高功率YAG激光对激光导引头压制干扰的效果评估与理论分析

推导出计算高功率YAG激光直接或间接照射在激光导引头前或其四象限探测器上的能量密度公式和峰值功率密度公式,提出致盲或深度饱和评估准则.通过激光干扰时间序列图分析,指出由于激光导引头光电传感器饱和驰豫时间太小,非同步压制干扰无效是体制问题;并提出,可以借用激光角度欺骗干扰中的编码识别技术,控制高功率YAG激光脉冲的发射时机,让压制干扰刚好屏蔽激光导引头的信号探测时间波门,从而使得压制干扰有效.     

定向干扰激光的红外成像建模与仿真

为有效应对红外成像制导武器,激光定向干扰技术在近年得到重点发展,并有望成为未来红外对抗的主要方式。着眼于对激光干扰条件下红外系统成像特性的研究需求,对机载激光定向干扰从发射、大气传输、光学系统传输以及探测器响应的全链路过程进行了分析建模,构建了激光干扰条件下红外系统成像特性的仿真模型,最后通过试验验证了文中方法和模型在对激光的红外成像灰度等级、成像光斑及灰度分布特性、成像饱和与致盲毁伤效果方面能够有效反映红外成像系统对激光的实际响应特性,并取得与实测试验相近的仿真结果,从而为后续深入研究激光定向干扰效能奠定基础。     

目标温度对中波红外定向干扰效果影响研究

除了干扰激光功率,合作目标温度也是影响定向干扰效果的重要因素之一。本文开展了中波激光对中波红外成像制导系统的干扰实验,获取了不同干扰强度下红外导引头对不同温度合作目标的跟踪情况,分析研究了合作目标温度、干扰激光功率等对红外定向干扰效果的影响。结果表明,导引头所攻击目标温度影响对导引头的红外定向干扰效果,合作目标温度越高,其中波红外辐射强度越高,需要的干扰激光强度越高,即需要更高的干扰压制比,才能达到一致的干扰效果;另外,目标温度影响导引头对图像灰度分割门限的计算,从而影响干扰激光对导引头图像的饱和与串扰现象,最终影响对目标的提取和跟踪。     

基于激光导引头对抗数据的光电对抗效果实验方法

为了同时获得实装对抗的高可信度和数学仿真大样本的优点,提出了基于激光导引头实物对抗数据的光电对抗效果评估技术,分析了该种实验方法的主要误差因素。根据目标漫反射特性和直射式激光干扰设备特点,建立了激光导引头处目标漫反射激光能量密度模型和激光导引头处直射式激光干扰设备激光能量密度模型。采用数值计算方法,分析了激光导引头处目标漫反射激光能量密度误差分布规律和激光导引头处直射式激光干扰设备激光能量密度误差分布规律。最后利用实际试验过程,计算了该种实验方法下激光导引头接收到的目标漫反射激光能量密度和直射式激光干扰设备激光能量密度的误差,证明了该实验方法的有效性。     

激光角度欺骗和高重频干扰效果仿真研究

为有效评估激光角度欺骗式、高重频欺骗式和高重频压制式3种有源干扰的干扰效果,以某过重力补偿比例制导导弹为研究对象,开展了3种有源干扰弹道仿真研究。重点建立了激光能量密度模型、激光大气透过率模型、比例导引头视场角关系模型、导引头能量跟踪模型、过重力补偿比例导引律生成模型和导弹控制律模型,结合导弹运动学与动力学方程将仿真系统构成闭环回路。而后,以干扰机布设方位、布设距离和干扰激光能量为仿真变量,实现了3种有源干扰的全弹道仿真。结果表明,侧向布设干扰机,适当增大干扰机的布设距离,增大干扰激光能量能增大脱靶量,可以取得较好的干扰效果。该仿真系统能够为光电对抗效能评估提供平台,为武器装备的战术使用提供参考。     

两种不同脉宽的激光对CCD的干扰试验分析

分析了CCD光电探测器受激光干扰的可能性、激光干扰的机理及其影响因素，给出了目标光电探测器光敏面所接收的激光功率密度的公式，并进行了激光对CCD的损伤机制分析，给出了对CCD的从饱和到致盲的一系列效应。最后通过实验装置对比了长脉冲和短脉冲激光对CCD干扰的影响，定性的得到短脉冲激光器的致盲效果更好的结论。     

激光干扰远场光电探测器能量估算方法

为了研究复杂电磁环境下激光武器对抗光电精确制导武器的关键技术,综合分析了激光大气传输、大气湍流效应、探测器自身因素、激光干扰系统瞄准精度等因素对激光干扰效果的影响.以CO2激光辐照红外成像制导武器为例,研究了激光在大气中的传输特性,建立了激光有效干扰远场光电探测器时所需激光能量的估算模型,总结了形成有效干扰所需激光能量估算的一般方法,丰富了激光与光电探测器相互作用的研究,对提高复杂电磁环境下的光电对抗能力具有重要意义.     

红外成像系统激光干扰饱和串音效应的仿真

分析了激光辐照下,红外成像系统饱和串音效应的机理,计算了投射到探测器表面的激光光斑半径及能量分布,建立了红外成像系统激光干扰的饱和串音模型,并利用系统仿真软件,模拟了激光辐照前后的系统成像效果,证明了激光干扰对红外成像系统成像质量的影响。     

基于实测数据的激光高重频干扰效果数学仿真

为了解决激光高重频干扰效果评估的问题,设计了高重频激光干扰导引头实物实验,利用实测数据建立了干扰效果模型。通过比较实验情况与数学仿真战情中导引头工作状态的区别,验证了模型的可信度。分析了光斑大小和能量分布、激光入射光线与导引头轴线夹角、导引头接收能量密度等因素对制导信号生成的影响。采用蒙特卡洛方法对激光高重频引诱干扰和扰乱干扰情况下制导炸弹进行了弹道仿真,对其落点分布进行了分析。     

陶瓷涂层对中红外探测器抗激光性能的影响

中红外激光器功率的不断提高使得传统红外成像制导武器临着前所未有的激光威胁。较高能量的激光会使导引头光机系统内部产生杂散光,从而干扰导引头正常工作。为增强当前红外成像导引头内部核心器件探测器的抗激光干扰和损伤能力,本文采用新型高吸收型陶瓷涂层材料增加导引头光机系统对杂散光的吸收能力,针对高吸收型陶瓷涂层和磨砂玻璃两种漫反射材料,通过等效实验对比了不同入射激光功率对红外探测器的干扰效果。研究结果表明:采用普通漫反射材料时,探测器在功率密度101.3 m W/cm~2处达到饱和;而采用高吸收型陶瓷涂层材料后,入射激光在探测器像面上的饱和功率密度阈值增大到784.5 m W/cm~2,其抗激光干扰能力相比于普通漫反射材料提高了近8倍。本文研究结果证明了采用高吸收型陶瓷涂层材料有助于增加红外成像导引头内部光机结构的消杂散光能力,能够有效提升现役导引头抗激光干扰能力,延长红外制导武器的战场生存周期。     

激光干扰点源红外跟踪系统敏感参数研究

理论分析了激光干扰调制盘型点源跟踪系统敏感参数。根据理论分析结果:结合近场和外场到达点源跟踪系统处目标、干扰激光辐射功率密度等效原则,设计和进行了不同激光功率、外调制频率、外调制占空比和重复频率下激光干扰点源跟踪系统光学锁定断开近场模拟实验。理论分析和实验结果均表明:干扰激光功率、外调制频率和外调制占空比是实现调制盘型点源跟踪系统光学锁定断开的关键参数;干扰激光重复频率与调制盘载频没有严格对应关系,干扰激光重复频率和占空比应满足激光器最佳工作状态,以提高干扰激光功率。本文对小功率激光干扰系统设计研制和试验开展具有重要参考意义。     

不同入射角下的激光干扰效果研究

为了研究不同入射角下的激光干扰效果,采用逐步调节光轴指向的方法,对不同入射角下的干扰效果进行了实验研究和理论分析,取得了不同入射角下激光束在探测器上光斑位置、接收能量和光斑形状的数据。结果表明,光斑位置随入射角的增大而线性移动,对于本文中的光电成像系统而言,移动速率为入射角每增加0.1°,光斑偏离探测器中心16个像素;接收能量随入射角的增大而减小,对于本文中视场角为8°的光学系统而言,减小的幅度不超过1%;不同入射角下的激光光斑形状满足空间平移不变性。这一结果对开展激光干扰光电成像系统试验是有帮助的。     

烟雾干扰的效果评价方法与测试研究

从干扰效果测试与评估的内涵出发,讨论了烟雾干扰效果评价的方法,提出了烟雾干扰效果的评估准则.对于光电制导系统,根据实施烟雾干扰后制导武器的跟踪回路的信号状态变化造成导弹制导精度、脱靶量或者命中概率所产生的变化,确定干扰是否有效,给出了典型战场气象环境和典型投弹方式下不同透过特性的烟幕对抗激光制导武器的测试结果,得出了烟雾是对抗红外制导武器的有效手段,对烟幕技术的研究具有一定参考价值和借鉴作用.     

高重频激光对激光导引头的干扰机理研究

高重频激光对导引头的干扰涉及到导引头内部自动增益控制(AGC)电路、脉冲展宽电路及信息处理组件等多个部分,频率、能量等因素对不同电路的干扰效果相互影响、叠加,导致对干扰效果的评估复杂。为确定不同影响因素的干扰效果,研究了激光导引头内部电路对激光信号的处理过程,从信号处理的角度分析了高重频激光对激光导引头的干扰机理与干扰效果,并进行了定性验证实验。结果表明,在干扰激光能够进入导引头波门的前提下,高重频激光能量是影响高重频激光对AGC电路及脉冲展宽电路干扰效果的主要因素;在干扰激光能量达到导引头接收阈值的前提下,重复频率是影响高重频激光对信息处理组件干扰效果的主要因素;定性实验在一定程度上验证了机理分析的正确性。     

烟幕干扰激光末制导炮弹的仿真研究

随着精确制导武器的大量应用,实现了常规弹药集群攻击模式向制导弹药精确打击模式的转变,从而达到了最优的作战性价比,其激光武器被广泛应用于军事领域,为有效对抗激光武器,烟幕弹以性价比高等优势受到各国的青睐。以烟幕干扰激光末制导炮弹为例,研究了激光末制导炮弹的制导原理,烟幕干扰激光末制导炮弹的原理,将烟幕对激光导引头的遮蔽效果引入到外弹道仿真过程,以脱靶量为指标,建立了干扰系统仿真模型,实现了烟幕对抗激光末制导炮弹的干扰仿真研究。研究结果表明,该仿真系统可以为烟幕弹对付激光末制导炮弹提供最佳干扰策略,为典型烟幕弹药的作战训练和效能评估提供辅助决策。     

基于不同放大电路的高重频激光干扰效果分析

为了对高重频激光干扰效果进行评估,首先基于不同的放大电路导引头分析了高重频激光干扰机理,简述了高重频激光干扰牵引效应;然后分析了激光导引头大动态范围信号放大的必要性,介绍了两种常用放大电路的原理;最后采用基于自动增益控制电路和对数放大电路的方法,对高重频激光干扰效果进行了分析。结果表明,高重频激光干扰是一种非常有效的干扰方式,但具体作用方式因导引头采用放大电路的不同而不同;自动增益控制电路由于存在增益调整时间,不能完成对信号的瞬时放大,高重频激光干扰会导致制导信号被屏蔽;对数放大电路会造成信号脉冲展宽,降低系统信噪比和4路信号一致性,使激光导引头易被高重频激光干扰。该研究结果对高重频激光干扰效果评估具有重要意义。     

激光欺骗干扰信号级仿真研究

分析了激光欺骗干扰技术原理,以激光指示信号模拟器、激光导引头解码模拟器和激光欺骗干扰处理器组成激光欺骗干扰信号级仿真平台;设计的导引头解码模拟器具有波门内多脉冲鉴别能力,这一功能具有一定的前瞻性;研制的激光欺骗干扰处理器具有输出同步式脉冲组干扰信号的能力,增加了导引头解码的难度,提高了激光欺骗干扰成功率;通过信号级仿真...     

定向红外对抗系统与技术的发展

红外对抗系统与技术经历了近半个多世纪的发展,先后出现了红外干扰机、红外诱饵及红外烟幕等几类红外干扰技术,并形成了一个庞大的红外干扰器材家族.近年来,随着红外成像寻的制导武器和技术的发展,常规的红外干扰手段对新型红外制导武器的干扰效果越来越不尽人意,人们逐渐提出了以高功率氙灯或激光作为红外能量源的定向红外对抗(DIRCM)概念.该系统具备优越的红外干扰性能,如通过干扰、致眩和毁伤等干扰红外成像导引头、多次重复使用、干扰效率高等,现已成为新一代红外对抗系统的优选方案.回顾了近年来国外新一代定向红外对抗系统和技术的研究发展历程,重点阐述了基于激光的定向红外对抗系统的工作原理、干扰毁伤机理、在技术上的优势及其国外发展现状,预测了定向红外对抗系统与技术的发展趋势.