1.1 基本概念

1.1 基本概念

目标探测与识别是一门综合多学科的应用技术,涉及的学科领域有传感器技术、测试技术、激光技术、毫米波技术、红外技术、近代物理学、固态电子学、人工智能技术等。它的主要目的是采用非接触的方法探测固定或移动的目标,通过识别技术,完成对受控对象的控制任务。例如,在公路上行驶的汽车,遇到浓雾天气,在行驶过程中为了避免追尾,汽车工程师在汽车前端设计安装一种定距探测装置,根据探测到的两车距离控制行车速度,从而避免汽车追尾事故的发生。

目标探测是对不能直接观察的事物或现象用仪器(装置)进行考察和测量;或者说,是一个对固定或移动目标进行测量,并对测量信号进行识别,从而获得相关信息的过程。其中目标既可能是实际目标(比如弹药的攻击对象),也可能是参考物,或是测量装置平台本身。

目标识别是利用计算机系统对探测器获取的目标数据进行处理,从而实现目标类别、属性、运动特征等判别的过程。其中识别的具体内涵可根据目标识别的程度分为以下5个层次:

(1)检测。将目标从场景中分离出来。

(2)分类。确定目标的种类,如人员、车辆、舰船、飞机等。

(3)识别。确定目标的类型,如普通车辆、坦克等。

(4)身份确认。确认目标的型号。

(5)特性描述。确认目标类别的变体或支持个体识别中更精细的技术分析。

近十几年,随着光电、通信、计算机和传感器等高新技术的迅猛发展,目标探测与识别技术发生了日新月异的变化,在工业、农业,特别是军事斗争的需求牵引下,毫米波探测、激光定距探测、主被动声探测、磁探测、地震动探测等都有了极大的技术进步,提高了战场信息获取的实时性及其深度和广度,使军队有可能随时掌握战术态势,准确确定目标位置,有效指挥部队和作战平台,迅速实施精确打击,从而大幅提高军队的作战能力和战场生存能力。主要体现在:

(1)红外热成像、微光夜视、电视摄像、激光测距、毫米波、微波和激光雷达、声探测、紫外探测等主被动监视装置,覆盖了从紫外到无线电波的宽广的电磁波谱。这些装置的综合应用,已能昼夜、全天候、大范围监视战场和捕获、跟踪目标,并准确定位,成为未来战场夺取信息优势的物质基础。

(2)通信、计算机、显示以及数字信息处理技术的发展,实现了战场数字化,构成了垂直和水平数字信息网,可以在整个作战空间采集、传送、交换、利用信息,使各级指挥员、作战平台都能获取和利用战场信息,从而确保及时有效地组织和指挥部队,最大限度地发挥部队作战能力。

(3)目标侦察、光电观瞄、自主导航及火力控制等技术装备构成的作战平台综合控制系统,已在坦克、步兵战车、自行火炮、直升机等武器上广泛应用,大幅提高了平台作战能力。(https://www.daowen.com)

(4)红外、激光、电视、光纤、毫米波、惯性/GPS等制导技术,红外、毫米波末敏技术以及无线电、激光等引信技术已经成熟,并大量应用,使常规武器可以实施精确打击。

本书中,我们主要讨论弹药对目标的探测与识别问题,尤其是近炸引信目标探测与识别技术。

弹药是指装有火药、炸药或其他装填物,借助枪械、火炮、火箭、飞机、人力等不同方法将其发射、投放或布放到敌方或其他预定位置,能完成摧毁目标或其他作战任务的一种军事装备。根据到达预定位置控制能力不同,弹药可以分为无控弹药和制导弹药。

制导弹药是指外弹道上具有探测、识别、导引能力,能准确攻击目标或大幅提高对目标命中精度的弹药。弹药制导系统是一组能够测量弹药相对于理想弹道或者目标的运动偏差,并按照一定制导规律控制弹药飞行轨迹的部件集合;也可以说是保证弹药在飞行过程中,能够克服各种干扰因素,使弹药按照预先规定的弹道,或者根据目标的运动情况随时修正弹道,从而命中目标的自动控制系统。制导系统必须具有以下几个功能:

(1)探测偏差。不断测量实际弹道与理想弹道之间的偏差。

(2)控制运动轨迹。生成控制指令,控制弹药改变运动状态,消除偏差。

(3)控制运动稳定。克服各种干扰因素,使弹体始终保持所需运动姿态和轨迹。

因此,制导弹药需探测与识别目标和弹药相对位置、目标运动参数以及弹药自身运动参数等。

无控弹药同样存在目标探测与识别问题。战斗部到达预定位置以后,需要引爆战斗部装药,才能有效摧毁目标。起爆战斗部的装置就是引信,引信是利用目标信息和环境信息,在预定条件下起爆或引燃战斗部装药的控制系统或装置。在现代武器中,为了达到最佳作用效能,需要引信实时判断弹体本身或弹目相对位置,甚至对目标进行识别。

引信目标探测与识别是指引信通过对固定或移动目标进行非接触测量,测量的信号包含距离、位置、方位角或高度信息等,测量到的信号经过设计的识别方法能正确地给出相关的信息,为引信的起爆控制策略提供输入参数。以上过程中所采用的技术统称为引信目标探测与识别技术。