实现激光角度欺骗干扰的几个条件

丁振东，王娟锋，朱 祺

(63880部队技术部，河南 洛阳 471003)

精确制导武器在近年来高科技局部战争中发挥了重要作用。激光半主动制导武器为精确制导武器的一员，具有较高的制导精度和高命中概率，因此对抗激光半主动制导武器已经成为对抗精确制导武器的一个重要方面。角度欺骗干扰是一种有效的对抗激光半主动制导武器的手段。

激光角度欺骗干扰主要是针对激光导引头的目标搜索阶段和末制导阶段实施的，其原理是根据激光告警给出的来袭方向，选择合适的假目标或自然物，用与敌方指示器的波长和编码相同的激光，以超前同步的方式照射，形成具有欺骗功能的干扰激光信号，欺骗敌方激光制导系统，使激光导引头得出错误的方位信息，在目标跟踪过程中出现角度偏差，偏离被攻击目标，最终导向假目标，实现引偏干扰［1］。

1 激光角度欺骗干扰条件

实施激光角度欺骗干扰时，如果假目标反射的干扰信号能进入激光导引头的接收波门，且干扰信号与制导信号相比强度更强，到达激光导引头的时间也比制导信号超前［2］，则激光导引头可能将干扰信号当作制导信号处理，那么激光半主动制导武器就会把假目标当作攻击对象，从而达到将激光制导武器从被保护目标引偏的目的，使目标得到有效地保护。因此，实现激光有源角度欺骗干扰需要以下几个条件:(1)布设假目标时，要保证假目标反射激光进入激光导引头视场;(2)干扰激光信号要与目标指示信号模式相关;(3)到达导引头的干扰信号强度比制导信号更强。

1.1 假目标布设

假目标必须处于激光制导武器导引头的视场之内［3］。激光制导武器导引头视场中心是指向所攻击目标，而要使假目标处于导引头的视场之内，需使假目标与导引头的连线同导引头与目标连线的夹角α＜θ/2。这里θ为激光制导武器导引头的视场角。假目标距离被保护目标必须足够远，使被保护目标处于激光制导武器杀伤半径之外，即使被保护目标与假目标的距离大于激光制导武器的杀伤半径R。

1.2 干扰信号模式

为实现有效欺骗干扰，干扰信号的模式最为关键。激光干扰装备在接收到激光威胁信号后，检测并分析该信号，最终按照威胁激光信号的特性进行复制，形成与激光威胁信号特性相同或相关的激光信号，相同是指干扰信号与制导信号编码、波长、脉宽、能量等级等特征参数相同，在时间上同步，且干扰激光脉冲要超前目标指示激光脉冲进入导引头波门，如图1所示。相关是指干扰信号虽然不能与制导信号完全相同，但包含与之相关的成分，即包括时间上的相关，空间上的相关及特征上的相关。时间上相关是指干扰信号与制导信号在时间上具有同步的成分;空间上相关是指干扰信号必须进入被干扰目标接收视场;特征上的相关是指激光信号的频谱、体制、脉宽和能量等级等激光特征参数相关［4］。

图1 角度欺骗激光干扰原理

1.3 功率要求

为实现有效的角度欺骗干扰，进入激光导引头的激光干扰信号强度要大于目标指示激光强度。

现设定一个干扰半主动制导武器攻击的作战态势，激光精确制导武器攻击任务由双机协同完成，一架飞机进行目标指示，另一架投放激光精确制导武器后撤离［5］。为方便计算，这里用两个漫反射板分别充当真、假目标，如图2所示。

设激光干扰机峰值功率为P1，激光干扰机光学系统透过率为t1，干扰激光束散角为θ1，干扰激光信号照射假目标表面入射角为α1;目标指示激光峰值功率为P3;目标指示激光器光学系统透过率为t3;目标指示激光束散角为θ2;目标指示激光信号照射真目标表面入射角为α2;导引头接收到激光干扰机的功率为P2;导引头接收到目标指示激光功率为P4;导引头光学系统透过率为t2;导引头光学系统接收面积Al;真目标面积为A2;真目标反射率为ρ2;假目标面积为A1;假目标反射率为ρ1;激光干扰机距离假目标R1;假目标距导引头R2;目标指示器距真目标R3;真目标距导引头R4。

图2 激光角度欺骗干扰态势图

由于目标指示任务由飞机完成，因此R3比较大，此时真目标可看作小目标，目标指示器发射功率为P3，其被导引头接收的功率为P4，二者关系为

激光干扰机照射假目标是在地面真目标附近完成，在此情况下，需将假目标分为小目标与大目标两种情况进行讨论。

1.3.1 将假目标视为小目标

此时，导引头接收到激光干扰机的功率为

将式(2)除以式(1)，由于在激光制导武器攻击目标过程中目标指示飞机需在空中盘旋进行目标指示，则R3可视为定值，地面激光干扰武器为固定位置，则R1为定值;激光制导武器与真、假目标相对位置相同，可认为是同一路径，两者大气透过率相同，即e－μR2≈e－μR4;又真、假目标均为漫反射，所以 Ω1= Ω2=2π;另外 α1≈α2，t1≈t3，ρ1≈ρ2，P2≥P4则得到

此时定义两个变量，令A1/A2=σ，定义为目标面积比，θ1/θ2=β，定义为激光信号束散比。则式(3)变为

1.3.2 将假目标视为大目标

此时，导引头接收到激光干扰机的功率为

将式(5)除以式(1)，同样上述近似，则得到

如图3所示，此时的测量条件地面湿度75%、地面温度20℃、能见度12 km等，干扰激光照射在假目标上的光斑尺寸小于假目标面积，激光能量全部被假目标反射，假目标的面积与其反射干扰激光功率大小无关，仅与目标指示激光束散角及真目标面积有关。

图3 1.064 μm激光大气斜程及水平透过率变化曲线

在式(4)和式(7)式中，e－μR3为目标指示飞机至真目标路径的斜程大气透过率，其斜程R3设为10.44 km(高度3 km，水平距离 10 km 处)，e－μR1为地面激光干扰武器至假目标路径的水平大气透过率，其水平距离R1设为1 km。对于1.064 μm激光使用LOWTRAN7计算得出如图3所示的大气斜程及水平透过率随距离的变化，可知斜程R3的大气透过率为0.4492，水平距离R1的大气透过率为0.8601。

假定目标指示器的峰值功率为P3=60 mJ/15 ns=4 mW，经仿真计算，分别得到如图4所示激光干扰机干扰功率随激光信号束散比β和目标面积比σ变化的关系曲线，以及图5所示激光干扰机干扰功率随目标指示激光束散角和真目标面积变化的关系曲线。

由图4可以看出:(1)目标面积比一定时，激光信号束散比越大所需干扰激光功率越大。激光信号束散比越大，干扰激光信号的束散角相对于目标指示激光束散角变大，则在假目标面积不变的情况下，激光干扰装备照射在假目标的能量变小，若要达到同样的干扰效果，则需增加干扰激光功率。(2)激光信号束散比一定时，目标面积比越大所需干扰激光功率越小。目标面积比越大，假目标面积相对于真目标面积变大，则在干扰激光束散角不变的情况下，激光干扰装备照射在假目标的能量变大，一定程度的减小干扰激光功率，也可达到同样的干扰效果。

由图5可以看出:(1)真目标面积一定时，目标指示激光的束散角越大，所需干扰激光功率越小。目标指示激光的束散角越大，其到达真目标的功率密度越小，真目标反射至导引头光学系统的激光能量就会越小，则所需干扰激光功率就越小。(2)目标指示激光的束散角一定时，真目标面积越大，所需干扰激光功率越大。真目标面积越大，目标指示激光照射在真目标的激光能量越大，真目标反射至导引头光学系统的激光能量就会越多，则所需干扰激光功率就越大。

比对图4和图5可以看出，相同条件下假目标作为大目标时比作为小目标时，所需的激光干扰功率约小1/2。

2 结束语

由以上激光干扰功率要求的讨论可知，用于有源角度欺骗干扰的假目标存在两种情况:(1)是干扰激光光斑小于等于假目标面积，此时将其视为大目标，激光能量完全打在假目标上。计算可知:此时激光干扰功率只与目标指示激光束散角和真目标面积有关。(2)是干扰激光光斑大于假目标面积，此时将其视为小目标，激光能量部分打在假目标上，计算可知:所需激光干扰功率与干扰激光束散角和目标指示激光束散角的比例系数以及假目标面积和真目标面积的比例系数有关。

经过仿真计算，可知在针对激光半主动制导武器实施角度欺骗干扰时，对假目标选取应考虑激光干扰武器的激光束散角与假目标之间的匹配，尽量选取可满足大目标条件的漫反射体或自然物作为假目标，这样可将所需干扰激光功率降低约1/2。

［1］孙晓泉，吕跃广.激光对抗原理与技术［M］.北京:解放军出版社，2000.

［2］童忠诚.激光角度欺骗干扰效能分析［J］.航天电子对抗，2003(5):43－45.

［3］童忠诚，焦洋，孙晓泉.激光角度欺骗干扰技术的改进研究［J］.应用激光，2007，27(1):25 －27，36.

［4］童忠诚.激光角度欺骗干扰信号超前时间的仿真研究［J］.兵工学报，2008，29(5):633 －636.

［5］党冬妮，李斌，范东启.激光角度欺骗干扰半实物仿真试验系统设计［J］.激光与红外，2007，37(5):398 －401.