王 永

(海軍裝備部重慶地區(qū)軍事代表局 成都 610100)

1 引言

雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)(以下簡(jiǎn)稱“復(fù)合制導(dǎo)”)是一種公認(rèn)的較好的復(fù)合制導(dǎo)方式。研究人員從未停止對(duì)其實(shí)施干擾的技術(shù)手段的研究,提出了多種對(duì)抗復(fù)合制導(dǎo)的新型干擾手段,如人工水霧[1]、寬波段氣懸體[2]、泡沫云[3]、燃燒型發(fā)煙劑[4]、寬波段煙幕干擾劑[5]等,且從理論上說(shuō),這些復(fù)合干擾措施能有效對(duì)抗復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈,但目前這些新型干擾技術(shù)并不完全成熟,實(shí)際使用中仍更多采用傳統(tǒng)的干擾手段,如對(duì)抗雷達(dá)采用的箔條、角反射器、有源干擾機(jī)等,又如對(duì)抗紅外成像采用的面源誘餌、煙幕、強(qiáng)激光等,以及它們的合理組合。本文研究主要是為了盡可能詳細(xì)分析出復(fù)合制導(dǎo)過(guò)程中可能面臨的干擾手段,以及可能采取的對(duì)抗措施及其預(yù)期抗干擾效果,最終為研究復(fù)合制導(dǎo)的干擾與抗干擾技術(shù)提供討論依據(jù)。因此首先分析了反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)過(guò)程中可能面臨的干擾手段,將受干擾階段分為開(kāi)機(jī)搜索階段和跟蹤階段。按照敵方施放干擾的戰(zhàn)術(shù)意圖,將開(kāi)機(jī)搜索階段可能面臨的干擾分為迷惑干擾和沖淡干擾兩類,將跟蹤階段可能面臨的干擾分為轉(zhuǎn)移干擾、質(zhì)心干擾、壓制干擾和欺騙干擾四類。隨后用多種干擾器組合形成上述各類干擾,并詳細(xì)分析了對(duì)抗各類干擾可采用的各項(xiàng)措施及預(yù)期對(duì)抗效果。

2 面臨的干擾

復(fù)合制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)過(guò)程通常是首先雷達(dá)開(kāi)機(jī)搜索并捕獲目標(biāo),然后進(jìn)入跟蹤狀態(tài),制導(dǎo)過(guò)程中有兩種受到干擾的情形,一是末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)機(jī)搜索階段就受到干擾,從而捕獲到干擾,并隨之轉(zhuǎn)入跟蹤;二是雷達(dá)正確跟蹤目標(biāo)后,敵方施放干擾以使導(dǎo)彈跟蹤點(diǎn)偏離目標(biāo)或完全轉(zhuǎn)移到干擾源上。

2.1 開(kāi)機(jī)搜索階段的干擾

開(kāi)機(jī)搜索階段可能遇到迷惑干擾和沖淡干擾兩種干擾方式。

1)迷惑干擾

艦載雷達(dá)偵察告警設(shè)備發(fā)現(xiàn)敵方搜索雷達(dá)開(kāi)機(jī)搜索時(shí),用遠(yuǎn)程箔條干擾火箭向本艦周?chē)^遠(yuǎn)距離發(fā)射若干枚箔條彈,形成多個(gè)雷達(dá)假目標(biāo)。箔條云的雷達(dá)截面積應(yīng)與被掩護(hù)的艦艇相當(dāng),對(duì)敵方搜索雷達(dá)起到擾亂與飽和壓制的作用,從而降低艦船的暴露概率[6]。

2)沖淡干擾

根據(jù)投放的干擾源不同,沖淡干擾可分為箔條沖淡干擾、漂浮有源沖淡干擾和懸停式有源沖淡干擾三種。在雷達(dá)末制導(dǎo)開(kāi)機(jī)前,向艦船周?chē)倪m當(dāng)位置發(fā)射多枚箔條彈、多個(gè)漂浮式有源干擾或多個(gè)懸停式有源干擾,形成多個(gè)假目標(biāo),使導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)機(jī)搜索時(shí)首先捕捉到假目標(biāo)。

2.2 跟蹤階段的干擾

按照干擾的戰(zhàn)術(shù)意圖,跟蹤階段受到的干擾可分為轉(zhuǎn)移干擾、質(zhì)心干擾、壓制干擾、遮蔽干擾等,形成這些干擾方式的干擾來(lái)源分別為:

?轉(zhuǎn)移干擾:箔條、反射器[7]、紅外誘餌(點(diǎn)源、面源)、弦外有源、艦上有源、組合轉(zhuǎn)移干擾;

?質(zhì)心干擾:箔條、反射器、紅外誘餌、組合質(zhì)心干擾;

?壓制干擾:雷達(dá)強(qiáng)噪聲壓制、激光致盲、組合壓制干擾;

?遮蔽干擾:箔條遮蔽、煙幕遮蔽、箔條與煙幕組合遮蔽干擾。

2.2.1 轉(zhuǎn)移干擾

轉(zhuǎn)移干擾是在我方導(dǎo)彈已經(jīng)跟蹤敵方艦船之后,敵方艦船為擺脫跟蹤狀態(tài)而采用的一種干擾方式。此時(shí),艦船將在距艦身較近的適當(dāng)位置施放有源或無(wú)源干擾,同時(shí)實(shí)施距離拖引干擾、噪聲壓制干擾、煙幕遮蔽干擾,致使我彈載末制導(dǎo)雷達(dá)丟失目標(biāo),并重新搜索,進(jìn)而跟蹤有源或無(wú)源假目標(biāo),然后艦船迅速機(jī)動(dòng)逃逸。

2.2.2 質(zhì)心干擾

質(zhì)心干擾是在轉(zhuǎn)移干擾方式無(wú)效后使用的一種干擾手段。在實(shí)施干擾時(shí),艦船在艦身周?chē)┓哦鄠€(gè)弦外有源或無(wú)源干擾,使艦船與假目標(biāo)同時(shí)處于我方彈載探測(cè)器的距離跟蹤波門(mén)之內(nèi),使我探測(cè)器無(wú)法分辨,進(jìn)而輸出錯(cuò)誤的目標(biāo)角度測(cè)量信息。此時(shí)艦船根據(jù)風(fēng)向快速機(jī)動(dòng),減小艦船在傳感器跟蹤波門(mén)的面積,致使我反艦導(dǎo)彈偏向干擾,降低敵方艦船受損概率。

2.2.3 壓制干擾

壓制干擾包括雷達(dá)有源壓制干擾和激光壓制干擾。

對(duì)雷達(dá)實(shí)施的有源壓制性干擾的形式一般為窄帶瞄準(zhǔn)式和寬帶阻塞式兩種,其干擾信號(hào)一般為噪聲調(diào)頻(噪聲調(diào)相)、噪聲調(diào)幅和噪聲調(diào)頻調(diào)幅等,致使雷達(dá)接收機(jī)無(wú)法提取有效目標(biāo)信號(hào)[8]。

激光壓制就是采用激光照射導(dǎo)彈,由于敵方位于導(dǎo)彈的紅外視場(chǎng)內(nèi),因此敵方艦船上發(fā)射出來(lái)的照射在導(dǎo)彈上的激光能量也能匯聚到紅外探測(cè)器平面上,形成軟破壞或硬破壞。激光致盲武器是極其有效的紅外對(duì)抗手段,1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)在B52飛機(jī)上裝備了激光致盲設(shè)備,實(shí)戰(zhàn)證明其效果良好[9]。

2.2.4 遮蔽干擾

傳統(tǒng)的遮蔽干擾包括箔條遮蔽干擾和煙幕遮蔽干擾。敵方艦船在我方導(dǎo)彈來(lái)襲方向上布設(shè)箔條云,形成干擾長(zhǎng)廊,致使我方導(dǎo)彈無(wú)法獲取有效的目標(biāo)回波[11～12]。煙幕干擾是利用煙幕彈在空中爆炸后形成的煙幕墻以遮蔽的方式對(duì)紅外成像系統(tǒng)實(shí)施干擾[13]。

3 抗干擾措施

3.1 開(kāi)機(jī)搜索階段的抗干擾措施

開(kāi)機(jī)搜索階段,如果敵方施放了干擾,這些干擾都是針對(duì)雷達(dá)施行的,因此雷達(dá)需要具有一定的抗干擾能力。但如果雷達(dá)不能有效對(duì)抗這些干擾,那么雷達(dá)掃描一周過(guò)程中就可能采集到包括真目標(biāo)和假目標(biāo)在內(nèi)的多個(gè)目標(biāo)信號(hào)。此時(shí),雷達(dá)需要依據(jù)事先的準(zhǔn)則在預(yù)定方位范圍內(nèi)選擇一個(gè)目標(biāo)。此目標(biāo)有可能是真目標(biāo)也可能是干擾。之后雷達(dá)對(duì)此選定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。如果所跟蹤的是一個(gè)干擾,那么有兩種情況發(fā)生:

1)干擾失效,雷達(dá)“跟丟了目標(biāo)”,于是記憶跟蹤一段時(shí)間,如果干擾不再出現(xiàn),記憶制導(dǎo)時(shí)間段過(guò)后雷達(dá)開(kāi)始重新搜索;如果干擾又出現(xiàn),則繼續(xù)跟蹤,之后可能轉(zhuǎn)到1)或2);

2)紅外開(kāi)始起作用后識(shí)別出其是假目標(biāo),于是開(kāi)始重新搜索。此時(shí)需要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題就是雷達(dá)重新搜索時(shí),還能選擇攻擊哪些目標(biāo)?這需要考慮導(dǎo)彈的最大過(guò)載,在此最大過(guò)載允許條件下是否能夠命中此新目標(biāo)。

可求得導(dǎo)彈最大過(guò)載aM與可命中目標(biāo)最大方位角θmax(目標(biāo)方位角即為視線與彈軸的夾角)范圍的關(guān)系

也就是說(shuō),凡是距離導(dǎo)彈約為r且視線與彈體縱軸夾角在±θmax范圍內(nèi)的目標(biāo),導(dǎo)彈都可以轉(zhuǎn)過(guò)彎去將其擊中,如圖1所示。

可見(jiàn),空間的一個(gè)目標(biāo)是否具備被導(dǎo)彈擊中的基本條件,是由導(dǎo)彈的最大可用過(guò)載aM和目標(biāo)相對(duì)導(dǎo)彈的位置(r,θ)共同決定的。由于導(dǎo)彈的最大可用過(guò)載是確定已知的,因此空間的一個(gè)目標(biāo)是否具備被導(dǎo)彈擊中的基本條件完全由導(dǎo)彈的位置(r,θ)確定,于是可得導(dǎo)彈最大過(guò)載限制下的可攻擊目標(biāo)選擇依據(jù)為:

假設(shè)雷達(dá)與紅外搜索時(shí),空間存在的可能目標(biāo)集合為

集合中各個(gè)元素是由雷達(dá)第一次開(kāi)機(jī)搜索得到目標(biāo)數(shù)據(jù)與當(dāng)前時(shí)刻導(dǎo)彈的位置確定的。則能夠被雷達(dá)搜索到且被導(dǎo)彈攻擊到的目標(biāo)集合為

式中,α為彈體縱軸與參考方向的夾角,即航向角,max{ηRM}為雷達(dá)的最大方位搜索視場(chǎng)半角。能夠被紅外搜索到且被導(dǎo)彈攻擊到的目標(biāo)為

圖1 導(dǎo)彈可攻擊目標(biāo)范圍

接下來(lái)的問(wèn)題便是如何按此依據(jù)選擇新的攻擊對(duì)象。

根據(jù)雷達(dá)開(kāi)機(jī)掃描后得到的海面多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量建立其“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”,所謂戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖就是幾個(gè)目標(biāo)與導(dǎo)彈之間的相對(duì)位置關(guān)系。由于艦艇運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較慢,盡管之前導(dǎo)引頭工作在對(duì)單一目標(biāo)的跟蹤狀態(tài),仍然可以在需要重新選擇攻擊目標(biāo)時(shí)調(diào)入之前的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖,并根據(jù)當(dāng)前的導(dǎo)彈位置數(shù)據(jù)將其更新。更新后的“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”可以很好地解決以上重新選擇跟蹤目標(biāo)時(shí)遇到的兩個(gè)問(wèn)題。具體實(shí)施步驟如下:

1)用雷達(dá)第一次開(kāi)機(jī)時(shí)的導(dǎo)彈的位置以及各個(gè)“可能目標(biāo)”的位置(r,q)建立初始的“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”;

2)如果需要重新搜索目標(biāo)則轉(zhuǎn)入3),如果不需要?jiǎng)t保持對(duì)原目標(biāo)的跟蹤;

3)依據(jù)初始“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”以及當(dāng)前時(shí)刻導(dǎo)彈的位置更新“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”,獲得空間存在的可能目標(biāo)集合,即式(2);

3)按照式(5),檢查是否存在能夠被雷達(dá)與紅外都搜索到且被導(dǎo)彈攻擊到的目標(biāo),若有,選擇其中方位偏差最大的一個(gè)進(jìn)行小方位搜索,若無(wú),轉(zhuǎn)入5);

4)按照式(3)和(4),檢查是否存在能夠被雷達(dá)或紅外搜索到且被導(dǎo)彈攻擊到的目標(biāo),若有,則選擇一個(gè)方位偏差最小的一個(gè)進(jìn)行小方位搜索,若無(wú),則全方位搜索。

3.2 跟蹤階段的抗干擾措施

3.2.1 抗轉(zhuǎn)移干擾措施

首先,要成功施行轉(zhuǎn)移干擾需要兩個(gè)有效步驟:一是使導(dǎo)引頭失去信號(hào)一段時(shí)間,迫使導(dǎo)引頭重新搜索目標(biāo);二是使導(dǎo)引頭重新搜索目標(biāo)時(shí)搜捕到干擾源。

步驟一的手段包括:距離拖引干擾、雷達(dá)有源壓制干擾。這兩種干擾措施可能單獨(dú)使用也可能組合使用,能形成表1所示的3種干擾方式,對(duì)這3種干擾方式可采用的對(duì)抗措施以及預(yù)期對(duì)抗效果也列在表中。

表1 轉(zhuǎn)移干擾第一步驟的干擾方式及其對(duì)抗措施和預(yù)期效果

假設(shè)第一個(gè)步驟干擾成功,即導(dǎo)引頭失去目標(biāo)信號(hào)開(kāi)始重新搜索。第二步驟的手段包括:箔條、反射器、紅外面源誘餌(點(diǎn)源誘餌認(rèn)為紅外可以抗掉)、弦外有源干擾機(jī)等,這四種干擾措施可能單獨(dú)使用也可能合理組合使用,這里只考慮兩兩復(fù)合的形式,于是可形成表2所示的7種干擾方式。對(duì)這7種干擾方式的對(duì)抗措施都是進(jìn)行干擾識(shí)別,若判斷其為干擾,則丟棄,否則轉(zhuǎn)入跟蹤。干擾效果及預(yù)期抗干擾效果也列在表中。

表2 轉(zhuǎn)移干擾第二步驟的干擾方式及其對(duì)抗措施和預(yù)期效果

從以上對(duì)兩個(gè)步驟的分析可看出,盡管對(duì)轉(zhuǎn)移干擾的第二個(gè)步驟中的“箔條+紅外面源誘餌”、“反射器+紅外面源干擾”和“紅外面源誘餌+弦外有源干擾”這三種復(fù)合干擾方式的對(duì)抗效果較差,但復(fù)合制導(dǎo)對(duì)第一個(gè)步驟具有較好的對(duì)抗效果,也就是說(shuō)復(fù)合制導(dǎo)不容易失去對(duì)目標(biāo)的跟蹤信號(hào)?？梢?jiàn),要對(duì)復(fù)合制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈成功施轉(zhuǎn)移干擾是比較困難的。

3.2.2 抗質(zhì)心干擾措施

實(shí)施質(zhì)心干擾的依據(jù)是使艦船與假目標(biāo)同時(shí)處于導(dǎo)引頭的距離跟蹤波門(mén)之內(nèi),使導(dǎo)引頭無(wú)法分辨。應(yīng)該看到,跟蹤波門(mén)的精確選取提高抗質(zhì)心干擾的能力。因?yàn)橹灰诒ＷC真實(shí)目標(biāo)可跟蹤的條件下選取到最小的跟蹤波門(mén),則質(zhì)心干擾出現(xiàn)在跟蹤波門(mén)之內(nèi)的概率將相應(yīng)減小。雷達(dá)與紅外融合跟蹤精度應(yīng)高于單一體制的制導(dǎo)跟蹤精度,因此能減小波門(mén)尺寸,從而提高質(zhì)心干擾對(duì)抗能力。

以下是在波門(mén)選取工作沒(méi)有將質(zhì)心干擾源排除在波門(mén)之外的情形下展開(kāi)的研究。

質(zhì)心干擾的具體實(shí)施干擾的手段可能有箔條、反射器、紅外面源誘餌、弦外有源干擾機(jī)等,這四種干擾措施可能單獨(dú)使用也可能合理組合使用,這里只考慮兩種復(fù)合的形式,于是可形成表3所示的7種干擾方式,對(duì)這7種干擾方式的對(duì)抗措施以及預(yù)期對(duì)抗效果也列在表中。

表3 質(zhì)心干擾方式及其對(duì)抗措施和預(yù)期效果

可見(jiàn),若跟蹤波門(mén)限定功能不強(qiáng),則導(dǎo)彈容易受到“箔條+紅外面源誘餌”、“反射器+紅外面源干擾”和“紅外面源誘餌+弦外有源干擾”三種質(zhì)心干擾方式的干擾。

3.2.3 抗壓制干擾措施

敵方實(shí)施壓制干擾包括雷達(dá)有源壓制干擾和激光壓制干擾,以及它們的組合使用,因此將可能有三種壓制干擾方式,它們的抗干擾措施以及預(yù)期對(duì)抗效果如表4所示。

表4 壓制干擾方式及其對(duì)抗措施和預(yù)期效果

可見(jiàn),只有當(dāng)導(dǎo)彈同時(shí)受到雷達(dá)有源壓制和激光致盲壓制時(shí),才容易被干擾成功。

3.2.4 抗遮蔽干擾措施

遮蔽干擾包括箔條遮蔽干擾和煙幕遮蔽干擾,以及它們的合理組合使用。因此將可能有三種壓制干擾方式,它們的抗干擾措施和預(yù)期效果如表5所示。

表5 遮蔽干擾方式及其對(duì)抗措施和預(yù)期效果

可見(jiàn),當(dāng)導(dǎo)彈同時(shí)受到箔條與煙幕遮蔽時(shí)容易被干擾成功。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)復(fù)合制導(dǎo)過(guò)程中可能遇到的各種干擾進(jìn)行了詳細(xì)分類。將受干擾階段分為開(kāi)機(jī)搜索階段和跟蹤階段。分析得出導(dǎo)彈的最大可用過(guò)載與重新搜索目標(biāo)時(shí)還能攻擊哪些目標(biāo)之間的關(guān)系,并用“戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖”來(lái)解決重新搜索目標(biāo)時(shí)的目標(biāo)選擇問(wèn)題。用多種干擾器組合形成跟蹤階段的各類干擾,并分析了對(duì)抗各類干擾可采用的措施及預(yù)期對(duì)抗效果。從中可以對(duì)復(fù)合制導(dǎo)的抗干擾能力的長(zhǎng)處和短處有清晰的了解,可供研究人員討論參考。

[1]沈均平,劉建永,胡登高,等.兩棲裝甲車(chē)輛對(duì)抗紅外/毫米波復(fù)合制導(dǎo)方法研究[J].激光與紅外,2007,37(4):366～369

[2]陳兵,李澄俊,徐銘,等.寬波段氣懸體對(duì)紅外、毫米波衰減性能研究[J].兵工學(xué)報(bào),2007,28(8):943～947

[3]金良安,戰(zhàn)希臣,付建國(guó),等.提高泡沫云對(duì)紅外/毫米波復(fù)合制導(dǎo)干擾效果的實(shí)用途徑研究[J].紅外與毫米波學(xué)報(bào),2006,25(3):188～191

[4]關(guān)華,潘功配,朱晨光,等.一種燃燒型抗紅外/毫米波雙模發(fā)煙劑研究[J].火工品,2004(3):13～19

[5]任慧,喬小晶,焦清介.抗紅外/毫米波雙模制導(dǎo)的煙幕劑研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2002,30(6):35～37

[6]邱鵬宇.反艦導(dǎo)彈復(fù)合導(dǎo)引頭抗干擾性能仿真研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2006:4

[7]柴剛,陸益敏,陳曉明.角反射器在海軍中的戰(zhàn)術(shù)使用[J].艦船電子對(duì)抗,2006,29(5):11～14

[8]呂相銀,黃超超,凌永順.面源型紅外誘餌對(duì)紅外成像制導(dǎo)干擾的評(píng)析[J].電子對(duì)抗技術(shù),2004,19(5):41～45

[9]李海燕,何友金,孟慶鳳.激光對(duì)紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的干擾與損傷分析[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào),2006,21(3):357～360