無源光電技術(shù)對抗導(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，西方各國相繼發(fā)展出了一系列的艦載電子對抗裝備。艦船電子對抗系統(tǒng)的主要作用是使用有源、無源干擾來同時對抗來自空中或者海上發(fā)射平臺發(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、可多平臺發(fā)射、命中精度高，速度快，射程遠，威力大等特點，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。正因為反艦導(dǎo)彈的這些特點，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。如何對抗反艦導(dǎo)彈的攻擊也成為各國海軍在保護己方艦船安全時面對的最為頭疼的問題。尤其是進入到20世紀六七十以后，導(dǎo)彈精確制導(dǎo)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。

從各國研制反艦導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢看，現(xiàn)在和未來一段時間的反艦導(dǎo)彈基本上是采用雷達、紅外、激光、電視等多種制導(dǎo)體制。據(jù)統(tǒng)計，在多種導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)中，采用雷達和紅外制導(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)也是未來反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向。

2.1 雷達制導(dǎo)

雷達制導(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)，探測距離較遠。一般包括大、中、小三種搜索狀態(tài)。導(dǎo)引頭的搜索范圍會隨著導(dǎo)彈與艦船目標距離的減小而增大。目前反艦導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達基本上都是KU,X波段的“頻率捷變”和“單脈沖”雷達體制。另外，末制導(dǎo)中還包括接近目標的偏置比例高低制導(dǎo)，使導(dǎo)彈能進行突然躍升機動飛行，因而具有良好的抗干擾能力。

合成孔徑雷達（SAR）是一種高分辨率的二維成像雷達，它在軍事觀察方面有廣泛的應(yīng)用。SAR技術(shù)是雷達技術(shù)的一個重大突破，它不但使得雷達遙感具有全天候、全日時、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，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以及動目標檢測等新技術(shù)仍然處于不斷發(fā)展完善之中?？梢灶A(yù)見，將來合成孔徑雷達技術(shù)的研究和應(yīng)用必定會取得更大的突破。

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

2.2 紅外制導(dǎo)

紅外制導(dǎo)是利用紅外探測器捕獲目標自身的紅外輻射能量來實現(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時期：即點源時期和成像面源時期，經(jīng)歷過四個階段。上世紀60年代中期以前為第一階段，上世紀60年代中期到70年代為第二階段。這兩個階段的紅外制導(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PbS元件運用致冷技術(shù)，提高它的靈敏度。這兩個階段紅外制導(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視為點源。這種系統(tǒng)有許多優(yōu)點，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，抗干擾能力比較差，難以應(yīng)對比較復(fù)雜的背景環(huán)境，也非常容易被干擾。

上世紀70年代中期以后進入到紅外制導(dǎo)技術(shù)的成像面源時期。通常，紅外成像制導(dǎo)本身又可分為兩個階段，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80年代后，出現(xiàn)了采用凝視型紅外焦平面陣（IRFPA）探測器，用電子掃瞄代替機械掃描的第二代紅外成像制導(dǎo)武器。不但分辨率高、動態(tài)范圍大、抗干擾能力強，而且具有自主捕獲目標，在復(fù)雜情況下自動決策及比較好的晝夜工作能力。同時8-14μm的紅外輻射透過能力強，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年代開始發(fā)展的新技術(shù)，以激光為信息載體引導(dǎo)彈頭，實施跟蹤及精確打擊。激光制導(dǎo)是由彈上或彈外的激光束照射在目標上，彈上的激光導(dǎo)引頭等制導(dǎo)裝置利用目標漫反射或敏感發(fā)射光束，跟蹤目標導(dǎo)引導(dǎo)彈或制導(dǎo)導(dǎo)彈命中目標的制導(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)可分為半主動式和全主動式，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)方式被稱為半主動式。激光器照射目標，導(dǎo)引頭接收出射激光或目標反射激光，測量彈的飛行誤差，實現(xiàn)自動控制，最終使戰(zhàn)斗部擊中目標。這種制導(dǎo)方式應(yīng)用的最多，但優(yōu)點和缺點都同樣明顯。全主動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，尋的器自動接收目標反射光，通過控制系統(tǒng)導(dǎo)引彈頭精確打擊。全主動式發(fā)射后不用人工干預(yù)，目標的激光成像特征裝訂在彈體中，獲得其三維圖像后自動識別型號和毀傷程度，進行選擇性攻擊。

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

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)場環(huán)境越來越復(fù)雜和各種電子對抗裝備的完善發(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)，并且越來越受到各國的高度重視。進入20世紀80年代以來，得到了迅速的發(fā)展。目前，在世界上的一些國家中，已有多種雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈裝備部隊，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、可見光/紅外、激光/紅外、雷達/紅外、毫米波/紅外等。另外還有激光/激光雷達等雙模制導(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/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，取長補短，具有綜合優(yōu)勢，因而具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展前途。

3.新型電子對抗裝備的發(fā)展需求

艦載電子對抗裝備與精確制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈本身就是矛與盾的關(guān)系。它們相互制約，同時又互相推動著彼此向前發(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

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

2）寬頻段箔條干擾彈

隨著制導(dǎo)雷達的覆蓋波段由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)不能單獨完成作戰(zhàn)任務(wù)，實現(xiàn)對寬頻段制導(dǎo)雷達的干擾。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波段對多頻段制導(dǎo)雷達實施干擾，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)是大勢所趨。在多國海軍的現(xiàn)役裝備中已經(jīng)出現(xiàn)了雙（多）模制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈，同時還有一些正在研制過程中。對抗單一制導(dǎo)模式的干擾彈已經(jīng)很難適應(yīng)未來電子戰(zhàn)的需要。在美國已經(jīng)出現(xiàn)了采用激光/紅外探測器的雙模制導(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/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，雙模式半主動激光/激光雷達制導(dǎo)導(dǎo)彈的相關(guān)專利文獻。針對這些新形式，我們只有及時有針對性的開展相關(guān)光電對抗裝備即復(fù)合型干擾彈的研發(fā)才能在未來的戰(zhàn)場上立于不敗之地。

4）雷達有源誘餌彈

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。

舷外有源誘餌通過放大和轉(zhuǎn)發(fā)敵方雷達的信號，與水面艦艇的真實回波信號共同作用來完成對反艦導(dǎo)彈的誘騙。與箔條云相比，有源誘餌具有多方面的優(yōu)勢：反射截面更大、欺騙性更強、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，具有反輻射導(dǎo)彈的能力等等。同時，相關(guān)研究表明，使用有源干擾和無源干擾相結(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，采用新型雷達制導(dǎo)的導(dǎo)彈（如：毫米波雷達制導(dǎo)、抗箔條雷達制導(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的傳統(tǒng)無源對抗技術(shù)，已不能完全滿足未來艦艇對抗新體制雷達制導(dǎo)導(dǎo)彈的需求，特別是在對抗象毫米波這樣角分辨率高的雷達制導(dǎo)導(dǎo)彈中，由于毫米波雷達波束窄，雷達分辨單元小，在質(zhì)心干擾作戰(zhàn)時，大面積布放箔條，箔條云極易出毫米波雷達的波束角，達不到預(yù)期的干擾效果，若采用角反射器干擾技術(shù)，則可彌補箔條干擾的不足。角反射器體積小、反射頻段寬、雷達反射截面積大、有效干擾持續(xù)時間長，在進行無源干擾作戰(zhàn)時頻率的適應(yīng)性好，能夠?qū)Ω缎骂l段、新體制雷達，具有同時干擾不同頻率、不同方式工作的多部雷達的能力；方向適應(yīng)性強，角反射器可做成全向的，以適應(yīng)不同方位雷達的搜索；幾何尺寸小，同時具有較大的雷達截面，可適合對抗窄波束雷達的要求；目標特性好，由于角反射器布放后其目標特性（極化特性、RCS變化規(guī)律）與艦船相近，制導(dǎo)雷達難以識別。另外，角反射器在重要目標的區(qū)域防護和演習(xí)過程中可以作為海上或地面假目標使用，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，激光探測及激光制導(dǎo)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，未來海戰(zhàn)中激光制導(dǎo)武器對艦船將形成嚴重威脅。如美國的“海爾法”、“幼畜”AGM-65C/E、法國的AS-30L都采用了激光制導(dǎo)的方法?，F(xiàn)在較常規(guī)的對付激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的方法是在制導(dǎo)導(dǎo)彈和被保護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，從而達到保護艦船的目的。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)一時難以掌握，且解碼后的假目標反射特征易失真，干擾成功率有限。激光誘餌彈直接反射激光目標指示器的入射激光，不改變激光的特征（編碼、相位等），假目標特征好。對激光的反射率比艦船高得多，在進行激光引偏質(zhì)心干擾時，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)時使用方法靈活，武器效費比高。因此，激光誘餌彈是未來我們在應(yīng)對激光制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈時的最佳選擇。

4.結(jié)語

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