低空防御系统中探照灯的应用及控制方法分析

吕振彬　秦凯丽　周雷　凌云　余辉　李曙光

摘要：本文提出利用探照灯对低空目标进行警戒的方法，结合高性能伺服转台，实现方位向360°连续旋转、俯仰向±90°的强光警戒。对该设备进行程序控制，可以输出断续光照。实测作用距离超过3km，在630m处光照度超过11lux，符合低空防御技术要求。

关键词：探照灯;低空防御;补光

一、引言

在低空监视和安防领域[1-3]，需要利用探照灯或类似强光设备对相关空域进行扫描照射，对入侵目标进行警戒和驱离[4-7]。该设备通过向目标照射强光，不仅对载人小型飞行器的飞行员具备警戒效果，对于应用越来越广泛的无人机，因为向无人机携带的摄像头发射强光而同样具备警戒和驱离效果。

传统探照灯常采用高压氙灯作为探照灯光源，该设备体积大、功耗高、重量大，安装布置较为困难。新式的小巧型强光设备作为探照灯，对低空目标实施警戒。该设备采用激光激发荧光物质发出白光，发光强度高，适合重要安全场所布置使用。

本文根据探照灯光斑测量结果，提出探照灯的控制方法，该方法已经在核电相关核电站低空防御系统中获得应用。

二、新型探照灯连接图

探照灯实物图如图1所示：

探照灯采用灯头加伺服转台的组合方式，外部220V交流电源经适配器转换为12V直流电为灯头和转台供电，控制命令通过串口方式对伺服转台和灯头进行控制[8-10]。探照灯连接图如图2所示：

三、新型探照灯基本性能测量

为了对新型探照灯进行定性和半定量测试，在晴朗夜间减少外界光源污染的条件下对探照灯作用距离、一定距离光照度和发散角进行测量。

首先在3km处通过人眼感光，定性地观察探照灯的发光，可以感受到明显的刺眼光芒，验证该设备对人眼的告警作用。然后依据探海上船舰用探照灯的国家标准对光照度进行定量测量，在距离630m测得光照度最大值可达17lux，接近蜡烛的光照度。最后对探照灯发散角进行测量，测量示意图如图3所示。

利用照度计对探照灯的发散角进行定性半定量测量。对光斑不同位置的光照度进行测量。探照灯距离光斑测量平面距离为L，光斑中心（光照度最大处）距离测量点距离为d，则发散角可以表示为：

由于光斑水平和垂直方向较为均匀，选取其中一個方向测量即可。为方便起见，选取水平方向测量探照灯的发散角。

测量结果绘制成角度/°-照度/lux曲线如下图所示：

根据上述测量结果，采用定性半定量方式估计发光发散角。取最大光照度90%处作为光斑阈值选取点，可得公式（1）读出发散角约为：0.45°。如果以50%光照度最大值点作为阈值点，对应发散角约为1°。

本文还对伺服转台的方位角和垂直转动范围和转速进行了测量。方位角转动范围可以实现连续360°转动，该转动方式与传统探照灯仅能实现左右转动的方式不同，更具有灵活性。垂直转动范围实测可实现±90°转动。实测水平转动速度可达到42°/s，垂直转动速度实测15°/s。

四、探照扫描搜索和闪光告警控制方法

探照灯扫描搜索工作时，控制中心利用RS485串口[11]对其发送探照灯常开命令，对伺服转台发送相关空域扫描指令。

探照灯本身无法对目标成像，需要利用光电设备监视识别目标，确认后，由系统指挥控制中心对探照灯发送闪光告警命令。闪光告警命令根据远近调整频次，以区别紧急程度。下图所示为目标值在不同距离范围开始的告警命令。当目标进入3km范围内时，探照灯即开启2s周期的频闪告警灯光信号;当目标进入2km范围内时，探照灯即开启1s周期的频闪告警灯光信号;当目标进入1km范围内时，探照灯即开启0.5s周期的频闪告警灯光信号。

五、结束语

本文采用新型探照灯作为低空防御中针对载人飞行器警戒的强光设备。在测量探照灯水平连续转动360°、垂直转动±90°以及其他光照基本性能的基础上，提出搜索探照、闪光告警的不同控制方式。该技术在相关核电站低空防御系统中获得实际应用，取得预想效果。

作者单位：吕振彬    秦凯丽    周雷    凌云    余辉    李曙光    上海航天电子通讯设备研究所

参  考  文  献

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