某型導(dǎo)彈激光引信抗云霧干擾研究

劉 云，彭新閣，張 駿，姜 飛

（中國人民解放軍第五七一五工廠，河南 洛陽 471000）

激光引信是隨著現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境的需求和激光技術(shù)的迅猛發(fā)展而出現(xiàn)的一種近感引信，其具有測距精度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)[1]、良好的距離截止特性等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)探測和執(zhí)行部件精確配合和目標(biāo)薄弱位置識別提供了有利條件[2]。

隨著飛行器應(yīng)用面的擴(kuò)大，應(yīng)用驗(yàn)證環(huán)境逐漸復(fù)雜，激光引信的不足逐漸暴露出來。目前，應(yīng)用的激光引信大多工作在近紅外波段，大氣中懸浮粒子和云霧對激光引信會產(chǎn)生干擾，干擾主要體現(xiàn)在以下方面：大氣中分子和云霧對激光的吸收引起激光能量的衰減；大氣中懸浮粒子對激光的發(fā)射和散射。其中后向散射是造成激光引信虛警失效的主要因素[3-6]。

本文針對某型激光引信，通過云霧環(huán)境試驗(yàn)，對激光引信的抗云霧干擾性能進(jìn)行研究，包括試驗(yàn)研究了不同云霧能見度對激光引信作用距離的影響，激光引信產(chǎn)生虛警時(shí)的云霧能見度水平。

1 激光引信原理

本研究中的激光引信是一種主動(dòng)型輻條狀脈沖激光引信，由8 個(gè)引信玻璃窗蓋和光-電組件組成。其中光-電組件包括：8 通道收-發(fā)裝置、信號處理電路、脈沖發(fā)生器、加熱裝置及二次電源，光-電組件安裝在內(nèi)表面帶金屬屏蔽的膠木腔體內(nèi)。

該型激光引信在掛機(jī)階段，由載機(jī)供電，對引信光學(xué)組件和玻璃窗蓋加熱，以避免激光器工作時(shí)，霧氣對激光的發(fā)射和接收產(chǎn)生影響。

導(dǎo)彈脫離載機(jī)之后，由導(dǎo)彈熱電池供電，且引信二次電源開始工作。

在導(dǎo)彈中末制導(dǎo)交接后，彈目距離達(dá)到一定范圍時(shí)，彈上慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)向引信發(fā)送指令，引信開始工作。此時(shí)，引信內(nèi)激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖啟動(dòng)8 個(gè)激光輻射器向外發(fā)射激光，同時(shí)激光引信執(zhí)行級起爆電容開始充電，激光接收裝置開始接收返回的激光光束，此時(shí)目標(biāo)回波脈沖強(qiáng)度較小，激光接收裝置接收、放大后，轉(zhuǎn)換成的電信號不足以達(dá)到處理電路門限，不會產(chǎn)生目標(biāo)信號。當(dāng)彈目距離達(dá)到引信作用距離范圍時(shí)，從目標(biāo)返回的激光光束經(jīng)探測器接收，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的電信號達(dá)到處理電路門限，并產(chǎn)生回波脈沖。后級電路判斷單個(gè)激光接收通道收到一定數(shù)量連續(xù)回波脈沖后，產(chǎn)生目標(biāo)信號。激光引信向慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)發(fā)送目標(biāo)信號，經(jīng)適當(dāng)延時(shí)后，發(fā)送點(diǎn)火脈沖，引爆安全保險(xiǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電點(diǎn)火管，進(jìn)而引爆戰(zhàn)斗部，完成引信的引戰(zhàn)功能。

2 激光引信不同能見度下的作用距離研究方法與結(jié)果

激光引信由于其工作波段的限制，容易受到空氣中懸浮粒子的作用發(fā)生散射，一部分散射光可能會返回到激光接收光學(xué)組件中，影響激光引信的探測性能。在此，對不同云霧能見度下，激光引信的作用距離進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1.1 激光引信

該型激光引信有8 個(gè)接收通道，在8 個(gè)工作通道的激光探測器輸出和處理板輸入之間串入信號通道控制開關(guān)。將激光引信放置于云霧實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將通道控制開關(guān)和信號監(jiān)測設(shè)備放置于云霧實(shí)驗(yàn)室外。

在試驗(yàn)過程中，通過加電控制和信號采集三通及電纜為引信提供工作電壓和引信啟動(dòng)信號，使引信處于正常工作狀態(tài)。將脈沖板中產(chǎn)生的同步脈沖m3 信號引出，用作參考信號。同時(shí)從加電控制和信號采集三通中引出回波脈沖信號，對回波脈沖信號進(jìn)行采集。

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

將目標(biāo)模擬器安裝在推車上，以實(shí)現(xiàn)不同的彈目距離。

將云霧發(fā)生器放置在引信附近約1 m 處，將能見度儀放置在緊靠測試通道窗口處。

將加電控制和信號采集三通、示波器和電源等測試設(shè)備放置在云霧實(shí)驗(yàn)室外。

2.2 試驗(yàn)過程

按照引信正常加電過程，依次給引信加加溫電、工作電、引信啟動(dòng)信號。8 個(gè)通道控制開關(guān)中，打開1 通道開關(guān)，關(guān)閉2-8 通道開關(guān)。將模擬目標(biāo)放到云霧實(shí)驗(yàn)室中距引信最遠(yuǎn)處，并保證1 通道探測到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上），用示波器檢測1通道回波脈沖是m1（Hz）（正常探測到目標(biāo)的回波脈沖頻率），采集并保存該回波脈沖波形。

開啟云霧發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生云霧，隨著云霧發(fā)生器工作時(shí)間的增加，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的云霧濃度不斷增加，能見度不斷降低，當(dāng)云霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)，激光引信回波脈沖信號頻率由m1（Hz）開始向m1/2（Hz）跳變，采集并保存此時(shí)的回波脈沖波形并記錄云霧能見度值。

關(guān)閉云霧發(fā)生器，讓云霧消散，調(diào)整模擬目標(biāo)位置，使彈目之間距離約3 m，并保證1 通道探測到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上，用示波器檢測1 通道回波脈沖是m1（Hz））。再次開啟云霧發(fā)生器，使云霧濃度增加，能見度降低，記錄使回波脈沖信號由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見度值。

關(guān)閉云霧發(fā)生器，讓云霧消散，調(diào)整模擬目標(biāo)位置，使彈目之間距離約2 m，并保證1 通道探測到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上，用示波器檢測1 通道回波脈沖是m1（Hz））。再次開啟云霧發(fā)生器，使云霧濃度增加，能見度降低，記錄使回波脈沖信號由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見度值。

按照上述步驟，分別記錄其他7 個(gè)通道彈目距離約5、3、2 m 時(shí)，使回波脈沖頻率由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見度值。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

回波脈沖信號出現(xiàn)m1（Hz）和m1/2（Hz），是因?yàn)榧す庖诺谋容^電平是頻率為m1/2（Hz）的跳變脈沖信號，在一個(gè)周期中，一半是高電平一半是低電平，當(dāng)探測器信號超過比較電平高電平時(shí)，回波脈沖信號就是m1（Hz）；當(dāng)探測器信號高于比較電平低電平而低于高電平時(shí)，回波脈沖信號就是m1/2（Hz）。因此，將頻率從m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見度值，作為激光引信探測到目標(biāo)到丟失目標(biāo)的云霧能見度值。

上述不同通道在不同云霧能見度下，激光引信回波脈沖信號頻率從m1（Hz）變?yōu)閙1/2（Hz）時(shí)，即為激光引信丟失目標(biāo)時(shí)。將上述在不同彈目距離條件下回波脈沖頻率變化時(shí)的云霧能見度繪制于圖1，即為不同云霧能見度下的作用距離。

其中1 通道在彈目距離5 m 情況下丟失目標(biāo)時(shí)的采集波形如圖2 所示。

3 激光引信虛警云霧能見度試驗(yàn)方法與結(jié)果

在云霧能見度較低時(shí)，由于空氣中懸浮粒子的影響，可能會使激光引信虛警，對此對該激光引信的虛警條件也進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

按照2.1 對激光引信和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)前準(zhǔn)備。

3.2 試驗(yàn)過程

按照引信正常加電過程，依次給引信加+27 V 加溫電、±27 V 工作電、引信啟動(dòng)信號。8 個(gè)通道控制開關(guān)中，打開1 通道開關(guān)，關(guān)閉2-8 通道開關(guān)。

調(diào)整1 通道方向，使在無云霧暗室環(huán)境中，1 通道無回波脈沖信號產(chǎn)生。此時(shí)，激光引信沒有探測到目標(biāo)。

開啟云霧發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生云霧，隨著云霧發(fā)生器工作時(shí)間的增加，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的云霧濃度不斷增加，能見度不斷降低，當(dāng)云霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)，激光引信產(chǎn)生m1/2（Hz）的回波脈沖信號，繼續(xù)增加云霧濃度，回波脈沖信號由m1/2（Hz）向m1（Hz）跳變，采集并保存此時(shí)的回波脈沖波形并記錄云霧能見度值。此時(shí)云霧使引信產(chǎn)生虛警。

按照上述步驟，分別記錄其他7 個(gè)通道使回波脈沖頻率由m1/2（Hz）跳變到m1（Hz）的云霧能見度值。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

激光引信虛警時(shí)云霧能見度記錄表見表1。

表1 激光引信虛警時(shí)云霧能見度記錄表

4 結(jié)論

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，云霧能見度越高，激光引信作用距離越遠(yuǎn)；在能見度低于8 m 的情況下，激光引信可將云霧當(dāng)作目標(biāo)產(chǎn)生虛警。因此，在激光引信武器系統(tǒng)使用過程中，應(yīng)考慮云霧導(dǎo)致的虛警問題。