延遲制導信號抗有源高重頻激光方法的仿真研究

滿海濤+謝亞雪

摘要： 為研究激光制導彈藥利用延遲信號法抗有源高重頻激光干擾的有效性，利用Simulink搭建了延遲信號法抗有源高重頻激光干擾仿真平臺，采用數值仿真驗證了該方法的有效性，并指出了該抗干擾方法及現有實驗結果的局限性。

Abstract： To verify the efficiency of guided ammunition to counter multiple-source high-repetition frequency laser jamming， the Simulink software is used to build simulation plate of countering multiple-source high-repetition frequency laser jamming with delayed signals method. Simulation results show the efficiency of the method. And the boundedness of the anti-interference method and experiment is pointed.

關鍵詞： 激光制導彈藥；抗干擾；有源高重頻激光

Key words： laser-guided munitions；anti-interference；multiple-source high-repetition frequency laser

中圖分類號：TN977 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0225-02

0 引言

現代戰爭中，激光制導彈藥是精確打擊的重要手段[1]。激光制導彈藥具有打擊準，威懾力大的特點，必然會在未來戰場中廣泛應用。但是，隨著激光制導彈藥的發展，各種對抗、干擾激光制導彈藥的方法也隨之產生，有源高重頻激光干擾是其中一種簡單有效的干擾方法。矛盾有其兩個方面，激光制導彈藥在未來戰場環境中會遇到更多的有源高重頻激光干擾，就會有方法進行對抗，在導引頭和控制系統之間，插入延時電路將信號按制導信號周期延時后與實時信號進行與操作，實現了高重頻信號濾除和制導信號輸出的方法就是一種對抗方法[2]。它的效果如何、是否易于實現有待于考察。

1 有源高重頻干擾機理

激光制導系統抗有源干擾的方式通常有對目標指示信號進行編碼，同時在導引頭設置相應的解碼電路解碼或在導引頭的跟蹤系統中設置脈沖錄取波門[3]。預置編碼就是在激光目標指示器重頻的允許的范圍內，根據設置好編碼方式發射指示信號，激光目標指示器按照約定的方式發射指示信號，而此時激光導引頭按照約定的編碼規律對接收的信號并進行識別，在識別出己方信號后，便可以以其為同步點設置波門。波門技術就是在導引頭激光接收與處理電路中設置一個信號接收處理波門ΔT，當回波激光信號位于該波門內時，處理電路對其進行處理，否則，不予處理[4]。

高重頻激光干擾就是發射高頻率的激光束干擾導引頭工作，理論上只要干擾激光的頻率f>1/T（T為波門時間寬度），就有干擾信號擠入波門，并且干擾脈沖在制導信號之前并且強度大于制導信號，就會產生有效干擾。在實際應用中高重頻激光干擾信號目前可達100000pulse/s左右，比激光編碼頻率10～20pulse/s高很多[5]，因此干擾時不需要識別知道激光的編碼規律就總有干擾脈沖能擠入波門并對導引頭形成干擾，使制導信號湮沒于高頻干擾信號中，有效地對抗了預置編碼技術和選通波門技術，干擾效果明顯。目前高重頻激光干擾有單源干擾和多源干擾，多源干擾既能保護自己又提高了干擾激光頻率，干擾效果更加明顯。

2 一種延遲制導信號抗有源高重頻激光干擾的方法

將整個波門開啟時間內接收到的所有脈沖信號都記錄下來，然后將這些信號延時一個制導信號間隔的時間，與波門開啟時間內同時接收到的信號求邏輯與[6]，這樣就實現了干擾信號的濾除和制導信號的輸出。只有當延時后的信號與實時接收的信號有交集時，高重頻信號才不會被濾除。高重頻激光脈沖的脈寬典型值為10ns， 經光電信號處理電路整形后，設信號脈寬為 50ns，另設延時后相應于 200pulse/s 的高重頻信號的脈沖間隔為 5μs，實時接收到的高重頻信號出現在延時后的兩相鄰高重頻信號之間各點是等概率的，經計算，高重頻信號重合概率僅為2%，在整個制導過程中未被濾除的干擾信號不足50個，可以說起到了抗高重頻有源干擾的效果。柴金華對該方法做了電路實驗驗證，證實了該方法的可行性[6]。

3 該方法的問題以及思考

3.1 延遲制導信號方法Simulink仿真

用Simulink對該延遲信號方法進行信號仿真，通過A/D轉化實現了脈沖信號的邏輯運算，構造的模型如圖1仿真模型。

取參數制導信號頻率為20pulse/s，高重頻干擾信號為200pulse/s，則它們的周期分別為0.05s、0.005s，脈沖寬度為50ns，波門長度為50us在不影響結果的情況下，為了提高模型運算速度，把它們的周期長和脈沖寬度同時增大20倍，仿真結果如圖2仿真結果一所示，下圖為原控制信號，上圖為經過處理后的輸出控制信號，可以看出，此時沒有達到抗干擾的效果。

假設干擾高重頻激光頻率不是制導信號頻率的整數倍，取210pulse/s，此時干擾脈沖信號周期參數設為0.095s仿真結果如圖3仿真結果二所示，可以看出，此時原信號和處理后輸出信號一致，該方法起到了抗有源高重頻干擾的效果。

假設高頻干擾信號頻率為200pulse/s，延遲0.03s被接受，仿真結果如圖4仿真結果三所示，此時也起到了抗有源高重頻激光干擾的效果。endprint

取高頻干擾信號頻率為200000pulse/s，則干擾信號周期參數設為0.0001，仿真結果如圖5仿真結果四所示，此時由仿真結果顯示，并沒有起到抗干擾效果。

3.2 結果分析以及思考

有源高重頻激光干擾的脈沖頻率可以達到100000pulse/s以上，而驗證該方法的實驗使用的干擾源頻率僅為200pulse/s，與實際情況相差很大，得到的結論并不能使人信服；該實驗使用的是仿真二所使用的參數，有意的避開了干擾源頻率是控制信號整數倍的情況，而實戰中，敵方有可能通過情報，偵查掌握我方指示激光的頻率；導引頭接收到脈沖信號，會把脈沖信號的脈沖寬度進行處理，加大干擾源的脈沖寬度，有可能使脈沖信號的波峰遍布每個時刻，無法進行簡單的邏輯處理，該方法的可行性值得懷疑。

綜合以上思考和仿真結果，得出以下結論：①當干擾信號頻率是控制信號的整數倍，且接收時間相同時或相差一個干擾信號的整數倍時，該抗干擾方法起不到效果。②當干擾信號不是控制信號的整數倍或者干擾信號是控制信號的整數倍而延遲一個非干擾信號整數倍時，該方法可以起到效果。③當有源高重頻干擾信號頻率很大時，使用Simulink仿真無法觀測正確的結果，但實驗時用較低頻率的干擾信號代替高重頻激光不具有代表性。

4 結束語

隨著激光制導彈藥的發展，其干擾技術和對抗干擾技術也會快速發展，抗有源高重頻激光的方法還有基于多普勒頻移的方法[7]、加反向同步高重頻激光的方法等。但是它們的可行性如何，是否能達到預期效果，需要用接近實際情況的檢驗方法來驗證。

參考文獻：

[1]孫彥飛.對抗激光制導武器方法研究[J].紅外與激光工程，2007，36（增刊）：464-467.

[2]李海燕.激光制導武器有源干擾對抗措施分析[J].激光雜志，2010，31（6）：57-58.

[3]陳勇.一種激光半主動制導抗高重頻干擾的改進方法[J].激光與紅外，2012，42（6）：678-681.

[4]薛建國.高重頻激光對激光導引頭的干擾研究[J].航空兵器，2006，卷缺失（3）：30-32.

[5]葉結松.抗高重頻激光干擾技術研究[J].現代防御技術，2008，36（2）：119-123.

[6]柴金華.抗多源激光高重頻干擾新方案及電路實現[J].紅外與激光工程，2009，38（3）：476-480.

[7]趙建君.基于多普勒頻移的抗高重頻激光有源干擾[J].四川兵工學報，2010，31（8）：80-81.endprint