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      延遲制導(dǎo)信號抗有源高重頻激光方法的仿真研究

      2018-01-15 08:13:21滿海濤謝亞雪
      價值工程 2018年1期
      關(guān)鍵詞:抗干擾

      滿海濤+謝亞雪

      摘要: 為研究激光制導(dǎo)彈藥利用延遲信號法抗有源高重頻激光干擾的有效性,利用Simulink搭建了延遲信號法抗有源高重頻激光干擾仿真平臺,采用數(shù)值仿真驗證了該方法的有效性,并指出了該抗干擾方法及現(xiàn)有實驗結(jié)果的局限性。

      Abstract: To verify the efficiency of guided ammunition to counter multiple-source high-repetition frequency laser jamming, the Simulink software is used to build simulation plate of countering multiple-source high-repetition frequency laser jamming with delayed signals method. Simulation results show the efficiency of the method. And the boundedness of the anti-interference method and experiment is pointed.

      關(guān)鍵詞: 激光制導(dǎo)彈藥;抗干擾;有源高重頻激光

      Key words: laser-guided munitions;anti-interference;multiple-source high-repetition frequency laser

      中圖分類號:TN977 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2018)01-0225-02

      0 引言

      現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,激光制導(dǎo)彈藥是精確打擊的重要手段[1]。激光制導(dǎo)彈藥具有打擊準(zhǔn),威懾力大的特點,必然會在未來戰(zhàn)場中廣泛應(yīng)用。但是,隨著激光制導(dǎo)彈藥的發(fā)展,各種對抗、干擾激光制導(dǎo)彈藥的方法也隨之產(chǎn)生,有源高重頻激光干擾是其中一種簡單有效的干擾方法。矛盾有其兩個方面,激光制導(dǎo)彈藥在未來戰(zhàn)場環(huán)境中會遇到更多的有源高重頻激光干擾,就會有方法進行對抗,在導(dǎo)引頭和控制系統(tǒng)之間,插入延時電路將信號按制導(dǎo)信號周期延時后與實時信號進行與操作,實現(xiàn)了高重頻信號濾除和制導(dǎo)信號輸出的方法就是一種對抗方法[2]。它的效果如何、是否易于實現(xiàn)有待于考察。

      1 有源高重頻干擾機理

      激光制導(dǎo)系統(tǒng)抗有源干擾的方式通常有對目標(biāo)指示信號進行編碼,同時在導(dǎo)引頭設(shè)置相應(yīng)的解碼電路解碼或在導(dǎo)引頭的跟蹤系統(tǒng)中設(shè)置脈沖錄取波門[3]。預(yù)置編碼就是在激光目標(biāo)指示器重頻的允許的范圍內(nèi),根據(jù)設(shè)置好編碼方式發(fā)射指示信號,激光目標(biāo)指示器按照約定的方式發(fā)射指示信號,而此時激光導(dǎo)引頭按照約定的編碼規(guī)律對接收的信號并進行識別,在識別出己方信號后,便可以以其為同步點設(shè)置波門。波門技術(shù)就是在導(dǎo)引頭激光接收與處理電路中設(shè)置一個信號接收處理波門ΔT,當(dāng)回波激光信號位于該波門內(nèi)時,處理電路對其進行處理,否則,不予處理[4]。

      高重頻激光干擾就是發(fā)射高頻率的激光束干擾導(dǎo)引頭工作,理論上只要干擾激光的頻率f>1/T(T為波門時間寬度),就有干擾信號擠入波門,并且干擾脈沖在制導(dǎo)信號之前并且強度大于制導(dǎo)信號,就會產(chǎn)生有效干擾。在實際應(yīng)用中高重頻激光干擾信號目前可達100000pulse/s左右,比激光編碼頻率10~20pulse/s高很多[5],因此干擾時不需要識別知道激光的編碼規(guī)律就總有干擾脈沖能擠入波門并對導(dǎo)引頭形成干擾,使制導(dǎo)信號湮沒于高頻干擾信號中,有效地對抗了預(yù)置編碼技術(shù)和選通波門技術(shù),干擾效果明顯。目前高重頻激光干擾有單源干擾和多源干擾,多源干擾既能保護自己又提高了干擾激光頻率,干擾效果更加明顯。

      2 一種延遲制導(dǎo)信號抗有源高重頻激光干擾的方法

      將整個波門開啟時間內(nèi)接收到的所有脈沖信號都記錄下來,然后將這些信號延時一個制導(dǎo)信號間隔的時間,與波門開啟時間內(nèi)同時接收到的信號求邏輯與[6],這樣就實現(xiàn)了干擾信號的濾除和制導(dǎo)信號的輸出。只有當(dāng)延時后的信號與實時接收的信號有交集時,高重頻信號才不會被濾除。高重頻激光脈沖的脈寬典型值為10ns, 經(jīng)光電信號處理電路整形后,設(shè)信號脈寬為 50ns,另設(shè)延時后相應(yīng)于 200pulse/s 的高重頻信號的脈沖間隔為 5μs,實時接收到的高重頻信號出現(xiàn)在延時后的兩相鄰高重頻信號之間各點是等概率的,經(jīng)計算,高重頻信號重合概率僅為2%,在整個制導(dǎo)過程中未被濾除的干擾信號不足50個,可以說起到了抗高重頻有源干擾的效果。柴金華對該方法做了電路實驗驗證,證實了該方法的可行性[6]。

      3 該方法的問題以及思考

      3.1 延遲制導(dǎo)信號方法Simulink仿真

      用Simulink對該延遲信號方法進行信號仿真,通過A/D轉(zhuǎn)化實現(xiàn)了脈沖信號的邏輯運算,構(gòu)造的模型如圖1仿真模型。

      取參數(shù)制導(dǎo)信號頻率為20pulse/s,高重頻干擾信號為200pulse/s,則它們的周期分別為0.05s、0.005s,脈沖寬度為50ns,波門長度為50us在不影響結(jié)果的情況下,為了提高模型運算速度,把它們的周期長和脈沖寬度同時增大20倍,仿真結(jié)果如圖2仿真結(jié)果一所示,下圖為原控制信號,上圖為經(jīng)過處理后的輸出控制信號,可以看出,此時沒有達到抗干擾的效果。

      假設(shè)干擾高重頻激光頻率不是制導(dǎo)信號頻率的整數(shù)倍,取210pulse/s,此時干擾脈沖信號周期參數(shù)設(shè)為0.095s仿真結(jié)果如圖3仿真結(jié)果二所示,可以看出,此時原信號和處理后輸出信號一致,該方法起到了抗有源高重頻干擾的效果。

      假設(shè)高頻干擾信號頻率為200pulse/s,延遲0.03s被接受,仿真結(jié)果如圖4仿真結(jié)果三所示,此時也起到了抗有源高重頻激光干擾的效果。endprint

      取高頻干擾信號頻率為200000pulse/s,則干擾信號周期參數(shù)設(shè)為0.0001,仿真結(jié)果如圖5仿真結(jié)果四所示,此時由仿真結(jié)果顯示,并沒有起到抗干擾效果。

      3.2 結(jié)果分析以及思考

      有源高重頻激光干擾的脈沖頻率可以達到100000pulse/s以上,而驗證該方法的實驗使用的干擾源頻率僅為200pulse/s,與實際情況相差很大,得到的結(jié)論并不能使人信服;該實驗使用的是仿真二所使用的參數(shù),有意的避開了干擾源頻率是控制信號整數(shù)倍的情況,而實戰(zhàn)中,敵方有可能通過情報,偵查掌握我方指示激光的頻率;導(dǎo)引頭接收到脈沖信號,會把脈沖信號的脈沖寬度進行處理,加大干擾源的脈沖寬度,有可能使脈沖信號的波峰遍布每個時刻,無法進行簡單的邏輯處理,該方法的可行性值得懷疑。

      綜合以上思考和仿真結(jié)果,得出以下結(jié)論:①當(dāng)干擾信號頻率是控制信號的整數(shù)倍,且接收時間相同時或相差一個干擾信號的整數(shù)倍時,該抗干擾方法起不到效果。②當(dāng)干擾信號不是控制信號的整數(shù)倍或者干擾信號是控制信號的整數(shù)倍而延遲一個非干擾信號整數(shù)倍時,該方法可以起到效果。③當(dāng)有源高重頻干擾信號頻率很大時,使用Simulink仿真無法觀測正確的結(jié)果,但實驗時用較低頻率的干擾信號代替高重頻激光不具有代表性。

      4 結(jié)束語

      隨著激光制導(dǎo)彈藥的發(fā)展,其干擾技術(shù)和對抗干擾技術(shù)也會快速發(fā)展,抗有源高重頻激光的方法還有基于多普勒頻移的方法[7]、加反向同步高重頻激光的方法等。但是它們的可行性如何,是否能達到預(yù)期效果,需要用接近實際情況的檢驗方法來驗證。

      參考文獻:

      [1]孫彥飛.對抗激光制導(dǎo)武器方法研究[J].紅外與激光工程,2007,36(增刊):464-467.

      [2]李海燕.激光制導(dǎo)武器有源干擾對抗措施分析[J].激光雜志,2010,31(6):57-58.

      [3]陳勇.一種激光半主動制導(dǎo)抗高重頻干擾的改進方法[J].激光與紅外,2012,42(6):678-681.

      [4]薛建國.高重頻激光對激光導(dǎo)引頭的干擾研究[J].航空兵器,2006,卷缺失(3):30-32.

      [5]葉結(jié)松.抗高重頻激光干擾技術(shù)研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2008,36(2):119-123.

      [6]柴金華.抗多源激光高重頻干擾新方案及電路實現(xiàn)[J].紅外與激光工程,2009,38(3):476-480.

      [7]趙建君.基于多普勒頻移的抗高重頻激光有源干擾[J].四川兵工學(xué)報,2010,31(8):80-81.endprint

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