雷达/红外成像复合制导面临的干扰及对抗*

王 永

(海军装备部重庆地区军事代表局 成都 610100)

1 引言

雷达/红外成像复合制导(以下简称“复合制导”)是一种公认的较好的复合制导方式。研究人员从未停止对其实施干扰的技术手段的研究,提出了多种对抗复合制导的新型干扰手段,如人工水雾[1]、宽波段气悬体[2]、泡沫云[3]、燃烧型发烟剂[4]、宽波段烟幕干扰剂[5]等,且从理论上说,这些复合干扰措施能有效对抗复合制导导弹,但目前这些新型干扰技术并不完全成熟,实际使用中仍更多采用传统的干扰手段,如对抗雷达采用的箔条、角反射器、有源干扰机等,又如对抗红外成像采用的面源诱饵、烟幕、强激光等,以及它们的合理组合。本文研究主要是为了尽可能详细分析出复合制导过程中可能面临的干扰手段,以及可能采取的对抗措施及其预期抗干扰效果,最终为研究复合制导的干扰与抗干扰技术提供讨论依据。因此首先分析了反舰导弹制导过程中可能面临的干扰手段,将受干扰阶段分为开机搜索阶段和跟踪阶段。按照敌方施放干扰的战术意图,将开机搜索阶段可能面临的干扰分为迷惑干扰和冲淡干扰两类,将跟踪阶段可能面临的干扰分为转移干扰、质心干扰、压制干扰和欺骗干扰四类。随后用多种干扰器组合形成上述各类干扰,并详细分析了对抗各类干扰可采用的各项措施及预期对抗效果。

2 面临的干扰

复合制导反舰导弹末制导过程通常是首先雷达开机搜索并捕获目标,然后进入跟踪状态,制导过程中有两种受到干扰的情形,一是末制导雷达开机搜索阶段就受到干扰,从而捕获到干扰,并随之转入跟踪;二是雷达正确跟踪目标后,敌方施放干扰以使导弹跟踪点偏离目标或完全转移到干扰源上。

2.1 开机搜索阶段的干扰

开机搜索阶段可能遇到迷惑干扰和冲淡干扰两种干扰方式。

1)迷惑干扰

舰载雷达侦察告警设备发现敌方搜索雷达开机搜索时,用远程箔条干扰火箭向本舰周围较远距离发射若干枚箔条弹,形成多个雷达假目标。箔条云的雷达截面积应与被掩护的舰艇相当,对敌方搜索雷达起到扰乱与饱和压制的作用,从而降低舰船的暴露概率[6]。

2)冲淡干扰

根据投放的干扰源不同,冲淡干扰可分为箔条冲淡干扰、漂浮有源冲淡干扰和悬停式有源冲淡干扰三种。在雷达末制导开机前,向舰船周围的适当位置发射多枚箔条弹、多个漂浮式有源干扰或多个悬停式有源干扰,形成多个假目标,使导弹末制导雷达开机搜索时首先捕捉到假目标。

2.2 跟踪阶段的干扰

按照干扰的战术意图,跟踪阶段受到的干扰可分为转移干扰、质心干扰、压制干扰、遮蔽干扰等,形成这些干扰方式的干扰来源分别为:

◦转移干扰:箔条、反射器[7]、红外诱饵(点源、面源)、弦外有源、舰上有源、组合转移干扰;

◦质心干扰:箔条、反射器、红外诱饵、组合质心干扰;

◦压制干扰:雷达强噪声压制、激光致盲、组合压制干扰;

◦遮蔽干扰:箔条遮蔽、烟幕遮蔽、箔条与烟幕组合遮蔽干扰。

2.2.1 转移干扰

转移干扰是在我方导弹已经跟踪敌方舰船之后,敌方舰船为摆脱跟踪状态而采用的一种干扰方式。此时,舰船将在距舰身较近的适当位置施放有源或无源干扰,同时实施距离拖引干扰、噪声压制干扰、烟幕遮蔽干扰,致使我弹载末制导雷达丢失目标,并重新搜索,进而跟踪有源或无源假目标,然后舰船迅速机动逃逸。

2.2.2 质心干扰

质心干扰是在转移干扰方式无效后使用的一种干扰手段。在实施干扰时,舰船在舰身周围施放多个弦外有源或无源干扰,使舰船与假目标同时处于我方弹载探测器的距离跟踪波门之内,使我探测器无法分辨,进而输出错误的目标角度测量信息。此时舰船根据风向快速机动,减小舰船在传感器跟踪波门的面积,致使我反舰导弹偏向干扰,降低敌方舰船受损概率。

2.2.3 压制干扰

压制干扰包括雷达有源压制干扰和激光压制干扰。

对雷达实施的有源压制性干扰的形式一般为窄带瞄准式和宽带阻塞式两种,其干扰信号一般为噪声调频(噪声调相)、噪声调幅和噪声调频调幅等,致使雷达接收机无法提取有效目标信号[8]。

激光压制就是采用激光照射导弹,由于敌方位于导弹的红外视场内,因此敌方舰船上发射出来的照射在导弹上的激光能量也能汇聚到红外探测器平面上,形成软破坏或硬破坏。激光致盲武器是极其有效的红外对抗手段,1991年海湾战争中,美国在B52飞机上装备了激光致盲设备,实战证明其效果良好[9]。

2.2.4 遮蔽干扰

传统的遮蔽干扰包括箔条遮蔽干扰和烟幕遮蔽干扰。敌方舰船在我方导弹来袭方向上布设箔条云,形成干扰长廊,致使我方导弹无法获取有效的目标回波[11～12]。烟幕干扰是利用烟幕弹在空中爆炸后形成的烟幕墙以遮蔽的方式对红外成像系统实施干扰[13]。

3 抗干扰措施

3.1 开机搜索阶段的抗干扰措施

开机搜索阶段,如果敌方施放了干扰,这些干扰都是针对雷达施行的,因此雷达需要具有一定的抗干扰能力。但如果雷达不能有效对抗这些干扰,那么雷达扫描一周过程中就可能采集到包括真目标和假目标在内的多个目标信号。此时,雷达需要依据事先的准则在预定方位范围内选择一个目标。此目标有可能是真目标也可能是干扰。之后雷达对此选定目标进行跟踪。如果所跟踪的是一个干扰,那么有两种情况发生:

1)干扰失效,雷达“跟丢了目标”,于是记忆跟踪一段时间,如果干扰不再出现,记忆制导时间段过后雷达开始重新搜索;如果干扰又出现,则继续跟踪,之后可能转到1)或2);

2)红外开始起作用后识别出其是假目标,于是开始重新搜索。此时需要面对的一个问题就是雷达重新搜索时,还能选择攻击哪些目标?这需要考虑导弹的最大过载,在此最大过载允许条件下是否能够命中此新目标。

可求得导弹最大过载aM与可命中目标最大方位角θmax(目标方位角即为视线与弹轴的夹角)范围的关系

也就是说,凡是距离导弹约为r且视线与弹体纵轴夹角在±θmax范围内的目标,导弹都可以转过弯去将其击中,如图1所示。

可见,空间的一个目标是否具备被导弹击中的基本条件,是由导弹的最大可用过载aM和目标相对导弹的位置(r,θ)共同决定的。由于导弹的最大可用过载是确定已知的,因此空间的一个目标是否具备被导弹击中的基本条件完全由导弹的位置(r,θ)确定,于是可得导弹最大过载限制下的可攻击目标选择依据为:

假设雷达与红外搜索时,空间存在的可能目标集合为

集合中各个元素是由雷达第一次开机搜索得到目标数据与当前时刻导弹的位置确定的。则能够被雷达搜索到且被导弹攻击到的目标集合为

式中,α为弹体纵轴与参考方向的夹角,即航向角,max{ηRM}为雷达的最大方位搜索视场半角。能够被红外搜索到且被导弹攻击到的目标为

图1 导弹可攻击目标范围

接下来的问题便是如何按此依据选择新的攻击对象。

根据雷达开机扫描后得到的海面多个目标的测量建立其“战场态势图”,所谓战场态势图就是几个目标与导弹之间的相对位置关系。由于舰艇运动速度相对较慢,尽管之前导引头工作在对单一目标的跟踪状态,仍然可以在需要重新选择攻击目标时调入之前的战场态势图,并根据当前的导弹位置数据将其更新。更新后的“战场态势图”可以很好地解决以上重新选择跟踪目标时遇到的两个问题。具体实施步骤如下:

1)用雷达第一次开机时的导弹的位置以及各个“可能目标”的位置(r,q)建立初始的“战场态势图”;

2)如果需要重新搜索目标则转入3),如果不需要则保持对原目标的跟踪;

3)依据初始“战场态势图”以及当前时刻导弹的位置更新“战场态势图”,获得空间存在的可能目标集合,即式(2);

3)按照式(5),检查是否存在能够被雷达与红外都搜索到且被导弹攻击到的目标,若有,选择其中方位偏差最大的一个进行小方位搜索,若无,转入5);

4)按照式(3)和(4),检查是否存在能够被雷达或红外搜索到且被导弹攻击到的目标,若有,则选择一个方位偏差最小的一个进行小方位搜索,若无,则全方位搜索。

3.2 跟踪阶段的抗干扰措施

3.2.1 抗转移干扰措施

首先,要成功施行转移干扰需要两个有效步骤:一是使导引头失去信号一段时间,迫使导引头重新搜索目标;二是使导引头重新搜索目标时搜捕到干扰源。

步骤一的手段包括:距离拖引干扰、雷达有源压制干扰。这两种干扰措施可能单独使用也可能组合使用,能形成表1所示的3种干扰方式,对这3种干扰方式可采用的对抗措施以及预期对抗效果也列在表中。

表1 转移干扰第一步骤的干扰方式及其对抗措施和预期效果

假设第一个步骤干扰成功,即导引头失去目标信号开始重新搜索。第二步骤的手段包括:箔条、反射器、红外面源诱饵(点源诱饵认为红外可以抗掉)、弦外有源干扰机等,这四种干扰措施可能单独使用也可能合理组合使用,这里只考虑两两复合的形式,于是可形成表2所示的7种干扰方式。对这7种干扰方式的对抗措施都是进行干扰识别,若判断其为干扰,则丢弃,否则转入跟踪。干扰效果及预期抗干扰效果也列在表中。

表2 转移干扰第二步骤的干扰方式及其对抗措施和预期效果

从以上对两个步骤的分析可看出,尽管对转移干扰的第二个步骤中的“箔条+红外面源诱饵”、“反射器+红外面源干扰”和“红外面源诱饵+弦外有源干扰”这三种复合干扰方式的对抗效果较差,但复合制导对第一个步骤具有较好的对抗效果,也就是说复合制导不容易失去对目标的跟踪信号。可见,要对复合制导反舰导弹成功施转移干扰是比较困难的。

3.2.2 抗质心干扰措施

实施质心干扰的依据是使舰船与假目标同时处于导引头的距离跟踪波门之内,使导引头无法分辨。应该看到,跟踪波门的精确选取提高抗质心干扰的能力。因为只要在保证真实目标可跟踪的条件下选取到最小的跟踪波门,则质心干扰出现在跟踪波门之内的概率将相应减小。雷达与红外融合跟踪精度应高于单一体制的制导跟踪精度,因此能减小波门尺寸,从而提高质心干扰对抗能力。

以下是在波门选取工作没有将质心干扰源排除在波门之外的情形下展开的研究。

质心干扰的具体实施干扰的手段可能有箔条、反射器、红外面源诱饵、弦外有源干扰机等,这四种干扰措施可能单独使用也可能合理组合使用,这里只考虑两种复合的形式,于是可形成表3所示的7种干扰方式,对这7种干扰方式的对抗措施以及预期对抗效果也列在表中。

表3 质心干扰方式及其对抗措施和预期效果

可见,若跟踪波门限定功能不强,则导弹容易受到“箔条+红外面源诱饵”、“反射器+红外面源干扰”和“红外面源诱饵+弦外有源干扰”三种质心干扰方式的干扰。

3.2.3 抗压制干扰措施

敌方实施压制干扰包括雷达有源压制干扰和激光压制干扰,以及它们的组合使用,因此将可能有三种压制干扰方式,它们的抗干扰措施以及预期对抗效果如表4所示。

表4 压制干扰方式及其对抗措施和预期效果

可见,只有当导弹同时受到雷达有源压制和激光致盲压制时,才容易被干扰成功。

3.2.4 抗遮蔽干扰措施

遮蔽干扰包括箔条遮蔽干扰和烟幕遮蔽干扰,以及它们的合理组合使用。因此将可能有三种压制干扰方式,它们的抗干扰措施和预期效果如表5所示。

表5 遮蔽干扰方式及其对抗措施和预期效果

可见,当导弹同时受到箔条与烟幕遮蔽时容易被干扰成功。

4 结语

本文对复合制导过程中可能遇到的各种干扰进行了详细分类。将受干扰阶段分为开机搜索阶段和跟踪阶段。分析得出导弹的最大可用过载与重新搜索目标时还能攻击哪些目标之间的关系,并用“战场态势图”来解决重新搜索目标时的目标选择问题。用多种干扰器组合形成跟踪阶段的各类干扰,并分析了对抗各类干扰可采用的措施及预期对抗效果。从中可以对复合制导的抗干扰能力的长处和短处有清晰的了解,可供研究人员讨论参考。

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