【摘 要】本文針對引信較易受到海雜波的干擾特性進行了分析研究,綜合歸納其干擾特性,并提出了相應的抗干擾技術措施。
【關鍵詞】引信 海雜波 抗干擾
1 海雜波干擾分析
通過國內(nèi)外多年的理論研究,可得出海雜波的幅度統(tǒng)計特性如用瑞利分布或者對數(shù)正態(tài)分布來表示與海雜波的實測結果擬合較好:海面總反射回波信號是許多統(tǒng)計獨立的單元反射體各自反射回波的矢量、相位的合成。根據(jù)中心極限定理,它們的合成波應服從正態(tài)分布,其包絡符合瑞利分布。若以x表示海雜波幅度的均方根值,其概率密度為:
(1)
(2)
式中:x為海雜波幅度的均方根值。但是瑞利分布僅在低海情照射的情況下適用,當在高海情時,海雜波幅度的起伏并不與瑞利分布相符。此時用對數(shù)正態(tài)分布、規(guī)律擬合更好些。對數(shù)正態(tài)分布,就是隨機變量X本身并不服從正態(tài)分布,它的對數(shù)lnX服從正態(tài)分布N(,),其概率密度分布為:
(3)
式中:x為海雜波幅度;Lc為lnx的平均值;R2為lnx的方差。海雜波具有以下特點:
a)與激光入射角密切相關,入射角度越接近垂直入射方向,反射能量越大;
b)在無浪條件下,海雜波干擾回波信號變化較??;在有浪條件下,海雜波干擾回波信號變化較大;
c)對于激光來說,海面是極其復雜的反射體,海面反射的激光回波隨著海面狀況的千變?nèi)f化而不同,產(chǎn)生連續(xù)回波的概率較小。
2 抗海雜波干擾技術措施
2.1 光束照射技術
由各種風速下反射概率的角分布可知,對激光引信作用的海面特征概括為兩點:即海面波反射激光的概率隨風速增大而減小,也就是說海浪越高反射概率越低;海面波狀態(tài)(用斜率或波高表示)分布符合高斯分布規(guī)律。依據(jù)這種特征,激光引信就可對海浪信息采用統(tǒng)計方法處理。在導彈掠海飛行時,電子線路對海面波高進行統(tǒng)計,因激光引信有精確測高功能,在掠海一段時間里,精確統(tǒng)計出各種浪高出現(xiàn)的概率,從而可確定出一個該海情下最高浪高概率閡值,隨著飛行時間變化,這個閡值也要不斷進行調(diào)整,以適應彈道變化,只有當導彈飛越目標時才滿足超越概率閾值而起爆。
最遠的截止距離應被限定在小于導彈最低飛行高度以使海浪不被探測到。導彈的側向或上方通道可根據(jù)要求設計得遠些。這種方法適用于艦空導彈攻擊掠海導彈和飛機。對于這種導彈,激光引信還可以采用距離門變換法,由遠門首先探測到海浪,然后自動調(diào)整電子門。激光相干探測很適用這種導彈,光多卜勒體制很容易監(jiān)別出相對靜止的海浪和高速飛行的目標。
2.2 波門壓縮技術
采用波門壓縮技術,自適應將海雜波抑制在作用距離外,如以色列的巴拉克掠海導彈即采用此方法。脈沖無線電引信利用距離波門的寬度決定引信的最大作用距離。引信發(fā)射單元在向空間輻射探測脈沖的同時,向引信接收單元發(fā)送同步脈沖信號,接收單元利用同步脈沖信號為時基,產(chǎn)生具有一定寬度的距離波門信號,距離波門的寬度取決于引信的最大作用距離。防空導彈攻擊超低空目標時常采用弧形彈道,彈目交會時,導彈由高處向目標和海面接近。由于海面雜波很強,遠大于目標反射的回波信號,因此,如果引信的距離波門保持為固定值,則當引信距海面的高度h滿足引信距離波門所對應的距離時,引信就會啟動,輸出起爆信號,引爆戰(zhàn)斗部。而此時目標還沒有進入戰(zhàn)斗部的有效殺傷區(qū),這種情況稱為引信早炸。
為避免脈沖無線電引信由于海雜波的干擾而早炸,在彈目交會過程中,實時跟蹤海面回波信號,調(diào)整引信的距離波門,使引信的作用距離對海面始終保持一定的安全距離,使海雜波不能進入引信的距離波門,而目標回波信號必須進入引信的距離波門。引信距離波門要根據(jù)引信距海面的高度進行調(diào)整,在彈目交會過程中,引信接收單元中的測距電路不斷測量引信距海面的高度,根據(jù)引信距海面的高度h調(diào)整引信的作用距離。采用距離波門壓縮技術要求導彈有很高的制導精度和快速精確的測高技術。
2.3 頻譜分析和頻率識別技術
艦空導彈攻擊掠海飛行的反艦導彈時,一般采用迎頭攻擊的方式。在這種情況下,彈目相對速度大于導彈相對于海面的速度,當彈目速度矢量交角小于等于時,對于導彈無線電引信通常采用的窄波束高增益低旁瓣天線而言,目標回波的多普勒頻率大于海雜波的多普勒頻率,根據(jù)目前的頻率分辨技術,可分辨出目標回波和主雜波(進入天線主瓣窄帶的海雜波)。
艦空導彈無線電引信采用頻譜分析和頻率識別技術區(qū)別目標回波信號和海雜波信號時,脈沖測距體制的無線電引信通常利用導彈導引頭產(chǎn)生的多普勒頻率。
彈目交會時,海面回波的多普勒頻率為:
(7)
式中,為導彈速度;為導彈速度矢量與彈目連線的夾角;為接收天線主瓣傾角;為導引頭工作波長。目標回波的多普勒頻率為:
(8)
式中,為導彈與目標的相對速度;為彈目相對速度矢量與彈目連線的夾角。在導彈迎頭攻擊且彈目速度矢量交角較小的情況下,彈目交會時,導彈與目標的相對速度大于導彈的速度,引信接收天線主瓣傾角一般大于 ,,由式(7)和式(8)可得出,目標回波的多普勒頻率大于海面回波的多普勒頻率。
艦空導彈的速度在3 Ma左右,反艦導彈速度為亞音速(超音速更利于頻率識別),這樣計算,目標回波的多普勒頻率大于海面回波的多普勒頻率10kHz以上,目前采用DSP技術頻率分辨率至少可達1 kHz,因此識別目標回波和海雜波是可行的。
3 結束語
采用波門壓縮技術還需要引信發(fā)射機有更窄的發(fā)射脈沖、更陡的脈沖前沿。采用頻率識別技術需要很高的運算和信號處理速度。這兩種方法相輔相成,一種引信同時采用上述兩種方法,可大大提高引信的抗干擾能力,本文對此所作的技術分析,僅供讀者參考。