李麗娟，劉 珂

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空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)技術(shù)發(fā)展分析

李麗娟1,2，劉 珂1,2

（1. 中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009；2. 航空制導(dǎo)武器航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471009）

隱身飛機(jī)與新型紅外干擾技術(shù)的發(fā)展，對(duì)空空導(dǎo)彈的紅外探測(cè)與抗干擾能力都提出了更高的要求。紅外成像探測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)紅外空空導(dǎo)彈遠(yuǎn)距離探測(cè)目標(biāo)的關(guān)鍵，其所提供的目標(biāo)、背景和干擾信息是紅外空空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和抗人工與背景干擾的基礎(chǔ)，因此，紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展是影響紅外空空導(dǎo)彈未來(lái)發(fā)展方向的關(guān)鍵之一。本文首先介紹了空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，最后分析了空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。

空空導(dǎo)彈；紅外成像探測(cè)；雙色紅外；高靈敏探測(cè)

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)離不開(kāi)制空權(quán)的支持，而性能先進(jìn)的空空導(dǎo)彈是奪取制空權(quán)的重要保證，在現(xiàn)代空戰(zhàn)中發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。二次世界大戰(zhàn)后，空空導(dǎo)彈得到迅速發(fā)展，逐漸形成了紅外和雷達(dá)兩種體制互補(bǔ)，遠(yuǎn)、中、近距搭配的空空導(dǎo)彈家族[1]。其中紅外型空空導(dǎo)彈已發(fā)展了四代，作為其換代典型標(biāo)志的紅外導(dǎo)引頭從最初的短波單元調(diào)制盤探測(cè)體制發(fā)展到最新的中波紅外成像探測(cè)體制，從而使得空空導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力從最初的僅能尾后攻擊發(fā)展到可全向攻擊，從最初的最大探測(cè)距離5km左右發(fā)展到20km以上，抗人工干擾與背景干擾的能力也得到了顯著提升。

未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的主力戰(zhàn)斗機(jī)如美國(guó)的F-22、F-35均有比較完善的隱身能力和綜合干擾能力，新型機(jī)載多點(diǎn)源、面源和伴飛誘餌干擾以及激光定向干擾都在持續(xù)發(fā)展中。這使得未來(lái)紅外型空空導(dǎo)彈所處的作戰(zhàn)環(huán)境更加復(fù)雜、更加惡劣，對(duì)紅外空空導(dǎo)彈的探測(cè)能力和抗干擾能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。紅外導(dǎo)引頭探測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)紅外空空導(dǎo)彈遠(yuǎn)距離探測(cè)目標(biāo)的關(guān)鍵，其所提供的目標(biāo)、背景和干擾的信息是紅外空空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和抗人工與背景干擾的基礎(chǔ)。因此，紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展是影響紅外空空導(dǎo)彈未來(lái)發(fā)展方向的關(guān)鍵之一。

本文試對(duì)空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和后續(xù)發(fā)展做初步的探討。

1 空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)

1.1 空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前世界各國(guó)已裝備的第四代紅外空空導(dǎo)彈都采用了紅外成像探測(cè)技術(shù)，大幅度提高了導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力，可以全向探測(cè)、攻擊目標(biāo)，具備較強(qiáng)的抗傳統(tǒng)紅外誘餌干擾能力。典型的有美國(guó)的AIM-9X、英國(guó)的ASRAAM、德國(guó)的IRIS-T、法國(guó)的MICA-IR、以色列的Python V和南非的A-Darter等。國(guó)外典型第四代紅外成像空空導(dǎo)彈如圖1[2-3]所示。

上述空空導(dǎo)彈中IRIS-T、MICA-IR和A-Darter采用了線列掃描成像技術(shù)，而AIM-9X、ASRAAM和Python V則采用了凝視成像技術(shù)。線列掃描成像與凝視成像是實(shí)現(xiàn)紅外成像探測(cè)的2種方式，二者的主要區(qū)別是使用的紅外探測(cè)器分別是線列和面陣焦平面探測(cè)器，前者需要在光學(xué)系統(tǒng)中增加掃描鏡。從探測(cè)性能上比較，同樣參數(shù)下的紅外凝視成像探測(cè)系統(tǒng)具有更高的靈敏度，但由于面陣探測(cè)器的非均勻性比較嚴(yán)重，其高靈敏度的優(yōu)勢(shì)必須在良好的非均勻性校正基礎(chǔ)上才能發(fā)揮出來(lái)。

從探測(cè)波段上看，AIM-9X、ASRAAM和IRIS-T均采用了中波紅外探測(cè)，而MICA-IR、Python 5和A-Darter采用了雙色紅外成像探測(cè)，其主探測(cè)波段也是中波。紅外探測(cè)器、光學(xué)頭罩等技術(shù)的發(fā)展對(duì)空空導(dǎo)彈探測(cè)波段和體制的選擇具有較大的影響。當(dāng)前中波紅外面陣探測(cè)器和可用于中波的頭罩制備技術(shù)相對(duì)比較成熟，因此選擇中波紅外凝視成像探測(cè)是空空導(dǎo)彈的主流。為了進(jìn)一步提高紅外空空導(dǎo)彈抗典型紅外誘餌干擾的能力，利用目標(biāo)與誘餌光譜差異的雙色紅外成像探測(cè)技術(shù)在空空導(dǎo)彈上得到應(yīng)用。由于空空導(dǎo)彈體積小、重量輕，需要集成的雙色探測(cè)器實(shí)現(xiàn)雙色紅外成像探測(cè)，因而大多雙色成像空空導(dǎo)彈采用了相對(duì)易于研制的雙色線列掃描探測(cè)器。圖2[2]列出一些空空導(dǎo)彈的紅外圖像。

圖1 國(guó)外典型第四代紅外成像空空導(dǎo)彈

圖2 國(guó)外第四代空空導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭圖像

1.2 空空導(dǎo)彈紅外探測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

紅外成像探測(cè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于光電偵察、搜索跟蹤與制導(dǎo)武器等軍用領(lǐng)域和紅外測(cè)溫、安保監(jiān)視等民用領(lǐng)域，與其他領(lǐng)域的應(yīng)用相比，空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)具有以下顯著的特點(diǎn)：

1）體積小、重量輕

第四代紅外型空空導(dǎo)彈的彈徑多為127mm或160mm左右，體積和重量相比其他導(dǎo)彈較小，且大都具有接近±90°的跟蹤場(chǎng)。受到空空導(dǎo)彈小彈徑、大跟蹤場(chǎng)的限制，紅外成像探測(cè)組件要求體積小、重量輕，因此其光學(xué)系統(tǒng)的孔徑不能做得太大，一些先進(jìn)的雜散光抑制、無(wú)熱化設(shè)計(jì)、非均勻性校正等技術(shù)的應(yīng)用也受到諸多限制。這些對(duì)空空導(dǎo)彈提升探測(cè)性能是不利的因素。

2）大動(dòng)態(tài)范圍響應(yīng)

紅外探測(cè)系統(tǒng)需要正確地響應(yīng)目標(biāo)的紅外輻射并通過(guò)后續(xù)處理提取目標(biāo)的有效信息以與背景和干擾進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于空空導(dǎo)彈而言，典型飛機(jī)目標(biāo)的紅外輻射隨彈目距離、迎頭尾后攻擊方位及巡航加力飛行狀態(tài)的不同而發(fā)生劇烈的變化，在一個(gè)彈道過(guò)程中目標(biāo)本身的紅外輻射變化通常不少于120dB。此外，在空空導(dǎo)彈發(fā)射后因氣動(dòng)加熱引起的激波和整流罩溫升使得背景輻射大幅度增加，而目標(biāo)的輻射是疊加在此背景輻射之上的，因而進(jìn)一步提高了對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍的要求。在當(dāng)前技術(shù)水平下，紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的高靈敏度與大動(dòng)態(tài)范圍存在一定的制約關(guān)系，因此紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍設(shè)計(jì)與管理是影響系統(tǒng)性能的重要因素。

3）響應(yīng)的快速性

在空空導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)的過(guò)程中，目標(biāo)與導(dǎo)彈均處于高速飛行狀態(tài)，且飛機(jī)目標(biāo)還具有高機(jī)動(dòng)的特性，因此相對(duì)空空導(dǎo)彈紅外探測(cè)系統(tǒng)，目標(biāo)的狀態(tài)變化很快，因而要求紅外探測(cè)系統(tǒng)具有快速響應(yīng)能力。這意味著探測(cè)系統(tǒng)的幀頻較高，對(duì)目標(biāo)和場(chǎng)景變化的響應(yīng)要快，同時(shí)積分時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)成像模糊。較低的積分時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的探測(cè)性能也會(huì)造成不利的影響。

4）場(chǎng)景的背景輻射變化大

空空導(dǎo)彈紅外探測(cè)系統(tǒng)看到的背景可能是低溫的晴空背景，也可能是常溫的地面背景，及氣動(dòng)加熱引起的高溫背景?？湛諏?dǎo)彈掛載在飛機(jī)上，飛機(jī)從地面到起飛至不同高度的作戰(zhàn)空域，空空導(dǎo)彈工作的環(huán)境會(huì)有很大的變化，環(huán)境溫度可能從四五十?dāng)z氏度變到零下幾十?dāng)z氏度。環(huán)境溫度的變化可能通過(guò)光學(xué)或結(jié)構(gòu)件的反射和輻射被紅外探測(cè)器響應(yīng)。這些都使得空空導(dǎo)彈紅外探測(cè)系統(tǒng)響應(yīng)的背景輻射變化很大。較大的背景輻射變化一方面使紅外探測(cè)系統(tǒng)的非均勻性發(fā)生比較嚴(yán)重的漂移，使得在某種場(chǎng)景下校正好的系統(tǒng)在劇烈變化的其他場(chǎng)景下呈現(xiàn)出嚴(yán)重的非均勻性，繼而影響空空導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的截獲和跟蹤性能。另一方面，要求紅外探測(cè)系統(tǒng)調(diào)整其最佳的響應(yīng)區(qū)間，以便正確地響應(yīng)疊加在背景之上的目標(biāo)輻射。

2 空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展方向

隨著隱身飛機(jī)、新型紅外干擾技術(shù)的日益發(fā)展，以及空空導(dǎo)彈向遠(yuǎn)程化發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)空空導(dǎo)彈的紅外探測(cè)能力、抗干擾能力以及復(fù)雜氣動(dòng)熱環(huán)境的適應(yīng)能力都提出了更高的需求，為適應(yīng)這些軍事需求，紅外成像探測(cè)系統(tǒng)一方面需要在各種作戰(zhàn)環(huán)境下具有更高的目標(biāo)探測(cè)靈敏度，另一方面，需要提供更多維度的其他信息以提高目標(biāo)與干擾的區(qū)分度。下面對(duì)空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向進(jìn)行初步的分析。

2.1 高靈敏探測(cè)技術(shù)

系統(tǒng)工作波段、探測(cè)器、光學(xué)系統(tǒng)、處理電路及非均勻性校正等各部分的性能都會(huì)影響紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，其中有些技術(shù)已相對(duì)成熟，從未來(lái)發(fā)展看，需關(guān)注的技術(shù)有：

1）系統(tǒng)工作波段向長(zhǎng)波擴(kuò)展

由于目標(biāo)迎頭方向的紅外輻射主要是蒙皮輻射，峰值波長(zhǎng)在長(zhǎng)波段，因此目前中波紅外探測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的迎頭探測(cè)距離最近，成為制約空空導(dǎo)彈探測(cè)性能的瓶頸。采用長(zhǎng)波紅外系統(tǒng)可以有效提高目標(biāo)的迎頭作用距離，此外傳統(tǒng)紅外誘餌彈在長(zhǎng)波的紅外輻射較低，對(duì)目標(biāo)的遮擋與照亮作用不明顯，可能有利于通過(guò)形狀特征識(shí)別目標(biāo)。目前制約該系統(tǒng)在空空導(dǎo)彈上應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸集中在整流罩材料上，最有望解決這一技術(shù)瓶頸的是金剛石整流罩材料技術(shù)。

2）靈巧紅外探測(cè)器

在提高紅外探測(cè)器本身性能的基礎(chǔ)上，將以往在探測(cè)器外進(jìn)行的AD轉(zhuǎn)換和非均勻性校正、邊緣提取、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等算法集成到探測(cè)器讀出電路中[4]，可提高系統(tǒng)信噪比，減小探測(cè)系統(tǒng)的體積、質(zhì)量，降低功耗和成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。美國(guó)雷神視覺(jué)系統(tǒng)公司已開(kāi)發(fā)出了這種在焦平面陣列中實(shí)現(xiàn)基于像素處理功能的靈巧紅外探測(cè)器，圖3[5]所示為其研發(fā)的一種自適應(yīng)紅外探測(cè)器，有多種可選擇的工作模式。國(guó)內(nèi)211所等單位也研制出集成了AD轉(zhuǎn)換功能的紅外探測(cè)器。

圖3 靈巧紅外焦平面探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)的圖像處理功能

3）微透鏡陣列與探測(cè)器耦合

當(dāng)點(diǎn)源目標(biāo)落入面陣探測(cè)器相鄰像元之間的空檔時(shí)，紅外探測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)輻射的響應(yīng)大幅降低，從而嚴(yán)重影響了空空導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)距離探測(cè)能力。采用微透鏡陣列作為聚能元件與探測(cè)器耦合，將落在光敏元空隙間的光能盡可能匯聚到光敏元上，可以有效提高光能利用率（見(jiàn)圖4）。根據(jù)國(guó)內(nèi)的相關(guān)報(bào)道，集成后的探測(cè)器的響應(yīng)率可提高約40%，收效可觀[5]。

圖4 一種微透鏡陣列探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)示意圖

4）實(shí)時(shí)非均勻性校正

為了實(shí)現(xiàn)在空空導(dǎo)彈全彈道過(guò)程中均保持良好的成像質(zhì)量，必須在背景輻射快速大幅度變化時(shí)及時(shí)進(jìn)行非均勻性校正。目前研究較多的為定標(biāo)校正與基于場(chǎng)景的自適應(yīng)校正相結(jié)合的聯(lián)合非均勻校正算法[6-8]，在基于場(chǎng)景的非均勻性校正算法中需要重點(diǎn)解決鬼影抑制問(wèn)題，可能采取的措施主要有：對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，將容易產(chǎn)生鬼影的場(chǎng)景和FPN分開(kāi)[9-11]；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，只在場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)的時(shí)候更新系數(shù)，而場(chǎng)景不動(dòng)時(shí)則不更新校正系數(shù)[12-14]；采用先驗(yàn)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)方法，將不符合要求的校正參數(shù)去掉[15]。

2.2 大動(dòng)態(tài)范圍管理技術(shù)

為了適應(yīng)空空導(dǎo)彈工作過(guò)程中目標(biāo)與背景輻射的大范圍變化，需要紅外成像探測(cè)系統(tǒng)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，且能根據(jù)背景與目標(biāo)輻射的高低自適應(yīng)地調(diào)整其響應(yīng)范圍。

1）探測(cè)器直流分量抑制

隨著空空導(dǎo)彈彈速的增加，氣動(dòng)加熱引起的背景輻射量激增，占用了紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的很大一部分動(dòng)態(tài)范圍，嚴(yán)重時(shí)甚至使目標(biāo)飽和，這成為限制紅外成像探測(cè)系統(tǒng)在高速導(dǎo)彈上應(yīng)用的重要因素之一。如果在探測(cè)器中增加直流分量抑制功能，就能使探測(cè)器根據(jù)后端系統(tǒng)的反饋摒棄一部分直流分量，僅響應(yīng)設(shè)定值以上的紅外輻射，保證目標(biāo)輻射的正常響應(yīng)，避免系統(tǒng)飽和。

2）探測(cè)系統(tǒng)增益自適應(yīng)調(diào)整

當(dāng)彈目距離由遠(yuǎn)及近時(shí)目標(biāo)自身的輻射由弱至強(qiáng)發(fā)生很大的變化，探測(cè)系統(tǒng)的增益需要隨之調(diào)整以使目標(biāo)信號(hào)達(dá)到最佳幅值范圍。紅外成像探測(cè)系統(tǒng)可通過(guò)變換探測(cè)器的積分電容及改變積分時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)增益的控制。需要注意的是系統(tǒng)增益的調(diào)整會(huì)影響成像的非均勻性并造成目標(biāo)特征的變化，因此在系統(tǒng)增益調(diào)整時(shí)要做好非均勻性的校正及目標(biāo)特征在不同增益下的變換。

在彈目距離較近時(shí)，通過(guò)調(diào)整探測(cè)系統(tǒng)的增益還可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)不同部位的清晰成像。圖5表示了目標(biāo)不同部位與背景和干擾的溫度分布特點(diǎn)，即通常情況下，天空背景溫度最低，飛機(jī)機(jī)身比天空背景高，最高的是飛機(jī)的尾噴、尾焰等高溫區(qū)及干擾彈。當(dāng)系統(tǒng)增益較高時(shí)，可得到目標(biāo)蒙皮的清晰圖像，但發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴和尾焰部位可能會(huì)飽和失真；當(dāng)系統(tǒng)增益降低時(shí)，可得到發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴和尾焰部位的清晰圖像，但蒙皮可能不完整。紅外成像探測(cè)系統(tǒng)可配合圖像信息處理的要求進(jìn)行增益的調(diào)整，為目標(biāo)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的精確識(shí)別及目標(biāo)與干擾的區(qū)分提供最佳的圖像信息。

圖5 飛機(jī)、背景與干擾的溫度分布

2.3 高空間分辨技術(shù)

提高紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的空間分辨率有助于增強(qiáng)目標(biāo)形狀特征的提取能力，并更容易從空間上將目標(biāo)與密集分布的干擾區(qū)分開(kāi)，從而提高空空導(dǎo)彈目標(biāo)識(shí)別和抗干擾能力。另一方面，希望能兼顧高空間分辨與大視場(chǎng)探測(cè)的需求。未來(lái)實(shí)現(xiàn)高空間分辨的技術(shù)途徑主要有：

1）變焦距光學(xué)系統(tǒng)

變焦距光學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)下低分辨率和小視場(chǎng)下高分辨率，滿足系統(tǒng)在不同情況下對(duì)空間分辨率的不同需求。

2）新型探測(cè)器

國(guó)外提出了采用視網(wǎng)膜中央凹視覺(jué)機(jī)制的非均勻采樣智能焦平面陣列同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高空間分辨率和高幀頻的設(shè)想。如美國(guó)戰(zhàn)略防御局資助的中央凹導(dǎo)引頭多目標(biāo)跟蹤研究及美國(guó)空軍航空系統(tǒng)部資助的中央凹自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)研究，已取得了一定的進(jìn)展[2]。美國(guó)NOVA傳感器公司研制的1024×1024 VASI焦平面陣列探測(cè)器如圖6所示，其可在不同的區(qū)域分別定義高空間分辨率和低空間分辨率的區(qū)域。圖7示出了采用上述探測(cè)器的成像系統(tǒng)對(duì)飛行中的直升機(jī)分別以常規(guī)的均勻采樣方式成像(a)和在小的中央凹區(qū)域（64×64）以高分辨率成像，其他區(qū)域?yàn)榈头直媛食上竦慕Y(jié)果(b)[16]。

圖6 美國(guó)NOVA傳感器公司研制的1024×1024 VASI焦平面陣列

3）超分辨技術(shù)

實(shí)現(xiàn)超分辨的途徑之一是采用微掃描振鏡技術(shù)，即在凝視紅外成像傳感器的物鏡和焦平面陣列之間加入一個(gè)微掃描平面鏡，使該鏡子按一定規(guī)律做微小擺動(dòng)以獲得若干亞像元級(jí)的圖像序列，通過(guò)對(duì)這些圖像進(jìn)行超分辨率處理就可以重建出一幅高分辨率的圖像。該技術(shù)在美、法等國(guó)的吊艙中已得到應(yīng)用，有的采用平移式壓電陶瓷微動(dòng)器實(shí)現(xiàn)圖像的微掃描。圖8為微掃描圖像采樣點(diǎn)的示意圖。國(guó)外還提出了“不受控微掃描”的概念，即各幀之間的亞像素位移不是預(yù)先設(shè)計(jì)的，而是通過(guò)景物與焦平面之間的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的[17]。這種方法圖像重建的關(guān)鍵是能精確估計(jì)出序列圖像中相鄰幀間的相互運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法有塊匹配法和基于梯度的迭代法等。

圖7 采用1024×1024 VASI焦平面陣列對(duì)飛行中的直升機(jī)成像

圖8 微掃描圖像采樣點(diǎn)的示意圖

另一種途徑是采用編碼孔徑成像技術(shù)，利用多孔徑編碼替代常規(guī)的光學(xué)元件，通過(guò)相關(guān)或解卷積對(duì)探測(cè)的二維強(qiáng)度圖像進(jìn)行解碼，恢復(fù)場(chǎng)景的圖像。目前國(guó)外還提出了自適應(yīng)編碼孔徑成像技術(shù)[18]，在提高分辨率的同時(shí)還有利于實(shí)現(xiàn)輕、薄、小的成像系統(tǒng)，及具有柔性故障模式、圖像畸變小等特點(diǎn)[16]。圖9為自適應(yīng)孔徑編碼成像的示意圖。

2.4 雙色與多波段成像技術(shù)

利用目標(biāo)與干擾之間光譜分布的差異有利于進(jìn)一步提高空空導(dǎo)彈抗人工與背景干擾的能力，因此雙色與多波段成像探測(cè)是空空導(dǎo)彈發(fā)展的方向之一。實(shí)現(xiàn)雙色與多波段成像主要有以下兩種途徑：

1）利用多譜段焦平面陣列探測(cè)器

美、法、德和以色列等國(guó)均已研制出較大規(guī)模、不同波段組合的雙色疊層探測(cè)器，可同時(shí)輸出不同波段的圖像[19]，我國(guó)上海技術(shù)物理研究所等單位也在開(kāi)展相關(guān)的研究[20]，隨著該項(xiàng)技術(shù)的成熟，未來(lái)可較容易地利用雙色疊層探測(cè)器實(shí)現(xiàn)雙色與多波段成像。

圖9 自適應(yīng)孔徑編碼成像示意圖

2）利用寬波段探測(cè)器＋波段選擇器

通過(guò)寬波段探測(cè)器和波段選擇器可實(shí)現(xiàn)不同波段的快速成像，滿足空空導(dǎo)彈高幀頻、高光譜分辨力的要求。電可調(diào)諧光譜濾波器可實(shí)現(xiàn)快速的波段切換，且系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，可靠性高；缺點(diǎn)是所能形成的光譜帶寬太窄，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別距離近。另一種方式是采用機(jī)電結(jié)構(gòu)的波段選擇器，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)將多個(gè)不同譜段的濾光片序列插入光路中，對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制，分時(shí)輸出不同譜段的圖像。其優(yōu)點(diǎn)是一方面降低了對(duì)探測(cè)器的要求，另一方面系統(tǒng)能根據(jù)目標(biāo)、背景、干擾選擇合適的譜段信息，波段帶寬和波段數(shù)可靈活選擇，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性。

2.5 氣動(dòng)熱抑制技術(shù)

氣動(dòng)熱抑制措施需要從導(dǎo)彈系統(tǒng)的角度綜合考慮和權(quán)衡。對(duì)紅外成像探測(cè)系統(tǒng)而言，可通過(guò)光譜濾波抑制激波的紅外輻射、選用在高溫狀態(tài)下具有更低紅外輻射系數(shù)的整流罩材料、采用保形整流罩、加裝流線型保護(hù)罩和激波錐及主動(dòng)制冷技術(shù)等。圖10為保形整流罩和常規(guī)球形整流罩的對(duì)比，圖11為采用激波錐的導(dǎo)彈。

圖10 保形整流罩和常規(guī)球形整流罩的對(duì)比

Fig.10 Comparison of conformaldomeandtraditional spherical dome

圖11 采用激波錐的導(dǎo)彈

3 結(jié)束語(yǔ)

紅外成像探測(cè)技術(shù)是第四代及未來(lái)紅外空空導(dǎo)彈的關(guān)鍵技術(shù)之一，未來(lái)空空導(dǎo)彈紅外成像探測(cè)系統(tǒng)將向著高靈敏探測(cè)、大動(dòng)態(tài)范圍管理、高空間分辨、雙色與多波段成像等方向發(fā)展，以滿足空空導(dǎo)彈反隱身、抗干擾能力不斷提升的需求。

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Analysis of Air-to-air Missile IR Image Detecting Technology Development

LI Lijuan1,2，LIU Ke1,2

（1. China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China;2. Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Airborne Guided Weapons, Luoyang 471009, China）

The development of stealth airplanes and new IR countermeasures will be great challenges to air-to-air missiles and better detection and counter-countermeasure abilities. IR imaging detection system is the key to acquire a target in long range, and the information of the target, background and countermeasures from the detection system is the base for missiles to recognize target and counter countermeasures. So advanced IR image detecting technology is one of the key technologies for IR air-to-air missiles to develop. The current status and features of air-to-air missile IR image detecting technologies are introduced first, then the key technologies and its development trends are analyzed.

air-to-air missiles，IR imaging detection，dual color infrared，high sensitive detection

TP391

A

1001-8891(2017)01-0001-07

2016-09-23；

2016-10-06.

李麗娟（1968-），女，研究員，主要從事紅外成像制導(dǎo)、紅外探測(cè)技術(shù)的研究工作。