高俊光 郭 杰 范 聰

（中國洛陽電子裝備試驗中心 洛陽 471003）

1 引言

激光信號裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中使用非常廣泛，激光信號是形成戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境的重要組成部分［1］。開展對激光信號裝備的作戰(zhàn)對象高重頻激光干擾信號強度等級劃分的研究不但可以提高戰(zhàn)場電磁環(huán)境構建的科學性，而且能夠提高對復雜電磁環(huán)境中激光信號裝備作戰(zhàn)能力分析評估的客觀、合理性［2］。本文致力于探索研究高重頻激光干擾信號強度的劃分方法，為未來戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境的強度劃分和構建等研究提供借鑒。

目前，國內外激光干擾信號強度等級劃分方法多為針對受訓對象進行劃分的［3］，具體是根據(jù)對受訓對象的干擾效果不同，確定激光干擾信號強度，同樣的干擾信號對不同的裝備干擾信號強度等級可能是不同的，因為不同裝備的抗干擾能力不一樣，導致干擾效果不同，此種劃分方法，對干擾信號強度等級劃分較為容易，直接根據(jù)受訓對象的干擾效果進行判定。但也有專家提出，是否可以考慮激光干擾信號強度等級劃分避開受訓對象，客觀地劃分信號強度，直接由激光干擾信號的強度決定，對激光干擾信號強度直接進行劃分，有利于考核不同光電裝備在同一強度復雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力，為此，本文探索了從高重頻激光干擾信號頻率、強度進行強度等級劃分方法，可為光電對抗裝備試驗訓練光電干擾信號環(huán)境構建提供參考。

2 高重頻激光干擾的主要手段及原理

激光高重頻干擾利用高重頻激光信號，遮蔽激光制導武器（或激光測距機）的真實目標回波信號［4］，將制導信號淹沒在干擾信號中，使激光導引頭對目標檢測的不確定性增加，目標信息的截獲概率降低，致使激光制導武器因無法提取不出信息而迷盲，或因提取錯誤信息而被引偏，達到保衛(wèi)受攻擊目標的目的。激光高重頻干擾利用高重復頻率的脈沖激光器作為光電對抗的干擾源，無需對敵方激光脈沖信號進行編碼識別和復制就能使假目標信號進入敵方信號處理系統(tǒng)［5］，從而大大提高了對抗方的主動性和適應能力。如圖1所示。

圖1 激光高重頻干擾機理

3 激光高重頻干擾信號強度劃分

通過激光高重頻干擾的機理分析，知道激光高重頻干擾主要是在激光制導作戰(zhàn)的搜索段和制導段，使用高重頻的干擾信號，進入激光測距機/激光導引頭的接收波門，干擾阻塞測距機或導引頭對正常信號接收和處理［6］，實現(xiàn)對激光測距機/激光導引頭的干擾，高重頻激光干擾效果與激光頻率、激光束散角、激光能量、激光能量穩(wěn)定性、干擾距離、跟蹤瞄準精度等有關系，其中激光束散角、激光能量、激光能量穩(wěn)定性、干擾距離因素最終都反應在能量強度上。因此，這里劃分強度主要考慮激光能量，不再分析激光束散角、激光能量穩(wěn)定性、干擾距離等因素，高重頻激光干擾信號的能量和重復頻率是影響干擾效果、產生不同干擾強度的主要因素［7］。

首先，干擾信號的能量，是決定干擾激光信號能否被激光探測器探測到的必要條件，而且更高的激光信號能量將產生更高的激光脈沖峰值，更高的激光脈沖峰值將被激光探測設備更好地探測和接受，形成更好的干擾效果，產生更強的干擾信號環(huán)境。

干擾高重頻激光到達激光探測器視場的接收能量由下式計算［8］（激光干擾設備直接照射激光導引頭）：

式中：Etg為激光輸出干擾能量；L為干擾距離；θ為干擾激光束散角；μ為大氣衰減系數(shù)；A為導引頭光學系統(tǒng)有效接收面積。

干擾激光的平均功率由下式計算：

式中：Ptg為干擾激光平均功率；f為干擾激光重復頻率。

另外，干擾激光信號能量必須大于等于探測器靈敏度值：Eg≥Eth（Eth為導引頭探測靈敏度）［9］。所以必須有：

根據(jù)式（4），在距離L、重頻 f相對確定的情況下，增強干擾激光的發(fā)射功率，將相應的增加干擾激光信號在探測器處的能量值，提高干擾信號的“強度”。現(xiàn)在很多導引頭設計了抗能量干擾的方法，當導引頭探測到的激光能量大于一定值以后，導引頭識別為是干擾信號，會自動剔除掉，所以據(jù)此得出干擾信號的功率是其中一個因素，但不能無限地追求高重頻激光能量大［10］，一般情況下，高重頻激光干擾設備至激光導引頭的之間的距離與激光導引頭與漫反射目標之間的距離基本相等，且大氣衰減系數(shù)相同，激光導引頭大氣衰減經過雙程，而高重頻激光則經過單程，因此在直瞄式干擾時，干擾激光的功率可以遠低于指示激光的功率［11］。

其次，針對干擾信號的重復頻率，通過圖1分析可知，只要激光干擾信號具有一定的能量值，干擾信號能夠進入波門?t，那么就能實現(xiàn)對探測器的干擾。激光干擾信號的重復頻率在滿足 f≥1/?t時，才可以實現(xiàn)對激光信號的有效干擾。

在激光探測器開始工作，搜索激光制導信號并在分析信號周期的過程中，激光探測器將對所有接收到的信號進行處理。假設激光干擾信號重頻為N，激光制導信號的重頻為n。由于激光制導信號是編碼信號，如圖2所示，可假設在一個制導周期中發(fā)射激光脈沖的幾率與發(fā)射激光脈沖的概率相等，所以導引頭處理干擾信號的概率為

圖2 激光制導信號周期示意圖

雖然導引頭處理干擾信號的概率很大，但導引頭的信號處理系統(tǒng)可以很快將干擾信號排除。假設導引頭處理的激光信號是干擾信號2，導引頭的信號處理系統(tǒng)根據(jù)制導信號的周期，以干擾信號2為基準，預判下一信號到來的時間。如果在預判的時間間隔?t內，仍然有信號存在，則以這個信號為基準，預判下一信號，如圖3所示。其中干擾信號能進入?t的幾率 ρ1為

式中，?τ為激光信號的寬度，一般為數(shù)十納秒，?t為數(shù)百微秒。

在探測器解算出制導信號的周期后，將以此周期設置相應的波門，這樣干擾信號只要出現(xiàn)在波門內就能繼續(xù)實現(xiàn)對探測器的干擾。

圖3 激光干擾信號示意圖

此時，認為干擾信號在整個過程中是均勻分布的，取干擾時間T，制導信號重頻n，干擾激光重頻N。在T的區(qū)間內將有T×n個波門對應同等數(shù)量的制導信號，這樣將總的產生T×n×Δt的波門區(qū)間，在這樣的區(qū)間，將有T×n×Δt×N個干擾信號進入探測器的波門。知道，單位時間內進入探測器波門，被探測器處理的干擾信號越多，則對探測器正常處理信息產生的干擾力度越大。所以，將單位時間內探測器接收處理干擾信號的數(shù)量α作為高重頻激光干擾信號強度的重要因素。

首先確定干擾信號重頻 f≥f0=1/Δt，然后確定。同激光壓制干擾，考慮到氣象等因素對激光信號強度的影響，所以使用能量密度對干擾激光的信號能量進行表達［12］。根據(jù)公式得出距離L處的最小能量密度

假設如下：

高重頻激光干擾信號強度等級劃分如表1所示。合理設計 A1、A2…An，B1、B2…Bn的階梯差，確保分級符合技術現(xiàn)狀。A1、B1的選取不能一味的追求大，當頻率、功率達到一定數(shù)量后，再增大頻率、功率等干擾效果變化會越來越小，然而技術實現(xiàn)難度將會成倍增加，考慮到效費比，現(xiàn)實的裝備設計是這么做的。當A1增大到3倍以上時，干擾成功概率超過90%，但再提高重復頻率，干擾概率上升幅度逐漸減?。?3］。

表1 高重頻激光干擾信號強度等級劃分

4 結語

為了確保對光電觀瞄設備、光電制導武器抗干擾能力訓練效果評估全面、準確、客觀、公正，應堅持科學性、針對性和實用性的原則，緊密結合當前光電裝備作戰(zhàn)對象激光干擾設備的技術水平，力求可操作、可量化對激光干擾信號強度進行等級劃分，本文只是提出了一種激光干擾信號強度劃分的方法，在具體的信號強度等級劃分時，信號強度級別差可通過建立專家組討論而確定。