孫春生，張曉暉，饒炯輝，張 爽

(海軍工程大學(xué)兵器工程系，湖北武漢430033)

1 引言

半主動激光制導(dǎo)武器以其命中精度高、抗干擾能力強(qiáng)、效費(fèi)比高等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中得到廣泛的應(yīng)用［1－3］。為對抗半主動激光制導(dǎo)武器、降低其作戰(zhàn)效能，各國都在大力發(fā)展相應(yīng)的對抗技術(shù)及裝備。激光引偏干擾，即激光角度欺騙干擾是對抗激光半主動制導(dǎo)武器的有效手段，基于此干擾手段的激光對抗裝備已得到廣泛應(yīng)用［4－6］，主要用于保護(hù)要地和重要移動平臺。

激光引偏干擾的基本思想是:激光假目標(biāo)誘偏來襲的激光制導(dǎo)武器至假目標(biāo)自身，通過自身的犧牲換來被保護(hù)目標(biāo)的安全。假目標(biāo)的布設(shè)方法和激光漫反射特性直接決定了引偏激光光強(qiáng)的空間分布、進(jìn)而影響著引偏干擾的效能甚至成敗。漫反射板具有良好的朗伯反射特性且反射率高，通常是激光引偏干擾系統(tǒng)配置的標(biāo)準(zhǔn)子設(shè)備之一。因此，研究漫反射板的布放方法對發(fā)揮激光引偏系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能具有重要意義。

目前關(guān)于激光引偏干擾中假目標(biāo)應(yīng)用的研究主要側(cè)重于平面或球形假目標(biāo)防護(hù)區(qū)域的分析［7］，仿真用漫反射屏的研制與標(biāo)定［8］，自然地物假目標(biāo)選擇建議［9］等。未見對常用漫反射板假目標(biāo)布設(shè)方法全面研究的文獻(xiàn)。本文根據(jù)激光引偏干擾的原理和漫反射假目標(biāo)發(fā)揮的作用，將每一漫反射假目標(biāo)的布設(shè)要素分解為相對于被保護(hù)目標(biāo)的距離ρt、相對于被保護(hù)目標(biāo)的方位角θta、漫反射板反射面的朝向方位角θtw、漫反射板的朝向俯仰角θtp等四個子項(xiàng)，結(jié)合激光引偏干擾過程中的激光制導(dǎo)威脅信息和漫反射靶板的朗伯反射特性，分析漫反射板假目標(biāo)各布設(shè)要素的要求并給出量化約束關(guān)系式，為漫反射板假目標(biāo)的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。論文中，所有方位角的基準(zhǔn)為真北向，俯仰角的基準(zhǔn)為水平面。

2 半主動激光制導(dǎo)武器的來襲威脅信息

半主動激光制導(dǎo)武器的來襲威脅信息包括照射器信息和來襲彈體信息。激光引偏干擾是一種被動探測、主動干擾的光電對抗方式。影響引偏干擾效能的威脅因素主要包括來襲激光照射器的照射光束方位角θma、照射光束俯仰角θmp、來襲彈體導(dǎo)引頭的接收視場角θmν、開始激光導(dǎo)引時的彈體距被保護(hù)目標(biāo)的距離Lm和來襲彈體的毀傷半徑Rm等。其中來襲激光的照射方位角θma和俯仰角θmp影響著假目標(biāo)布設(shè)的方位角θta、朝向角θtp和θtw，來襲彈體的接收視場角θmν、開始激光導(dǎo)引時的彈體距離Lm和毀傷半徑Rm影響著假目標(biāo)布設(shè)的距離ρt。

3 漫反射板的反射特性、引偏空域與防護(hù)角

激光引偏干擾系統(tǒng)中配備的漫反射板假目標(biāo)一般采用鋁板噴砂鈍化工藝制作，對1．06μm的激光的反射率不低于0．6，反射特性符合朗伯余弦定律。因此，無論干擾激光以何種角度入射到漫反射板上，反射板在各個方向上的輻射亮度相同，輻射強(qiáng)度隨各方向與反射面法線之間夾角的余弦而變化。

在引偏干擾過程中，漫反射假目標(biāo)將入射的干擾激光反射到指定的空域內(nèi)形成欺騙信號，以誘騙來襲的激光彈體的導(dǎo)引系統(tǒng)，使其偏離預(yù)定的攻擊目標(biāo)。這里的指定空域指的是有效引偏空域，有效與否主要是根據(jù)假目標(biāo)反射光與被保護(hù)目標(biāo)反射光的相關(guān)性和強(qiáng)度差異來區(qū)分的，只有兩種反射光相關(guān)且假目標(biāo)反射光強(qiáng)度大于某一閾值時才能實(shí)施有效的干擾。在不考慮地形地物阻擋的情況下，漫反射板的反射空域應(yīng)該是半球空間。但隨著反射方向與反射面法線之間夾角的增大，反射光強(qiáng)度按余弦規(guī)律減小，當(dāng)這一夾角增大到某一值時，反射光強(qiáng)度剛好能夠?qū)硪u激光導(dǎo)引頭形成有效干擾，對應(yīng)的夾角就稱為防護(hù)角θts。以漫反射板上的照射光斑為頂點(diǎn)、反射面法線為旋轉(zhuǎn)對稱軸、防護(hù)角θts為邊界形成的圓錐空間即為有效引偏空域。

4 漫反射假目標(biāo)板的布設(shè)位置

另外，假目標(biāo)在引偏來襲彈體的過程中，為避免引偏彈道曲率半徑過小致使引偏失敗，假目標(biāo)的布設(shè)方位一般應(yīng)位于來襲彈體方位的鏡像方向附近，來襲彈體方位通常由激光照射器的方位角θma近似。結(jié)合方位角的取值區(qū)間范圍［0°，360°)，假目標(biāo)布設(shè)的方位角參數(shù)θta需滿足條件:

假定某引偏干擾系統(tǒng)由一塊漫反射板假目標(biāo)、一臺激光告警器、一臺干擾激光器組成，則在某來襲激光威脅條件下，假目標(biāo)布設(shè)位置的態(tài)勢圖如圖1所示。

圖1 漫反射板假目標(biāo)布設(shè)態(tài)勢示意圖Fig．1 state sketch map of layout for diffuse reflection board

實(shí)際應(yīng)用過程中，來襲彈體參數(shù)θmν，Lm和Rm由情報數(shù)據(jù)給出，或取經(jīng)驗(yàn)值;來襲彈體方位由遠(yuǎn)方空情給出，或直接近似取來襲激光照射器的照射光束方位角θma，此角度可直接由激光告警器探測到;引偏系統(tǒng)中其他子設(shè)備的布設(shè)位置則直接由具有測距測向功能的激光測距機(jī)度量出。在這些參數(shù)都確定的情況下，假目標(biāo)的布設(shè)位置就可由式(1)、式(2)得到，符合布設(shè)要求的假目標(biāo)位置通常為一個局部區(qū)域。

5 漫反射板假目標(biāo)的朝向

同理，朝向俯仰角θmp的布設(shè)范圍需滿足(彈體來襲俯仰角近似取為θmp):

同時，確定漫反射板假目標(biāo)布設(shè)俯仰角時，還需考慮到地形和實(shí)際架設(shè)問題，假定布設(shè)位置為水平地面，為了穩(wěn)定架設(shè)，其朝向俯仰角θtp的可能范圍在區(qū)間(0°，90°)內(nèi)，0°對應(yīng)反射面垂直于地面，90°對應(yīng)反射面平行于地面。綜合兩方面的因素，漫反射板假目標(biāo)朝向俯仰角θtp的布設(shè)范圍為:

從式(3)～式(5)可以看出，漫反射板假目標(biāo)的朝向布設(shè)范圍是一個以彈體來襲方向?yàn)閰⒖驾S的空域，此空域受漫反射板防護(hù)角和地形地物影響。

土壤質(zhì)地為均一細(xì)砂土，表面相對平坦，地下結(jié)構(gòu)較為簡單，少有反射層，且鹽堿含量較高，對信號的衰減也比較明顯，難以獲取自然反射層信號，僅可提取地面直達(dá)波信號，因此，在這里僅使用地面直達(dá)波模型獲取近地表平均土壤水分。

實(shí)際應(yīng)用過程中，為方便使用，通常取漫反射靶板與水平地面的銳角夾角θ'tp為調(diào)整控制對象，θ'tp與θtp互為余角關(guān)系，此時式(5)變?yōu)?

若 θmp取(0°，90°)區(qū)間內(nèi)的任意值，θts取 60°，則俯仰角 θ'tp布設(shè)范圍為 30°＜θ'tp＜60°，這說明漫反射假目標(biāo)布設(shè)的俯仰角條件是比較容易滿足的。實(shí)際布設(shè)過程中，因事先難以獲知來襲威脅的準(zhǔn)確信息，通常按這種情況簡化處理。

6 多個假目標(biāo)的布設(shè)

在只有一批來襲激光威脅的情況下，若事先獲知威脅信息，按上述漫反射板假目標(biāo)的布設(shè)方法，布設(shè)一個假目標(biāo)就能達(dá)到引偏來襲半主動激光制導(dǎo)武器的目的。如果來襲方位未知或僅僅知道來襲方位的大致范圍且此范圍大于假目標(biāo)的防護(hù)角度時，就需要布設(shè)多個假目標(biāo)。

多個假目標(biāo)布設(shè)的基本要求是:合成的有效引偏空域包含可能來襲的威脅方向。為便于分析，在單個反射板布設(shè)位置和朝向滿足前述條件的情況下，僅考慮反射板朝向方位應(yīng)進(jìn)一步滿足的條件。

不妨假定來襲激光威脅的方位在某一角度范圍內(nèi)，且此角度范圍大于一倍的假目標(biāo)防護(hù)角度但小于兩倍的假目標(biāo)防護(hù)角度，在此條件下來分析假目標(biāo)的布設(shè)方法。

首先，根據(jù)來襲威脅角度范圍，確定需要使用兩塊漫反射板，每一漫反射板在布設(shè)時必須先滿足前面提出的布設(shè)位置和朝向條件。

其次，兩反射板在方位上需合成連續(xù)的有效引偏空域，兩反射板朝向方位角應(yīng)滿足:

最終，兩漫反射板合成的有效引偏空域的方位角應(yīng)包含來襲威脅的方位角，即:

當(dāng)來襲激光威脅的方位的角度范圍更大或全方位來襲(未知方位)時，布設(shè)方法也基本相同，只是使用的漫反射板多一些而已。此時式(7)表示相鄰的兩反射板朝向方位應(yīng)滿足的條件，式(8)表示可能的來襲方位角應(yīng)包含在多塊漫反射板合成的有效引偏空間方位角區(qū)間內(nèi)。

7 結(jié)論

論文研究了常用漫反射板假目標(biāo)在激光引偏對抗中的布設(shè)方法。結(jié)合半主動激光制導(dǎo)武器的來襲威脅信息和漫反射板的反射特性，分析得出如下結(jié)論:

(3)布設(shè)多個假目標(biāo)布設(shè)的基本要求是合成的有效引偏空域包含可能來襲的威脅方向。其中布設(shè)兩塊漫反射板的具體要求為:

上述公式中符號的涵義參考論文正文部分。

漫反射板假目標(biāo)在激光引偏對抗中的布設(shè)方法也適用于其他自然地物激光假目標(biāo)，但對自然地物而言，因反射特性不同導(dǎo)致防護(hù)角度不同且防護(hù)角與干擾激光的入射角度有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

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