無(wú)源光電技術(shù)對(duì)抗導(dǎo)彈制導(dǎo)的研究

1.引言

隨著導(dǎo)彈精確制導(dǎo)技術(shù)的高速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈日益成為水面艦艇生存的最大威脅。為了順應(yīng)這種形式，提高水面艦艇的生存能力，西方各國(guó)相繼發(fā)展出了一系列的艦載電子對(duì)抗裝備。艦船電子對(duì)抗系統(tǒng)的主要作用是使用有源、無(wú)源干擾來(lái)同時(shí)對(duì)抗來(lái)自空中或者海上發(fā)射平臺(tái)發(fā)射的多方向、多批次的多種制導(dǎo)方式的反艦導(dǎo)彈的攻擊，從而保護(hù)艦船的安全。

2.反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)模式探討

反艦導(dǎo)彈具有體積小，重量輕，掠海飛行、可多平臺(tái)發(fā)射、命中精度高，速度快，射程遠(yuǎn)，威力大等特點(diǎn)，并且正在向隱身化、智能化、精確化、數(shù)字化、通用化方向發(fā)展。正因?yàn)榉磁瀸?dǎo)彈的這些特點(diǎn)，它在近現(xiàn)代的多次海戰(zhàn)中被多次應(yīng)用，并且立下赫赫戰(zhàn)功。如何對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的攻擊也成為各國(guó)海軍在保護(hù)己方艦船安全時(shí)面對(duì)的最為頭疼的問(wèn)題。尤其是進(jìn)入到20世紀(jì)六七十以后，導(dǎo)彈精確制導(dǎo)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。

從各國(guó)研制反艦導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢(shì)看，現(xiàn)在和未來(lái)一段時(shí)間的反艦導(dǎo)彈基本上是采用雷達(dá)、紅外、激光、電視等多種制導(dǎo)體制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在多種導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)中，采用雷達(dá)和紅外制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈仍是主流，其總量基本占到了各國(guó)現(xiàn)有導(dǎo)彈總數(shù)的80%-90%.特別是在導(dǎo)彈末制導(dǎo)環(huán)節(jié)，雷達(dá)和紅外制導(dǎo)更是被廣泛的應(yīng)用。而激光和雙（多）模復(fù)合制導(dǎo)也是未來(lái)反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向。

2.1 雷達(dá)制導(dǎo)

雷達(dá)制導(dǎo)受天氣情況的影響較小，在晴天、雨天都有較好的工作狀態(tài)，探測(cè)距離較遠(yuǎn)。一般包括大、中、小三種搜索狀態(tài)。導(dǎo)引頭的搜索范圍會(huì)隨著導(dǎo)彈與艦船目標(biāo)距離的減小而增大。目前反艦導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)基本上都是KU,X波段的“頻率捷變”和“單脈沖”雷達(dá)體制。另外，末制導(dǎo)中還包括接近目標(biāo)的偏置比例高低制導(dǎo)，使導(dǎo)彈能進(jìn)行突然躍升機(jī)動(dòng)飛行，因而具有良好的抗干擾能力。

合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種高分辨率的二維成像雷達(dá)，它在軍事觀察方面有廣泛的應(yīng)用。SAR技術(shù)是雷達(dá)技術(shù)的一個(gè)重大突破，它不但使得雷達(dá)遙感具有全天候、全日時(shí)、高分辨力性能，并且還有多頻段、多極化、多視向和多俯角等優(yōu)點(diǎn)，特別適于大面積的地表成像。多頻段、多極化、多視角、InSAR、超寬帶SAR、FM-CW SAR以及動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等新技術(shù)仍然處于不斷發(fā)展完善之中?？梢灶A(yù)見(jiàn)，將來(lái)合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的研究和應(yīng)用必定會(huì)取得更大的突破。

除此之外，雷達(dá)在經(jīng)歷了無(wú)線電、微波的發(fā)展階段之后，目前已進(jìn)入光波發(fā)展階段，出現(xiàn)了激光雷達(dá)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是未來(lái)雷達(dá)制導(dǎo)的發(fā)展方向。

2.2 紅外制導(dǎo)

紅外制導(dǎo)是利用紅外探測(cè)器捕獲目標(biāo)自身的紅外輻射能量來(lái)實(shí)現(xiàn)尋的制導(dǎo)。紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展至今從大的方面大致可以分為兩個(gè)時(shí)期：即點(diǎn)源時(shí)期和成像面源時(shí)期，經(jīng)歷過(guò)四個(gè)階段。上世紀(jì)60年代中期以前為第一階段，上世紀(jì)60年代中期到70年代為第二階段。這兩個(gè)階段的紅外制導(dǎo)武器主要工作在1-3μm波段，紅外元件大都用PbS和InSb元件，后期曾對(duì)PbS元件運(yùn)用致冷技術(shù)，提高它的靈敏度。這兩個(gè)階段紅外制導(dǎo)武器都是采用非成像制導(dǎo)系統(tǒng)，都是把被攻擊的目標(biāo)視為點(diǎn)源。這種系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，在各種軍事裝備上得到了廣泛的應(yīng)用。但是也存在明顯的缺點(diǎn)，抗干擾能力比較差，難以應(yīng)對(duì)比較復(fù)雜的背景環(huán)境，也非常容易被干擾。

上世紀(jì)70年代中期以后進(jìn)入到紅外制導(dǎo)技術(shù)的成像面源時(shí)期。通常，紅外成像制導(dǎo)本身又可分為兩個(gè)階段，也就是紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的第三和第四階段。在成像制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展前期，出現(xiàn)了一種特殊方案是，采用雙色（紅外/紫外或雙色紅外）多瓣梅花圖形掃描的成像制導(dǎo)體制。上世紀(jì)80年代后，出現(xiàn)了采用凝視型紅外焦平面陣（IRFPA）探測(cè)器，用電子掃瞄代替機(jī)械掃描的第二代紅外成像制導(dǎo)武器。不但分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗干擾能力強(qiáng)，而且具有自主捕獲目標(biāo)，在復(fù)雜情況下自動(dòng)決策及比較好的晝夜工作能力。同時(shí)8-14μm的紅外輻射透過(guò)能力強(qiáng)，作用距離也得到了很大的提高。

2.3 激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)是60年代開(kāi)始發(fā)展的新技術(shù)，以激光為信息載體引導(dǎo)彈頭，實(shí)施跟蹤及精確打擊。激光制導(dǎo)是由彈上或彈外的激光束照射在目標(biāo)上，彈上的激光導(dǎo)引頭等制導(dǎo)裝置利用目標(biāo)漫反射或敏感發(fā)射光束，跟蹤目標(biāo)導(dǎo)引導(dǎo)彈或制導(dǎo)導(dǎo)彈命中目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。按工作原理不同，激光制導(dǎo)分為“尋的式”和“視線式”

兩大類，尋的式制導(dǎo)可分為半主動(dòng)式和全主動(dòng)式，視線式制導(dǎo)又分為波束式和指令式。彈上導(dǎo)引頭與激光照射器配置于兩地的激光制導(dǎo)方式被稱為半主動(dòng)式。激光器照射目標(biāo)，導(dǎo)引頭接收出射激光或目標(biāo)反射激光，測(cè)量彈的飛行誤差，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，最終使戰(zhàn)斗部擊中目標(biāo)。這種制導(dǎo)方式應(yīng)用的最多，但優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都同樣明顯。全主動(dòng)式將照射器和尋的器集成于彈體內(nèi)，彈體發(fā)射激光照射目標(biāo)，尋的器自動(dòng)接收目標(biāo)反射光，通過(guò)控制系統(tǒng)導(dǎo)引彈頭精確打擊。全主動(dòng)式發(fā)射后不用人工干預(yù)，目標(biāo)的激光成像特征裝訂在彈體中，獲得其三維圖像后自動(dòng)識(shí)別型號(hào)和毀傷程度，進(jìn)行選擇性攻擊。

激光制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高、目標(biāo)分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。

但激光光束易受云、霧和煙塵的影響，不能全天候使用，如它與其它制導(dǎo)系統(tǒng)組合，將具有更加廣泛的用途。

2.4 復(fù)合制導(dǎo)

隨著電子戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜和各種電子對(duì)抗裝備的完善發(fā)展，采用單一制導(dǎo)模式的反艦導(dǎo)彈已經(jīng)很難適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的需要，因而出現(xiàn)了雙模和多模復(fù)合尋的制導(dǎo)技術(shù)，并且越來(lái)越受到各國(guó)的高度重視。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，得到了迅速的發(fā)展。目前，在世界上的一些國(guó)家中，已有多種雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈裝備部隊(duì)，還有一些正在研制和發(fā)展之中。它們主要是基于紅外的雙模復(fù)合制導(dǎo)，其中有：紫外/紅外、可見(jiàn)光/紅外、激光/紅外、雷達(dá)/紅外、毫米波/紅外等。另外還有激光/激光雷達(dá)等雙模制導(dǎo)。隨著光電技術(shù)、微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合尋的制導(dǎo)將向更多模式的復(fù)合形式發(fā)展。例如日本三菱公司正在研制的中程地空導(dǎo)彈，就是采用雷達(dá)/毫米波/紅外3種模式相結(jié)合的制導(dǎo)導(dǎo)彈。雙模和多模尋的制導(dǎo)發(fā)揮了各單一模式制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，具有綜合優(yōu)勢(shì)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展前途。

3.新型電子對(duì)抗裝備的發(fā)展需求

艦載電子對(duì)抗裝備與精確制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈本身就是矛與盾的關(guān)系。它們相互制約，同時(shí)又互相推動(dòng)著彼此向前發(fā)展。例如，面源型紅外誘餌彈、寬頻箔條彈、復(fù)合型干擾彈、雷達(dá)有源誘餌彈、角反射器、激光誘餌彈等。

1）面源型紅外干擾彈

早期的點(diǎn)源型紅外干擾彈對(duì)現(xiàn)今正在推廣使用的紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈尚無(wú)較有效的干擾對(duì)抗效果。因此，發(fā)展一種面源型紅外干擾彈，在中波和長(zhǎng)波兩個(gè)波段模擬艦船的成像輻射特性會(huì)大大提高艦船在面對(duì)面源型紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈時(shí)的生存能力。

2）寬頻段箔條干擾彈

隨著制導(dǎo)雷達(dá)的覆蓋波段由7~18GHz的厘米波段向處于毫米波段的35GHz和94GHz這兩個(gè)大氣窗口延伸。早期的厘米波箔條彈和毫米波箔條彈都已經(jīng)不能單獨(dú)完成作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬頻段制導(dǎo)雷達(dá)的干擾。而且從作戰(zhàn)使用的需要和提高發(fā)射裝置利用效率的角度考慮，用單發(fā)的寬頻段箔條彈代替原有的厘米波箔條彈和毫米波箔條彈，從而在厘米和毫米兩個(gè)波段對(duì)多頻段制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)施干擾，提高艦船的生存能力。

3）復(fù)合型干擾彈

反艦導(dǎo)彈由單一模式制導(dǎo)向復(fù)合型雙（多）模制導(dǎo)發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨。在多國(guó)海軍的現(xiàn)役裝備中已經(jīng)出現(xiàn)了雙（多）模制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈，同時(shí)還有一些正在研制過(guò)程中。對(duì)抗單一制導(dǎo)模式的干擾彈已經(jīng)很難適應(yīng)未來(lái)電子戰(zhàn)的需要。在美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了采用激光/紅外探測(cè)器的雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈，采用雙波段毫米波/紅外光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈，雙模式雷達(dá)/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，雙模式半主動(dòng)激光/激光雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的相關(guān)專利文獻(xiàn)。針對(duì)這些新形式，我們只有及時(shí)有針對(duì)性的開(kāi)展相關(guān)光電對(duì)抗裝備即復(fù)合型干擾彈的研發(fā)才能在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上立于不敗之地。

4）雷達(dá)有源誘餌彈

隨著新型反艦導(dǎo)彈的出現(xiàn)和發(fā)展，傳統(tǒng)的防御反艦導(dǎo)彈電子戰(zhàn)方法的有效性大大降低。

舷外有源誘餌通過(guò)放大和轉(zhuǎn)發(fā)敵方雷達(dá)的信號(hào)，與水面艦艇的真實(shí)回波信號(hào)共同作用來(lái)完成對(duì)反艦導(dǎo)彈的誘騙。與箔條云相比，有源誘餌具有多方面的優(yōu)勢(shì)：反射截面更大、欺騙性更強(qiáng)、不存在天線波束切割箔條云的現(xiàn)象、可以很容易的生成具有多種不同調(diào)制波形的假目標(biāo)，具有反輻射導(dǎo)彈的能力等等。同時(shí)，相關(guān)研究表明，使用有源干擾和無(wú)源干擾相結(jié)合，配合一定的戰(zhàn)術(shù)方法可以使箔條云的有效反射面積提高很多倍。

5）角反射器

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，采用新型雷達(dá)制導(dǎo)的導(dǎo)彈（如：毫米波雷達(dá)制導(dǎo)、抗箔條雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈）智能化程度在不斷提高，使得靠布放箔條形成箔條云假目標(biāo)的傳統(tǒng)無(wú)源對(duì)抗技術(shù)，已不能完全滿足未來(lái)艦艇對(duì)抗新體制雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的需求，特別是在對(duì)抗象毫米波這樣角分辨率高的雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈中，由于毫米波雷達(dá)波束窄，雷達(dá)分辨單元小，在質(zhì)心干擾作戰(zhàn)時(shí)，大面積布放箔條，箔條云極易出毫米波雷達(dá)的波束角，達(dá)不到預(yù)期的干擾效果，若采用角反射器干擾技術(shù)，則可彌補(bǔ)箔條干擾的不足。角反射器體積小、反射頻段寬、雷達(dá)反射截面積大、有效干擾持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，在進(jìn)行無(wú)源干擾作戰(zhàn)時(shí)頻率的適應(yīng)性好，能夠?qū)Ω缎骂l段、新體制雷達(dá)，具有同時(shí)干擾不同頻率、不同方式工作的多部雷達(dá)的能力；方向適應(yīng)性強(qiáng)，角反射器可做成全向的，以適應(yīng)不同方位雷達(dá)的搜索；幾何尺寸小，同時(shí)具有較大的雷達(dá)截面，可適合對(duì)抗窄波束雷達(dá)的要求；目標(biāo)特性好，由于角反射器布放后其目標(biāo)特性（極化特性、RCS變化規(guī)律）與艦船相近，制導(dǎo)雷達(dá)難以識(shí)別。另外，角反射器在重要目標(biāo)的區(qū)域防護(hù)和演習(xí)過(guò)程中可以作為海上或地面假目標(biāo)使用，發(fā)揮重要作用。

6）激光誘餌彈

激光技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域后，激光探測(cè)及激光制導(dǎo)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，未來(lái)海戰(zhàn)中激光制導(dǎo)武器對(duì)艦船將形成嚴(yán)重威脅。如美國(guó)的“海爾法”、“幼畜”AGM-65C/E、法國(guó)的AS-30L都采用了激光制導(dǎo)的方法?，F(xiàn)在較常規(guī)的對(duì)付激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的方法是在制導(dǎo)導(dǎo)彈和被保護(hù)艦船之間布放煙幕干擾彈，以使激光的反射和散射被遮蔽和消弱，從而達(dá)到保護(hù)艦船的目的。彈煙幕干擾受風(fēng)影響較大，干擾效果十分有限。而有源激光干擾技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，核心解碼技術(shù)一時(shí)難以掌握，且解碼后的假目標(biāo)反射特征易失真，干擾成功率有限。激光誘餌彈直接反射激光目標(biāo)指示器的入射激光，不改變激光的特征（編碼、相位等），假目標(biāo)特征好。對(duì)激光的反射率比艦船高得多，在進(jìn)行激光引偏質(zhì)心干擾時(shí)，易引偏激光制導(dǎo)武器，作戰(zhàn)使用成功率高。成本低，干擾作戰(zhàn)時(shí)使用方法靈活，武器效費(fèi)比高。因此，激光誘餌彈是未來(lái)我們?cè)趹?yīng)對(duì)激光制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈時(shí)的最佳選擇。

4.結(jié)語(yǔ)

反艦導(dǎo)彈的威脅日益嚴(yán)重，但它并不是不可戰(zhàn)勝的。只要我們認(rèn)真研究最新的導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向，并及時(shí)的采取相應(yīng)的干擾對(duì)抗措施，開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的電子對(duì)抗裝備。在未來(lái)海戰(zhàn)中，艦船的反導(dǎo)自我保護(hù)能力一定會(huì)大大提高。