假目标散射特性对激光有源诱偏效果的影响

王德飞，楚振锋，唐启永，李永鹏，吴春晓

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳471003)

1 引言

由激光制导武器系统作战使用的原理可知，激光制导武器的制导精度与导引头接收到的激光信号强度有关。要对激光制导武器实施有源诱偏，就必须保证干扰激光经假目标漫反射后到达导引头的激光信号强度大于导引头的响应阈值。导引头接收到的干扰激光能量与干扰激光源的输出能量、激光的大气传输函数和假目标的散射特性有关［1－4］。

针对假目标散射特性对激光有源诱偏效果的影响，给出了不同类型假目标激光散射特性的测试方案，基于实装对选取典型假目标的散射特性进行了实际测量，分析了假目标散射特性对有源诱偏效果的影响，为激光有源诱偏干扰试验时假目标的选择、干扰激光的作用距离和照射攻击部位提供技术依据。

2 假目标散射特性的测量原理

2.1 标准漫反射板的标定

首先对试验测量所用标准漫反射板进行标定［5］，激光器沿标准漫反射板法向入射，测量漫反射板各个方向上的散射激光能量分布。图1给出了激光正入射标准漫反射板时散射激光的能量归一化分布规律，并对测量值进行了三次拟合。从图中可以直观看出，对测量数据的拟合曲线近似呈余弦规律分布，符合朗伯体对入射电磁波散射余弦分布;测量值并未在90°两侧呈现完全对称分布，主要原因为漫反射板在放置过程中未与地面完全垂直，激光的入射方向未严格按照漫反射板的法向入射。

图1 激光正入射标准漫反射板散射激光能量归一化分布规律

为了确定试验中所用的标准漫反射板可以近似为朗伯体，改变激光的入射方向，使其与漫反射板径向的夹角为60°，测得散射激光能量归一化分布曲线，如图2所示。由图2可以看出，标准漫反射板对激光的散射特性与激光的入射角度无关，在法向位置附近散射激光的能量取得最大值，在法向两侧逐渐减小并呈对称分布。综合测量结果分析可知，试验中所用的标准漫反射板可以近似看作朗伯体。

图2 不同入射角时标准漫反射板散射激光能量归一化分布规律

2.2 典型假目标激光散射特性测量原理与方案

首先针对选取典型的面假目标，如图3所示，在假目标的一侧0°至180°范围内沿逆时针顺序、按照固定角度间隔等半径依次放置光箔条散射特性测量系统的激光能量探测器;调节每个探测器使其同高且视场完全覆盖被测量目标，探测器和数据采集卡采用无线传输实现;激光器目标指示器的出光口、探测器的视场中心瞄准被测量目标的中心位置。同理，对体假目标则以假目标为中心，沿逆时针顺序按照固定间隔角度等半径依次放置光箔条散射特性测量系统的激光能量探测器，其他设置与面假目标一致，如图4所示。

图3 面假目标激光散射特性测量布局示意图

图4 体假目标激光散射特性测量布局示意图

对于面假目标而言，将假目标的激光散射能量比上漫反射板在相应位置的能量得到其散射特性和散射系数;对于体假目标而言，考虑到测量时所用标准漫反射板近似为朗伯余弦体，其散射特性与激光的入射角度无关，在计算体假目标的散射系数时可以将假目标在俯仰方向测得的能量值与标准漫反射板在相应方位测得的能量值比较，进而得到体假目标不同方位角度的散射特性和散射系数。

3 假目标散射特性对激光有源诱偏效果影响的分析

依据假目标激光散射特性测试原理，结合阵地周边的环境特点，选取土墙断面和迷彩方舱面做为典型的面假目标，选取黄土地和青草地为典型的体假目标进行实际试验测量，以期得到不同类型假目标的激光散射特性规律，进而分析假目标散射特性对激光有源诱偏效果的影响［6－7］。

3.1 土墙断面和迷彩方舱面的激光散射特性测量与分析

图5、6给出了土墙面和迷彩方舱面的散射激光能量归一化分布规律，图7、8给出了激光以不同角度入射土墙面和迷彩方舱面时的散射系数。对于土墙断面而言，其散射激光能量峰值出现的位置与激光的入射角度有关，当激光以60°入射时散射激光能量的最大值恰好出现在60°处，并且在60°两侧散射激光能量呈现非对称分布，在角度增大的方向变化趋势较缓慢;迷彩方舱面具有明显的镜面效应，当激光以60°角入射迷彩方舱面时，散射激光能量的峰值在120°位置处出现。土墙断面的激光散射系数在0.30～0.40之间，迷彩方舱面的激光散射系数在0.36～0.52之间。

图5 激光入射土墙面时散射能量归一化分布

图6 激光入射迷彩方舱面时散射能量归一化分布

综合分析可知，当选择土墙面这类表面粗糙且无规则的面目标作为有源诱偏假目标时，干扰激光入射假目标的方向应尽量沿着激光武器来袭方向或者在来袭方向的附近，这样可以使激光制导武器的导引头接收到较多的干扰激光能量，以此来提高激光有源诱偏的干扰效果;当选择迷彩方舱面这类具有镜面效应的面假目标作为有源诱偏假目标时，干扰激光应沿着来袭激光武器方向和假目标径向的对称方向照射，以此来提高诱偏干扰效果。

图7 激光以不同角度入射土墙面的散射系数

图8 激光以不同角度入射迷彩方舱面的散射系数

3.2 青草地和黄土地的激光散射特性测量与分析

图9 、10给出了青草地和黄土地的散射激光能量归一化分布规律，图11、12给出了激光照青草地和黄土地的散射系数，图中箭头指向为激光的入射方向。由图9、10可以看出，对这两种体目标来说，在0°和180°的激光入射方向上散射激光能量较大，而在近似垂直激光入射方向的90°和260°位置处散射能量明显偏小;激光对散射特性呈现出激光入射方向散射能量高，对称两侧能量低的分布规律。出现上述现象的原因是激光在以小倾斜角度入射到目标表面时，激光光斑投影呈现出入射方向被拉长，两侧被压缩的特点，使得在入射方向激光光斑的投影面积大于两侧的投影面积，所以相应方向的散射激光呈现出强弱不同的分布。另外，青草地和黄土地自身具有一定的参差性，呈现出不规则的分布，使散射激光存在二次或者多次被反射、遮挡等不确定性造成散射激光能量呈现非完全对称分布规律。

图9 青草地激光散射能量归一化分布规律

图10 黄土地激光散射能量归一化分布规律

图11 青草地激光散射系数分布规律

图12 黄土地激光散射系数分布规律

由图9可以看出，在激光入射方向两侧的15°、165°、195°和345°处散射系数依次为0.4859、0.4115、0.3655和0.4617，对四个位置的散射系数求平均值为0.4226。因此，在本次试验的测量条件下，青草地在激光入射方向的散射系数为0.4226。由图10可以看出，在激光入射方向两侧的15°、165°、195°和345°处 散 射 系 数 依 次 为0.3895、0.3775、0.3886和0.3482，对四个位置的散射系数求平均值为0.3760。在本次试验的测量条件下，黄土地在激光入射方向的散射系数为0.3760。

综合分析青草地和黄土地两种自然体假目标的激光散射特性可以看出，由于干扰激光照射在体假目标上的激光光斑投影面积存在方位差异性，导致散射激光能量在激光入射方向明显大于其他位置。因此，在其他相同的条件下，选择散射系数大假目标可实现较好的诱偏干扰效果。同时，诱偏干扰激光应尽量沿着激光制导武器的来袭方向或反方向，在此范围内激光制导武器引信导引头可以接收到更多的干扰激光能量，从而提高诱偏干扰效果。

4 结语

目标的散射特性将影响到激光制导武器导引头系统接收到干扰激光信号的强弱，进而影响干扰激光对激光制导武器的有源诱偏效果。因此，对于具有能量竞争关系的激光制导武器进行有源诱偏干扰时，首先要根据来袭激光的大致方向、干扰激光源和假目标的位置来确定干扰激光的入射方向;其次要针对选择的假目标类型，考虑假目标的典型部位或典型方位对干扰激光信号的散射特性来确定攻击照射部位，确保尽可能强的干扰激光的信号进入导引头系统，形成有效诱偏干扰。

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