孫少軍

(91404部隊(duì)　秦皇島　066000)

?

主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)抗干擾技術(shù)*

孫少軍

(91404部隊(duì)秦皇島066000)

摘要雷達(dá)/紅外干擾技術(shù)的不斷發(fā)展使精確制導(dǎo)武器面命中精度大大降低,利用各種手段提高精確制導(dǎo)武器的命中精度已經(jīng)成為廣泛關(guān)注的課題。針對(duì)主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)的工作機(jī)理,通過(guò)對(duì)典型干擾樣式的研究,分析了其抗干擾原理,討論了改進(jìn)型復(fù)合誘餌干擾方式,并且對(duì)主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。

關(guān)鍵詞主動(dòng)雷達(dá); 紅外成像; 復(fù)合干擾

Active Radar/Infrared Imaging Guidance Anti-interference Technology

SUN Shaojun

(No. 91404 Troops of PLA, Qinhuangdao066000)

AbstractThe development of radar/infrared jamming technology reduces the accuracy of precision guidance weapon, and the study of improving precision-guided weapon accuracy with all kinds of means has been concerned widely. Based on the research of the typical jamming and the working mechanism of active radar/infrared imaging compound guidance, the anti-jamming principle is analyzed and the interference way of the modified compound bait is introduced. Finally, the development trend of active radar/infrared imaging compound guidance technology is prospected.

Key Wordsactive radar, infrared imaging, compound interference

Class NumberTN971

1引言

目前日益復(fù)雜的電磁環(huán)境以及各種新類型干擾方法的使用,使得精確制導(dǎo)武器的命中率大大降低。各國(guó)軍方均致力于尋找提高精確制導(dǎo)導(dǎo)彈的命中精度的方法,其中主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)是一種能夠有效抵抗多種干擾的技術(shù)[1]。主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)采用的是雙模復(fù)合制導(dǎo)方式,通過(guò)雙模邏輯轉(zhuǎn)換電路,在雷達(dá)制導(dǎo)和紅外成像制導(dǎo)兩種工作模式之間不斷切換,大大提高了精確制導(dǎo)導(dǎo)彈的命中概率。通過(guò)分析主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)抵抗箔條干擾、紅外誘餌干擾、復(fù)合干擾的機(jī)理,說(shuō)明了雷達(dá)紅外復(fù)合制導(dǎo)的研究意義。

2主動(dòng)雷達(dá)和紅外成像復(fù)合制導(dǎo)工作原理

復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)引頭開(kāi)機(jī)后,由雷達(dá)完成對(duì)目標(biāo)的搜索定位,在紅外成像導(dǎo)引頭可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并且識(shí)別目標(biāo)后切換到紅外成像制導(dǎo)模式,在對(duì)目標(biāo)的跟蹤過(guò)程中出現(xiàn)干擾,紅外成像制導(dǎo)無(wú)法正確識(shí)別跟蹤目標(biāo)時(shí),導(dǎo)引頭切換到主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)工作模式。主動(dòng)雷達(dá)通過(guò)發(fā)射雷達(dá)波射頻能量,通過(guò)導(dǎo)引頭上的天線輻射出去,在導(dǎo)引頭天線接收到目標(biāo)反射回來(lái)的回波后,信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析[2]。導(dǎo)引頭根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整導(dǎo)彈的飛行方向,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的捕獲跟蹤。由于主動(dòng)雷達(dá)會(huì)發(fā)射雷達(dá)波,這增加了導(dǎo)彈被敵方反導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的可能性,通過(guò)導(dǎo)引頭發(fā)射的雷達(dá)波,敵方可以精確定位導(dǎo)彈的距離和方位,這就大大降低了導(dǎo)彈的生存率。紅外成像系統(tǒng)是通過(guò)探測(cè)目標(biāo)的熱輻射來(lái)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和跟蹤目標(biāo)的,在紅外成像制導(dǎo)工作模式下,導(dǎo)彈被發(fā)現(xiàn)的概率大大降低。目標(biāo)紅外輻射通過(guò)大氣傳輸后進(jìn)入導(dǎo)引頭的紅外攝像頭,攝像頭對(duì)圖像進(jìn)行初步處理后得到數(shù)字化的紅外圖像,系統(tǒng)對(duì)紅外圖像進(jìn)行識(shí)別分析,最終得到目標(biāo)圖像,從而調(diào)整導(dǎo)彈方向完成對(duì)目標(biāo)的跟蹤。

3制導(dǎo)模式特點(diǎn)

3.1紅外成像制導(dǎo)特點(diǎn)

紅外成像制導(dǎo)通過(guò)識(shí)別目標(biāo)的紅外輻射特性來(lái)完成對(duì)目標(biāo)的跟蹤,具有高精確度、高抗干擾的特性[3],具體來(lái)說(shuō)主要有以下特點(diǎn):

1) 靈敏度、精確度高,能夠識(shí)別弱小信號(hào)和鑒別多目標(biāo);

2) 能夠在復(fù)雜的背景條件下識(shí)別目標(biāo)并打擊要害部位,具有較強(qiáng)的抗干擾能力;

3) 穿透能力強(qiáng),可全天候工作;

4) 被動(dòng)偵查目標(biāo),可以自動(dòng)捕獲識(shí)別實(shí)現(xiàn)智能化跟蹤。

5) 隱蔽性強(qiáng),導(dǎo)彈生存幾率高。

紅外成像制導(dǎo)存在的缺點(diǎn):

1) 在天氣不好的情況下目標(biāo)紅外輻射特性難以分辨,無(wú)法精確打擊目標(biāo);

2) 實(shí)質(zhì)上處理的圖像是單色輻射強(qiáng)度的分布圖,識(shí)別目標(biāo)困難。

3.2主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)特點(diǎn)

主動(dòng)雷達(dá)通過(guò)發(fā)射雷達(dá)波,接受目標(biāo)反射的回波來(lái)完成對(duì)目標(biāo)的識(shí)別跟蹤,具有主動(dòng)尋找、精確定位的特性[4],主要有以下特點(diǎn):

1) 能夠精確定位目標(biāo)的距離、方位和運(yùn)行速度,提高導(dǎo)彈命中概率;

2) 具有較強(qiáng)的抗干擾能力,并且可以和主動(dòng)雷達(dá)抗干擾技術(shù)相結(jié)合進(jìn)一步提高導(dǎo)引頭抗干擾性能;

3) 雷達(dá)可以有效地測(cè)量目標(biāo)的角度信息,具有較強(qiáng)的抗角度欺騙能力。

主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)存在的缺點(diǎn):

1) 雷達(dá)作用距離評(píng)估困難;

2) 發(fā)射的雷達(dá)波,容易被反導(dǎo)武器發(fā)現(xiàn)擊毀。

4主動(dòng)雷達(dá)和紅外成像復(fù)合制導(dǎo)所面臨的典型干擾及對(duì)抗措施

4.1紅外誘餌

紅外誘餌是一種欺騙式的紅外干擾器材,它經(jīng)歷了點(diǎn)源型到面源型的發(fā)展。艦船或飛機(jī)受到紅外跟蹤時(shí),可以施放紅外誘餌擾亂敵方,以達(dá)到保護(hù)自身的目的。

1) 點(diǎn)源紅外誘餌

點(diǎn)源型的誘餌在紅外圖像中相當(dāng)于一個(gè)紅外輻射的點(diǎn)源[5],紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)可以將點(diǎn)源識(shí)別并排除,點(diǎn)源型的干擾對(duì)紅外成像制導(dǎo)沒(méi)有干擾效果。

2) 面源型紅外誘餌

紅外成像導(dǎo)引頭通過(guò)目標(biāo)的紅外輻射特性來(lái)識(shí)別目標(biāo),具有和目標(biāo)紅外輻射特性接近的紅外干擾源可以形成假目標(biāo),從而干擾導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的跟蹤。面源型紅外誘餌是造成假目標(biāo)的欺騙式有源干擾器材[6]。目標(biāo)艦船/飛機(jī)通過(guò)發(fā)射自身攜帶的紅外誘餌可以有效地欺騙紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈的打擊。

面源型紅外誘餌采用的輻射性材料可以選擇,具有不同特性的目標(biāo)可以攜帶不同材料的誘餌[7]。它主要有以下特點(diǎn):

1) 輻射頻帶能夠覆蓋紅外成像制導(dǎo)的工作頻帶范圍,達(dá)到以假亂真的效果;

2) 輻射能力強(qiáng),光譜逼真度高,能夠形成清晰的干擾信號(hào),影響導(dǎo)引頭的判斷;

3) 形成速度快,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),通過(guò)不斷的發(fā)射誘餌可以有效保護(hù)目標(biāo)。

4.2箔條干擾

雷達(dá)通過(guò)目標(biāo)反射的回波信號(hào)識(shí)別跟蹤目標(biāo),箔條干擾使通過(guò)在空間投放大量隨機(jī)分布的鍍金屬介質(zhì)或金屬反射體產(chǎn)生二次輻射對(duì)主動(dòng)雷達(dá)造成的干擾[8]。箔條反射產(chǎn)生的雜波信號(hào)和噪聲相似,可以有效干擾雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的判斷。艦船上一般裝有2～4部箔條發(fā)射裝置,在雷達(dá)干擾機(jī)的配合下,艦船可以通過(guò)施放箔條彈,對(duì)敵方的導(dǎo)彈進(jìn)行迷惑、沖淡、轉(zhuǎn)移和質(zhì)心干擾四種方式的干擾[9,10]。

4.3復(fù)合干擾

以上兩種干擾模式都無(wú)法干擾主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的捕獲、跟蹤。只有采用具有紅外輻射特性,并且能夠反射雷達(dá)波的復(fù)合干擾措施才能免受復(fù)合導(dǎo)彈的打擊。同時(shí)施放兩種干擾誘餌,雷達(dá)導(dǎo)引和紅外成像導(dǎo)引通過(guò)信號(hào)處理后判定重合信號(hào)為目標(biāo),復(fù)合導(dǎo)引頭依然可以正常工作。在這里討論一種改進(jìn)型的誘餌彈[11～12]。

主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)的工作機(jī)理就是在兩種工作模式間切換來(lái)抵抗干擾。如果發(fā)射的誘餌彈既能反射雷達(dá)波,又能產(chǎn)生紅外輻射,主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)的兩種模式均無(wú)法判斷目標(biāo),就實(shí)現(xiàn)了對(duì)它的有效復(fù)合干擾。

紅外誘餌彈在發(fā)射一定時(shí)間后會(huì)爆炸,產(chǎn)生一個(gè)紅外目標(biāo)干擾紅外成像導(dǎo)引頭的正常判斷,此時(shí)復(fù)合導(dǎo)引頭將切換到雷達(dá)導(dǎo)引模式,如果誘餌彈里面摻雜了可以反射雷達(dá)波的材料,雷達(dá)將會(huì)接受到回波,雷達(dá)導(dǎo)引頭通過(guò)觀察真假目標(biāo)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)發(fā)現(xiàn)假目標(biāo)運(yùn)動(dòng)飛行一段時(shí)間后開(kāi)始下落,雷達(dá)將會(huì)排除假目標(biāo)。如果在誘餌彈上加裝飛行動(dòng)力裝置,使誘餌彈可以模擬目標(biāo)的運(yùn)行狀態(tài),復(fù)合導(dǎo)引頭將會(huì)無(wú)法判斷真假目標(biāo)。對(duì)于復(fù)合干擾我們也可以試想四種工作模式——迷惑、沖淡、轉(zhuǎn)移和質(zhì)心干擾。

1) 迷惑干擾:對(duì)復(fù)合導(dǎo)引頭進(jìn)行假目標(biāo)迷惑。敵方復(fù)合導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開(kāi)機(jī)搜索目標(biāo)時(shí),目標(biāo)發(fā)射距離自身較遠(yuǎn)距離的復(fù)合干擾彈,形成多個(gè)假目標(biāo),擾亂導(dǎo)引頭的判斷,從而起到保護(hù)自身的目的。迷惑干擾如圖1所示。

圖1　迷惑干擾示意圖

2) 沖淡干擾:艦船等目標(biāo)發(fā)現(xiàn)來(lái)襲導(dǎo)彈后,迅速在艦艇周?chē)l(fā)射干擾彈,力爭(zhēng)在復(fù)合導(dǎo)彈末制導(dǎo)之前形成多個(gè)假目標(biāo),保護(hù)自身安全。沖淡干擾如圖2所示。

3) 轉(zhuǎn)移干擾:艦船等目標(biāo)被來(lái)襲復(fù)合導(dǎo)彈跟蹤上,并且導(dǎo)彈進(jìn)入了末制導(dǎo)階段。目標(biāo)施放干擾彈的同時(shí)還要實(shí)施拖引干擾和噪聲壓制干擾,使導(dǎo)彈丟失目標(biāo),目標(biāo)趁機(jī)逃脫。轉(zhuǎn)移干擾如圖3所示。

圖3　轉(zhuǎn)移干擾示意圖

4) 質(zhì)心干擾:轉(zhuǎn)移干擾無(wú)效后,艦船等目標(biāo)必須采取質(zhì)心干擾,否則會(huì)被擊中。目標(biāo)施放干擾彈,使干擾彈形成的假目標(biāo)和目標(biāo)同時(shí)處于末制導(dǎo)導(dǎo)彈的跟蹤波門(mén)之內(nèi)。使導(dǎo)彈無(wú)法區(qū)分真假目標(biāo),此時(shí)導(dǎo)彈將擊中真假目標(biāo)的質(zhì)心。質(zhì)心干擾如圖4所示。

圖4　質(zhì)心干擾示意圖

4.4可采取的措施

目前,主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)引頭的抗干擾性能比單一模式的導(dǎo)引頭抗干擾性能好,針對(duì)本文討論的假想復(fù)合干擾一方面可以從提升單一模式導(dǎo)引頭的性能來(lái)解決。例如主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭與主動(dòng)雷達(dá)單脈沖技術(shù)、頻率捷變技術(shù)、毫米波技術(shù)相結(jié)合,使得雷達(dá)導(dǎo)引頭識(shí)別出目標(biāo)和假目標(biāo)之間回波的微小差異,達(dá)到抗干擾的目的,或者提升紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)引頭識(shí)別紅外輻射微小差異的能力,達(dá)到抗干擾目的[13]。另一方面可以使用多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù),將更多的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到制導(dǎo)導(dǎo)引頭中。這將增加導(dǎo)彈的制作成本,如何在研發(fā)過(guò)程中以更低的成本制作性能更好的導(dǎo)引頭一直是探索的目標(biāo)。

5結(jié)語(yǔ)

主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)具有精度高、抗干擾性能好的特點(diǎn),對(duì)于一般的干擾,可以通過(guò)兩種工作模式的切換完成抗干擾的任務(wù)。對(duì)于本文討論的高難度理想復(fù)合干擾,主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)暫時(shí)不能夠消除,實(shí)戰(zhàn)中這種理想干擾模式是不存在的,這種干擾也是理論上討論,進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)中不斷改善的一種干擾技術(shù)。復(fù)合制導(dǎo)抗干擾與干擾技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的,接下來(lái)的工作中應(yīng)該不斷的研究新的干擾技術(shù)與抗干擾技術(shù),進(jìn)一步加強(qiáng)我軍戰(zhàn)斗力,為在信息化的戰(zhàn)爭(zhēng)中掌握戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)貢獻(xiàn)自己的力量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張義廣,楊軍,周軍,等.主動(dòng)雷達(dá)/紅外成像復(fù)合導(dǎo)引頭技術(shù)淺談[J].紅外與激光工程,2007,36(增刊):43-46.

[2] 郭宇翔,李曉霞.提高機(jī)載雷達(dá)/紅外復(fù)合誘餌干擾性能方法探討[J].紅外與激光工程,2006,35(增刊):216-219.

[3] 羅海波,史澤林.紅外成像制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].紅外與激光工程,2009,38(4):565-573.

[4] 李斌.主動(dòng)式雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)制導(dǎo)精度統(tǒng)計(jì)分析[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)碩士論文,2013:10-15.

[5] 賀冰,蘇五星,趙寧,等.預(yù)警機(jī)利用紅外誘餌彈抗點(diǎn)源型紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈模型[J].紅外技術(shù),2007,28(3):20-23.

[6] 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.

[7] 許海龍,王雋,吳雪峰.面源型紅外干擾誘餌干擾紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈研究[J].艦船電子對(duì)抗,2013,36(1):43-46.

[8] 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)碩士論文,2005:25-28.

[9] 劉隆和.海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈抗干擾技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1987:58-65.

[10] 張土根,世界艦船電子戰(zhàn)系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,2000:50-55.

[11] 蔣耀庭,孫曉明.紅外誘餌技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].紅外技術(shù),2001,23(5):24-28.

[12] 王浩,任寧,崔福洪.國(guó)外新型紅外誘餌[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2003,(71):9-13.

[13] 徐春夷.復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].制導(dǎo)與引信,2008,29(1):17-21.

中圖分類號(hào)TN971

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.02.018

作者簡(jiǎn)介:孫少軍,男,高級(jí)工程師,研究方向:電子對(duì)抗。

*收稿日期:2015年8月2日,修回日期:2015年9月29日