激光半主动寻的制导中的抗干扰技术

制导中抗干扰技术分析
综述：在光学制导中，不可避免的一个问题就是干扰，这其中包括系统及设备本身和环境的的自然干扰也包括敌方设置的人为干扰。

针对这些问题，不同的制导方式都有独特的抗干扰技术。

一、红外成像制导的抗干扰方案
1、双色抗干扰技术
采用近/中红外的探测器组合能够区分目标和干扰,这是双色抗干扰技术的理论基础。

2、“十”字叉导引头抗干扰技术
“十”字叉导引头抗干扰是比较成熟的导引头抗干扰技术,“十”字叉探测系统在信号检测、目标和干扰的检测与识别,以及目标跟踪等环节上都
可以采取抗干扰措施,提高对干扰的抑制能力。

抗干扰过程中的跟踪策略
(1)状态记忆
目标出现暂时遮挡或复杂红外脉冲干扰使导引头视场紊乱时,会导致导引头瞬时“致盲”。

在规定的时间间隔内,通过采用状态记忆方法输出上一帧信息,以保证制导过程的连续性。

若超过规定的时间间隔,才认定丢失目标,重新进行目标
搜索。

(2)导引头前置
也称为弹道选择抗干扰技术,是根据前几帧的数据,对目标原来的运动特性进行分析,并对未来运动特性进行预测,使导引头朝目标运动方向的前部运动。

使诱饵弹离开导引头视场的时间比状态记忆时更快,从而使导弹不跟踪目标的时间
变短。

(3)弱目标驱动
诱饵弹比目标具有更强的红外辐射,这时导引头将抑制强信号的控制,而按弱信号产生的驱动信号运动。

3、复合制导技术
复合制导是采用两种或两种以上不同物理特性的探测器组成的制导系统。

在制导时,若探测器串行使用,为复合制导;若并行使用,为多模制导或并联复合制导。

任何一种制导方式都有其优缺点,如能取长补短则能趋利避害。

远程精确制导武器都采用两种以上的制导方式构成复合制导系统,这样不仅能提高制导精度而且也能增强抗干扰能力
（文章编号:1671-0576(2010)01-0001-03
红外成像制导抗干扰分析
贾秋锐,周立柱,孙媛媛
(空军航空大学航空军械工程系,吉林长春130022)）
二、半主动寻的制导抗干扰
1、干扰环境
（1）有源噪声干扰(掩护、自卫、伴随);
（2）有源欺骗干扰(自卫、掩护);
（3）箔条干扰(自卫—云团，掩护—走廊).
（4）反辐射导弹攻击;
（5）上述千扰中二项或多项组成的复合干扰。

2、主要抗干扰措施有:
（1）消除或减弱旁瓣干扰影响
目前有许多消除或减弱旁瓣干扰对雷达目标检测影响的技术措施，如：
·使用低、超低副瓣接收天线，减少通过天线副瓣进入雷达接收机的干扰能。

·使用旁瓣对消系统，消除从雷达接收天线旁瓣进入的连续噪声干扰。

·使用旁瓣消隐系统，消除从雷达接收夭线旁瓣进入的脉冲(角度、距离假目标)干扰。

主要问题是会降低雷达接收机的灵敏度。

（2）对干扰源角度定位
（3）提高雷达的自卫距离
三、激光制导的抗干扰
激光导引头的抗干扰能力是由光学接收系统、电路处理部分和信息处理部分的抗干扰能力决定的。

其光学接收系统具有宽的搜索视场和窄的瞬时视场，并设置有窄带滤光片，因而具有较强的抑制杂波干扰能力。

激光导引头的电路处理部分具有抗扰动干扰能力，能够在恶劣的环境下保持稳定的工作状态，信息处理部分是激光导引头的核心，是抗干扰设计的中心环节.对接收的信息具有智能化识别处理能力，通过设置选通波门和预置编码，可以剔除人为的或自然的干扰。

激光导引头的抗干扰能力很大程度上取决于信息处理部分的抗干扰措施，这些措施包括预置编码和设置选通波门。

实施激光有源干扰实质是干扰导引头的信息处理部分，为深入探讨激光有潭干扰的作用机理，必须对激光导引头信息处理部分的杭干扰措施作轰进一步的分析。

四、指令制导的抗干扰
1、指令制导舰空导弹面临的典型干扰样式分析根据指令制导的定义和特点,考虑其指令传输环节,可将其面临的干扰样式分为上行传输线干扰和下行传输线干扰。

(1)上行传输线干扰
对上行遥控指令传输线的干扰主要来自敌目标载机平台和空投的一次性使用投掷式干扰机,对弹上指令接收天线呈现尾瓣或旁瓣干扰。

其干扰类型主要分
为以下两种。

①阻塞压制型:包括连续噪声类干扰和杂乱脉冲干扰或突发脉冲束干扰。

通常采用杂波脉冲干扰或突发脉冲束干扰类型来干扰上行遥控指令线。

其优点是不必进行编码侦察,且所需的平均功率有所下降。

②瞄准式欺骗型:包括同期异相干扰、一次性指令欺骗干扰、转播式干扰等。

它们均属于如何有效地破坏指令编码的结构问题,起欺骗和破码的作用,造成遥控指令信息中断、应答遗漏而导致导弹失控或制导失误。

(2)下行传输线干扰
对下行线-导弹应答接收支路的干扰主要来自SOJ、ESJ模式的阻塞干扰和投掷式干扰。

因为通常应答频率与目标通道的工作频率属于同一个频段,间隔数百或数十兆赫,所以SOJ和ESJ 模式的阻塞干扰同样会干扰导弹接收支路的工作,其干扰类型主要是噪声干扰。

目前常用的抗干扰技术
2、上行线抗干扰技术
遥控指令上行线的抗干扰技术主要体现在弹上遥控指令接收机和控制仪的抗干扰设计。

通常采用的抗
干扰技术有:
(1)频域选择抗干扰
指令接收机采用窄带预选器,带外抑制约-40dB左右,可抑制带宽以外的干扰信号。

(2)时域选择抗干扰
①脉宽选择技术。

利用干扰信号的有用信号通过
接收机后在时域分布的不一致,自动进行脉宽时域选择,可较好地抑制噪声和杂波脉冲干扰。

②窄门时选同步技术。

在设计控制仪接收机时,
利用译码器给出的询问信号时选波门对信号序列进行选择,选出其中的询问信号再去建立AGC电路,这样干扰幅度虽大,但被窄门时选同步信号抑制,从而不能对AGC起作用,其超出信号的幅度又在中放中得到限幅,故只有个别窄脉冲起干扰作用。

通过合理设计,抗干扰译码器是完全能够消除窄脉冲干扰的。

(3)幅度选择抗干扰
幅度选择抗干扰主要采用以下两种手段:一是充分利用上行线辐射功率大、天线增益高的特点,提高信干比;二是接收机采用宽动态范围,并具有限幅特性,即依靠接收机的AGC和限幅特性,防止脉冲展宽以阻塞指令的正常通过。

(4)时、幅域选择抗干扰
①编码AGC技术。

即指令接收机中放AGC电压的建立不只是传统地依赖于询问信号,还受到一种高阶识别码的控制。

只有当高阶识别码正常译出后,时选出来的询问信号才能去建立AGC。

这样,噪声干扰或杂乱脉冲干扰幅度虽然大于信号,却未必能建立AGC电压,实现对指令的干扰。

②编码扩散排码技术。

利用导弹遥控指令采样速
率低,信道容量大的特点,将指令编码有意识地进行疏散排列,也有利于减少阻塞效果。

(5)编码选择
用各种不同码组作询问码、导弹地址码、数据识别码以及信息码。

只有当询问码信息被译出、且被确认为有用数据时,译码器才打开相应的波门,让指令通过。

在译出单次时,再增加积累检测措施。

3、下行线抗干扰技术
下行线导弹应答接收支路的抗干扰技术类同于制导雷达的目标支路,其主要抗干扰技术措施有:
(1)空间选择抗干扰
将接收波束设计成窄波束(约1°~2°),充分利用其空间滤波性能好的特点,拒收波束之外的一切干扰。

(2)天线旁瓣零控+脉冲积累抗干扰
据导弹、目标和干扰平台的空域特性分析,对下行线的干扰几乎都从旁瓣进入,从主瓣进入的可能性极小,因此,采用低旁瓣天线技术或天线旁瓣零控技术及信号相参积累技术均可提高信干比,增强抗干扰性能。

五、制导雷达的抗干扰
制导雷达的主要抗干扰措施
制导雷达是雷达系统大家庭的一个重要组成部分,一般情况下,大多数雷达系统的抗干扰措施都可以应用到制导雷达上来。

从目前公开的文献资料来看,可应用于制导雷达的主要抗干扰措施按抗干扰的技术分类包括空间选择、频率选择、时间选择、幅度选择和信号选择等几个方面。

这一分类方法抓住了抗干扰技术的本质在于区别真信号与干扰,但它的缺点是频率选择、时间选择、幅度选择和信号选择都属于信号波形选择,因此有些抗干扰措施可同时分属于几类,失去了分类的意义。

第二是有些抗干扰措施难以归属其中,比如单脉冲体制、相控阵体制等体制抗干扰。

因此, S. L. Johnston按雷达系统的组成进行分类,列举了200多种抗干扰
技术。

主要包括发射机的ECCM,如频率捷变、重复频率捷变、频率分集等;天线的ECCM,如低旁瓣、旁瓣对消和屏蔽、单脉冲、高增益;接收机的ECCM,如CFAR,Dick-Fix,MTI与多普勒滤波;系统的ECCM,如干扰定向、干扰角跟踪;操作ECCM,主要是指良好的操纵员训练。

对于制导雷达来说,所采取的一系列抗干扰措施都是围绕着提高对攻击目标和导弹的有效信息单元数据的正确输出,以满足控制导弹飞向目标并摧毁目标。

六、电视制导及抗干扰
1、干扰分析
干扰可分为: 自然干扰、战场干扰和主动干扰。

而实际情况, 往往又是几种干扰的综合干扰。

(1) 自然干扰是自然界造成的干扰,主要有:
降雨、下雪和薄雾天气;太阳进入电视图像跟踪器视场内;当背景为水面、冰面、草地、沙漠和白云蓝天。

(2) 战场干扰是作战环境造成的干扰,主要有:
炮弹、地雷等爆炸的生成物;烟雾、火光;照明弹照射在目标区。

(3) 主动干扰是敌方施放的主动干扰,主要有:
假光源干扰;激光干扰。

2、抗干扰措施
（1）抑制杂散光
从太阳来的辐射光, 由于大气效应会被散射和吸收。

由于雾气的反射而投射到探测器上, 增加了探测器背景平均照度,因而减少了探测器上所接收到的目标对背景信息的对比度值, 而大气的吸收又造成了诸多可供选择的窗口, 而光的散射和吸收都与光的波长有密切关系。

依照大气背景环境特性结合目标特性, 在设计光学系统时可通过选取不同波段的滤光片来达到最佳对比度效果。

即可产生必要的目标图像, 又可有效有抑制各种杂散光干扰, 有利于提高目标信噪比。

提高了目标对背景的对比度也就提高了抗干扰的能力。

实验证明: 选择适当的红外滤光片, 可以在雾状天气条件下提高对比度。

（2）电子窗空间滤波
设置跟踪电子窗, 即电子窗在跟踪过程中始终套住目标, 而且尺寸大小是根据测量的几何尺寸“自适应”变化的。

在实际跟踪测量时, 电子窗外的场景图像在信号处理器中都被剔除, 因此不仅减少了信息处理的时间, 也有效地抑制了电子窗外的干扰源。

（3）增强对比度
由于电视摄取的图像必须取得目标与背景一定的反差度才能识别与提取。

图像处理可以依据目标与背景反差程度规定门限, 提取目标与背景像素所响应的黑白电平加上软件算法进行处理。

为了增强对比度往往采取人工或自动方法切割背景电平突出目标信息后进行放大以增强对比度。

对比度的测试与计算, 对提高图像清晰度与作用距离, 抑制图像噪声, 自动优选跟踪状态具有重要意义。

对比度改善受到两个限制: 一是系统噪声会提高对比度; 二是视频亮场的均匀性, 用电平切割或平移方法会减少视频基准电平的不均匀性。

光学系统所产生的不均匀性背景如阴影、白斑等会被放大, 所以设置预处理电路是非常必要的。

（4）多特征提取技术
目标与背景空间图像信息非常丰富,可提取的因子很多。

如运用灰度、边缘和相关等多个特征形成多维空间统计, 利用多维特征函数决策面分割图像及最小损失等技术分类规则, 可以取得较好效果。

一种特征提取需要相应的技术。

而多特征提取将多种提取技术集为一体, 技术难度较大, 但其综合效能高于一种单特征提取体制, 使研制成本降低, 可靠性增强, 提取置信度信息量增大, 抑制杂散噪声能力较强, 目标跟踪抗干扰增强, 制导作用距离提高。

（5）多目标特征匹配识别
由于在实战环境中存在着各种主动干扰和自然光干扰, 二值门限判决的结果常常会把波门内亮度较高的背景物体或主动干扰物当成目标提取出来, 造成错误跟踪。

目标特征匹配识别, 可以在多目标环境下,提出真实目标, 排除主动干扰及自然干扰的影响。

（6）自适应控光
电视图像跟踪器用于导弹制导时, 导弹弹标光源在全程跟踪中具有很大动态范围, 再加上各种天候气象条件、视频信号起伏很大, 大气湍流也常引起弹标光源起伏衰落, 要保证在各种情况下都能稳定地探测和分割目标, 采用自适应控光, 始终保持弹标光源达到适度饱和。

试验证明:采用自适应控光, 不仅可以提高电视图像跟踪的可靠性, 还可以提高抗干扰能力。

（7）采用多光源快速识别算法
电视制导在对导弹信标光源的跟踪过程中, 敌方目标可能施放主动光源的干扰。

由于在电视视场中真假光源非常接近, 需要采用数字图像处理技术中的边界搜索和目标分割技术。

但是一般资料中介绍的目标分割算法和边界搜索算法都是基于针对二维图像作处理, 虽然都具有一定的适应宽度, 但算法复杂, 算时较长。

多光源快速识别算法, 是一套对图形逐行判别其连通性和计算其它几何参量的快速识别方法。

能够有效地区分导弹信标光源和其它强光干扰。

（8）改善信标特性
任何物体皆有其特殊属性, 信标特性的改进, 有利于提高电视图像跟踪器的抗干扰能力, 电视图像跟踪器用于跟踪安放在导弹尾部的示踪器, 其它物体则为干扰。

而示踪器本身是指示导弹的飞行弹道, 为地面提供信息, 示踪器发出的光信号经过调制有利于提高抗干扰能力, 热化学红外光源示踪器不容易调制, 使制导系统的抗干扰能力差。

法国航空航天公司在研制小型便携式反坦克武器(ACCP) 的过程中,对弹上信号源作了改进, 将原方案采用红外示踪器改为激光二极管, 而美国休斯公司在陶式反坦克导弹的改进中, 增加了氙灯示踪器, 采用了复合示踪器———热信标和氙灯信标。