǒng)和電荷耦合器件的應(yīng)用是這一時(shí)期的重要成果。80年代，紅外技術(shù)進(jìn)入研制鑲嵌焦面陣列(CCD陣列)系統(tǒng)的新時(shí)期。
　　盡管德國(guó)最先開(kāi)展了紅外武器的開(kāi)發(fā)，但是第一個(gè)將紅外技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)的卻是美國(guó)。1945年夏，美軍登陸進(jìn)攻沖繩島，隱藏在巖洞坑道里的日軍利用復(fù)雜的地形，夜晚出來(lái)偷襲美軍。美軍將一批剛剛制造出來(lái)的紅外夜視儀緊急運(yùn)往沖繩，把安有紅外夜視儀的槍炮架在巖洞附近，當(dāng)日軍趁黑夜剛爬出洞口，立即被一陣準(zhǔn)確的槍炮擊倒。洞內(nèi)的日軍不明其因，繼續(xù)往外沖，又糊里糊涂地送了命。紅外夜視儀初上戰(zhàn)場(chǎng)，就為肅清沖繩島上頑抗的日軍發(fā)揮了重要作用。
　　但是，50年代前期所用的紅外夜視設(shè)備，都是主動(dòng)式紅外夜視儀，一般采用紅外變像管作接收器，工作波段在1微米左右，在夜間可看見(jiàn)100米處的人，1公里內(nèi)的坦克、車輛和10公里遠(yuǎn)的艦船。現(xiàn)代紅外夜視設(shè)備最具有代表性的紅外熱像儀。美國(guó)于60年代后期研制的一種光機(jī)掃描式紅外成像系統(tǒng)，為飛機(jī)夜航和在惡劣氣象條件下的飛行提供觀察手段，工作在8～12微米波段，。它的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，比主動(dòng)式紅外夜視儀提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，夜間可觀察到1公里處的人，5～10公里遠(yuǎn)的坦克和車輛，視距內(nèi)的艦船。這種紅外熱像儀幾經(jīng)改進(jìn)，到80年代初，許多國(guó)家已出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、組件化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者可按要求選用不同的組件，組裝所需的紅外熱像儀，為軍隊(duì)提供了一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、互換性好的夜視裝備。紅外夜視設(shè)備已廣泛應(yīng)用于陸、海、空三軍。如用作坦克、車輛、飛機(jī)、艦船等的夜間駕駛用觀察設(shè)備，輕武器的夜瞄儀，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和火炮的火控系統(tǒng)，戰(zhàn)場(chǎng)前沿的監(jiān)視和觀察設(shè)備，以及單兵偵察設(shè)備等。今后將發(fā)展用凝視型焦面陣列組成的熱成像系統(tǒng)，它的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能將進(jìn)一步提高。
　　二、紅外系統(tǒng)的分類和組成
　　紅外系統(tǒng)按工作原理，可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類。主動(dòng)式系統(tǒng)需自帶紅外光源照射目標(biāo);被動(dòng)式系統(tǒng)則直接探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射。后者是占主導(dǎo)地位的軍用紅外系統(tǒng)，如熱成像系統(tǒng)、搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外輻射計(jì)和警戒系統(tǒng)等。紅外系統(tǒng)一般由紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)放大和處理、顯示記錄系統(tǒng)等組成。

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　　三、紅外系統(tǒng)的軍事應(yīng)用方向
　　由于紅外系統(tǒng)比雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率高，隱蔽性好，且不易受電子干擾，較之可見(jiàn)光系統(tǒng)具有能識(shí)別偽裝、可晝夜工作、受天氣影響較小等優(yōu)點(diǎn)。因此，在軍事上得到廣泛應(yīng)用。其主要應(yīng)用是：夜視、監(jiān)控和偵查，武器瞄具，制導(dǎo)，火控，干擾和對(duì)抗，測(cè)量，搜索和搜救，導(dǎo)航等。
　　1、紅外夜視、監(jiān)控和偵查：
　　夜視觀察裝備，如單兵夜視眼鏡、望遠(yuǎn)鏡、定點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備(觀察類屬于相對(duì)低端的軍事但為數(shù)最為普遍的用途);
　　用于地(水)面、空中和空間的紅外偵察設(shè)備，有紅外照相機(jī)、紅外掃描儀、紅外望遠(yuǎn)鏡、紅外熱像儀和主動(dòng)式紅外成像系統(tǒng)等。地面紅外偵察設(shè)備主要是紅外熱像儀和主動(dòng)式紅外夜視儀。潛艇使用的紅外潛望鏡，已具有伸出水面迅速掃描一周，收回后再顯示觀察的功能。水面艦船可借助紅外探測(cè)跟蹤系統(tǒng)，監(jiān)視敵方飛機(jī)和艦船的入侵。80年代初多數(shù)采用點(diǎn)源探測(cè)系統(tǒng)，迎頭探測(cè)飛機(jī)的距離為20公里，尾追約100公里;觀測(cè)主動(dòng)段戰(zhàn)略導(dǎo)彈的距離大于1000公里。紅外跟蹤頭與電影經(jīng)緯儀和激光雷達(dá)配合，還可用于靶場(chǎng)測(cè)量。空間紅外偵察設(shè)備已用于導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星和照相偵察衛(wèi)星上。導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星可利用星上的紅外望遠(yuǎn)鏡實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)飛出大氣層的來(lái)襲戰(zhàn)略導(dǎo)彈，并監(jiān)視其飛行。軍用氣象衛(wèi)星可利用星上的雙通道行掃描儀拍攝全球云圖。陸地衛(wèi)星可利用星上的中遠(yuǎn)紅外波段設(shè)備進(jìn)行戰(zhàn)略偵察。照相偵察衛(wèi)星可利用星上的高分辨率的紅外成像設(shè)備，晝夜偵察和監(jiān)視對(duì)方的軍事目標(biāo)和軍事活動(dòng)。
　　1982年4月─6月，英國(guó)和阿根廷之間爆發(fā)馬爾維納斯群島戰(zhàn)爭(zhēng)。4月13日半夜，英軍攻擊阿軍據(jù)守的最大據(jù)點(diǎn)斯坦利港。3000名英軍布設(shè)的雷區(qū)，突然出現(xiàn)在阿軍防線前。英國(guó)的所有槍支、火炮都配備了紅外夜視儀，能夠在黑夜中清楚地發(fā)現(xiàn)阿軍目標(biāo)。在英軍火力準(zhǔn)確的打擊下，阿軍支持不住，英軍趁機(jī)發(fā)起沖鋒。到黎明時(shí)，英軍已占領(lǐng)了阿軍防線上的幾個(gè)主要制高點(diǎn)，阿軍完全處于英軍的火力控制下。6月14日晚9時(shí)，14000名阿軍不得不向英軍投降。英軍采用紅外夜視裝備贏得了一場(chǎng)兵力懸殊的戰(zhàn)斗。由此可以看出紅外夜視裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作用。
　　紅外夜視、監(jiān)控和偵查是目前紅外熱成像產(chǎn)品在軍用領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用之一。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)之后，紅外熱成像技術(shù)開(kāi)始備受關(guān)注，并加快了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。如今，紅外熱像儀已經(jīng)同時(shí)在民用安防市場(chǎng)漸漸嶄露頭角，大有燎原之勢(shì)。
　　2、武器瞄具：
　　武器熱瞄具能直接安裝在士兵的各種武器上，能在不利氣候環(huán)境及各種戰(zhàn)場(chǎng)情況：稀疏的樹(shù)葉、煙、霧及偽裝下工作。
　　3、制導(dǎo)：
　　紅外制導(dǎo)是利用紅外探測(cè)器捕獲和跟蹤目標(biāo)自身輻射的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)尋地制導(dǎo)的技術(shù)。紅外制導(dǎo)技術(shù)是精確制導(dǎo)武器一個(gè)十分重要的技術(shù)手段。現(xiàn)廣泛應(yīng)用于空空、空地、地空等多方向制導(dǎo)型武器中。
　　4、火控：
　　80年代初，第一代被動(dòng)熱像儀開(kāi)始裝備在如M60A3、M1和豹2等坦克上。
　　微光夜視儀在無(wú)月光、星光夜晚的作用距離受到限制，并受煙霧影響，還不能發(fā)現(xiàn)偽裝目標(biāo)。熱像儀除了克服微光夜視儀的上述缺點(diǎn)外，還有可能根據(jù)目標(biāo)的熱特征而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。目前大多數(shù)熱像儀所用的探測(cè)器材料為碲鎘汞，工作波段為8～14μm，對(duì)坦克的識(shí)別距離可達(dá)2000m以上。例如安裝在比利時(shí)LRS-5型坦克火控系統(tǒng)中的TTS型坦克熱像儀，對(duì)坦克的發(fā)現(xiàn)距離是4～5km，對(duì)坦克的識(shí)別距離是2～2.3km。
　　5、干擾和對(duì)抗：
　　應(yīng)用紅外對(duì)抗技術(shù)可使對(duì)方紅外探測(cè)和識(shí)別系統(tǒng)的功能大大下降，甚至不起作用。對(duì)抗措施可歸結(jié)為規(guī)避和欺騙兩類。規(guī)避是利用偽裝器材，將軍事設(shè)施、武器裝備等隱蔽起來(lái)，使對(duì)方探測(cè)不到己方的紅外輻射源，如紅外隱形技術(shù)。偽裝器材主要有紅外偽裝網(wǎng)和防紅外涂料，80年代初期，它們僅能在1～3微米波段起作用，可對(duì)付某些紅外照相機(jī)和掃描儀，但對(duì)紅外熱像儀卻無(wú)能為力。欺騙是用與自身紅外輻射波長(zhǎng)相似但更強(qiáng)烈的輻射源，誘開(kāi)對(duì)方的紅外探測(cè)系統(tǒng)，這種主動(dòng)對(duì)抗裝置有紅外誘餌和干擾機(jī)。前者如曳光彈、燃油箱等;后者是一種加調(diào)制的強(qiáng)紅外源。它們多裝在飛機(jī)和軍艦上，用以引開(kāi)來(lái)襲的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。這種主動(dòng)對(duì)抗裝置，直到80年代中期還難以對(duì)付在8～12微米波段工作的紅外系統(tǒng)。對(duì)抵消紅外對(duì)抗技術(shù)的作用，現(xiàn)代紅外系統(tǒng)又采取了反對(duì)抗措施，如采用雙色技術(shù)和多模跟蹤技術(shù)等。
　　隨著紅外技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)一步步增強(qiáng)，除了其在監(jiān)控領(lǐng)域的突出優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控行業(yè)外，其他諸如測(cè)量、搜索和搜救、導(dǎo)航等功能現(xiàn)也同步應(yīng)用于軍民兩用。
　　1、測(cè)量
　　測(cè)溫是紅外技術(shù)最基礎(chǔ)的功能之一。在民用領(lǐng)域我們所熟知的紅外測(cè)溫儀在非典和禽流感等疫病流行期間讓越來(lái)越多的人體驗(yàn)到紅外測(cè)溫的優(yōu)勢(shì)：快速、精準(zhǔn)、非接觸。而在軍用領(lǐng)域，紅外測(cè)溫和檢測(cè)也同樣發(fā)揮著不可替代的作用，比如對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈尾焰等的檢測(cè)等。
　　2、搜索和搜救：
　　近年來(lái)地震、海嘯、火山噴發(fā)等大規(guī)模的自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，造成了不可預(yù)期的人員、財(cái)產(chǎn)及生態(tài)災(zāi)難。08年的震川地震中，在搜救隊(duì)中就有配備紅外線生命偵測(cè)器來(lái)檢測(cè)殘?jiān)珨啾诘葟?fù)雜情況下的生命跡象，發(fā)揮了極其巨大的作用。
　　在陸海空等邊海防國(guó)土保護(hù)任務(wù)中，紅外熱成像偵查裝備更是發(fā)揮著不能替代的作用。
　　3、導(dǎo)航：
　　另在空間應(yīng)用上，紅外熱像儀也在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用
　　綜觀紅外技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，可歸結(jié)為：為部隊(duì)提供夜間行動(dòng)和作戰(zhàn)能力，為部隊(duì)提供軍事情報(bào)，提高武器系統(tǒng)的命中精度，改善武器系統(tǒng)抗電子干擾能力。紅外技術(shù)將日益對(duì)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)和軍隊(duì)的作戰(zhàn)行動(dòng)產(chǎn)生影響。

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　　四、紅外行業(yè)的市場(chǎng)特征
　　1、技術(shù)攻關(guān)難
　　紅外熱像儀是由焦平面探測(cè)器、后續(xù)電路、圖像處理軟件三大部件組成，是集材料學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、精密儀器、機(jī)械工程、光學(xué)系統(tǒng)、軟件設(shè)計(jì)等尖端技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。
　　因?yàn)榧t外熱像儀目前還主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，其相關(guān)的技術(shù)資料擴(kuò)散受嚴(yán)格控制，很難獲取，這是導(dǎo)致國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)落后，人才培養(yǎng)艱難的主要原因，從而使得國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)一直難以在此行業(yè)取得重大突破。
　　2、核心部件進(jìn)口受限
　　目前，紅外熱像儀的核心部件焦平面探測(cè)器僅有歐洲和北美、日本和以色列等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的能力，其核心技術(shù)輸出被嚴(yán)格限制。目前國(guó)內(nèi)所有焦平面探測(cè)器均來(lái)國(guó)外，國(guó)內(nèi)采購(gòu)必須向所在國(guó)政府提出申請(qǐng)，并經(jīng)政府審核同意后，簽發(fā)出口許可證，相關(guān)企業(yè)方可和進(jìn)口方簽訂產(chǎn)品購(gòu)銷協(xié)議。因此進(jìn)入紅外熱像儀行業(yè)的企業(yè)在采購(gòu)探測(cè)器時(shí)需要很長(zhǎng)的時(shí)間方可取得許可，程序較為繁瑣而緩慢。
　　3、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢
　　紅外熱像儀作為新興的高科技產(chǎn)品，研發(fā)難度大、周期長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)化的難度高。例如，對(duì)于一個(gè)新的行業(yè)進(jìn)入者而言，要成功開(kāi)發(fā)出消防用紅外熱像儀至少要5年左右的時(shí)間，而產(chǎn)品研發(fā)出來(lái)后，如何推向市場(chǎng)，需要更多營(yíng)銷渠道積累。因此，雖然國(guó)內(nèi)部分科研院校掌握了紅外熱像儀的部分技術(shù)，并成功開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品，但由于未能成功地轉(zhuǎn)化為商品，缺乏進(jìn)一步改進(jìn)、發(fā)展的機(jī)會(huì)，因此技術(shù)也未能及時(shí)趕上國(guó)際先進(jìn)水平。
　　五、紅外技術(shù)軍用的市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展趨勢(shì)
　　從全球范圍來(lái)看，紅外熱像儀目前已得到廣泛的應(yīng)用，根據(jù)MaxtechInternational的報(bào)告，全球民用市場(chǎng)規(guī)模為30億美元左右，未來(lái)幾年年均增速為15%左右;軍用市場(chǎng)規(guī)模為60億美元左右，未來(lái)幾年年均增速為7%左右。

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