鐳射技術在現代武器裝備中得到了廣泛應用。鐳射測距機是最常見的一種鐳射裝備,具有體積小、測距範圍廣、測量精度高等優點,是各種偵察系統和火力系統的重要輔助裝置,已成為各種戰鬥單元的標準配置。鐳射制導武器是一種常見的精確打擊武器,在所有的精確制導方式中,鐳射制導精度最高、成本最低、結構最簡單,其制導精度可達0.1~1米,成為當前各類戰爭和衝突中不可或缺的重要裝備之一。強鐳射武器是一種新概念武器系統,利用超高能量的鐳射束直接擊毀目標,具有精度高、速度快(光速)、威力大的特點,是各軍事強國新概念武器研究的重點方向之一。
鐳射告警技術是為了應對上述各種鐳射威脅而研究的一種告警手段,通過實時監測周圍環境,當發現有鐳射照射時及時發出威脅告警,引導防護對抗系統採取相應措施,保護目標免遭攻擊。光電對抗是一種重要的防護對抗手段,針對各種鐳射威脅而言,對抗手段主要有無源煙幕干擾和有源鐳射對抗。
高分辨力鐳射告警技術發展現狀
鐳射告警技術是光電對抗的重要技術手段之一。為了滿足防護系統點防護和精確對抗需求,提出了高分辨力鐳射告警技術。高分辨力鐳射告警技術能夠精確偵測鐳射威脅源照射方位,為點防護和精確對抗提供目標指引。國外開展高分辨力鐳射告警技術研究較早,已經形成了多種技術體制和裝備。以鐳射方位識別原理歸類,高分辨力鐳射告警技術可歸納為成像探測型和編碼探測型兩大類。
成像探測型
成像探測型鐳射告警技術通過光學系統將照射的鐳射訊號成像在CCD面陣上,在CCD輸出影象中,鐳射威脅源位置顯示為亮點。由於CCD解析度很高,成像探測型鐳射告警技術可以達到很高的角度分辨精度。
美國AIL系統公司研製的HALWR鐳射告警器屬典型的成像探測型,其方位視場覆蓋30度,俯仰視場覆蓋20度。能夠探測波長為0.4~1.1微米、脈寬為10~200ns的脈衝鐳射訊號。探測靈敏度約為0.28毫瓦/平方釐米,告警角度分辨力約1mrad(0.06度),完全能夠滿足精確對抗精度需求。
編碼探測型
編碼探測型鐳射告警技術的基本思路是將總的警戒視場通過光學或結構的形式劃分為若干小視場,並對所有小視場按規律進行編碼。一個小視場對應一個方位,一個方位對應一組編碼,編碼由若干位組成,一位編碼對應一個訊號通道。
編碼的形式多種多樣,可以是數字訊號,也可以是模擬訊號;可以按時間編碼,也可以按空間編碼。總之,根據總體設計方案,可以對鐳射訊號的任意物理量引入編碼資訊,從而形成各種不同的編碼探測技術。目前比較成熟的編碼探測型鐳射告警技術有光纖延時編碼探測技術、偏振編碼探測技術、掩膜編碼探測技術等。隨著技術的發展,還會出現更多型別的編碼探測,實現更高分辨力的鐳射告警技術。
針對鐳射威脅的光電精確對抗
針對鐳射威脅的光電對抗手段主要有無源煙幕干擾和有源鐳射干擾。無源煙幕干擾即對保護目標實施煙幕遮蔽,使敵無法正常“看到”而丟失目標,從而實現對目標的有效保護。有源鐳射干擾通過發射干擾鐳射,對敵鐳射武器系統實施干擾或壓制,使其無法正常工作而起到保護目標的效果。
從對抗精度分,無源煙幕干擾和有源鐳射干擾可分為大角度干擾和精確定向干擾。
當無法獲得敵方鐳射武器系統的精確方位時,為了最大程度地保護目標安全,干擾對抗系統需要向敵方可能存在的整個範圍發射干擾訊號(煙幕或鐳射),實施大角度干擾,這種干擾方式干擾資訊覆蓋面積很大,資源利用率低。
當能夠獲得敵方鐳射武器系統準確方位時,干擾系統即可只針對敵方方位發射干擾資訊,實現精確定向干擾。相比大角度干擾,精確定向干擾資源消耗少,效率高,但需要干擾物件的精確方位。高分辨力鐳射告警技術能夠精確偵測敵方來襲鐳射方位,具備引導對抗系統實施精確定向干擾的能力。
引導煙幕彈精確投放實現定向干擾
當高分辨力鐳射告警器檢測到鐳射威脅並偵測到敵鐳射源精確方位時,即可引導煙幕彈精確投放,對敵鐳射源實施定向干擾。相比於大角度對抗,煙幕彈精確定向干擾模式的干擾效率高、彈藥消耗少,而且煙幕彈可進行遠距離投放,拓展干擾空間。
鐳射測距機的基本工作原理:發射脈衝鐳射照射被測目標,通過測量被測目標的反射鐳射訊號的延時,即可計算所測目標的距離。
當高分辨力鐳射告警器接收到鐳射測距機發射的脈衝鐳射訊號時,立即引導煙幕彈精確投放系統將煙幕彈投放到測距機與目標之間的連線上,產生的煙幕將測距機與目標完全隔斷,使測距機無法對目標測距。此時測距機測得的距離實際為煙幕與測距機的距離,因此煙幕彈投放距離越遠,測距機測得的值偏差越大,目標越安全。
鐳射制導武器包括目標指示器和鐳射制導彈藥(導彈或炸彈)兩部分。攻擊目標時,先發射鐳射制導彈藥,待鐳射制導彈藥到達目標附近時,開啟目標指示器瞄準目標併發射制導鐳射,鐳射制導彈藥接收目標的反射鐳射訊號作為引導資訊,向著鐳射光斑中心飛行直至擊中目標。
當高分辨力鐳射告警器接收到目標指示器發射的制導鐳射訊號時,引導煙幕彈精確投放系統將煙幕彈投放到目標指示鐳射光路上,使目標指示器發射的制導鐳射訊號完全被煙幕攔截。鐳射制導彈藥因接收的反射訊號來自於煙幕並將煙幕作為攻擊目標,從而實現對目標的保護。
引導鐳射對抗系統實施精確定向干擾
鐳射對抗系統發射鐳射作為干擾介質,不消耗彈藥,可重複使用,是光電對抗技術未來發展的重點之一。鐳射對抗系統針對鐳射制導武器有兩種干擾模式:光電觀瞄系統干擾和鐳射制導彈藥干擾。鐳射對抗系統通過發射高功率鐳射束對鐳射制導武器的光電觀瞄系統實施壓制干擾,使其喪失觀瞄能力而無法瞄準目標;通過發射特定訊號特徵的干擾鐳射對鐳射制導彈藥實施干擾,使其無法接收正確的制導訊號而丟失目標。
高分辨力鐳射告警器能夠精確偵測到鐳射源方位,能夠引導鐳射對抗系統對光電觀瞄系統實施壓制干擾。當遭到鐳射照射時,鐳射對抗系統根據鐳射告警器提供的鐳射威脅方位鎖定敵方位置,定向發射高功率、多波段鐳射束,對鐳射威脅源配置的電視、紅外等觀瞄裝置實施壓制干擾,使其致眩或致盲,無法繼續對目標實施瞄準而喪失攻擊能力。定向干擾模式下干擾鐳射發散角小,可以實現較遠的干擾距離。
高分辨力鐳射告警技術的應用,使光電對抗作戰實現了從面到點的轉變,針對戰場鐳射威脅實施精確定向對抗,大幅提高了光電對抗效能。隨著新型鐳射武器的不斷湧現,未來的鐳射告警技術必將進一步發展,將能夠獲得更豐富、更精確的目標資訊,未來的光電對抗技術也必將是一種全新的對抗理念。