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军用安防红外技术的发展趋势

来源：互联网 发布时间：2011/01/26
　　　伴随着红外这个词汇日益成为安防界点击率最高的词汇之一，越来越多的人渴望进一步的了解红外这门技术及它的应用。这就不能不提到这一技术的发源及其发展历程。
　　一、红外技术的发展历程
　　1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳发现了红外线。
　　而红外技术的最早应用起源于军事领域，实际应用始于第二次世界大战期间。当时，德国研制和使用了一些红外技术装备，其中有红外通信设备和红外夜视仪，它们都属于主动式红外系统。战后，由于红外光子探测器和透红外光学材料的迅速发展，红外技术的应用引起军事部门的重视。此后，红外技术的发展方向集中在被动式系统上。50年代，红外点源制导系统应用于战术导弹上。60年代，红外技术的军事应用已相当广泛，如已应用于制导、火控、瞄准、侦察和监视等。60年代中期，出现了光机扫描的红外成像技术。70年代，红外成像技术获得迅速发展，热成像系统和电荷耦合器件的应用是这一时期的重要成果。80年代，红外技术进入研制镶嵌焦面阵列(CCD阵列)系统的新时期。
　　尽管德国最先开展了红外武器的开发，但是第一个将红外技术应用于战场的却是美国。1945年夏，美军登陆进攻冲绳岛，隐藏在岩洞坑道里的日军利用复杂的地形，夜晚出来偷袭美军。美军将一批刚刚制造出来的红外夜视仪紧急运往冲绳，把安有红外夜视仪的枪炮架在岩洞附近，当日军趁黑夜刚爬出洞口，立即被一阵准确的枪炮击倒。洞内的日军不明其因，继续往外冲，又糊里糊涂地送了命。红外夜视仪初上战场，就为肃清冲绳岛上顽抗的日军发挥了重要作用。
　　但是，50年代前期所用的红外夜视设备，都是主动式红外夜视仪，一般采用红外变像管作接收器，工作波段在1微米左右，在夜间可看见100米处的人，1公里内的坦克、车辆和10公里远的舰船。现代红外夜视设备最具有代表性的红外热像仪。美国于60年代后期研制的一种光机扫描式红外成像系统，为飞机夜航和在恶劣气象条件下的飞行提供观察手段，工作在8～12微米波段，。它的战术技术性能，比主动式红外夜视仪提高了一个数量级，夜间可观察到1公里处的人，5～10公里远的坦克和车辆，视距内的舰船。这种红外热像仪几经改进，到80年代初，许多国家已出现标准化、组件化系统，设计者可按要求选用不同的组件，组装所需的红外热像仪，为军队提供了一种简便、经济、互换性好的夜视装备。红外夜视设备已广泛应用于陆、海、空三军。如用作坦克、车辆、飞机、舰船等的夜间驾驶用观察设备，轻武器的夜瞄仪，战术导弹和火炮的火控系统，战场前沿的监视和观察设备，以及单兵侦察设备等。今后将发展用凝视型焦面阵列组成的热成像系统，它的战术技术性能将进一步提高。
　　二、红外系统的分类和组成
　　红外系统按工作原理，可分为主动式和被动式两类。主动式系统需自带红外光源照射目标;被动式系统则直接探测目标的红外辐射。后者是占主导地位的军用红外系统，如热成像系统、搜索跟踪系统、红外辐射计和警戒系统等。红外系统一般由红外光学系统、红外探测器、信号放大和处理、显示记录系统等组成。
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　　三、红外系统的军事应用方向
　　由于红外系统比雷达系统的分辨率高，隐蔽性好，且不易受电子干扰，较之可见光系统具有能识别伪装、可昼夜工作、受天气影响较小等优点。因此，在军事上得到广泛应用。其主要应用是：夜视、监控和侦查，武器瞄具，制导，火控，干扰和对抗，测量，搜索和搜救，导航等。
　　1、红外夜视、监控和侦查：
　　夜视观察装备，如单兵夜视眼镜、望远镜、定点监控设备(观察类属于相对低端的军事但为数最为普遍的用途);
　　用于地(水)面、空中和空间的红外侦察设备，有红外照相机、红外扫描仪、红外望远镜、红外热像仪和主动式红外成像系统等。地面红外侦察设备主要是红外热像仪和主动式红外夜视仪。潜艇使用的红外潜望镜，已具有伸出水面迅速扫描一周，收回后再显示观察的功能。水面舰船可借助红外探测跟踪系统，监视敌方飞机和舰船的入侵。80年代初多数采用点源探测系统，迎头探测飞机的距离为20公里，尾追约100公里;观测主动段战略导弹的距离大于1000公里。红外跟踪头与电影经纬仪和激光雷达配合，还可用于靶场测量。空间红外侦察设备已用于导弹预警卫星、气象卫星、陆地卫星和照相侦察卫星上。导弹预警卫星可利用星上的红外望远镜实时发现飞出大气层的来袭战略导弹，并监视其飞行。军用气象卫星可利用星上的双通道行扫描仪拍摄全球云图。陆地卫星可利用星上的中远红外波段设备进行战略侦察。照相侦察卫星可利用星上的高分辨率的红外成像设备，昼夜侦察和监视对方的军事目标和军事活动。
　　1982年4月─6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜，英军攻击阿军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区，突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时，14000名阿军不得不向英军投降。英军采用红外夜视装备赢得了一场兵力悬殊的战斗。由此可以看出红外夜视装备在现代战争中的重要作用。
　　红外夜视、监控和侦查是目前红外热成像产品在军用领域最为广泛的应用之一。海湾战争之后，红外热成像技术开始备受关注，并加快了产业化进程。如今，红外热像仪已经同时在民用安防市场渐渐崭露头角，大有燎原之势。
　　2、武器瞄具：
　　武器热瞄具能直接安装在士兵的各种武器上，能在不利气候环境及各种战场情况：稀疏的树叶、烟、雾及伪装下工作。
　　3、制导：
　　红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技术。红外制导技术是精确制导武器一个十分重要的技术手段。现广泛应用于空空、空地、地空等多方向制导型武器中。
　　4、火控：
　　80年代初，第一代被动热像仪开始装备在如M60A3、M1和豹2等坦克上。
　　微光夜视仪在无月光、星光夜晚的作用距离受到限制，并受烟雾影响，还不能发现伪装目标。热像仪除了克服微光夜视仪的上述缺点外，还有可能根据目标的热特征而实现自动跟踪目标。目前大多数热像仪所用的探测器材料为碲镉汞，工作波段为8～14μm，对坦克的识别距离可达2000m以上。例如安装在比利时LRS-5型坦克火控系统中的TTS型坦克热像仪，对坦克的发现距离是4～5km，对坦克的识别距离是2～2.3km。
　　5、干扰和对抗：
　　应用红外对抗技术可使对方红外探测和识别系统的功能大大下降，甚至不起作用。对抗措施可归结为规避和欺骗两类。规避是利用伪装器材，将军事设施、武器装备等隐蔽起来，使对方探测不到己方的红外辐射源，如红外隐形技术。伪装器材主要有红外伪装网和防红外涂料，80年代初期，它们仅能在1～3微米波段起作用，可对付某些红外照相机和扫描仪，但对红外热像仪却无能为力。欺骗是用与自身红外辐射波长相似但更强烈的辐射源，诱开对方的红外探测系统，这种主动对抗装置有红外诱饵和干扰机。前者如曳光弹、燃油箱等;后者是一种加调制的强红外源。它们多装在飞机和军舰上，用以引开来袭的红外制导导弹。这种主动对抗装置，直到80年代中期还难以对付在8～12微米波段工作的红外系统。对抵消红外对抗技术的作用，现代红外系统又采取了反对抗措施，如采用双色技术和多模跟踪技术等。
　　随着红外技术的产业化趋势一步步增强，除了其在监控领域的突出优势被广泛应用于安防监控行业外，其他诸如测量、搜索和搜救、导航等功能现也同步应用于军民两用。
　　1、测量
　　测温是红外技术最基础的功能之一。在民用领域我们所熟知的红外测温仪在非典和禽流感等疫病流行期间让越来越多的人体验到红外测温的优势：快速、精准、非接触。而在军用领域，红外测温和检测也同样发挥着不可替代的作用，比如对飞机发动机、导弹尾焰等的检测等。
　　2、搜索和搜救：
　　近年来地震、海啸、火山喷发等大规模的自然灾害频繁发生，造成了不可预期的人员、财产及生态灾难。08年的震川地震中，在搜救队中就有配备红外线生命侦测器来检测残垣断壁等复杂情况下的生命迹象，发挥了极其巨大的作用。
　　在陆海空等边海防国土保护任务中，红外热成像侦查装备更是发挥着不能替代的作用。
　　3、导航：
　　另在空间应用上，红外热像仪也在发挥越来越重要的作用
　　综观红外技术在军事上的应用，可归结为：为部队提供夜间行动和作战能力，为部队提供军事情报，提高武器系统的命中精度，改善武器系统抗电子干扰能力。红外技术将日益对战略战术和军队的作战行动产生影响。
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　　四、红外行业的市场特征
　　1、技术攻关难
　　红外热像仪是由焦平面探测器、后续电路、图像处理软件三大部件组成，是集材料学、半导体技术、精密仪器、机械工程、光学系统、软件设计等尖端技术为一体的高科技产品。
　　因为红外热像仪目前还主要应用于军事领域，其相关的技术资料扩散受严格控制，很难获取，这是导致国内相关技术落后，人才培养艰难的主要原因，从而使得国内科研机构一直难以在此行业取得重大突破。
　　2、核心部件进口受限
　　目前，红外热像仪的核心部件焦平面探测器仅有欧洲和北美、日本和以色列等少数几个国家的企业具备产业化生产的能力，其核心技术输出被严格限制。目前国内所有焦平面探测器均来国外，国内采购必须向所在国政府提出申请，并经政府审核同意后，签发出口许可证，相关企业方可和进口方签订产品购销协议。因此进入红外热像仪行业的企业在采购探测器时需要很长的时间方可取得许可，程序较为繁琐而缓慢。
　　3、产业化进程缓慢
　　红外热像仪作为新兴的高科技产品，研发难度大、周期长、产业化的难度高。例如，对于一个新的行业进入者而言，要成功开发出消防用红外热像仪至少要5年左右的时间，而产品研发出来后，如何推向市场，需要江城足球网 ：营销渠道积累。因此，虽然国内部分科研院校掌握了红外热像仪的部分技术，并成功开发出产品，但由于未能成功地转化为商品，缺乏进一步改进、发展的机会，因此技术也未能及时赶上国际先进水平。
　　五、红外技术军用的市场规模及发展趋势
　　从全球范围来看，红外热像仪目前已得到广泛的应用，根据MaxtechInternational的报告，全球民用市场规模为30亿美元左右，未来几年年均增速为15%左右;军用市场规模为60亿美元左右，未来几年年均增速为7%左右。
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