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提高末端制导炮弹激光指示器的电磁防护能力

归档日期:06-29       文本归类:激光末端制导      文章编辑:爱尚语录

  第37卷,增刊 红外与激光工程 2008 Vol.37Supplement Infrared LaserEngineering Sep. 2008 收稿日期:2008-05-23 作者简介:贺有( (炮兵学院南京分院侦测系,江苏 南京 211132) 摘要:提高未来复杂战场电磁环境下武器系统的电磁防护能力,已成为当前各方关注的热点和 难点问题。末制导炮弹武器系统激光指示器,作为该武器系统的“眼睛”,提高其电磁防护能力直接 关系到该武器系统能否打得准。通过分析激光指示器的电磁波谱范围和电磁环境,提出了提高其电 磁防护能力的措施。 关键词:末制导炮弹; 激光指示器; 电磁防护 中图分类号:TN216 文献标识码:A 文章编号:1007-2276(2008)增(激光探测)-0403-04 Impr ove electromagnet ism defend abilit end-control guide-shelllaser indicator HE You,LUOJu-ping (Department Reconnaissance,NanjingArtillery Academy,Nanjing 211132, China) Abst ract hasbecome difficultyproblemes advanceweapon system electromagnetism defend ability under futurecomplex electromagnetism battlefield conditions.The end-control guideshell laser indicator, system`seyes,itselectromagnetism defend ability directlyconnection itsshoot precisions. textputs forward improveits electromagnetism defend ability indicator′selectromagnetec wave spectrum conditions.Key wor ds: End control guideshell; Laser indicator; Electromagnetism defend 炮兵作战时,末端制导炮弹激光指示器使用所处的战场环境是极其复杂的,先进的武器装备是敌 最先攻击的重要目标。激光指示器通过激光照射, 引导炮弹飞行,大大地提高了炮兵的命中概率。但 由于要发射激光,就会受电磁环境的影响,容易暴 露目标。因此,提高其电磁防护能力不仅影响到该 武器系统作战效能,还影响到其战场的生存能力。 由于该武器系统科技含量高,造价贵,这方面研究 才刚起步。 末端制导炮弹激光指示器电磁波谱范围电磁环境是指战场区域结构的环境中具有电磁 频普强弱的程度,电磁波是电磁环境重要的指标。电 磁波根据波长或频率不同,可分为无线电波、微波、 红外线、可见光、紫外线等。波长或频率不同的电磁 波充斥整个作战战场,以形成战场电磁环境。根据末 端制导炮弹激光指示器组成原理,涉及的电磁波谱范 围是红外线404 红外与激光工程:激光探测、制导与对抗技术 第37 它分为近红外(0.76~3μm)、中红外(3~6 中远红外(6~20μm)和远红外(20~1 000 其中近、中、中远3个红外波段已被各类侦察器材及 激光测距目标指示器所利用。 因此,在使用激光测距指示器照射目标并引导末 端制导炮弹攻击目标时,是敌对发射激光威胁及干扰 防护的重要内容。 1.2 无线电及微波 比红外线波长更长的一段电磁波称为微波,其波长 范围为1 mm~1m。微波实际上是无线电波的一部分。 按照波长不同,微波又分为毫米波,厘米波和分 米波。微波可用电磁振荡方法人为产生,它能穿透云 雾甚至冰层与浅土层,且微波在空中传输几乎不受天 气影响和昼夜时节限制,多数探测雷达、通讯指挥同 步装置则利用无线电波及微波进行工作,也是安全防 护的重要内容。 对末端制导炮弹激光指示器影响的电磁环境分类 2.1 多电子设备所发射出来的电磁波环境 雷达等诸多电子设备是凭借电磁波进行工作,如 果在雷达等诸多电子设备被干扰的电磁环境,无法正 常工作的危害可想而知。 2.2 电磁脉冲(EMP)、电磁干扰(EMI)电磁环境 核电磁脉冲(NEMP)是属电磁脉冲(EMP)范畴。 核电磁脉冲(NEMP)是核武器爆炸的产物。核爆炸时, 除了产生光、热、辐射能以外,还产生强大的核电磁 脉冲。在40 km以上高度的大气层外发生核爆炸时, 伽马(γ)射线脉冲到达大气层,与空气中的分子发生冲 突而产生康普顿效应(所谓康普顿效应,就是一种把 电子从空气的分子中挤赶出来的现象)。在这个电子 的流动过程中产生EMP。虽然核电磁脉冲(NEMP)为 瞬时现象,但它对半导体器件及微电子设备却具有极 大的杀伤力——电击穿。可使指挥、控制、通信、情 报等系统遭受重创甚至瘫痪,成为现代战场上最为严 重的电磁破坏因素。 2.3 雷电电磁脉冲(LEMP)和沉积静电等电磁环境 末端制导炮弹激光指示器目标区云层高度:D 12 km时,HY600 m;D>12 km时,HY900 雷电是自然界强大的脉冲放电现象,也是一种静电现象,而且是自然电磁干扰源中最强的一种放电现 象。一次闪电平均含有上万个脉冲放电过程,电流脉 冲平均幅值为几万安培,持续时间几十到几百微秒。 闪电通道大约有几百米至几公里长,在先导——主放 电过程中,它们向周围空间辐射高频和甚高频能量, 从而产生雷电电磁脉冲(LEMP)。 雷电电磁脉冲(LEMP)给电子设备带来的危害 相当严重。雷电脉冲常通过电网供电电源进入网络造 成干扰,轻则引起程序混乱、信息处理失误;重则烧 毁元器件,或使某些部件损坏直至停机,造成难以估 计的重大损失。因此,避免云层高度有雷电时使用激 光末端制导武器。 2.4 激光威胁与干扰环境 激光目标指示器是激光末端制导武器系统的重 要组成部分,其正常的运转才能使系数发挥作用。局 部战争表明,激光威胁是客观存在的现实,电子战的 频谱从无线电频谱开拓到光频波段,光电对抗更加激 烈。军用激光技术参与现代作战,威胁日益严重,加 速激光对抗技术应用研究,使之在激光警戒、激光防 护两大领域展开,其重要性显而易见。 末端制导炮弹激光指示器电磁防护措施3.1 通讯指挥同步装置防护措施 (1)制定无线通信安全政策、加强联合作战的 信息安全。增加密码技术人员、装备新型密码设备、 高速网络密码机、无线密码产品、普及型密码设备。 由于电子技术和计算机技术在军用电子装备中的应 用程度越来越高,采取相应的 LEMP 防护措施已成 为军用电子装备安全性与抗干扰技术的一个迫切要 求。具体地说,首先应从硬件、软件方面提高系统自 身的抗干扰能力。例如,在硬件设计中要进行 EMC 设计,综合采用各种抗干扰措施。在软件设计中,利 用冗余技术、容错技术、标志技术,数字滤波技术等, 以及采取拦截、屏蔽、分流、接地和滤波等防护措施。 (2)重视网络安全、使用网络攻击告警系统、 安装网络漏洞扫描仪、建立脆弱性数据库、开通量子 密码通信实验网、拓宽信息安全保障领域。 (3)实施端对端信息安全保障计划、寻求对付 软件攻击的新系统,研究战场通信系统安全的新技 术。电子对抗侦察是一种被动式的侦察手段,其自身 增刊 有等:提高末端制导炮弹激光指示器的电磁防护能力405 所侦察的信息具有可靠的安全性。但其侦察、定位信 息由无线电通信电台发送时,将可能会造成信息的电 磁泄露。因此选择有线电通信或无线电保密通信是防 止侦察信息泄露的有效手段。同时,还应组织不间断 电子对抗侦察,及时查明和通报电子进攻手段、方式 和方法,做好电子防御准备工作;隐蔽、疏散地配置 侦察机、电台等电子设备,加强阵地构筑和伪装,必 要时设置假阵地和实施电子佯动;严格控制电台的使 用,采取有效的反侦察措施,正确掌握开机时机,减 少开机次数,缩短工作时间,进行隐蔽调谐,必要时 实施电磁静默;强化电磁信号保密意识,按规定变换 电台呼号、频率、暗语、工作方式、搜索方式,必要 时启动备用频率、新体制电台或隐蔽电台。 3.2 激光指示器防护措施 3.2.1 设立激光告警装置 (1)工作原理及组成 激光告警装置是基本的激光对抗器件,一般由接 收器和显示器两部分组成。它主要安装在可能被攻击 的目标上。其作用是当这些目标被敌方测距机、激光 指示器等军用激光装备的激光束照射时,能探测和识 别激光辐射,发出告警信号,指出激光源的方位、波 长、使用方法等,以便及时采取适当的对抗措施。一 般来说,接收器可安装在激光目标测距指示器旁,用 于接收激光能量。显示器报警,并提供敌方的激光源 位置、工作方式等信息。 (2)分类 1)光谱识别型 光谱识别型只能告警、不能定 位。激光装备大都在0.85、1.06、10.6 等几个有限的电磁波长上工作,如果探测到其中某个波长的激光 能量,则说明存在激光威胁。 2)相干识别型 相干识别型可告警、又可定位。 它利用干涉仪技术分析入射的激光辐射,不仅可以区 分激光和非相干光,而且可以探测出放射激光的参 数,如波长、入射方向等。这是较理想的激光告警装 置,主要有两种:一是采用法布里—柏罗干涉仪原理; 二是采用迈克尔逊干涉仪原理。如美国多传感器警戒 接收机的激光装置。其激光接收装置是相干识别型, 采用法布里—柏罗标准具调制激光辐射,可以识别激 光和非相干光,测量入射激光的波长、脉宽、脉冲重 复频率、强度和入射方向等参数。 激光告警装置共有4 个激光传感器,每个激光传 感器壳中均装有法布里—柏罗标准具调制器、探测器 和数字化线路。当接收到连续激光辐射时,多传感器 警戒接收机显示器会按预定程序进行闪烁,同时发出 音响告警信号。 3.2.2 发射激光时防护与对抗措施 激光目标指示器在实施激光照射时,其防护与对 抗措施有:烟幕、反激光导弹、反激光后向反光镜等。 (1)烟幕 在激光目标指示器前方适当位置施放烟幕,建立 一道烟幕屏障,利用烟幕作为对抗敌实施干扰措施。 它能使敌难以捕获目标,还可以漫射和吸收激光束, 从而减小激光束探测器危害。为了提高防护有效性, 必须使用适当类型的烟幕。烟幕效果取决于烟幕粒子 尺寸和激光波长,当烟幕粒子尺寸趋近激光波长时, 更多的能量将被散射掉,而不是衰减掉。但应该注意 到,即使达到 1%水平的烟幕保护也只相当于光密度 2.0激光衰减的滤光片,通常在战场上这种水平并 不足够有用。要真正有效地防护激光,烟幕层还要密 至100~1000 倍才行。目前,末制导炮弹的干扰系统 能在激光照射几秒内在目标的前方形成烟云,这种烟 云能截断激光的反射,使末制导制激光制导的失效。 因此,直接照射目标时,将可能受到严重的干扰。所 以,在使用激光目标指示器时应注意:对固定目标射 击时,可在目标附近选择一个合适的照射点进行照射, 并逐步向目标靠近,在最后2~3 内才照射目标。也可以对目标佯动照射,以麻痹敌人,或诱其开启干扰 设备。对运动目标射击时,可在目标可能通过的路线 上选择一个合适的点(如阻击点),“等”目标靠近时根 据情况再移到目标上;或者与目标保持一定的距离, 跟随目标移动,在最后的几秒再直接照射目标。 (2)发射反激光导弹及反激光后向反射镜 反激光导弹上装有寻的头,专门探测和跟踪激光 武器、激光测距机、激光指示器、激光雷达和其他激 光装置的激光源,并引导导弹摧毁敌方激光发射点。 反激光后向反射镜作用是把敌方发射来激光束按原方 向反射回去。适当运用后向反射镜措施,可以摧毁敌 激光装置,伤害敌激光装置或激光武器操作人员的眼 睛,还可以使敌方的激光雷达错误判断我方部队的位 置。在一些伪装目标上或敌方使用激光器的区域内谨 慎使用反射镜,在总体上可一定程度地限制激光威胁。 (3)现代战场上为屏蔽电磁干扰和电磁脉冲的 危害,就必须要求装载电气与电子设备的方舱。使用 方舱并提高方舱的电磁屏蔽性能,它具有简单、成本 406 红外与激光工程:激光探测、制导与对抗技术 第37 低、整体效果好等优点。同时,充分利用地形地物,搞好伪装,缩小操控时间等有效手段。作为新型的技 术装备,在发展激光装备的同时,积极作好对抗及防 护方面的工作,以使技术水准能在该领域的竟争占据 优势,在未来信息作战的对抗中赢得胜利。 参考文献: 电磁场与电磁波[M].科学出版社, 2006. 汪致远.电子战与信息战技术与装备[M].原子能出版社, 2003. 总参谋部军训和兵种部.复杂电磁环境研究[M]. 总参第六十三所, 2007.

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