激光近炸引信技術

趙巖 馬洪遠 南成根 空軍駐吉林地區軍事代表室，吉林 吉林 132021

激光近炸引信技術

趙巖 馬洪遠 南成根 空軍駐吉林地區軍事代表室，吉林 吉林 132021

本文介紹了激光近炸引信的工作原理。針對導彈激光引信的主要技術參數組成和抗干擾的性能進行了研究和分析。

激光引信；作用距離精度；抗干擾

引言

由于激光具有方向性強，高單色性，高相干性，高亮度等優點，因此它在武器系統中得到了廣泛應用，激光引信就是其中之一。激光引信是隨著激光技術的發展而出現的一種利用激光束探測目標的引信。利用激光束探測目標的光學近炸引信，相對于傳統光、電近炸引信，激光近炸引信具有引爆時間準、命中概率高、抗干擾能力強的突出特點，因此，在現代導彈、火箭彈、炮彈，炸彈、水雷等領域得到了廣泛的推廣和應用。1.激光引信工作原理

激光引信是一種主動型的引信，它本身發射激光，這一束光通常以重復脈沖形式發送光束到達目標后發生反射，有一部分反射激光被引信接收系統接收變成電信號，經過適當處理，使引信在距目標一定距離上引爆戰斗部。

激光引信的測距原理與脈沖無線電引信是相同的，只要測出激光束從發射瞬間到遇目標后發射光波返回到引信出的時間t，便可得出目標的距離R，即

這是理想的情況，實際設計還要考慮延時時間。

圖1所示為主動式激光引信原理方框圖。主要由發射系統和接收系統兩大部分組成。

圖1 主動式激光引信原理圖

發射系統產生所要求的頻率、能量的激光，并以光束的形式向空間輻射光能量，在空間形成所需的探測場，同時給出同步信號。該系統包括：控制電路、激光器激勵電路、同步信號電路和激光發射光學系統。控制電路中有產生所需頻率信號的振蕩電路、公放電路及延遲電路。如果是編碼體制的激光引信，還要有編碼電路。目前，大峰值功率的激光器大多采用進口的。對于單通道小視場的激光引信采用非球面透鏡或復合球面系統。對于360°探測場的激光引信，比較簡便的方法是采用光錐來完成。在激光器功率一定的條件下，發射光的發散角越小，探測距離越遠。

接收系統包括：接收光學系統、光敏元件、前肢放大電路、信號處理電路和執行級。在國內研究的激光引信中，接收光學系統大都為球面復合系統，要求接收市場在能覆蓋發射激光波束的前提下盡可能小，保證所要求的有效接收面積極高的光學透過率。在某些主動式激光引信中，將發射光學系統和接收光學系統設計為同軸系統，如圖2所示，這種設計可縮小引信的體積和增大有效接收面積。而采用非同軸三角交叉系統，接收和發射系統中間由隔板隔開，這樣可以避免發射和接收系統光信號的相互干擾。如圖3所示。

圖2 同軸光學系統

圖3 三角交叉光學系統

光敏元件即硅光二極管是激光引信中的關鍵部件，它的作用是將接收到的光信號轉換成電信號，它的優劣直接影響整個系統的性能。要求它具有高的靈敏度及響應速度，等效噪聲功率低。常用PIN管和雪崩二極管。

信號處理電路有兩個作用：

一、識別目標信號和干擾信號，干擾信號包括人工干擾和背景干擾及引信內部產生的干擾；

二、判斷目標的位置，當目標處于戰斗部最有力殺傷位置時，輸出啟動信號使執行級工作，引爆戰斗部。

2 引信主要技術參數的確定

2.1 作用距離的確定

激光引信的作用距離與接收系統和發射系統的性能有關，也與目標特性和背景有關。設目標對激光具有漫反射特性，接收機所接收到的激光功率可按下式計算

由于激光引信的作用距離近，大氣傳輸衰減可忽略不計，即

將（2）、（3）式代入（1）式中,則可得到

為了可靠地檢出有用信號，必須使接收到的功率超過接收器通帶內的等效噪聲功率（NEP）n倍，n即為所要求的信噪比。由式（4）得到計算激光引信作用距離的公式

由上述測距公式顯示出影響激光引信作用距離的因素主要有：發射激光功率及其波束角，接收機的固有噪聲，背景噪聲，接收孔徑，光學系統的質量，目標特性等。光學系統設計的關鍵是在滿足接收孔徑的條件下，使光學系統的透過率達到最大值，或者，在光學透過率達到最大值時，整個接收孔徑必須完全有效。在地對空，空對空導彈中，激光引信體積都很小，只能在允許的情況下，盡量增加接收孔徑面積。在空對地導彈中，由于激光引信探測距離較遠，除了增加接收孔徑外，還要適當增加激光發射功率。

2.2 作用距離精度

作用距離精度是一個十分重要的指標，它直接影響引戰配合效率。由于激光的特點，目前，它的作用距離精度優于其他體制的近炸引信。

激光引信的測距精度依據其測距原理而異。激光引信所對付的目標，其反射特性很復雜，既有漫反射，也有鏡面反射，反射系數也不同。在相同的距離上由于作用目標光束的傾角不同，目標反射信號的幅值可有幾個數量級的變化。這些都會對測距精度產生影響。目前，國內的激光近炸引信的定距精度完全可以達到0.5米以內。

3.抗干擾設計

激光引信的干擾主要有兩種，內部干擾和外部干擾。內部干擾包括：發射接收電路的串擾，發射接收之間的光信號泄露等。外部干擾有陽光、海浪、云霧、雨雪等自然干擾和激光干擾機、假目標等人工干擾。這些干擾可能使引信早炸、誤炸，因此必須采取措施提高激光引信的抗干擾性能。

3.1 內部抗干擾措施

發射接收之間的光信號泄露在實際中遇到過，采取在發射和接收之間用隔板隔開的方法解決。由于發射驅動電流為脈沖大電流，存在串擾接收電流的可能性，得出距離錯誤，可以通過兩個技術途徑解決：一是加強屏蔽隔離，良好地線設計，減小地回路串擾；二是通過軟件控制各路驅動分時工作，避免大電流疊加，增加串擾強度。

3.2 外部抗干擾措施

由于激光引信的接收光學系統有窄帶濾光片，濾除大量太陽光能量，同時在頻域上，太陽光為連續信號，頻譜特征為直流或極低頻分量，而激光引信為幾十納秒的窄脈沖，接收電路可以很容易將太陽光濾除；時域上，可以從脈寬特征識別剔除非激光信號，且信號處理加有較窄的波門技術，可防止太陽光影響正常測距。

云霧對激光得影響主要表現在衰減和散射。衰減產生的效果是測距能力降低，散射是各個方向均有，特別是向后散射產生的效果是回波提前和脈沖展寬，回波提前導致產生錯誤距離信息，導致誤動作。解決措施有:脈寬識別剔除、時間相關性剔除，空間相關性剔除。對于空對地導彈的激光引信還要考慮高大樹木及地表復雜背景物的干擾，產生的影響是回波脈沖展寬和回波信號雜亂，可以通過時域濾波和時間相關性剔除。

敵方可能利用假目標干擾激光引信識別真實目標。如果假目標的外觀特征，布設方式，布設地點等于真實目標完全相同，激光引信是無法識別的。顯然，假目標的外觀特征、布設方式完全可以以假亂真，但布設地點則值得推敲。首先，激光引信的載體攻擊的目標非常明確，

激光引信的探測范圍離真實目標很近，假目標不可能離真實目標很近，太近也達不到保護真實目標的目的。假目標離真實目標較遠時，一是很難進入激光引信探測范圍，二是導彈攻擊路徑的不確定，對方假目標不可能涵蓋全部路徑。

4.結論

雖然應用激光作為探測手段的激光引信在探測精度、探測距離、抗自然和人為干擾能力等許多方面有其特有的優點，但是如何提高引信探測距離精度和抗干擾能力，發揮激光近炸引信的最佳效能，對于研究激光近炸引信具有重要意義。國內激光引信的研究起步較晚，相關產品寥寥可數。隨著激光技術、電子技術和計算機技術的不斷發展，激光引信技術也會不斷提高。

［1］羅積軍，侯素霞，徐軍，趙曉銘.導彈激光引信探測技術及應用研究.航天制造技術.2004，（3）

［2］伍朝剛.激光引信技術及其發展.應用科學

［3］王德.激光引信及其發展.長春光學精密機械學院學報.2001,（1）

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.034