【毕业学位论文】（Word原稿）激光干扰技术的现状与发展趋势-光信息科学与技术

毕 业 论 文 激光干扰技术 的现状与发展趋势 的研究 指导教师 刘建斌 讲师 学院名称 理 学院 专业名称 光信息科学与技术 论文提交日期 2011 年 4 月 论文答辩日期 年 月 答辩委员会主席 _ 评 阅 人 _1 摘 要 激光诞生于 20 世纪 60 年代 ,在 70 年代首先用于军事。在短短的几十年里 ,激光武器已经发展成为一种具有极高命中率和良好抗干扰能力的武器装备 ,日益受到 青睐 ,同时也强烈刺激了激光干扰技术的发展和应用 ， 可以预见激光制导武器在未来的战争中将发挥更大的作用 。激光干扰是光电对抗技术的组成部分 , 是对抗激光制导武器 ,保卫己方目标的重要方式 ,是利用各种无源或有源设备 ,对各种敌方军用光电装备 即 激光武器 (激光制导武器、激光测距仪等 )实施扰乱、欺骗和压制的技术 ， 是现代战争必不可少的高技术。 激光干扰是对抗激光制导武器 ,保卫己方目标的重要方式。它是利用各种无源或有源设备 ,对各种敌方军用光电装备实施扰乱、欺骗和压制的技术。文中探讨了烟幕、气溶胶、气球等激光无源干扰和欺骗式、压制 式、近炸引信等激光有源干扰的途径和方法。分析了常用武器装备系统中的车载型、机载型和舰载型的激光干扰技术。对激光干扰技术的发展现状进行综述。为研制和使用激光干扰装备的人员提供参考。 文章介绍了激光干扰技术的发展历程以及装备的研制、改进情况 ,指出了在现代战争 中发展激光干扰技术的优势和重要性 ,重点探讨了几种激光干扰技术的性能及其特点 ,最后论述了激光干扰技术的现状与发展趋势 。 关键词 激光干扰技术 分 类 现状与发展 应用 2 目 录 1 引 言 . 3 2 激光干扰技术的分 类 . . . 3 激光有源干扰技术 . 3 激光无源干扰技术 . . 激光干扰机简介 . 激光干扰技术的现状与发展 . 激光干扰技术的应用 .激 光干扰技术在军事上的应用 15 激光干扰技术在重要交通设施防护上的应用 20 6 激光干扰技术的前景探讨 . 谢 25 参 考文献 . 27 毕 业论文成 绩评定表 28 3 1 引 言 所谓 激光干扰 ， 激光干扰就是用发射或转发激光以欺骗或压制敌方光电设备或遮挡 、 削弱 敌方光电信号造成假象 ,诱骗敌方进攻武器到其他方向 ,使其失去攻击目标。 本文对激光干扰技术的 种类， 发展现状与趋势 ，在军事跟 在交通设施的防护 上的应用 做进一步的 探讨。 激光干扰是对抗激光制导武器 ,保卫己方目标的重要方式。它是利用各种无源或有源设备 ,对各种敌方军用光电装备实施扰乱、欺骗和压制的技术。文中探讨了烟幕、气溶胶、气球等激 光无源干扰和欺骗式、压制式、近炸引信等激光有源干扰的途径和方法。分析了常用武器装备系统中的车载型、机载型和舰载型的激光干扰技术。对激光干扰技术的发展现状进行综述。 文中研究激光干扰技术在常用军事装备中的应用 ,在交通设施防护上的应用， 并探讨激光干扰技术的发展现状。现有的激光干扰技术可分为有源干扰和无源干扰两类。 2 激光干扰技术的 分 类 激光干扰技术可分为有源干扰和无源干扰两大类。 激光 无源干扰 无源干扰是利用本身不发光的器材 ,对激光进行散射、吸收 ,从而干扰激光信号 ,以 削弱敌方的光电设备和武器系统的 效能。主要包括 :激光无源测距式欺骗干扰、烟幕干扰、气溶胶干扰、气球干扰和伪装技术 等 1。 激光无源测距式欺骗干扰 采用光纤二次延迟技术 ,即在所保卫平台接收到激光测距信号照射后 ,由光纤经极短的二次延迟后 ,按原路反射回去。这样 ,在敌方测距机设定的距离选通范围内探测到的只是产生测距正偏差的干扰信号 ,使敌方造成错误判断 ,从而成功地进行了激光干扰。该装置能自动产生正偏差的测距干扰脉冲 ,其结构简单、成本低 ,可方便地安装在各种要保护的平台上。 烟幕干扰 烟幕是至今最为原始但仍广泛 使用的干扰 手段。烟幕中的微粒能有效地吸收或散 射激光 ,造成激光能量的衰减 ,其干扰效果依赖于烟幕的组成成分、烟幕微粒的大小和激光的波长。选择合适的烟幕 ,可大大 削 弱激光的能量 ,使敌方激光接收器接收不到足够的能量而失去功效。 使用这种方法 ,可使命中率降低 70%80%。 （ 1） 烟幕干扰的干扰原理 是： 烟幕类无源干扰材料对光电装备的干扰包括对信息振4 幅的衰减和对其波面的破坏两方面。前者系基于干扰材料微粒对光的散射与吸收作用 ;后者则因为干扰材料的无规分布，杂乱运动及材料微粒间的相互作用。 以干扰可见光侦察装备为例，烟幕可能由于其对光的 吸收与散射而形成一道“屏障”。遮蔽后方一定区域的景物，使侦察装备视场内只呈现一片烟雾，其他景物全都看不见。由于烟雾的扩散、沉降、风移等过程，烟雾浓度下降，原被完全遮蔽的景物逐渐依稀可见。但因为信息光波波面受烟雾场破坏而出现时域和空域的无规畸变，景物“图像”可能严重失真、跳动、闪烁和随机变化，敌光电装备对目标仍然看不清、认不出、瞄不上、测不准，无法正常发挥效能。 摄像测试方案框图如 图 1。图中标准面积靶用以换算烟雾截面的成像放大率和系统 自检标定。 图 1 摄像测试方案 系统 设有专用软件对烟雾图像覆盖的 元总数进行累加，基此计算烟雾面 A，同时利用复化 分公式计算面积 ： nk )(22 )()(3n （ 1） （ 1）式 中 ， a， b是烟雾截面沿水平方向的分布区间， h(a)、 h(b)分别为相应的截线高度 ,端点坐标 (k=1， 2， ， n)， )()( （ 2） 烟井干扰的技术指标 透过率 沿观察方向测量，且 (2) 5 (2)式中， E 是进入烟幕前的光能量， E 是从烟幕射出的光能量。 E、 E 均对指定的波长来度量。 烟幕面积 在与观察方向正交的截面内，起有效干扰作用的烟雾分布范围之最大值。 干扰 (持续 )时间 以 1s 为计时单位，所有构成大于或等于 1 秒有效干扰时段的总和 。 形成时间 从发烟剂起作用时刻至 成规定面积的烟幕所经历的时间。 后向散射率 S。 式中， E 与上同，而 E ，则沿观察方向的逆向度量。 风移速率 烟幕形心沿顺风向移动的速率。 沉降速率 烟幕形心沿铅垂方向移动 目前 ,各国装备的烟幕器材主要有烟幕罐、烟幕机、烟幕弹、烟幕手榴弹和直升机烟幕系统等 ,典型的有 : 坦克载快速烟幕系统这类烟幕主要有两种 :一种是发动机排气发烟装置 ,产生油雾烟幕 ;另一种是烟幕弹 ,北约、日本等国的坦克普遍应用这种方式。英国的 列烟幕弹 ,可在发射后 在车外 25m 处形成宽 60m,高 810m 的烟幕 ,在 24km/h 的风速下持续 3国的 、 和 发烟器已装备坦克、装甲车。 炮兵烟幕弹药各国装备的烟幕弹药主要是黄磷发烟炮弹 ,此外还有六氯乙烷、无水碳酸钙等发烟弹药。 直升机用快速烟幕系统这种方式产生的烟幕范围大 ,持续时间长。如美国的 0m 外产生持续 5、几千米长的烟幕。瑞典研制的烟幕系统装在直升机身后下侧 ,发射后在 100m 处形成烟幕。 保卫地面目标的快速防空烟幕这类发烟器材可在短时间内形成大面积烟墙。如美国的 166烟火箭在 120120m 高处 ,1080 烟幕干扰技术应用广泛 ,使用方便、快捷 ,仍有巨大的发展前景。 气溶胶干扰 气溶胶是一种新型的干扰材料 ,由悬浮在气体中的小颗粒构成 ,对激光及红外辐射有明显的衰减作用。 典型的材料有水雾、尘壤、滑石粉等绝缘材料，或者石墨堆积样品等6 导电材料。 气球干扰 气球干扰是利用释放气球形成隔离层来阻断敌方激光的干扰方式。在气球表面涂有激光强反射率的材料 ,气球内充有氢气和烟幕的混合气体 ,通过控制氢气和烟幕的比例 ,就可掌握气球上升的时间和高 度 ,气球自爆后 ,又可利用气球内的烟幕形成二次干扰。 伪装技术 伪装就是利用天然的不通视区域 ,如在植物茂密地域布设和配置己方目标。或者架设人工遮障 ,对固定目标可利用可见光、红外、激光等综合性能制式散射 型 或吸收型伪装网等设置遮障。 （ 1） 涂料伪装技术 目标总是处于一定的背景之中，在目标上深敷发射率可变的涂层，可以平滑其与背景的亮度和色度差异 不同的背景中，调节到不同的发射率，使目标与背景融为一体 成迷彩图案，或者歪曲目标的形体特征，增加敌可 见光装备的侦测难度，降低发现概率，它是降低目标反射系数的有效方法。 以对付激光测距机为例 :对具有漫反射特征的大目标 (其对激光的反射面积大于测距光束的辐照面积 )而言，测距机的最大测程 的关系符合如下规律，即 可见，若 降低一个量级，则使敌测距机的最大测程约减小为原来的 1/3。 军事上应用的涂料迷彩伪装有四种 :仿造 迷彩、变形迷彩、保护迷彩、小斑点迷彩。仿造迷彩是多色迷彩，用于伪装斑块状背景的固定目标或停留时间较长的目标，使人为的迷彩图案融于背景之中。变形迷彩也是多色迷彩，由不规则的带色斑块组成，它不仅歪曲了目标的视感轮廓，甚至视感尺寸的方向比例也与预知的印象明显不同，常用于伪装多色班驳背景的机动目标 。 保护迷彩是一种单色迷彩，颜色趋近于背景的基本色，主要用于伪装单色背景上的目标 。 小斑迷彩基于空间混色效应，以多色小斑块组成大斑块多色迷彩，在一定距离上观察它时，可产生单一颜色大斑块的视感效果 径为 5小斑块能在较小观察距离 (300m 左右 )上产生空间混色效应 。 （ 2） 遮障伪装技术 7 遮蔽目标和降低传感器对目标的侦察效能，是遮障伪装的宗旨，它由伪装面和支撑骨架两部分组成 。 按用途划分，遮障伪装有水平、铅垂 (或倾斜 )、掩盖、变形、干扰等五种形式。 水平遮障的伪装面与地面平行，伪装面面积大于目标在水平面的投影面积，且架空设置，四周敞露，目的仅在抗御敌人的空中侦察。铅垂 (或倾斜 )遮障的伪装面垂直于地面(或相对于地面倾斜 )，用于对付敌地面侦察或空中斜视侦察。掩盖遮障的伪装面四周与地面相接，形如护罩，将目标罩住， 防止各个方向的侦察 成敌传感器识别困难或判断失误 。 （ 3） 光电假目标技术 光电假目标技术就是利用普通廉价材料或就便器材，制成假装备、假设备，模仿真装备、真设施的外形、尺寸、颜色和一定的光电辐射 /反射特性，以迷惑、诱骗敌光电装备，使己方真装备、真设施得到保护或使其战场生存能力明显提高。 在海湾战争中，伊拉克设置了假坦克、假装甲车、假导弹、假阵地等，这些假目标分散了多国部队相当多的兵力和消耗大量弹药。伊军的示假技术至战争结束后，自己仍保存有 400 多架飞机， 2000 多辆装甲车， 20 多个导弹发射架， 10 多万兵力，而多国部队花费了 190 亿美元，先后出动 10 余万架次飞机，消耗 20 多万吨弹药，但攻击命中的目标约有 70%是假的。伊拉克从而创造了以假目标应用于现代战争的成功范例 . 除制式假目标外，实现电子伪装时，还可就地取材制作假目标，如镀金属 (铝等 )聚酷薄膜就是一种可以利用的假目标 可以折叠或卷起，它能模拟金属目标的反射特性和辐射特性，让敌难辨明其真假。 前苏联在远东地区的几十个假机场、假导弹阵地，曾使美国的卫星被蒙骗多年。俄罗 斯的假目标技术堪称世界一流 还派专家小组赴俄进行过专门学习 . 英国的充气假目标已有系列装备，如假坦克、假火炮、假军车等。光电假目标的发展首先表现于 :研制一机多用红外模拟器，以提供多种目标的热像特征 ;发展多种专用的红外模拟器，以保护不同的战术目标 ;研制用于增强背景红外辐射的热杂波干扰源，并使之具有长寿命 ;发展低成本的多波段漫反射假目标技术 。 激光 有源干扰 有源干扰是一种主动式干扰方式 ,利用我方的光电设备发射或转发激光 ,以欺骗或压制敌方 光电设备和武器系统。主要包括 :激光测距式欺骗干扰、激光制导武器欺骗干扰、8 激光近炸引信干扰和激光致盲干扰技术等。 （ 1） 激光测距式欺骗干扰 根据产生的欺骗干扰形式的不同 ,可分为产生测距正偏差和产生测距负偏差两类 1。 测距正偏差。有源型采用电子延迟和激光器 ,在受到敌方激光测距信号照射后 ,经极短的电子延迟 ,按原路发射一个同敌方测距信号同波长、同脉宽的信号 ,从而产生测距正偏差的干扰信号 ,使其造成错误判断。干扰激光器可采用 体激光器 ,也可采用半导体激光器 ,控制激光干扰脉冲信号强度 ,延迟时间精确可调 ,能非常有效地干扰敌方激光测距机。 测距负偏差。产生测距负偏差 ,向警戒空域连续不断地发射高重复频率的激光干扰脉冲 ,使敌方测距机接收到一个负偏差 (短距离 )虚假测距信号 ,从而有效地隐蔽真目标。例如 ,在 3远干扰 30角范围内的激光测距机 ,所需干扰激光输出峰值功率为 500W 左右 ,重复频率不低于 50均功率为 23W。用 光器就可以实现这一指标。 （ 2） 激光制导武器欺骗式干扰 其方法是产生激光假目标 ,欺骗敌方激光制导武器。可分为回答式和同步转发式两种2。 回答式干扰是对接收到的敌方 激光制导脉冲信号进行精确的重频测量和编码识别等信息处理 ,根据接收到的第一组激光编码脉冲 ,同时考虑激光干扰机的出光延迟时间 ,精确地复制出与敌方激光制导信号重频和编码完全一致的干扰脉冲 ,超前同步触发激光干扰机向预设的假目标发射欺骗干扰脉冲 ,从而将敌方激光制导武器引向假目标。激光有源欺骗干扰信号必须严格超前同步于敌方激光目标指示信号。这是因为激光目标指示编码脉冲的脉宽 ,一般为几毫微秒到几十毫微秒 ,对于 10激光信号 ,激光欺骗干扰脉冲与敌方目标指示脉冲几乎不可能同时出现。所以 ,如果激光欺骗干扰信号不同步或滞后于 敌方目标指示信号 ,则激光干扰信号或者一开始就被敌方激光导引头抗干扰波门所滤除 ,或者激光欺骗干扰信号即使能通过抗干扰波门 ,但因其信号的滞后而不能被敌方激光导引头所认同 ,起不到干扰作用。 同步转发式干扰是将激光告警器接收到的激光脉冲信号自动地进行放大 ,并由其触发激光干扰机进行转发。敌方目标指示器每发射一个脉冲 ,激光干扰机也向假目标发射一个激光干扰脉冲。这样 ,激光干扰机发射的干扰脉冲与敌方制导信号相一致 ,但在时间上是滞后的 ,滞后的时间取决于激光干扰机的出光延迟。所以 ,同步转发式干扰要求激光的出光延迟时间应极短 ,以 使干扰脉冲能落入导引头的选通波门内 ;而激光干扰机的输出功率要远9 远超过敌方激光导引头所接收到的目标反射信号功率。为了有效地实施激光欺骗式干扰 ,应调整激光干扰机的输出功率和假目标的激光反射率 ,使到达敌方导引头的激光欺骗干扰信号高于导引头的阈值功率 ,这样敌方导引头会认同所接收到的激光欺骗干扰信号为激光制导信号 ,并据此设定波门选通时间和波门宽度 ,从而只对欺骗干扰信号进行处理 ,而不会理睬真实目标的反射信号 ,由此将激光制导武器引向假目标。适当加大激光干扰机的输出功率 ,同时 ,采用激光隐身或烟幕遮蔽技术 ,对于同步转发式干扰 尤为重要。应当指出 ,实际的激光制导有源欺骗干扰系统往往将回答式干扰和同步转发式干扰两者综合应用。 为了有效地实施激光欺骗式干扰 ,应调整激光干扰机的输出功率和假目标的激光反射率 ,使到达敌方导引头的激光欺骗干扰信号高于导引头的阈值功率 ,这样敌方导引头会认同所接收到的激光欺骗干扰信号为激光制导信号 ,并据此设定波门选通时间和波门宽度 ,从而只对欺骗干扰信号进行处理 ,而不会理睬真实目标的反射信号 ,由此将激光制导武器引向假目标 3。 例如 ,激光导引头波门接收激光制导信号过程是随机过程 ,服从正态分布 ,以波门中间时刻为原点 ,1为制导信号的时间精度 ,概率密度函数为 : f（ =2112( 2121t (3) 设激光导引头设置的波门宽度为 T,要使制导信号被波门接收的概率大于 99%,根据正态分布的 3规则 ,至少应满足下面条件 : 16(4) (4)式中 T为采用固定波门时的累计误差 ,采用实时性波门时 , T可忽略不计。 回答式干扰要求激光干扰机超前同步触干扰脉冲 ,假定干扰脉冲设定的超前量 处应考虑光程差引起的超前量修正 总的超前量 t 为 : t= ) /c (5) (5)式中 L、 扰机到假目标、假目标到激光导引头的距离。转发设备制导信号的复制精度为 2,超前量的概率密度函数为 : )(221222(222)( (6) 10 由于 互独立 ,则干扰信号超前并进入波门的概率 )(2ex p)(21222122/2/ 22211)(7) 对于同步转发式干扰而言 ,则不需要转发信号超前 ,但时间上滞后 ,设滞后时间差为 t ,根据上面分析 ,同步转发式干扰信号进入波门概率 )(2ex p)(21222122/2/ 22212)(8) 激光制导信号的时间误差 1取决于激光照射器和激光导引头本身的硬件性能 ,对激光有源欺骗干扰设备来说 ,复制的激光制导信 号误差 2肯定大于制导信号的时间误差1 ,原因是激光有源欺骗干扰设备自身存在误差 ,同时又引入了制导信号的误差。 1 、 2属于设备本身的固有误差 ,可通过测试获得。激光导引头设置波门宽度 ,要保证激光制导信号大部分进入波门。对于实时性波门 ,只考虑 1,对于固定式波门 ,还需考虑波门设置累积误差 T。采用回答式激光有源欺骗干扰设备超前发射干扰激光脉冲 ,分别对固定式波门和实时性波门两类体制的激光导引头实施干扰。 (3)激光近炸引信干扰 一般采用的是转发式的距离欺骗干扰方式。由激光干扰机对来袭目标发射激光干扰信号 ,使激光干扰信号在远距离上提前进入引信的接收视场 ,以压制真正的目标回波信号 ,形成有效的距离欺骗 ,使引信的信号鉴别与选通系统产生误判 ,而提前输出起爆信号 ,引起导弹的早炸。当装备有激光引信的导弹进入目标警戒区域时 ,激光近炸引信干扰系统的目标识别单元首先对来袭目标的威胁方 位、激光原码信息、激光引信的发射视场及接收视场进行相关识别 ,并将来袭目标的威胁方位信息和视场相关信息传送给干扰实施控制单元 ,同时将激光威胁的原码信号送至信息处理单元 ;干扰实施控制单元通过对威胁方位信息和视场相关信息的解算 ,完成方位控制信息转换 ,形成干扰方位选通控制信息 ,并通过该控制信息 ,完成对干扰实施单元中有源干扰输出方位及无源干扰发射方位的实时控制 ;信息11 处理单元通过对激光威胁信号原码信息的发射方式进行综合分析与处理后 ,准确识别出激光引信信号选通系统的工作方式 ,同时生成干扰触发控制信息 ,完成对激光有源干扰机 的触发控制和无源干扰设备的发射控制。 (4)激光致盲干扰 主要指使敌方光学系统、光电传感器失效或破坏。激光对人眼造成伤害主要是波长 400. 4 m 的可见光和近红外光 ,其中尤以波长 530蓝绿光对人眼伤害最大。 激光致盲干扰的关键技术主要有 :高能量、高光束质量激光器技术 ;精密跟踪瞄准技术 ;质量轻、抗辐射激光束控制发射技术 ;激光大气传输效应研究及自适应光学技术等。 高能量、高光束质量激光器是强激光干扰系统的核心。激光器发射强激光实现对目标的干扰和破坏。强激光干扰系统中应用最多的激光器是波长 利用高能激 光的高能量、高功率特性 ,破坏飞机或导弹上的光学和光电仪器、夜视仪、火控系统、导弹整流罩等软部件 ,使飞机或导弹偏离目标、失去控制、爆炸或坠毁。同时 ,破坏飞机或导弹上的金属外壳、油箱或燃料仓等易毁部件。美、英、法、德、俄均致力于研制这种类型的系统。美国研制的通用区域防御综合反导系统 ,采用氟化氘化学激光器 ,工作波长为 m,输出功率为 400来从战车上拦截和摧毁巡航导弹和遥控飞行器。美、以战术高能激光防空系统采用氟化氘化学激光器 ,从战车上拦截和摧毁低空飞行的火箭弹和导弹。 载激光系统采用氧碘 化学激光器 ,工作波长为 m,输出功率为 3飞机上拦截助推段的弹道导弹。激光致盲武器是激光致盲弹。它是利用炸药和惰性气体在爆炸后产生的高温高压气体 ,形成高温等离子 ,生成极强的激光辐射 ,破坏敌方光电侦察设备。这种激光可定向 ,也可全向辐射 ,其发射手段可以是榴弹炮、迫击炮或航空炸弹。激光致盲武器一般由激光主动侦察分系统、激光被动侦察系统和强激光干扰分系统组成 ,其工作模式是利用激光主动侦察系统的“猫眼效应”对目标进行精确定位 ,然后启动强激光对目标致盲 ;或是利用激光被动侦查系统接收到的威胁信号对目标进行精确 定位 ,并启动强激光对其致盲。如在海湾战争中 ,美国安装在布雷利战车上的“ 载激光武器能够破坏 8外的光电设备 ,美国现研制的低能激光致眩致盲压制性干扰对抗系统有 :由电池供电的便携式系统 ,如“眩目器”激光对抗装置、“眼镜蛇”激光对抗装置、“军刀” 203 激光眩目器和 光对抗装置等 ;车载系统 ,如 全帽”导弹对抗装置、战防护系统、 弹对抗装置和“骑马侍从”轻型车载激光对抗系统等 ;机载系统 ,如 载光电对抗吊舱、“浮雕蓝 鸟”光电对抗装置和“贵冠王子”光电对抗吊舱等 ;弹载系统 ,如 40光闪光炮弹等。其中的一些系统在海湾战争和12 波黑战场上进行了作战试验 ,现投入了试生产。“眩目器”便携式系统采用工作波长在700815可调的翠绿宝石激光器。“军刀” 203 激光眩目器采用工作波长为 670半导体二极管激光器。在 80 年代 ,英国在其战舰上安装了 光眩目瞄准镜 ,在马岛海战中 ,英国的激光眩目瞄准具使阿根廷飞行员致盲 ,致使飞机坠毁。当前 ,第三代激光眩目瞄准镜已研制成功 ,它具有可变的调制速率 ,工作在可见光和近红外波段 ,最大作用 距离为5致盲眼镜、光学标准镜和平视示器透镜上的激光防护膜。俄罗斯的战舰上也安装了类似的激光眩目镜。 例如 ,美国陆军 雷德利战车装备的车载激光致盲干扰系统。型号为 号“魟鱼” (具有激光雷达和激光致盲两种工作方式 ,用来探测、跟踪和干扰 (致盲 )敌方坦克、战车和其他地面车辆以及空中平台上的光电设备 ,也可装在坦克和攻击直升机上。“魟鱼”系统由传感器、激光发射机、控制台和支援电子设备组成。激光发射机采用通用动力公司研制 ,激光二级管泵浦的板条形掺钕钇铝石榴石晶体 (光器 ,安装在炮塔的稳定支架上 ,用计算机辅助工作 ,输出激光脉冲能量在 0. 1 焦耳以上 ,可致盲 8 公里远的光电传感器 ,损伤更远距离的人眼。在 雷德利战车上 ,该系统作为一种辅助武器 ,与战车上装备的火炮和“陶”式反坦克导弹配合使用 ,能在敌方武器射击前 ,探测和干扰敌方的光电瞄准设备。作战时 ,首先用激光扫描搜索目标 ,如果激光进入敌方光电设备的光学通道 ,由于敌方光电系统的“猫眼”效应 ,部分激光将反射回“魟鱼”系统 ,以此探测和跟踪目标 ,并可将目标数据提供给火力单元瞄准射击。在火炮或导弹瞄准目标的同时 ,激光器射手根据 目视显示器瞄准并发射窄波束的高能量激光 ,致盲或损坏敌方光电设备。 2006 年 5 月 23 日 ,美海军中大西洋区频率协调办公室主任迈克尔赖安 ( ,驻伊拉克的美陆军和美海军陆战队都希望能装备和部署 7 辆载有“主动拒止系统” (致命能束武器的车辆 ,但他不确定这何时能实现。 在都市作战行动中使用。它发射频率 95 射频波束 ,使人的皮肤以下产生灼热和燃烧感 ,可用来驱散人群。该系统的作用距离有限 ,但出于保密 ,赖安不愿透露具体数据 ,只是说至少可以达到 550 m,超出了步枪子弹的有效射程 ,并 且机载型 然会有更大的作用距离。他还说 ,部署一种海军型 计划已停止 ,至少目前是如此。美海军和美海岸警卫队都在关注着 虑用它来保护舰船或港口 ,其使用设想是 :利用该系统照射具有潜在威胁的小艇驾驶员 ,使之停止驾驶或改变航道 ,远离受保护的港口或舰船。但在考虑法律和环境因素后 ,技术及安全官员们搁置了海军型的开发。赖安说 ,美国国防部正对该系统的使用进行详细审查 ,但进展缓慢 ,如何部署该系统尚有待最后 确定。在由“悍马”高机动多用途轮式车搭载时 ,全系统将增重 1500 80. 4 这会影响该 车底盘的寿命。装备 会使“悍13 马”的电力紧张 ,驾驶员与操作员的空间被压缩 ,整车外形显著增大而更为暴露。因此 ,美陆军和海军陆战队将在“斯特瑞克”轮式装甲车上安装该系统。与此同时 ,美空军正在继续进行一项总值 700 万美元的工作 ,开发一种可由 中炮艇”和直升机使用的机载型。赖安认为 ,若无人机 (使用 必须先解决电力供应和内部容积问题。赖安说 ,研制原由美空军研究实验室 (担 ,现由雷声公司负责 , 11 年来已花费5100 万美元 ,其中至少 900 万美元用于研究其射频波束对人 体的影响。正在考虑的其他改型还包括手持发射型 4。 1. 06 m 的 条激光器和波长 10. 6 m 的 光器 ,以及波长 3. 8 F 激光器。激光输出能量和束散角成正比 ,而光斑面积则与距离和束散角乘积的平方成正比 ,从而 ,激光远场的激光能量密度就与距离和束散角乘积的平方成反比 ,与激光器的初始输出能量成正比。所以 ,激光输出束散角是一个比激光输出能量更重要的指标。 精密跟踪瞄准技术。激光干扰设备的作用是用强激光束直接照射目标使其致盲或损坏 ,这要求设备具有很高的跟踪瞄准精度 ,对于空对地等运动较快 的光电威胁目标 ,强激光干扰设备的跟踪瞄准系统还应具有较高的跟踪角速度和角加速度。强激光干扰设备所要求的跟踪瞄准精度高达微弧度量级 ,需采用红外跟踪、电视跟踪、激光角跟踪等综合措施 来实现精密跟踪瞄准。 质量轻、抗辐射激光束控制发射技术。强激光发射天线是干扰设备中的关键部件 ,它起到将激光束聚焦到目标上的作用。发射天线通常采用折反式结构 ,反射镜的孔径越大 ,出射光束的发散角越小 ;但是 ,孔径过大 ,制造工艺困难 ,也不容易控制。反射镜制作还应考虑质量轻、耐强激光辐射等问题。 激光大气传输效应及自适应光学技术。大气对激光会 产生吸收、散射和湍流等效应 ,研究大气对强激光传输的影响 ,采用自适应光学技术可使大气对激光传输的影响减少到最低程度。自适应光学技术就是采用实时探测大气参数和激光束波前变化的方法 ,来实时调整激光发射系统的光学特性 ,使激光束以最佳方式聚焦在目标上。 3 激光干扰机的简介 激光干扰机 ,是用来发射激光信号 ,干扰敌方光电系统的光电干扰设备。按干扰作用 ,可分为欺骗式激光干扰机和致盲压制式激光干扰机。欺骗式激光干扰机主要由激光编码识别器 (或激光转发器 )、同步延迟器、激光编码器、激光电源和激光发射器组成。其工作过程是 :当截 获到敌方激光威胁信号时 ,激光编码识别器对敌激光信号进行解码 ,所获得的14 敌激光编码信号经同步延迟器延迟后 ,触发激光编码器产生同步码 ,同步码调制激光电源并激励激光发射器发射与敌激光信号波长、脉冲宽度、码型相同的激光干扰脉冲。干扰的方法 :一是将干扰激光沿敌激光入射路径发射出去 ,直接进行干扰 ;二是将干扰激光照射到漫射假目标上 ,产生漫反射 ,进行干扰。欺骗式激光干扰机主要用来干扰激光引信和激光制导武器。致盲式激光干扰机主要由激光发射器和瞄准器组成 ,通过发射较大功率的激光 ,直接照射敌方各种光电探测设备的传感器 ,使其饱和迷盲 ,甚至烧毁 ;也可使敌方战斗人员和可见光观瞄器材致盲。 4 激光干扰技术的现状 与发展 目前 ,许多国家在激光干扰军事应用方面都有一定的研究 ,尤其是美国、俄罗斯等军事强国。激光干扰技术已趋于成熟 ,且设备种类繁多 ,从便携式到车载、机载、舰载式一应俱全。有的已装备部队 ,且现行的装备大都将软硬功能有机地结合起来 ,在实践中既发挥激光干扰作用 ,又能起到杀伤敌军的作用。 载型 车载型激光干扰设备主要装备在坦克、装甲战车上 ,应用比较广泛。俄罗斯的“窗帘”1动防护系统是一种光电对抗系统 ,主要用于防 御激光驾束制导反坦克导弹 ,挥坦克和 389克都安装了这种系统。该系统由先进的激光告警器、红外干扰仪、烟幕弹发射器、微处理机和控制面板组成 ,具有激光来袭告警功能 ,能自动地激发烟幕弹 ,并开启红外干扰仪干扰来袭的反坦克导弹。据称 ,该系统能使美国的“陶”(“龙” (“谢尔法” (导弹的命中率下降 80%,并可使激光测距仪火控命中率降低 60%。日本第三代 89 式步兵战车、 90 式主战坦克以及韩国的 88 式主战坦克、 兵战车等也均装备了激光告警系统和烟 幕弹发射器。 甲战车保护系统是现役激光对抗设备 ,由 电系统公司 )研制。 用于保护地面车辆免受地面或空中发射的反坦克导弹的威胁 ,由一个或多个干扰机组合而成 ,是一种先进的多威胁激光干扰机。该系统结构坚固、成本低、易于安装和操作。 美国陆军的车载激光对抗系统 ,它采用模块化结构 ,运用激光告警、有源干扰和无源干扰等各项技术 ,可保卫各种规模和形状的地面重要目标 ,并能通过自检设备独立工作。 405 型激光诱饵是英国 空电子设备公司研制的。用来诱骗激光制 导武器 ,从而有效地 保护装甲战车等平台。该系统由激光告警器、先进信号处理器、瞄准系统及激光发射机组成。它能识别并复制来袭的激光 ,并用复制的激光照射诱饵目标 ,将敌方武器引向诱饵。15 该系统灵敏度高、反应时间短、虚警率低 ,现处于全面研制阶段。装甲战车防卫辅助 子系统是英国国防研究局与工业界合作 ,就基于告警 ,证实与反应技术的装甲战车与分层防卫进行的一项研究计划。该计划旨在研究保护高价值地面车辆免受精确制导武器的攻击。 载型 这种类型的激光干扰设备主要从空中进行干扰 ,可对地面、水面目标进行干扰 ,实战中也可与地 面、水面系统协同作战 ,加强防御实力。目前 ,比较有代表性的美国空军的贵冠王子计划 ,中实验室等 ,主要用于破坏地对空的激光跟踪系统和激光制导武器。 载型 海军是现代战争不可缺少又至关重要的部分 ,发挥着巨大的作用 ,因此舰载型激光干扰装备也就成为加强海上力量的重点。目前 ,各国都在加紧开发这种装备 ,俄罗斯海军的基辅级巡洋舰上就装备了这种设备 ,据称能够破坏 10内的掠海飞行的复合制导导弹 ;在美国海军的舰艇上 ,也装备了一定数量的激光干扰防御武器系统。 5 激光干扰技术的 应用 激光干扰技术 在 军事上的应用 目前 ,国外在激光干扰军事应用方面都有一定的研究 ,尤其是美国、俄罗斯等军事强国。激光干扰技术已趋于成熟 ,且设备种类繁多 ,从便携式到车载、机载、舰载式。有的已装备部队 ,且现行的装备大都将软硬功能有机地结合起来 ,在实践中既发挥激光干扰作用 ,又能起到杀伤敌军的作用。 以下将介绍激光干扰技术在各国军事上的应用。 、德 为了对抗新的威胁 , 泰莱斯 (家公司将在发展光导发光干扰技术方面进行合作。他们共同研制一种名为“ 、已经在伊拉克战争中被证明其有效性的定向红外干扰 (证机 5。“ 设计上克服了金属箔条和曳光弹布撒器的缺点 ,特别是宽机身飞机和直升机对抗最新一代便携式导弹方面。它是一种闭环系统 ,发射激光束 ,致盲任意类型的红外导引头和快速干扰与摧毁探测到的导弹。 “ 特点是其灵活模块化设计 ,使其能适应所有类型的平台、飞机和系统。 基本设计装备欧 洲的 输机。“ 划将为其他类型飞机研制广谱自保护器和系统铺平了道路。 洲 16 欧洲军事官员正在提高对电子战技术的要求。例如用户希望用于诱骗雷达制导导弹偏离运输机的雷达频率拖曳诱饵能够覆盖更大的频谱 ,这就迫使开发商提供两种诱饵 ,分别工作在不同的频率范围。对于自保护设备的初步决策已经完成。 承包商空客公司最近选用了西班牙电子产品供应商 司制造的 达告警接收机。 第一步先部署雷达告警接收机、导弹告警器、欺骗 /闪光干扰投放器 ,随后几年将部署定向红外干扰系统、激光告警接收机以及拖曳诱饵。尽管要求利用已有的设备 ,但这些电子战系统却正在不断采用新开发的设备。例如定向红外干扰设备 (英国希望使用诺斯罗普格鲁门公司提供的已在英国直升机和固定翼飞机上使用的 统 ,而 其他欧洲用户则希望通过竞争来确定该系统 ,其中一个领先竞争者是由泰莱斯、 欧洲航空防务与航天公司 (同开发的闪光(统。这种闭环 (统将具有两个激光器 ,一个用于跟踪和干扰 ,另一个 则用于摧毁导弹寻的器。这项技术主要针对更为先进的图像红外制导导弹。分别由诺格公司和 统公司开发的两种主流 统采用开环方式 ,只能对寻的器进行欺骗。 这个欧洲项目组最近在德国和法国完成了一系列的地面和空中测试 ,标志着闪光系统已进入到开发的最后阶段。 责光电电子战的产品经理 绍说 ,测试工作中一枚导弹射向一架德国 输机 ,自保护设备在导弹爆炸前对其进行跟踪。激光系统从一部导弹告警设备获得指示 ,激光跟踪器随后确定导弹的型号和最佳的干扰解决方案 ,开环系统采用预先确定的干扰 代码对威胁实施干扰。破坏感应激光则通过几种方法来破坏导弹 ,包括熔化探测器、使寻的器电荷过载、利用热能施加机械破坏。 出 ,这些措施所花费的时间比对导弹进行欺骗所花的时间要少。 ,闭环系统能够在 1. 2 秒钟内击败一个威胁并对杀伤效率进行评估 ,在 2秒钟内能够击败两个目标 ,而开环系统诱骗第一个威胁就需要 2 秒钟。“闪光”系统开发团队选用了一种低阻力旋转台 ,根据客户要求一架 安装两到三个这种旋转台。 司防务电子部负责电子战产品的副总裁 示 ,开发工作最后阶段的支出 预计达 1 到 1. 5 亿美元 ,可能需要法国和德国以外的公司参与。尽管讨论只局限在 “闪光”系统开发商们已经开始与空客公司就潜在的民机应用进行了磋商。 出 ,司正在寻求从欧盟获得研究资金来帮助开发民事方面的应用。 发的另一个主要技术是双色红外导弹告警系统。运输机上导弹告警器一般采用紫外线传感器 ,它具有较低的误报率 ,但作用 范围较小。双色红外配置则能够在保持红外探测范围的同时获得误报率与紫外传感器相同或更低的告警系统。 防电子部首席执行官 露 ,首套双色告警系统将17 在 2008 年或 2009 年推出。 年对双色红外探测技术进行了实验室测试。相同的探测器能够同时检测两个频谱区域 ,可探测到导弹的火焰羽流。通过对信息进行融合 ,在单色系统中发生的误报能够避免。 年 12 月开始双色红外导弹告警系统的系 列开发工作 ,预计在未来几周里将获得开发合同。运输机可能将使用三个探测器 ,两个在驾驶员座舱的两侧 ,一个在飞机的后部。 罗斯 俄罗斯的激光红外干扰吊舱是自动系统公司为俄罗斯空军战斗机研制的 ,用于干扰空对空和地对空红外制导导弹。系统的关键 器件是安装在吊舱内的脉冲氟化氘激光器 ,每架战斗机需要装备两个吊舱 ,完成全向覆盖。该系统由机载导弹来袭告警系统提供来袭导弹的信息 ,将激光对准来袭导弹。系统可与导弹来袭告警系统配合工作。从探测到导弹到干扰系统启动仅需 1s;激光发射后 1. 5s,系统的干扰效能就能达到 80%。空对空导弹的探测距离一般是 10 20对空导弹的探测距离为 510扰系统在红外导弹发射前就能将其破坏。载机探测到威胁时 ,可先用激光在导弹还没发射前破坏导引头 ,使它不能锁定目标。系统设计的主要攻击对象是第三代红外制导导弹。自动系 统公司还研制出了对付更先进的红外成像制导导弹的干扰系统 ,如 “怪蛇” 4 导弹。干扰系统的前向和后向覆盖范围均为 -+30。系统质量不包括吊舱本身是 150要部件为控制装置、供电系统、信号处理装置、激光器、光学和机械子系统、冷却装置与机载计算机。 国 美海军在 2004 年进行了一系列的实弹试验 ,测试战术飞机红外定向干扰 (统对付来袭导弹的能力 6。安装在靶机下腹的 统由两部分组成 :双色红外导弹预警系统和“机敏眼”激光干扰头 ,能对 敌方来袭导弹发射一定量的激光束 ,迷惑导弹导引头 ,致使导弹偏离目标达几千米远。 该系统的导弹预警系统与现有预警系统相比 ,对红外导弹的探测距离更远 ,而且更可靠。一旦探测到一个威胁 ,激光干扰机将对来袭导弹的导引头自动发射激光束。根据来袭导弹的速度、距离目标飞机的远近以及激光束的输出功率的不同 ,导弹偏离目标的距离也不同。 为对付近程导弹的威胁 ,美国实施了 (划 ,并已取得重大成果。空军菲利普斯实验室主要研究激光束射向来袭导弹时 ,大气湍流对激光传输的影响。该试验室已经研制出功率 25氧碘化学激光器。其中包括利 用导弹尾焰的速度和方向确定导弹的位置 ,用几束低功率光束照射同一导弹 ,以产生一个稳定的目标反射光源 ,再利用高功率激光器18 对其进行瞄准。利弗莫尔国家实验室研制机载或无人机机载的小型固体激光器。这是比 柚子还小、输出功率 1作波长 1. 06 m 的固体激光器。它使用高分辨率成像传感器对目标成像 ,同时通过主望远镜对目标进行观察以获得稳定的跟踪数据 ,被认为是激光武器技术发展的里程碑。美国在近期将从俄罗斯引进有关的激光技术 ,将功率提高到几兆瓦 ,达到可以拦截 100150的助推段导弹的水平 ,并有可能使美国近距战术 激光武器的研制费从 5 亿降至 6000 万美元。另外 ,还计划采用高空气球携带可见光到长波红外的10种传感器和 3种激光器来搜集处于助推段的目标特征信号 ,同时试验将发现和跟踪的目标信息提供给机载激光武器系统 ,由后者来照射、跟踪和锁定目标。美国和以色列合作研制的车载鹦鹉螺战术高能激光武器 ,用以拦截火箭弹、远