某型導(dǎo)彈激光引信抗云霧干擾研究

劉 云，彭新閣，張 駿，姜 飛

（中國(guó)人民解放軍第五七一五工廠，河南 洛陽(yáng) 471000）

激光引信是隨著現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境的需求和激光技術(shù)的迅猛發(fā)展而出現(xiàn)的一種近感引信，其具有測(cè)距精度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)[1]、良好的距離截止特性等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)探測(cè)和執(zhí)行部件精確配合和目標(biāo)薄弱位置識(shí)別提供了有利條件[2]。

隨著飛行器應(yīng)用面的擴(kuò)大，應(yīng)用驗(yàn)證環(huán)境逐漸復(fù)雜，激光引信的不足逐漸暴露出來(lái)。目前，應(yīng)用的激光引信大多工作在近紅外波段，大氣中懸浮粒子和云霧對(duì)激光引信會(huì)產(chǎn)生干擾，干擾主要體現(xiàn)在以下方面：大氣中分子和云霧對(duì)激光的吸收引起激光能量的衰減；大氣中懸浮粒子對(duì)激光的發(fā)射和散射。其中后向散射是造成激光引信虛警失效的主要因素[3-6]。

本文針對(duì)某型激光引信，通過(guò)云霧環(huán)境試驗(yàn)，對(duì)激光引信的抗云霧干擾性能進(jìn)行研究，包括試驗(yàn)研究了不同云霧能見(jiàn)度對(duì)激光引信作用距離的影響，激光引信產(chǎn)生虛警時(shí)的云霧能見(jiàn)度水平。

1 激光引信原理

本研究中的激光引信是一種主動(dòng)型輻條狀脈沖激光引信，由8 個(gè)引信玻璃窗蓋和光-電組件組成。其中光-電組件包括：8 通道收-發(fā)裝置、信號(hào)處理電路、脈沖發(fā)生器、加熱裝置及二次電源，光-電組件安裝在內(nèi)表面帶金屬屏蔽的膠木腔體內(nèi)。

該型激光引信在掛機(jī)階段，由載機(jī)供電，對(duì)引信光學(xué)組件和玻璃窗蓋加熱，以避免激光器工作時(shí)，霧氣對(duì)激光的發(fā)射和接收產(chǎn)生影響。

導(dǎo)彈脫離載機(jī)之后，由導(dǎo)彈熱電池供電，且引信二次電源開(kāi)始工作。

在導(dǎo)彈中末制導(dǎo)交接后，彈目距離達(dá)到一定范圍時(shí)，彈上慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)向引信發(fā)送指令，引信開(kāi)始工作。此時(shí)，引信內(nèi)激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖啟動(dòng)8 個(gè)激光輻射器向外發(fā)射激光，同時(shí)激光引信執(zhí)行級(jí)起爆電容開(kāi)始充電，激光接收裝置開(kāi)始接收返回的激光光束，此時(shí)目標(biāo)回波脈沖強(qiáng)度較小，激光接收裝置接收、放大后，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)不足以達(dá)到處理電路門(mén)限，不會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)信號(hào)。當(dāng)彈目距離達(dá)到引信作用距離范圍時(shí)，從目標(biāo)返回的激光光束經(jīng)探測(cè)器接收，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的電信號(hào)達(dá)到處理電路門(mén)限，并產(chǎn)生回波脈沖。后級(jí)電路判斷單個(gè)激光接收通道收到一定數(shù)量連續(xù)回波脈沖后，產(chǎn)生目標(biāo)信號(hào)。激光引信向慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)發(fā)送目標(biāo)信號(hào)，經(jīng)適當(dāng)延時(shí)后，發(fā)送點(diǎn)火脈沖，引爆安全保險(xiǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電點(diǎn)火管，進(jìn)而引爆戰(zhàn)斗部，完成引信的引戰(zhàn)功能。

2 激光引信不同能見(jiàn)度下的作用距離研究方法與結(jié)果

激光引信由于其工作波段的限制，容易受到空氣中懸浮粒子的作用發(fā)生散射，一部分散射光可能會(huì)返回到激光接收光學(xué)組件中，影響激光引信的探測(cè)性能。在此，對(duì)不同云霧能見(jiàn)度下，激光引信的作用距離進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1.1 激光引信

該型激光引信有8 個(gè)接收通道，在8 個(gè)工作通道的激光探測(cè)器輸出和處理板輸入之間串入信號(hào)通道控制開(kāi)關(guān)。將激光引信放置于云霧實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將通道控制開(kāi)關(guān)和信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備放置于云霧實(shí)驗(yàn)室外。

在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)加電控制和信號(hào)采集三通及電纜為引信提供工作電壓和引信啟動(dòng)信號(hào)，使引信處于正常工作狀態(tài)。將脈沖板中產(chǎn)生的同步脈沖m3 信號(hào)引出，用作參考信號(hào)。同時(shí)從加電控制和信號(hào)采集三通中引出回波脈沖信號(hào)，對(duì)回波脈沖信號(hào)進(jìn)行采集。

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

將目標(biāo)模擬器安裝在推車上，以實(shí)現(xiàn)不同的彈目距離。

將云霧發(fā)生器放置在引信附近約1 m 處，將能見(jiàn)度儀放置在緊靠測(cè)試通道窗口處。

將加電控制和信號(hào)采集三通、示波器和電源等測(cè)試設(shè)備放置在云霧實(shí)驗(yàn)室外。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

按照引信正常加電過(guò)程，依次給引信加加溫電、工作電、引信啟動(dòng)信號(hào)。8 個(gè)通道控制開(kāi)關(guān)中，打開(kāi)1 通道開(kāi)關(guān)，關(guān)閉2-8 通道開(kāi)關(guān)。將模擬目標(biāo)放到云霧實(shí)驗(yàn)室中距引信最遠(yuǎn)處，并保證1 通道探測(cè)到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上），用示波器檢測(cè)1通道回波脈沖是m1（Hz）（正常探測(cè)到目標(biāo)的回波脈沖頻率），采集并保存該回波脈沖波形。

開(kāi)啟云霧發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生云霧，隨著云霧發(fā)生器工作時(shí)間的增加，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的云霧濃度不斷增加，能見(jiàn)度不斷降低，當(dāng)云霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)，激光引信回波脈沖信號(hào)頻率由m1（Hz）開(kāi)始向m1/2（Hz）跳變，采集并保存此時(shí)的回波脈沖波形并記錄云霧能見(jiàn)度值。

關(guān)閉云霧發(fā)生器，讓云霧消散，調(diào)整模擬目標(biāo)位置，使彈目之間距離約3 m，并保證1 通道探測(cè)到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上，用示波器檢測(cè)1 通道回波脈沖是m1（Hz））。再次開(kāi)啟云霧發(fā)生器，使云霧濃度增加，能見(jiàn)度降低，記錄使回波脈沖信號(hào)由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見(jiàn)度值。

關(guān)閉云霧發(fā)生器，讓云霧消散，調(diào)整模擬目標(biāo)位置，使彈目之間距離約2 m，并保證1 通道探測(cè)到模擬目標(biāo)（用激光觀察鏡觀察1 通道激光照射到模擬目標(biāo)上，用示波器檢測(cè)1 通道回波脈沖是m1（Hz））。再次開(kāi)啟云霧發(fā)生器，使云霧濃度增加，能見(jiàn)度降低，記錄使回波脈沖信號(hào)由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見(jiàn)度值。

按照上述步驟，分別記錄其他7 個(gè)通道彈目距離約5、3、2 m 時(shí)，使回波脈沖頻率由m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見(jiàn)度值。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

回波脈沖信號(hào)出現(xiàn)m1（Hz）和m1/2（Hz），是因?yàn)榧す庖诺谋容^電平是頻率為m1/2（Hz）的跳變脈沖信號(hào)，在一個(gè)周期中，一半是高電平一半是低電平，當(dāng)探測(cè)器信號(hào)超過(guò)比較電平高電平時(shí)，回波脈沖信號(hào)就是m1（Hz）；當(dāng)探測(cè)器信號(hào)高于比較電平低電平而低于高電平時(shí)，回波脈沖信號(hào)就是m1/2（Hz）。因此，將頻率從m1（Hz）跳變到m1/2（Hz）的云霧能見(jiàn)度值，作為激光引信探測(cè)到目標(biāo)到丟失目標(biāo)的云霧能見(jiàn)度值。

上述不同通道在不同云霧能見(jiàn)度下，激光引信回波脈沖信號(hào)頻率從m1（Hz）變?yōu)閙1/2（Hz）時(shí)，即為激光引信丟失目標(biāo)時(shí)。將上述在不同彈目距離條件下回波脈沖頻率變化時(shí)的云霧能見(jiàn)度繪制于圖1，即為不同云霧能見(jiàn)度下的作用距離。

其中1 通道在彈目距離5 m 情況下丟失目標(biāo)時(shí)的采集波形如圖2 所示。

3 激光引信虛警云霧能見(jiàn)度試驗(yàn)方法與結(jié)果

在云霧能見(jiàn)度較低時(shí)，由于空氣中懸浮粒子的影響，可能會(huì)使激光引信虛警，對(duì)此對(duì)該激光引信的虛警條件也進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

按照2.1 對(duì)激光引信和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)前準(zhǔn)備。

3.2 試驗(yàn)過(guò)程

按照引信正常加電過(guò)程，依次給引信加+27 V 加溫電、±27 V 工作電、引信啟動(dòng)信號(hào)。8 個(gè)通道控制開(kāi)關(guān)中，打開(kāi)1 通道開(kāi)關(guān)，關(guān)閉2-8 通道開(kāi)關(guān)。

調(diào)整1 通道方向，使在無(wú)云霧暗室環(huán)境中，1 通道無(wú)回波脈沖信號(hào)產(chǎn)生。此時(shí)，激光引信沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)。

開(kāi)啟云霧發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生云霧，隨著云霧發(fā)生器工作時(shí)間的增加，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的云霧濃度不斷增加，能見(jiàn)度不斷降低，當(dāng)云霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)，激光引信產(chǎn)生m1/2（Hz）的回波脈沖信號(hào)，繼續(xù)增加云霧濃度，回波脈沖信號(hào)由m1/2（Hz）向m1（Hz）跳變，采集并保存此時(shí)的回波脈沖波形并記錄云霧能見(jiàn)度值。此時(shí)云霧使引信產(chǎn)生虛警。

按照上述步驟，分別記錄其他7 個(gè)通道使回波脈沖頻率由m1/2（Hz）跳變到m1（Hz）的云霧能見(jiàn)度值。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

激光引信虛警時(shí)云霧能見(jiàn)度記錄表見(jiàn)表1。

表1 激光引信虛警時(shí)云霧能見(jiàn)度記錄表

4 結(jié)論

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，云霧能見(jiàn)度越高，激光引信作用距離越遠(yuǎn)；在能見(jiàn)度低于8 m 的情況下，激光引信可將云霧當(dāng)作目標(biāo)產(chǎn)生虛警。因此，在激光引信武器系統(tǒng)使用過(guò)程中，應(yīng)考慮云霧導(dǎo)致的虛警問(wèn)題。