光电对抗分类及外场静爆试验操作规程

测量装备与目标相对运动关系示意图

一、光电对抗的定义与分类

（一）光电对抗的核心目标

1. 概念和定义

光电对抗（Electro-Optical Countermeasures, EOCM）是电子战（EW）的重要组成部分，专门针对利用光波段（红外、可见光、紫外）和光电技术进行探测、跟踪、制导、侦察、通信的敌方设备和系统所采取的进攻与防御行动。

2. 核心目的

削弱、破坏或欺骗敌方光电设备的有效使用（进攻性对抗）；保护己方装备和人员免受敌方光电侦察、跟踪和制导武器的威胁（防御性对抗）。

3. 分类方式

光电对抗有多种分类方式：本文主要按功能（核心分类）和对抗对象进行分类

（二） 按功能分类（核心分类）

1. 光电侦察（Electro-Optical Reconnaissance / EOR）

1）光电侦察定义：

利用光电设备主动或被动地探测、截获、识别、定位敌方光电辐射源（如激光测距/照射器、红外制导信号、红外热像仪、激光通信信号等）或观察其光学特征（如可见光成像、红外成像），获取其技术参数、工作状态、部署位置等信息。

2）光电侦察目的：

为后续的干扰或规避行动提供情报支持。

3）光电侦察手段：

激光告警（Laser Warning Receiver, LWR）： 探测并告警来袭的激光束（测距、照射、致盲）。

红外/紫外告警（Missile Approach Warning System, MAWS - IR/UV）： 探测导弹发动机喷焰的红外/紫外辐射，对来袭导弹进行告警。

光电侦察系统： 包括红外搜索与跟踪（IRST）系统、激光侦察接收机、光谱分析仪、高分辨率光电成像侦察设备（可见光/红外相机）等。

2. 光电干扰（Electro-Optical Jamming / EOJ）

1）光电干扰定义：

主动或被动地发射、反射、散射、吸收或调制光辐射能量，扰乱、压制、欺骗或摧毁敌方光电传感器或制导系统，使其效能降低或完全失效。

2）光电干扰目的：

破坏敌方光电设备的正常工作，保护己方目标。

3）光电干扰子类：又分为有源干扰和无源干扰两个子类。

3. （光电）有源干扰（Active Jamming）：

主动发射强光辐射能量进行干扰，又分为压制式干扰和欺骗式干扰。

1）压制式干扰：

向敌方传感器方向发射高强度、宽光谱或特定波长的连续/脉冲光（如强激光、强红外光源），使其探测器饱和或致盲。包括：

• 红外干扰弹（Flare）： 投放高温燃烧物，产生强烈的红外辐射，诱骗红外制导导弹。

• 红外干扰机（IR Jammer）： 发射调制或非调制的强红外辐射，干扰红外制导导弹的跟踪逻辑。

• 激光压制干扰（Laser Dazzler / Laser Blinding）： 发射强激光束，使敌方光电传感器（如观瞄镜、CCD/CMOS相机、激光导引头）暂时或永久失效（致盲）。

2）欺骗式干扰：

模拟目标的光学或红外特征，或向敌方光电设备发送虚假信息，诱使其产生错误判断。

• 激光欺骗干扰： 截获敌方激光信号（如制导激光编码），分析后发射相同或欺骗性编码的激光束，将敌方激光制导武器引向假目标。

• 红外诱饵（Decoy）： 投放模拟目标红外辐射特征的装置（如热气球、拖曳式诱饵），诱骗红外制导导弹偏离真实目标。

• 定向红外对抗系统（DIRCM）： 通常指安装在飞机上的高功率调制红外激光器，直接照射来袭红外制导导弹的导引头，通过精确调制激光干扰其跟踪信号处理电路，使其失控偏航。

4. (光电）无源干扰（Passive Jamming / Passive Countermeasures）：

不主动发射能量，利用材料改变光辐射的传播特性，包括：

• 烟幕/气溶胶干扰： 释放烟雾、气溶胶颗粒，吸收、散射或反射特定波段（可见光、红外、激光）的光线，遮蔽目标，降低敌方光电设备的探测和识别能力。

• 伪装与遮蔽： 使用特殊涂料、材料、伪装网等改变目标的光学/红外特征，降低其与背景的对比度，使其难以被发现和识别。

• 冷却： 降低目标关键部位的温度（如发动机尾喷口），减小其红外辐射强度。

• 角反射器/假目标： 设置具有特定光学反射特性的装置或假目标，吸引或欺骗敌方光电侦察或制导武器。

爆炸强光效应试验现场布局示意图

（三）按对抗对象分类

1. 对抗激光系统：

主要针对激光测距机、激光指示器、激光制导武器、激光通信、激光雷达、激光致盲武器等。手段包括激光告警、激光压制/欺骗干扰、烟幕（针对特定激光波长）、防护镜/滤光片等。

2. 对抗红外系统：

主要针对红外热像仪、红外搜索跟踪系统（IRST）、红外点源/成像制导导弹等。手段包括红外告警（MAWS）、红外干扰弹（Flare）、红外干扰机（Jammer）、DIRCM、红外诱饵（Decoy）、烟幕（红外波段）、冷却、红外伪装等。

3. 对抗可见光/电视系统：

主要针对可见光成像设备（摄像机、电视导引头、光学瞄准镜等）。手段包括强光压制干扰（闪光弹、激光致盲）、烟幕遮蔽、伪装、假目标等。

4. 对抗紫外系统：

主要针对紫外告警系统（探测导弹羽烟中的紫外辐射）。手段包括紫外干扰弹、特定烟幕等。

(四）光电对抗分类汇总

光电对抗分类汇总

（五）总结：光电对抗关键点

1. 攻防一体：

光电对抗同时包含进攻（干扰、压制、欺骗、摧毁敌方）和防御（告警、防护、规避、隐蔽己方）两个方面。

2. 技术对抗性强：

高度依赖对敌方光电设备工作原理、工作波段、技术参数的了解，需要针对性强的对抗措施。

3. 系统化：

现代光电对抗往往是多种侦察、干扰、防护手段综合运用的系统。

4. 高速迭代：

随着光电探测、制导技术的飞速发展（如更高分辨率成像、多光谱/超光谱、智能化制导），光电对抗技术也在不断演进（如更灵敏的告警、更智能的干扰、更先进的DIRCM、多频谱兼容伪装/烟幕）。

5. 小结

光电对抗在现代战争中，尤其是在精确制导武器广泛应用、光电侦察无处不在的背景下，对于提高平台（飞机、舰船、坦克等）和人员的战场生存能力至关重要。

激光反制无人机-半径覆盖要害区域全天

二、主动/被动对抗的应用场景和比较优势

主动对抗与被动对抗是光电对抗领域的两大核心策略，其适用场景、技术要求及优劣势存在显著差异。

（一）主动对抗适用场景

1. 高风险目标防护

关键设施防御：如核电站、军事基地需即时消除威胁的场景。激光反制系统可在8秒内完成“探测-打击”闭环，实现硬毁伤（熔毁时间≤0.8秒）。

机场净空区：对“黑飞”无人机实施200米内精准毁伤，避免航班干扰。

2. 快速响应需求

应对集群攻击：多套激光武器组网拦截，拦截成功率97.6%（如边防哨所对抗多批次突袭）。

3. 非接触式作战

避免附带损伤：激光定向毁伤不产生破片，适合城市或人员密集区（如演唱会安保）。

（二）被动对抗适用场景

1. 广域持续监控

边境/大型活动安保：雷达+光电组网实现95%探测率，覆盖数百公里范围（如空天地一体化系统）。

隐蔽侦察：军事行动中通过无源射频嗅探（2.4GHz/5.8GHz频段）定位操控者，避免暴露自身。

2. 法律敏感区域

民用空域监控：被动侦听无人机通信信号，无主动攻击行为，减少法律争议。

3. 长期低成本布防

电力设施防护：声纹传感器+红外相机长期值守，运营成本低于主动系统。

（三）主动对抗应用要求

1. 高精度目标锁定

需光电跟踪系统误差≤0.5厘米（亚像素级图像处理）。激光聚焦要求1000米距离光斑直径<1毫米（依赖“光子聚焦”算法）。

2. 环境适应性

抗大气扰动：自适应光学系统补偿雨雾干扰，提升有效射程40%。

极端温度运行：光电传感器需在-40℃~65℃稳定工作。

3. 能源与成本

高功率支持：5000W激光器瞬时能耗大，需稳定供电。

单次成本高：导弹拦截单次操作成本显著高于被动预警。

炸药爆炸激发光辐射的能量利用率

（四）被动对抗应用要求

1. 源数据融合

雷达/光电/声纹协同：卡尔曼滤波降低虚警率，识别准确率>90%。

抗干扰设计：频率捷变技术规避电磁压制（如Ku波段跳频）。

复杂环境适应性

抗杂波干扰：优化脉冲压缩技术，俯仰扫描范围需覆盖-20°~90°。

静默目标探测：依赖高分辨率红外热成像（温差识别0.1℃）。

3. 算力与响应优化

边缘计算：处理>150目标时，响应时间≤5秒。

（五）相对比较优势和不足

主动对抗与被动对抗比较优势与不足

（六）总结：典型应用案例

1. 主动对抗系统

知语云激光反制系统：雷达预警（探测距离5公里）+光电锁定+激光毁伤（650米内熔毁关键部件），用于核电站环形防御。

DIRCM（定向红外对抗）：机载红外激光干扰导弹导引头，响应时间<3秒。

2. 被动对抗系统

全被动防空定位：单光电设备通过α-β-γ滤波+递推最小二乘算法，仅凭角度信息实现定位（误差≤0.5°）。

射频指纹库溯源：分析无人机信号特征定向操控者，用于刑事取证。

3. 结论

主动对抗适合高价值、高风险目标的即时摧毁，但需承担成本与法律风险；被动对抗侧重广域持续监控与隐蔽侦察，适合法律敏感区与长期布防场景。实际应用中常采用“被动预警+主动打击”的融合架构（如雷达引导激光），兼顾效率与合规性。

未来技术演进将强化被动系统的智能响应能力（如AI辅助决策），并优化主动系统的精准性与低附带损伤特性。

激光光幕破片速度测试系统

三、光电对抗外场实验方法和流程

光电对抗外场静爆实验主要用于评估爆炸物（如战斗部）在爆炸瞬间产生的光辐射效应及破片动态特性，为光电干扰/抗干扰装备的研发提供实测数据支撑。

（一）实验核心目标

1. 光辐射特性分析

测量爆炸火球在可见光（0.4~0.7μm）、中波红外（MWIR，3~5μm）、长波红外（LWIR，8~12μm）等波段的辐射强度时程曲线，量化光辐射能量利用率。分析含铝炸药等非理想炸药在爆轰、无氧燃烧、有氧燃烧三阶段的光辐射峰值特征。

2. 破片参数测试

获取破片初速（可达1200 m/s）、飞行轨迹、空间分布及尺寸-速度关联性，评估毁伤效能。

3. 光电干扰效果验证

测试强光辐射对红外成像制导、激光测距等光电设备的干扰/致盲效果。

（二）测试系统构建

1. 光辐射测量系统

1）传感器配置：

可见光波段：GQ-100瞬态光强测定仪，采样率≥1 MHz，量程107 cd。

红外波段：MWIR/LWIR瞬态辐射强度测试仪，响应时间≤1 μs。

2）布局要求：

在爆心40~100 m外环形布置多组探头，避开冲击波和破片轨迹，探头正对爆心。

2. 破片速度测试系统

1）主动光幕阵列法：

环形布设12组六光幕阵列，每组含激光发射器、菲涅尔透镜、窄带滤光片（带宽±2nm）、高速光电传感器（如PIN硅光电二极管）。

技术优势：速度分量误差≤2.7 m/s，可测最小破片尺寸4 mm。

2）光谱避让技术：

基于爆炸火光在0.3~1.0 μm波段强度低的特征，选用该波段激光光源（如808 nm），配合窄带滤光片抑制背景干扰。

3. 同步触发系统

1）声光双模触发：

光触发模块：采用镜头汇聚火光（焦距3.6 mm，FOV 52°），TK130PD光电二极管响应，阈值可调防误触。

声触发模块：电容式声传感器（带宽20 Hz~20 kHz），设置负延迟补偿声速滞后（例：20 m距离需89,200点负延迟@2 MHz采样）。

2）抗干扰设计：

光路遮罩隔离环境光，电路加入RC高通滤波（截止频率1.6 kHz）及去耦电容（0.1 μF+4.7 μF）。

声触发系统原理图

（三）实验流程与关键操作

阶段1：实验规划

装药设计：选用HMX基含铝炸药（例：HMX 65% + Al粉 30% + 黏结剂 5%），密度1.85 g/cm³，装药量1.5~20 kg。

场地布置：测试设备距爆心10~40 m（破片测试）或40~100 m（光辐射测试），夜间作业减少光干扰。光幕阵列环形布放，相邻阵列夹角30°，覆盖全水平方向。

阶段2：系统标定

光辐射标定：用小质量药柱（TNT当量≤2 kg）预爆，标定传感器响应曲线与误差带。

破片测试标定：调整光幕均匀性（水平方向≥80%）；用已知速度弹丸验证时序精度（例：靶板法对比，捕获率>95%）。

阶段3：实验执行

触发同步：声/光信号达到阈值后，触发NI PXIe高速采集系统（采样率≥10 MS/s）。

数据采集：光辐射，记录可见光/红外辐射强度-时间曲线，重点捕捉峰值时刻（爆轰阶段可见光峰值，燃烧阶段红外峰值）；破片参数，采集破片过靶的双脉冲信号，计算时间差Δt，结合光幕间距d得速度v = d/Δt。

阶段4：数据处理

信号去噪：小波变换滤除高频噪声，提取过靶信号。

参数反演：①破片速度，v = d/Δt；②尺寸估算，基于信号幅值与光幕截面积；③光辐射能量利用率：η = E_rad/E_total ×100%（含铝炸药典型值5.91%）。

（四）典型技术挑战与解决方案

光电对抗典型技术挑战与解决方案

（五）总结：

1. 创新应用与趋势

含铝炸药光辐射优化：通过调整铝粉比例（30%→35%）和装药结构，可将光辐射能量利用率从5.91%提升至8%以上，增强光电干扰效能。

水下内爆防护研究：借鉴静爆试验中高速摄像记录技术（如>10万fps），分析光电设备水下内爆冲击波传播规律，为舰载光电系统防护提供参考。

多物理场耦合测试：结合高速摄影（破片运动轨迹）与压力传感器（冲击波峰值），构建爆炸全场毁伤评估模型。

2. 总结

光电对抗静爆实验需围绕“光辐射-破片-触发”三要素设计：

光辐射测试：重点捕获多波段时程曲线，解析能量释放阶段特性；

破片参数获取：依赖主动光幕阵列的高精度时序测量与光谱避让技术；

可靠触发：声光双模触发+负延迟设计保障信号完整性。

未来趋势指向多波段光辐射调控武器化及爆炸全场多参数同步测试，推动光电对抗手段向智能化、高效能方向发展。

光电触发系统原理图

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