主動雷達/紅外成像復合制導抗干擾技術*

孫少軍

(91404部隊　秦皇島　066000)

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主動雷達/紅外成像復合制導抗干擾技術*

孫少軍

(91404部隊秦皇島066000)

摘要雷達/紅外干擾技術的不斷發(fā)展使精確制導武器面命中精度大大降低,利用各種手段提高精確制導武器的命中精度已經(jīng)成為廣泛關注的課題。針對主動雷達/紅外成像復合制導的工作機理,通過對典型干擾樣式的研究,分析了其抗干擾原理,討論了改進型復合誘餌干擾方式,并且對主動雷達/紅外成像復合制導技術的發(fā)展趨勢做了展望。

關鍵詞主動雷達; 紅外成像; 復合干擾

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,使得精確制導武器的命中率大大降低。各國軍方均致力于尋找提高精確制導導彈的命中精度的方法,其中主動雷達/紅外成像復合制導是一種能夠有效抵抗多種干擾的技術[1]。主動雷達/紅外成像復合制導采用的是雙模復合制導方式,通過雙模邏輯轉換電路,在雷達制導和紅外成像制導兩種工作模式之間不斷切換,大大提高了精確制導導彈的命中概率。通過分析主動雷達/紅外成像復合制導抵抗箔條干擾、紅外誘餌干擾、復合干擾的機理,說明了雷達紅外復合制導的研究意義。

2主動雷達和紅外成像復合制導工作原理

復合制導導引頭開機后,由雷達完成對目標的搜索定位,在紅外成像導引頭可以發(fā)現(xiàn)目標并且識別目標后切換到紅外成像制導模式,在對目標的跟蹤過程中出現(xiàn)干擾,紅外成像制導無法正確識別跟蹤目標時,導引頭切換到主動雷達制導工作模式。主動雷達通過發(fā)射雷達波射頻能量,通過導引頭上的天線輻射出去,在導引頭天線接收到目標反射回來的回波后,信號處理系統(tǒng)對信號進行分析[2]。導引頭根據(jù)分析結果調(diào)整導彈的飛行方向,從而實現(xiàn)對目標的捕獲跟蹤。由于主動雷達會發(fā)射雷達波,這增加了導彈被敵方反導系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的可能性,通過導引頭發(fā)射的雷達波,敵方可以精確定位導彈的距離和方位,這就大大降低了導彈的生存率。紅外成像系統(tǒng)是通過探測目標的熱輻射來發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤目標的,在紅外成像制導工作模式下,導彈被發(fā)現(xiàn)的概率大大降低。目標紅外輻射通過大氣傳輸后進入導引頭的紅外攝像頭,攝像頭對圖像進行初步處理后得到數(shù)字化的紅外圖像,系統(tǒng)對紅外圖像進行識別分析,最終得到目標圖像,從而調(diào)整導彈方向完成對目標的跟蹤。

3制導模式特點

3.1紅外成像制導特點

紅外成像制導通過識別目標的紅外輻射特性來完成對目標的跟蹤,具有高精確度、高抗干擾的特性[3],具體來說主要有以下特點:

1) 靈敏度、精確度高,能夠識別弱小信號和鑒別多目標;

2) 能夠在復雜的背景條件下識別目標并打擊要害部位,具有較強的抗干擾能力;

3) 穿透能力強,可全天候工作;

4) 被動偵查目標,可以自動捕獲識別實現(xiàn)智能化跟蹤。

5) 隱蔽性強,導彈生存幾率高。

紅外成像制導存在的缺點:

1) 在天氣不好的情況下目標紅外輻射特性難以分辨,無法精確打擊目標;

2) 實質(zhì)上處理的圖像是單色輻射強度的分布圖,識別目標困難。

3.2主動雷達制導特點

主動雷達通過發(fā)射雷達波,接受目標反射的回波來完成對目標的識別跟蹤,具有主動尋找、精確定位的特性[4],主要有以下特點:

1) 能夠精確定位目標的距離、方位和運行速度,提高導彈命中概率;

2) 具有較強的抗干擾能力,并且可以和主動雷達抗干擾技術相結合進一步提高導引頭抗干擾性能;

3) 雷達可以有效地測量目標的角度信息,具有較強的抗角度欺騙能力。

主動雷達制導存在的缺點:

1) 雷達作用距離評估困難;

2) 發(fā)射的雷達波,容易被反導武器發(fā)現(xiàn)擊毀。

4主動雷達和紅外成像復合制導所面臨的典型干擾及對抗措施

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)歷了點源型到面源型的發(fā)展。艦船或飛機受到紅外跟蹤時,可以施放紅外誘餌擾亂敵方,以達到保護自身的目的。

1) 點源紅外誘餌

點源型的誘餌在紅外圖像中相當于一個紅外輻射的點源[5],紅外成像制導系統(tǒng)可以將點源識別并排除,點源型的干擾對紅外成像制導沒有干擾效果。

2) 面源型紅外誘餌

紅外成像導引頭通過目標的紅外輻射特性來識別目標,具有和目標紅外輻射特性接近的紅外干擾源可以形成假目標,從而干擾導引頭對目標的跟蹤。面源型紅外誘餌是造成假目標的欺騙式有源干擾器材[6]。目標艦船/飛機通過發(fā)射自身攜帶的紅外誘餌可以有效地欺騙紅外成像制導導彈的打擊。

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可以攜帶不同材料的誘餌[7]。它主要有以下特點:

1) 輻射頻帶能夠覆蓋紅外成像制導的工作頻帶范圍,達到以假亂真的效果;

2) 輻射能力強,光譜逼真度高,能夠形成清晰的干擾信號,影響導引頭的判斷;

3) 形成速度快,持續(xù)時間長,通過不斷的發(fā)射誘餌可以有效保護目標。

4.2箔條干擾

雷達通過目標反射的回波信號識別跟蹤目標,箔條干擾使通過在空間投放大量隨機分布的鍍金屬介質(zhì)或金屬反射體產(chǎn)生二次輻射對主動雷達造成的干擾[8]。箔條反射產(chǎn)生的雜波信號和噪聲相似,可以有效干擾雷達對目標的判斷。艦船上一般裝有2～4部箔條發(fā)射裝置,在雷達干擾機的配合下,艦船可以通過施放箔條彈,對敵方的導彈進行迷惑、沖淡、轉移和質(zhì)心干擾四種方式的干擾[9,10]。

4.3復合干擾

以上兩種干擾模式都無法干擾主動雷達/紅外成像復合制導導彈對目標的捕獲、跟蹤。只有采用具有紅外輻射特性,并且能夠反射雷達波的復合干擾措施才能免受復合導彈的打擊。同時施放兩種干擾誘餌,雷達導引和紅外成像導引通過信號處理后判定重合信號為目標,復合導引頭依然可以正常工作。在這里討論一種改進型的誘餌彈[11～12]。

主動雷達/紅外成像復合制導的工作機理就是在兩種工作模式間切換來抵抗干擾。如果發(fā)射的誘餌彈既能反射雷達波,又能產(chǎn)生紅外輻射,主動雷達/紅外成像復合制導的兩種模式均無法判斷目標,就實現(xiàn)了對它的有效復合干擾。

紅外誘餌彈在發(fā)射一定時間后會爆炸,產(chǎn)生一個紅外目標干擾紅外成像導引頭的正常判斷,此時復合導引頭將切換到雷達導引模式,如果誘餌彈里面摻雜了可以反射雷達波的材料,雷達將會接受到回波,雷達導引頭通過觀察真假目標的運行狀態(tài)會發(fā)現(xiàn)假目標運動飛行一段時間后開始下落,雷達將會排除假目標。如果在誘餌彈上加裝飛行動力裝置,使誘餌彈可以模擬目標的運行狀態(tài),復合導引頭將會無法判斷真假目標。對于復合干擾我們也可以試想四種工作模式——迷惑、沖淡、轉移和質(zhì)心干擾。

1) 迷惑干擾:對復合導引頭進行假目標迷惑。敵方復合導彈導引頭開機搜索目標時,目標發(fā)射距離自身較遠距離的復合干擾彈,形成多個假目標,擾亂導引頭的判斷,從而起到保護自身的目的。迷惑干擾如圖1所示。

圖1　迷惑干擾示意圖

2) 沖淡干擾:艦船等目標發(fā)現(xiàn)來襲導彈后,迅速在艦艇周圍發(fā)射干擾彈,力爭在復合導彈末制導之前形成多個假目標,保護自身安全。沖淡干擾如圖2所示。

3) 轉移干擾:艦船等目標被來襲復合導彈跟蹤上,并且導彈進入了末制導階段。目標施放干擾彈的同時還要實施拖引干擾和噪聲壓制干擾,使導彈丟失目標,目標趁機逃脫。轉移干擾如圖3所示。

圖3　轉移干擾示意圖

4) 質(zhì)心干擾:轉移干擾無效后,艦船等目標必須采取質(zhì)心干擾,否則會被擊中。目標施放干擾彈,使干擾彈形成的假目標和目標同時處于末制導導彈的跟蹤波門之內(nèi)。使導彈無法區(qū)分真假目標,此時導彈將擊中真假目標的質(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,主動雷達/紅外成像復合制導導引頭的抗干擾性能比單一模式的導引頭抗干擾性能好,針對本文討論的假想復合干擾一方面可以從提升單一模式導引頭的性能來解決。例如主動雷達導引頭與主動雷達單脈沖技術、頻率捷變技術、毫米波技術相結合,使得雷達導引頭識別出目標和假目標之間回波的微小差異,達到抗干擾的目的,或者提升紅外成像制導導引頭識別紅外輻射微小差異的能力,達到抗干擾目的[13]。另一方面可以使用多模復合制導技術,將更多的目標識別技術應用到制導導引頭中。這將增加導彈的制作成本,如何在研發(fā)過程中以更低的成本制作性能更好的導引頭一直是探索的目標。

5結語

主動雷達/紅外成像復合制導具有精度高、抗干擾性能好的特點,對于一般的干擾,可以通過兩種工作模式的切換完成抗干擾的任務。對于本文討論的高難度理想復合干擾,主動雷達/紅外成像復合制導暫時不能夠消除,實戰(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,進而在實驗中不斷改善的一種干擾技術。復合制導抗干擾與干擾技術的發(fā)展是相輔相成的,接下來的工作中應該不斷的研究新的干擾技術與抗干擾技術,進一步加強我軍戰(zhàn)斗力,為在信息化的戰(zhàn)爭中掌握戰(zhàn)爭的主動權貢獻自己的力量。

參 考 文 獻

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中圖分類號TN971

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.02.018

作者簡介:孫少軍,男,高級工程師,研究方向:電子對抗。

*收稿日期:2015年8月2日,修回日期:2015年9月29日