4. 电子战中的红外与光电的考量¶
电子战的目标是使敌方无法利用电磁频谱的优势，同时保留我方使用这些优势的能力。人们很容易陷入只关注电磁频谱中射频（RF）部分的思维陷阱，但实际上，在红外（IR）、可见光与紫外波段也存在大量电子战活动。本章将讨论这些光谱部分的基本特性、工作在这些波段内的系统，以及针对这些系统的对抗手段。
4.1 电磁频谱¶
图 4.1 显示了电子战领域最关注的电磁频谱部分。虽然我们通常用频率来定义 RF 波段，但在高频区域，更常用波长来表示。波长与频率的关系由光速公式给出：
其中：
\(\mathrm{c}\)：光速（\(3 \times 10^{8} \mathrm{~m/s}\)）；
\(f\)：频率（赫兹）；
\(\lambda\)：波长（米）。
图 4.1 电磁频谱包含射频（RF）、红外（IR）、可见光及更高频率部分。
频率低于 300 GHz（即波长大于 0.1 cm）属于射频范围。高于该频率时，我们主要用波长来描述。常用的波长单位是微米（\(10^{-6}\) 米，记作 \(\mu\)）。在极短波长区域，还使用埃（angstrom，\(10^{-10}\) 米，记作Å）。
- 波长约 \(30\ \mu\) 到 \(0.75\ \mu\) 属于红外区域；
- 波长约 \(0.75\ \mu\) 到 \(0.4\ \mu\) 属于可见光区域；
- 波长约 \(0.4\ \mu\) 到 \(0.01\ \mu\) 属于紫外区域；
- 再更短的波段为 X 射线与伽马射线（这些区域可能重叠）。
4.1.1 红外光谱¶
红外波段通常进一步划分为四个更具体的范围：
- 近红外（Near-IR）：从可见光上限（约 \(0.75\ \mu\)）到 \(3\ \mu\)；
- 中红外（Mid-IR）：\(3\ \mu\) 到 \(6\ \mu\)；
- 远红外（Far-IR）：\(6\ \mu\) 到 \(15\ \mu\)；
- 极远红外（Extreme-IR）：波长大于 \(15\ \mu\)。
一般而言，高温目标大多在近红外波段发出最多能量，例如喷气发动机尾向（从后部观察）区域。太阳发出的红外能量也主要集中在近红外。稍冷一些的目标（如发动机外部热金属部件、喷口尾焰）主要发射中红外。常温物体（如飞机外壳、车辆、云层与地球表面）则主要发射远红外。
4.1.2 黑体辐射¶
黑体是一种理想的红外辐射体，尽管实际中不存在完美黑体，但所有发出红外能量的物体，其辐射特性都接近黑体模型。在工程中，红外辐射单位通常为 \(\mathrm{W/cm^2/\mu}\)。现实材料的红外辐射率用某温度下黑体辐射的百分比来表示，范围通常从 \(2\%\) 到 \(98\%\)。一些典型材料的辐射率为：
- 抛光铝：\(5\%\)（\(100^\circ \mathrm{C}\)）；
- 普通色漆：\(94\%\)（\(100^\circ \mathrm{C}\)）；
- 雪地：\(85\%\)（\(-10^\circ \mathrm{C}\)）；
- 人体皮肤：\(98\%\)（\(32^\circ \mathrm{C}\)）。
黑体辐射随波长的分布取决于辐射体的温度。如图 4.2 所示，温度越高，曲线下的能量越多；总能量随温度的四次方增长。同时，温度升高会使辐射曲线峰值向更短波长移动。图 4.3 显示了低温下的黑体辐射的对数曲线。这两张图中的温度均以开尔文表示，\(300\,\mathrm{K}\) 约等于室温。值得注意的是，太阳表面温度约 \(5900\,\mathrm{K}\)，其辐射峰值刚好位于可见光区域，这对人类视觉系统来说极为“契合”。
图 4.2 黑体辐射的波长分布与其温度密切相关。
图 4.3 黑体辐射曲线在低温下依然存在。
4.1.3 红外传播¶
图 4.4 显示了不同波长下，大气对红外线的相对透射率。可以看到，尽管存在多种气体吸收线，但在近红外、中红外与远红外波段都存在主要的透射窗口。
在红外传播中，扩散损耗的计算方式是将接收孔径从其距离投影到以发射源为中心的单位球面上，如图 4.5 所示。扩散损耗即为接收孔径在球面上投影面积与整个球面面积的比值。这种方法与计算 RF 信号的扩散损耗方式相同。不过在 RF 中我们通常假设各向同性天线，从而方程中包含了距离与频率项。
4.1.4 红外波段的电子战应用¶
电子战系统与威胁会接收红外能量以实现探测、识别、定位并引导导弹命中辐射目标。这些系统与威胁包括：
- 红外线扫描仪；
- 前视红外（FLIR）；
- 红外制导导弹。
图 4.4 在海平面、6000 英尺大气层中、17 毫米降水量条件下的红外透射率曲线。
图 4.5 红外传输的扩散损耗等于接收孔径在单位球面上投影面积与球面总面积的比值。
当然，针对上述系统也存在相应的对抗手段。例如，可通过干扰或致盲传感器（暂时性或永久性），以及使用诱饵弹或红外干扰器来对抗红外制导导弹。
4.1.5 光电设备¶
本节将 IR 与光电（EO）设备做出一定区分，目的在于从研究范围中单独抽出那些接收辐射红外能量的设备。其中一些 EO 设备也工作在红外光谱范围内。本章讨论的 EO 系统与应用（及其对抗手段）包括：
- 激光通信；
- LADAR（激光雷达）；
- 激光测距仪；
- 导弹攻击用激光指示器；
- 图像制导导弹；
- 高功率激光武器；
- 微光电视；
- 日光电视。
4.2 红外制导导弹¶
红外制导导弹是近年来最具杀伤性的威胁之一，主要用于空对空和地对空作战，也包括小型肩射式武器。这类导弹通过探测飞行器的红外特征（在冷背景下）来锁定目标，制导波段主要包括红外三大波段中的任一波段。
早期红外导弹只能对高温目标产生反应，因此必须探测喷气发动机的内部热源才能实现有效攻击，常限制于从喷气飞机尾部攻击。新型导弹则可以有效感知较冷目标（如尾焰、喷口、机翼前缘加热部分，甚至飞行器整体红外图像），从而实现全向攻击能力。
4.2.1 红外传感器¶
最早的导弹采用未冷却的硫化铅（PbS）探测器，其敏感波段为 \(2 \sim 2.5\ \mu\)m（近红外波段）。这种导弹易受太阳干扰，并限制了空对空作战战术。
新型导引头使用如硒化铅（PbSe）、汞镉碲（HgCdTe）等材料的探测器，工作于中红外和远红外波段。这些探测器虽然具备全向攻击能力，但需通过液氮膨胀降温至约 77 K 才能工作。
4.2.2 红外导弹¶
图 4.6 展示了一枚红外制导导弹的示意图。导弹头部是一个红外圆顶（IR dome），这是一个球形结构，用于保护导引头光学组件，其材料必须具有良好的红外透过性能。导引头探测红外源的角位置，并向制导控制系统传递误差信号，后者通过向滚转副翼（rollerons）发出控制指令来引导导弹飞向目标。
图 4.7 展示了一个简单红外导引头的横截面结构。系统由两个对称布置在光轴两侧的反射镜（主镜与副镜）组成，用于将能量聚焦穿过光栅（reticle）并投射到红外传感器上。图中未画出的是用于限制通过光栅的光谱范围的滤波器，以及传感器的冷却装置（若有需要）。
图 4.8 所示为一种常见的旋转光栅图案，通常称为“旭日图案”（rising sun pattern），其围绕导引头的光轴旋转。光栅上半部分由高透过率与低透过率的交替扇形组成。目标出现在一个高透过段内。光栅下半部分透过率为 \(50\%\)，用于降低传感器对动态范围的要求。图 4.9 显示了该旋转光栅产生的近似方波信号。当光栅上半部分开始经过目标时，传感器接收到的红外能量将随之变化。由于传感器知道光栅的角位置，因此可以从方波的时序中推断目标的方向，并将该误差传递给控制系统，以修正导弹飞行方向。
图 4.6 热寻导弹通过红外传感器输入进行制导。
图 4.7 红外导引头将接收到的红外辐射聚焦，通过光栅作用于红外感测元件。
图 4.8 光栅会根据目标相对于导引头的位置调制其辐射能量。
图 4.9 旋转光栅产生的波形可用于判断目标方向修正量。
图 4.10 显示了目标在导引头光轴附近的最大信号功率变化趋势。当目标接近光轴中心时，高透过段不能完全“包住”目标，因此接收到的能量未达峰值；随着目标逐渐远离中心，更多目标能量透过光栅段进入传感器，直到目标完全进入高透段，此时接收功率不再增加。这意味着传感器只能在目标接近光轴时提供成比例的角误差修正信号，同时也意味着导引头无法识别位于视场边缘的高能量假目标。
图 4.10 图 4.8 中光栅生成的误差信号，当高透段足以穿透整个目标时将趋于饱和。
图 4.11 所示为非旋转式“车轮形”光栅。为获得目标方向信息，导引头通过螺旋扫描（nutation）方式使目标图像绕光轴摆动。如果目标正好位于光轴上，其光斑将产生稳定的方波输出；若偏离中心，目标图像将在图中所示的偏心圆上运动，产生不规则的脉冲波形，导引系统据此判断偏离方向，从而产生相应转向指令。
图 4.12 和图 4.13 展示了更复杂的两种光栅类型。图 4.12 为多频旋转光栅，其不同环形区域具有不同段数，因此传感器检测到的脉冲数随目标偏离光轴的角度而变化，支持比例导航。图 4.13 则展示了带有曲线辐射线的旋转光栅，用于滤除直线形目标（如地平线），且在不同偏离角度区域设置不同数量的辐射线以实现比例控制。
为了避免导弹在接近目标时承受过大的过载（g 力），导弹使用比例导航（Proportional Navigation）方法（见图 4.14）。当飞机与导弹都以恒速飞行时，导引头的光轴与导弹速度矢量之间保持一个固定偏置角 \(\theta\)，可实现最优拦截。如果目标或导弹加速（如目标规避机动），则导弹需要修正航向以恢复该偏置角。
图 4.11 “车轮型”光栅静止不动，目标图像螺旋摆动，若目标偏离光轴会导致输出波形失真。
图 4.12 多频光栅的不同半径区域具有不同段数，可用于提供比例误差信号。
图 4.13 曲线辐射线可抑制直线目标（如地平线）的干扰，并实现多区域比例控制。
图 4.14 比例导航使导弹在最小 g 力下成功拦截目标。
4.3 红外线扫描仪（IRLS）¶
红外线扫描仪（IRLS）是多种红外设备中的一种，广泛用于各类侦察任务中。IRLS 能够生成被覆盖区域的红外图像地图，通常安装在有人机或无人机（UAV）上，沿着地面目标区域执行低空飞行。IRLS 通过在横向地面范围内扫描红外探测器构建图像的一维，而图像的第二维则由平台沿飞行路径的运动产生，从而形成二维图像。
4.3.1 探雷应用¶
IRLS 在军用和民用中有多种应用，其中地雷探测与定位是研究 IRLS 原理与限制的典型案例。地雷探测之所以可行，是因为掩埋的地雷在加热或冷却时，其热响应与周围土壤或沙地不同。例如，在日落之后，地雷温度通常会与周围环境有明显差异。然而，传感器的分辨率必须足够高，才能识别这种微小的温度差异，并具备足够的角分辨率，以区分地雷与其他埋藏物体（如石块）。
4.3.1.1 示例分析¶
假设一颗地雷直径约为 6 英寸，为了实现准确识别，传感器分辨率需达到 3 英寸。再假设载机飞行速度为 100 节，IRLS 覆盖 \(60^\circ\) 的扫描角，如图 4.15 所示。红外传感器视场为 \(0.25\ \mathrm{mrad}\)，且红外能量使用 8 位进行数字化。由于土壤温度分布较宽，且地雷与背景之间的温差可能非常细微，因此需要高分辨率传感器并执行任务后分析处理。
首先，确定在此分辨率要求下，平台飞行高度不得超过多少。以 \(0.25\ \mathrm{mrad}\) 的视场计算，3 英寸分辨率对应 1,000 英尺飞行高度。
图 4.15 一架有人机或无人机使用红外传感器对地面进行扫描，以探测直径最小 6 英寸的地雷，飞行速度为 100 节，高度为 1,000 英尺。
图 4.16 显示了 \(0.25\ \mathrm{mrad}\) 传感器视场在不同高度下的地面分辨能力。
飞行速度可以任意选择，但扫描频率必须满足：每沿飞行方向移动 3 英寸完成一次横向扫描。以 100 节（169 英尺/秒）为例：
图 4.16 不同飞行高度下，\(0.25\ \mathrm{mrad}\) 传感器提供的地面分辨率。
每英尺需 4 次扫描，因此在 100 节速度下，扫描频率为 169 × 4 = 676 次/秒。
横向每 3 英寸采样一次，而扫描宽度为：
每 3 英寸采样一次共需 4,000 个样点，因此总采样率为：
每样点 8 位，数据率为：
加上 16% 的典型数据开销，总数据率为约 25 Mbps。
平台速度与高度之比 \((V/H)\) 是一个关键操作参数，单位为 \(\mathrm{rad/sec}\)。从地面观察飞行器，\(V/H\) 即为单位时间内的视角变化速率。图 4.17 显示在 \(V/H = 0.174\ \mathrm{rad/sec}\) 条件下，不同速度-高度组合的对应关系，该值可在限定的数据速率和地雷分辨精度下提供最小飞行高度。
图 4.18 显示了在 \(60^\circ\) 扫描宽度下，以 3 英寸分辨率扫描所需数据速率与平台高度、速度的关系。由此可见，地雷探测任务需低空低速平台，并需处理大量数据。若探测目标尺寸较大（如地堡内坦克），则角分辨率要求降低，可允许更高的飞行高度与速度，或更宽的扫描范围。但由于红外温度范围大、分辨精度高，IRLS 应用总是伴随着高数据率需求。若为无人机平台或需远程传输，需配置高带宽的数据链路。
图 4.17 地雷探测任务下，满足 \(V/H = 0.175\ \mathrm{rad/sec}\) 的高度-速度关系。
图 4.18 扫描 \(60^\circ\) 扇区并实现 3 英寸分辨率所需的数据率随高度变化图。
4.4 红外成像¶
红外成像是指获取并显示二维热图像的过程，类似于电视图像（可见光波段），但工作在不可见红外波段。电子成像系统中，画面被分割成多个像素点（pixel），即显示屏上的点阵。必须有足够的像素才能获得期望质量的图像。系统需采集并存储每个像素点的亮度或亮度+颜色值，并将这些值显示在屏幕对应位置。
显示可以采用光栅扫描方式（见图 4.19），也可以通过像素阵列显示（见图 4.20）。
若成像系统用于地面测绘，像素与地面可分辨距离之间的关系如图 4.21 所示。若系统用于水平或仰视方向观察，该关系仍成立，但像素对应的分辨距离取决于与目标之间的距离。
4.4.1 前视红外（FLIR）¶
FLIR（Forward-Looking Infrared）系统可捕获并显示二维温度分布图像。其工作在远红外波段，在该波段几乎所有物体都会发出红外能量。通过区分物体与背景之间的温差，FLIR 可用于探测与识别多数常见目标。
FLIR 图像为单色（monochromatic），每个像素的亮度表示该点的温度。相比可见光电视，FLIR 有显著优势：可以昼夜工作，且由于依据温度或辐射率对目标进行区分，因此能识别被伪装或树叶遮挡的军事目标。
图 4.19 光栅扫描以近似等间距像素逐行覆盖二维成像区域。
图 4.20 图像可由液晶显示点阵组成，每个元件构成一个像素点。
图 4.21 图像显示中每个像素代表目标距离下的一个可分辨距离单位。
FLIR 系统可采用串行处理、并行处理或二维红外阵列方式，如图 4.22 所示：
- 串行处理：使用两个反射镜对场景进行扫描，将光栅图像依次聚焦到单个红外传感器上。整个图像显示在显像管（CRT）上。像素由每条扫描线的采样数量与扫描线之间的间距共同决定。
- 并行处理：利用一排探测器，在一定角度范围内扫描整个场景。每个阵列元素采集多个采样点，因此像素由阵列中元素数量和每个元素沿扫描线的采样数共同决定。
- 二维阵列处理：通过红外二维阵列一次性采集整个图像区域，每个像素由阵列中对应的一个探测器采集。
图 4.22：(a) 串行 FLIR 使用两个镜面进行光栅扫描，将图像依次聚焦到单个红外传感器上；(b) 并行 FLIR 使用线阵列通过旋转镜扫描场景，每个传感器生成一系列像素；(c) 二维阵列 FLIR 一次性捕获整个图像场景。
FLIR 所产生的数据率 = 每帧像素数量 × 每秒帧数 × 每像素位数（每个像素对应一个采样）。
4.4.2 红外图像跟踪¶
一些现代地对空导弹采用图像制导方式。该方法使用二维红外阵列在远红外波段观察目标附近区域。中温物体（如飞机）在远红外中具有明显辐射特性，因此阵列可以检测出飞机与寒冷天空之间的热对比。
处理器将识别阵列中多个具有特定热对比的像素（见图 4.23），判断其分布是否构成目标，并据此引导导弹飞向目标方向。只需少量像素就可确定目标的大致大小和形状，并区分其与较小的诱饵（相比高质量图像所需的像素数量）。
图 4.23 图像制导系统可通过少量像素识别并跟踪目标。
4.4.3 红外搜索与跟踪（IRST）¶
红外搜索与跟踪（IRST）设备常用于飞机和舰船上，用于探测敌方飞行器。IRST 不生成图像，而是检测在冷背景上出现的较热目标点。它使用红外传感器阵列快速扫描大角度视场，如图 4.24 所示。系统快速覆盖角度区域，检测到目标后向后续传感器系统提供目标跟踪数据。
图 4.24 IRST 传感器利用小阵列扫描大角范围，检测背景中的热目标。
4.5 夜视设备¶
“沙漠风暴”行动于 1991 年 1 月 15 日夜间发起，虽然这一时间点的选择背后有政治与军事方面的多重考虑，但值得注意的是，这一天是新月无月夜，显然“全黑条件下作战能力”是多国联军决策的重要因素之一，而伊拉克军队在白天才能发挥最大战力。
多国联军广泛部署了大量夜视设备，并对部队进行了战术使用培训。这些夜视设备发展至第三代，完全被动，能在无月、阴天等极低照度条件下放大微弱光线。
4.5.1 设备类型¶
夜视设备包括：
- 微光电视（L³TV）；
- 卡车与坦克驾驶员使用的观察器；
- 枪械瞄具；
- 空勤与地勤部队使用的夜视护目镜（NVG）。
与 FLIR 不同，夜视设备放大反射光，而 FLIR 接收目标发射的红外能量。因此，FLIR 可在完全黑暗中运行，而夜视设备则需要少量可用光。
夜视设备相较 FLIR 更便宜，便于大规模部署。此外，由于其工作在光学波段，可提供操控车辆与人员夜间行进所需的视觉线索。但夜视设备不提供周边视野，因此需专门训练方可战术使用。
4.5.2 传统夜间作战¶
夜间作战自古有之，传统方法依赖潜行与士兵的感知延伸。例如，步兵训练中最不受欢迎的“夜间排级突击”演练就是典型。部队需在夜色掩护下悄悄靠近敌方阵地，士兵单列行进，靠帽后发光条识别前方战友。为保护夜视，仅使用红光看地图。训练中鼓励利用周边视野（更敏感于弱光），因直视目标反而可能“看不见”。若成功靠近敌人阵地至最终突击线，则会用照明弹照亮战场，执行白天战术——但这也完全破坏了所有人员的夜视能力。
而今使用现代夜视设备，部队可在完全黑暗中高速机动、精准射击。
4.5.3 技术发展简史¶
在光学放大设备出现前，曾使用“狙击镜”（sniper scope），由红外探照灯与红外瞄准镜构成，理论上可在“完全黑暗”中射击。士兵被告知：先开瞄准镜再开探照灯，以便发现敌人是否开灯——从而先开枪击毙敌人。这类设备也曾用于战术车辆，但存在明显缺陷。
越战期间出现第一代光学增强器（星光镜）。它们可提供几百码的视距，但存在噪音（高频“哨声”）且在强光下会“白屏”，导致图像完全消失。
第二代技术（1980 年代）包括：头盔夜视镜（用于直升机飞行员）、步枪与班组武器瞄具。这一代具备更远的可视距离、快速恢复光饱和后的成像能力，但管寿命较短，且易受座舱照明干扰。为解决此问题，仪表需采用蓝绿光，并配套专用滤光片。
第三代设备提升了灵敏度、缩小体积、延长寿命、减少白屏现象，并扩展至近红外波段。红外感应能力使其可探测 \(1.06\ \mu\mathrm{m}\) 激光指示器。
4.5.4 光谱响应¶
图 4.25 展示了人眼对不同波长的响应，与第二代与第三代夜视器件的响应曲线对比。
4.5.5 实现¶
图4.26展示了第一代光放大器件的工作原理。光线照射到带有特殊涂层的电极屏（倍增极，dynodes）上会引起电子发射，这些电子在真空中通过高压加速，并通过磁场保持聚焦。这些被加速的电子撞击荧光屏后重新转换为光学图像。为了实现所需的放大效果，需要三个级联阶段。
图4.25 第三代夜视器件可在可见光和红外波段工作。
图4.26 第一代光放大器件通过倍增极实现放大。
图4.27展示了第二代器件的工作原理。它们结合了真空器件和微通道板来实现所需的增益。
微通道板是一种玻璃材料，上面分布有大约 \(10^{6}\) 个衬铅的微孔。电子撞击管壁会激发次级电子。次级发射使每个初级电子大约产生 \(3 \times 10^{4}\) 个输出电子。这些次级电子被加速并聚焦到荧光屏上进行显示。
第三代器件的所有放大均在微通道板中实现，如图4.28所示。通道以一定角度排列，以确保初级电子能够撞击管道内壁的铅衬层。
图4.27 第二代夜视器件结合了真空与微通道技术。
图4.28 第三代夜视器件的所有增益均在微通道板中产生。
4.6 激光目标指示¶
激光指示器和测距仪长期以来被用于对付固定和机动的地面目标，如今它们对直升机和固定翼飞机也构成了重大威胁。
4.6.1 激光指示器的工作原理¶
当激光照射目标时，目标表面会产生显著的激光散射能量。带有激光接收器的导弹可以追踪这种散射，从而实现极为精确的目标打击。通常，激光照射器（称为指示器）会进行编码，这提高了导弹接收器区分太阳反射光和其他干扰能量源的能力。
导弹必须具备某种制导方案（多传感器、移动光阑等）以提供指向目标的角误差信号。其接收器设计为仅接收与指示器波长相同的激光能量。其处理电路会识别正确的编码，并将角误差信号转换为制导指令。
如图4.29所示，指示器并不一定需要安装在攻击平台上。在这种情况下，一架飞机或无人机将指示器对准目标并跟踪目标（若目标在移动），而第二架飞机发射的导弹则依靠目标上的指示散射进行追踪。这类导弹属于“发射后不管”武器，允许攻击飞机在发射导弹后立即转向其他目标或撤离区域。而指示目标的飞机必须保持对目标的视距，直到导弹命中为止。
图4.30展示了地对地激光指示攻击的情况。攻击平台将激光指示器对准目标，并发射自身的激光制导导弹。整个交战过程中必须保持视距，以确保指示器持续照射目标。然而，在某些系统中，导弹本身携带激光，这使得即使目标机动以规避攻击平台的视距，攻击仍可继续。需要注意的是，攻击平台上的激光测距仪可提供极其精确的目标距离，从而生成非常紧凑的射击解算，这会使任何对抗措施更加困难。
图4.29 一架空中平台将激光指示器对准目标，使另一平台发射的导弹能够追踪来自目标的散射。
图4.30 地面机动武器能够进行激光指示并发射制导导弹。
4.6.2 激光告警¶
对抗激光制导武器的第一步是确认目标资产上是否已被激光指示器照射。这需要使用激光探测系统，如图4.31所示，广泛应用于地面机动平台和空中平台。这些系统通常在平台周围分布有四个或六个传感器。由于每个传感器覆盖 \(90^{\circ}\) 的方位角，因此四个传感器可提供 \(360^{\circ}\) 的全方位覆盖，以及大约 \(\pm 45^{\circ}\) 的俯仰覆盖，这通常对地面车辆已足够。飞机通常配置六个传感器，提供近似球形（4球面度）的覆盖。
每个传感器配备透镜，将入射的激光信号聚焦到二维阵列上，从而能精确定位激光方向至单像素（每个阵列元件对应1像素）。如果将多个传感器输出作为干涉仪的元素使用，则可以实现更高的定位精度。
图4.31 激光告警接收机能够探测激光指示器的存在、激光类型及其发射方向。
激光告警接收机处理器可判定接收到的激光类型及其到达方向。它要么将这些信息传递给雷达告警接收机（提供综合威胁显示），要么驱动自身的独立威胁显示器。激光告警接收机还可支持针对激光指示器或相关武器的对抗措施。
如果低功率激光在包含导弹的角空间中扫描（如图4.32所示），激光会透过导弹接收器的透镜，反射自导弹探测阵列，并在反射信号再次通过导弹透镜时进一步增强，最终被防御平台上的接收机接收。通过接收并进行到达方向分析，对抗系统可确定导弹的角位置。
尾焰探测器是对抗系统定位导弹的另一种方式。
4.6.3 激光制导导弹的对抗措施¶
针对激光制导导弹存在主动和被动两类对抗措施。
主动对抗措施（见图4.33）包括对导弹或激光指示器进行反击。由于导弹位置可以通过尾焰探测或激光反射探测确定，因此可生成反导弹的射击解算。激光指示器必须保持对目标的视距，因此精确的激光告警接收机可提供攻击指示平台（地面或空中）的射击解算。
导弹还可以通过电子方式被攻击，例如使用高功率激光致盲导弹接收器（使其传感器饱和）或直接损坏传感器。
如果低功率激光携带欺骗性干扰信号，使导弹接收器传递错误的角误差信号至制导系统，导弹便可能偏离目标。
图4.32 激光从敌方接收器中的探测器反射，并因两次通过敌方接收器透镜而增强。
图4.33 主动激光对抗措施包括干扰、对指示器或导弹的反击，或致盲导弹接收器。
被动对抗措施则通过遮蔽目标，使攻击平台难以跟踪目标并保持激光准直照射。遮蔽还会降低激光在目标上的散射功率。最后，遮蔽会削弱激光信号传播至导弹接收器，剥夺其制导所需的角误差信号。
专门配方的烟雾可遮蔽红外、可见光或紫外信号，是重要的对抗措施。地面目标上的喷水系统也能在平台周围产生浓雾，有效遮蔽广泛频率范围的信号。
4.7 红外对抗措施¶
针对红外制导导弹的对抗措施包括干扰弹、干扰机、诱饵和红外箔条。
4.7.1 干扰弹¶
针对红外制导导弹的主要对抗措施是高温干扰弹，从飞机上释放以打破现有类型导弹的锁定。干扰弹使导弹失去对飞机的锁定，转而追踪干扰弹。尽管干扰弹远小于其所保护的飞机，但温度显著更高，因此辐射出更多的红外能量。如图4.34所示，导弹跟踪器会跟踪其视场内所有红外能量的质心。由于干扰弹能量更大，能量质心更靠近干扰弹。随着干扰弹与受保护飞机逐渐分离，质心被拉向干扰弹。一旦飞机离开导弹的跟踪视场，导弹就只会追踪干扰弹。
图4.34 干扰弹的红外能量大于目标，导弹在跟踪器中会朝向红外能量质心，从而被引诱偏离目标。
新型武器使用所谓的“双波段”跟踪器来克服高温干扰弹的能量优势。图4.2中的黑体曲线表明，不同温度目标都有唯一的能量与波长关系曲线。如图4.35所示，温度为 \(2,000 \mathrm{~K}\) 的干扰弹的光谱辐射随波长的分布与温度较低的被跟踪飞机显著不同。通过在两个波长（即两个颜色）上测量并比较能量，传感器实际上能够确定所跟踪目标的温度。双波段跟踪技术可以区分出更热的干扰弹并继续跟踪真正的目标。这显著增加了对抗措施的复杂性。为了欺骗双波段跟踪器，必须使用在正确温度下的大型抛弃物，或采用其他方法欺骗导弹传感器，使其在两个测量波长上接收到正确的能量比值。
图4.35 双波段传感器通过比较两个频率上的能量来确定目标温度。
干扰弹的缺点在于它们是消耗品，数量有限。此外，由于温度极高，它们具有显著的安全风险，因此不能在民用飞机上使用。
4.7.2 红外干扰机¶
红外干扰机产生红外信号，干扰传递到红外制导武器传感器的制导信号。它们提供的红外信号类似于目标能量通过光阑时所产生的红外能量（见第4.2节）。当干扰信号与调制的目标能量信号同时被导弹红外传感器接收时，会导致跟踪器产生错误的制导指令。
最佳使用红外干扰机需要了解被干扰导弹寻的器的自旋和切割频率。这可以通过使用激光扫描导弹跟踪器来测量。红外探测器表面具有反射性，而透镜在激光入射和返回时都会增强信号（双重优势）。随着光阑在传感器上移动（见第4.2节），反射信号的强度会变化。这使处理器能够重建到达武器红外传感器的能量波形和相位。
一旦确定了导弹跟踪信号，红外干扰机就能产生如图4.36所示的错误脉冲模式，使导弹跟踪信号产生错误的转向指令，这与欺骗性射频干扰机的效果类似。在没有特定攻击导弹的直接跟踪信息时，也可以生成并发射通用的虚假跟踪信号。
红外干扰信号由红外能量脉冲组成，可以通过多种方式产生。一种方式是闪烁氙灯或弧光灯。另一种方式如图4.37所示，是通过机械快门控制一块高温材料（称为“热砖”）的曝光时间。快门的开启使热砖暴露，从而产生所需的干扰信号。这两种方法都能在大角度范围内产生干扰信号，为多个方向提供保护。
图4.36 更强的干扰信号与导弹红外接收机中的目标红外特征叠加，扭曲了导弹寻的器处理的角度跟踪信号。
图4.37 红外干扰机可以通过打开机械快门，将一块高温材料“热砖”依次暴露给威胁传感器，从而产生干扰信号。
第三种方法是使用红外激光来产生干扰信号。激光易于调制，能够产生极高强度的干扰信号，但其本质上波束较窄。因此，它必须精确指向所干扰的跟踪器。这需要由具备高角分辨率的红外传感器控制的波束指向系统。该传感器通常探测携带跟踪器的平台的红外特征（如导弹）。由于在接收端信号水平很高，红外激光干扰机能够保护大型平台。
需要注意的是，如果安装在受保护目标上的干扰机未能成功欺骗导弹跟踪器，它可能会反而充当信标，提高导弹的跟踪精度。
4.7.3 红外诱饵¶
红外诱饵可用于将红外导弹从各种受保护平台引开。诱饵可以固定，也可以机动，以优化对武器跟踪器的欺骗效果。在某些情况下，诱饵可以比干扰弹更大，从而在较低温度下提供更多能量。
辐射出与固定或机动地面目标相同数量级红外能量的诱饵能够饱和敌方的目标指示能力。
4.7.4 红外箔条¶
如果从飞机上释放或通过舰艇发射火箭释放具有显著红外特征的材料，它将在对抗红外制导武器时提供与雷达箔条对抗雷达制导武器相似的保护能力。红外箔条可以燃烧或阴燃以产生合适的红外特征，或通过快速氧化提高温度至合适水平。由于箔条云占据了较大的几何面积，它对某些类型的跟踪可能更有效。与射频箔条类似，红外箔条既可用于打破导弹锁定，也可用于提高背景温度，从而增加目标获取的难度。