天基预警系统中的目标识别方法与技术

预警 系统 目标识 别研 究 的总 体建 议 ．
图像 识别 来获 取 目标 的细 节特 征．
两者 区别 ： 主 动式 识 别 与 被动 式 识 别 的根 ① 本 不 同在 于 ， 其要 测 量 的是 目标物 质产 生 的相互
作 用 ，因而需 要有 一个 能够 激 发这 种相 互作 用 的
统 的核 心．
为 了与 Ｓ Ｉ ＳＨ ｇ ＢＲ —ｉ ｈ相 区别 ，天基红 外预 警系 统． 低轨卫 星（ Ｂ Ｒ ．ｏ 已于 ２０ 年被 更名为空 Ｓ Ｉ ＳＬ ｗ） ０２ 间监 视与 跟踪 系统 （ Ｔ Ｓ ， Ｓ Ｓ ） 它是 “ 眼” 亮 的后 续计 划．其上 装有 宽视 场短 波扫 描红 外捕获 探测 器和 窄视 场凝 视 型 多波 段红 外 及可 见 光跟 踪探 测器 ， 重点 对弹道 导 弹助推段 末期 到飞行 中段 的热弹头 变冷 和飞行 中段 到再人 段初期 的冷 弹头变 热过程 进行 目标识别 ， 可为 预警雷达 、 导雷达 引导 目 并 制 标 ． Ｔ Ｓ 现 目标识别 的方法是 ： ＳＳ 实 接受 高轨 卫星
璺 曼 ｏ 器 轨 ｗ
呈
面
是 ２ ． ７
和 ４３ｇ ． ｍ谱带 ， 文献 ［】 证 了利用其 谱 ６论
一 瓤 誓 替
目 干 （ 测 点ｊ 标 预落、
、—一 、
带监 视 的合 理 性．因此 天基 红外探 测器 探测 导弹
助推 段飞行 时 通常用 短 波和 中波红 外频段 ．
１ 弹 道 目标 光 电识 别 机 理
识别 真假 目标 是 预警监 视 与跟踪 系统 应具 有 的首要 功能． 析来 袭 导 弹的 ３ 飞行 阶段 ， 中 分 个 以 段识 别难 度最 大 ，因为末 助推 段后 期导 弹母 舱 抛
散 出 真 假 弹 头 、 饵 和 散 布 中 间 的 碎 片 ， 且 各 种 诱 并
３２ ２
空 军 雷 达 学 院 学 报
２ １ 盎 ００
断 发展 ， 过各 种星 载 的红外 探测设 备 以及 高低 通
推段 的跟踪 ， 即使对较 小 的战术 导 弹 ， 探测 能力也 比Ｄ Ｐ 的多 ， Ｓ强 能在导 弹一 点火 就探测 到 ， 在发 并 射后 ２ 内将 信息 传递 到地 面指 控 中心并 由其指 ０ Ｓ 定低 轨卫 星进 行跟 踪识 别．由于导弹发 动机 尾气 的水蒸 气 和二氧化 碳分 子转动 和振 动能级跃 迁而
的 目标指示信 息后 ， 携红外传 感器按 顺序 工作 ， 所
先在 地平线 以下 ， 后在 地平线 以上进行 观察 ． 捕获 探测 器利用 短波 红外探 测并跟 踪处 于地平 线下助
推段 飞行 的导弹尾 焰 ， 锁定 目标 后 ， 信息 传给跟踪
探测 器 ， 锁定 目标后 能在地 平线上 观察 目标 ， 其 并 对 弹体分离 、 饵抛射 可见 光（ － ０３～０ ｐ ， ． ｍ） 主 ７
被 动式 的识 别方 式 ． 主动式识 别 主要 是 利用激 光 照射 目标 ，使 目 标产 生 热点 ， 向外 辐射红 外射 线 ， 由于它们是 在激 光 的照 射作 用下 产 生 的 ， 以一 般称 之 为相 互作 所 用原 理 ． Ｊ这种 相互 作 用是 完全 可测 的 ， 与 目标 它
不 断完 善对 弹道 目标 的探 测 与识 别方 法 ，以实现
对 弹道 目标 的预警 、 现 、 发 识别 、 跟踪 、 拦截 ｌ ］以 ４．
度“ 由热 变冷 ” 程 中的红 外辐 射 变化 ， 用红 外 过 利
收 稿 日期 ：０００．６ ２ １—４１
美 国天基红外 系统 （ ＢＲ ） Ｓ Ｉ Ｓ为例 ， 过 ｌ 经 ０多年的不
通 过 ６ Ｈ 的卫 星 间链路 进行 通 信 ， ０Ｇ ｚ 这样 ， 当一
颗 卫星所 跟踪 的导 弹 离开 它 的视线 ，它可 以将 目 标 的位置 告 知下颗 相 关卫 星 ，相关 卫 星可继 续 跟 踪 和识别 ， 如此 下去 ， 到 目标 被摧毁 或无 法再 探 直
测 到．
高 出万 分之 一 的物 体 即能被 探测 出来 ．有 了这样 灵 敏度 的红外 探测 器 ， 任何 弹道导 弹都 无处藏 身 ．
因此 ， 只要 红外 系 统灵 敏度 足 够高 ， 在 ２ 能 个
波 段上 接收 信 号 的电压 比值 ， 需 考虑 目标 表面 无
物理 特性 就 可测 量 出温度 ． ３ 辐射强度及其变化率识别技术 ． ２
由上 述分 析可 知 ：红 外焦 平 面阵列 技术 在 反
导 系统 中作 为～种 核 心的角 色 ， 论在 全球监 视 ， 无
要用于导弹基地 和导弹类型鉴别 ； 短波红外（ ｗｍ ） ｓ
（ ～３ａ ， １ ｍ） 主要 用于 导 弹发射 与助 推段 预警 ；中 ｔ
波 红外 （ ＭＷＩ （ ～ ｔｎ 和 长波 红外（ ＷＩ （ ～ Ｒ）３ ６ａ ） ｒ Ｌ Ｒ）６ １ ｉ ） ６ｌ ，主要用 于助 推段末 段 和 中段 飞行 的跟踪 ａ ｎ 识 别 ． 多波 段工作 的 目的主要 是为 了消 除误 差 ，
实 现数 据融合 ，各具 体波 段 的选择是 为 了得到最
高 的 目标探测 信 杂 比． 由低 轨卫 星部 署情 况及 性能 推断 ，其 将成对 工作 ， 以提供 立体观测 ， 并可交 叉定位 ． Ｊ 每对 卫星
第５ 期
吴 瑕， 天基预警系统中的 目 等： 标识别方法与技术
３３ ２
第２ 卷 第５ ４ 期 ２ １ 年 １月 ００ ０
文章 编 号 ： ６ ３８ ９ （０ ００ －３ １ ５ １ ７ —６ １２ １）５０ ２ — ０
空 军 雷 达 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎａ ｆＡｉ Ｆｏ ｃ ｄｆ ａ ｅ ｏ ｒ ｌｏ ｒ ｒ ｅＲａ ： Ａｃ ｄ ｍ ｔ ｒ
中 图分 类 号 ： Ｎ ７ Ｅ ２ Ｔ ９ ；９ ７ 文献标志码： Ａ Ｄ Ｉ １ ． ６ ／．ｓ ． ７ —６ １ ０ ０ ５０ ３ Ｏ ： ０ ９ ９ ｊｓ １ ３ ９ ． １． ． ３ ｉｎ ６ ８ ２ ０ ０
目前针 对反 导系 统 中红外 光学识 别研 究 已取
探 测器 接 收并测 量 ，主要包 括测 量 技术 与成 像技
的质 量 、 壳体 厚度 、 表面 材料 等 密切相 关 ， 如轻 质 诱饵 被激 光烧 穿 后不再 反 射热 辐射 ．另一 种就 是
利 用 激光照 射 ， 进行 三维 成像和 偏振光 成像 ， 利用
及红 外与激 光识 别技 术 ， 天基 预警 系 统 中光 电 对 识 别 技术 的优 势进行 了述评 ， 后 提 出了对 天基 最
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ ００ ９； 院 科 研 基 金 支 持 顷 目（Ｙ Ｙ２ ００ ） ４ １ １ １）学 Ｌ Ｙ ０ ８７
作者 简介 ： 吴
瑕（９ ０ ， ， １８ －）男 工程 师 ， 士 ， 博 主要 从事 军事 目标识 别 、 信息融 合研 究 ．
还是 跟踪 识别 等方 面都 是不 可替 代 的 ， 文献 ［－］ １ ９ 论述 了红 外焦 平面 的重 大应 用 ； 国 的天基 预警 美 系统采用 了 “ 高低 搭配 、 多波 选择 、 分层 拦截 、 出 突 硬件 、 程运 用” 总体 思路 ． 全 的
目标表 面被 认 为是 具 有 一 定发 射 率 的灰 体 ， 其辐 射 强度 由表 面温 度 和发射 率 决定 ，而发射 率 是 由 目标 的材质 、 量 、 面涂层 材料 、 体厚 度 质 表 壳 等 因素构成 ． 人大 气层 前 ， 进 目标群 温度 基本处 于
ＶＯ１２ ｏ ５ ．４ Ｎ ． ０ ｃ． ０１ ｔ２ ０
天基预警 系统 中的 目标识别方法 与技术
吴 瑕 ，周 ： 略
４ ０ １） ３ ０ ９ （． １ 空军雷达学院研 究生管理大队， 武汉 ４ ０ １ ； ２ 空军雷达学院四系 ， ３０ ９ ． 武汉
摘
要： 针对弹道导 弹防御 系统 中天基预 警系统运用 问题 ． 主要结合弹道 目标光 电识别机理 ， 从美国天基
轨 卫星 的分工 搭 配 ，其作 战功 能 已渗透 到各个 作
战环节 ， 其流程 如 图 １ 所示 ． 以认 为 ， 有光 电 可 没 技 术 的发展 与运用 就没 有 弹道导 弹 的防御 系统 ．
助 推段 ． 飞行 中段 ． 再人 段
辐射 的离 散谱 线主要 是 尾焰辐 射 ， 中最 明显 的 其
为 了对 抗 弹道 导 弹的威 胁 ，以弹道 目标 光 电 识 别 机理 为基 础 的天基 预警 系统 ，通过 各种 星载 光 电探测 设 备 与技 术 以及 各 种卫 星 的组 合 运用 ，
被动 式识 别主 要是 针对 导 弹助推 段 的尾焰 和
助 推 段 末 期 各 种 目标 抛 散 后 ，在 太 空 中 其 表 体 温
得 一 些成果 ， 大 多针对 某一 特定 领域 展开 ， 】 但
内容单 一不 成体 系 ， 有全 面反 映 出光 电技术 在 没 反 导 目标识 别 中的重 大意义 ． 文认 为 ， 本 弹道导 弹 光 电识别 应结 合导 弹飞行 各 阶段呈 现 出的不 同红
术， 以此来 获取 目标 的特征 信息 ， 实际上 是一种 它
因素 （ 激光 照射 ） 和一个 能 够测 量并 计算 此相 如 ，
互作 用 的装 置 ． 主动式激 光偏振 照 明成像 ＿依靠 ② ３
自身 发射 激光 作 为照 明光 ，由 目标反 射 或散射 光
子提取 目标信 息， 克服 了传统 的被动式 成像效果 易
受 目标 温 度 对 比 度 和 目标 背 景 照 度 影 响 的 缺 点 ．
外特 性与 自身 物理特 性 ， 识别 系统 人手 ， 从 从识 别
机理 与识别 方法 两方 面立体 的分 析光 电子 技术在 反导 目标 识别 中的应用 与研 究 ， 能 系统 的描述 才 光 电子学在 弹道 目标识 别 中的运用 与前 景． 为此 ，