面源红外诱饵与烟幕复合使用及仿真研究

刘静梅

(解放军91404部队,河北 秦皇岛 066001)

面源红外诱饵与烟幕复合使用及仿真研究

刘静梅

(解放军91404部队,河北 秦皇岛 066001)

随着红外成像技术的不断发展,红外成像制导导弹对舰船构成严重威胁,面源红外诱饵是对抗红外成像制导导弹的新型对抗手段。但实际对抗使用时,适当调整跟踪算法很可能导致面源红外诱骗失败。烟幕遮蔽协同的面源红外干扰是用于对抗红外成像导引头跟踪阶段的一种新型干扰样式,对于保护大中型水面舰船目标效果更好。本文介绍了面源红外诱饵和烟幕干扰的工作特性,对面源红外诱饵与烟幕复合使用原理进行分析,并通过仿真平台进行测试。结果表明,复合使用面源红外诱饵和烟幕干扰,充分利用烟幕遮蔽作用和面源红外诱饵的诱骗作用,可以达到更优的干扰效果。

面源; 红外诱饵; 烟幕; 仿真

1 引 言

随着红外成像技术的不断发展,红外成像制导导弹已对舰船构成严重威胁,因此,如何保护舰船免遭红外成像导弹攻击成为各国军方面临的重大课题[1]。面源红外诱饵因其红外辐射特性与被保护目标相似、辐射能量高、燃烧时间长以及辐射面积大并与被保护目标相交融,已经发展成为一种比较高效的红外成像制导导弹干扰手段。而在实际作战过程中,目标的红外图像始终在导弹的搜索视场中,适当调整跟踪算法,就有可能使面源红外诱饵诱骗失败。因此,使用中需要复合使用面源红外诱饵和烟幕干扰,利用烟幕遮蔽作用和面源红外诱饵的诱骗作用,以达到更好的干扰效果。

2 面源红外干扰特性研究

布放假目标实施欺骗干扰是无源/光电干扰的常用方法,面源红外干扰是通过发射控制装置在舰船与来袭导弹之间布放能模拟舰船目标红外辐射特征的面源红外诱饵,将红外成像制导导弹诱离目标舰船,转向跟踪红外假目标,从而到达对抗红外成像反舰导弹的目的,以满足舰艇自卫反导使用需求。目前面源红外诱饵的主要使用方法是利用面源红外干扰材料燃烧后的光谱特性与舰船的红外辐射光谱特性相匹配的特点,单独使用或通过与烟幕配合使用,对敌红外及红外成像制导反舰导弹实施欺骗干扰,降低反舰导弹命中概率,保护我方舰船[2]。单独使用面源红外干扰的仿真效果如图1所示。图中所示是导弹正对舰船航向的干扰效果图。由于面源红外诱饵与目标舰船有相似的红外特性,随着导弹不断接近目标,由于目标舰船和干扰之间的相对运动,跟踪中心会不断移动,最终诱使导弹脱离舰船目标。

3 烟幕干扰特性研究

烟幕遮蔽干扰的工作原理主要是利用烟幕中的溶胶微粒对目标和背景的红外辐射产生吸收、散射和反射作用,使进入红外探测器的红外辐射能低于分辨率,或降低目标与环境的红外图像对比度,使导弹不能持续稳定跟踪和认清目标,从而起到保护目标舰船不被发现的作用。烟幕干扰的红外特性图像如图2所示。

烟幕在爆开的瞬间温度比较高,红外成像中的灰度值要高于目标灰度,面积扩大的同时温度也迅速降低,从图中可以看到其与天空背景的红外灰度相似。烟幕爆炸后面积比较大,可以扩散到几十至几百米的空间当中,其在空中的持续时间可达数十秒以上,可以遮挡红外搜索视窗方向后面的目标。

图1 面源红外干扰仿真效果Fig.1 Emulation effectiveness of surface-type infrared jamming

图2 烟幕干扰红外特性图像Fig.2 Infrared characteristics image of smoke screen jamming

4 复合干扰机理分析

面源红外诱饵与烟幕复合干扰原理是当红外成像制导反舰导弹来袭跟踪目标舰船时,首先在来袭导弹和舰船之间发射烟幕弹布放烟幕,形成烟幕屏障遮蔽舰船,以破坏红外成像导引头目标景象,使其丢失舰船目标,由跟踪转为重新搜索。随后在来袭导弹红外成像导引头视场内布放能模拟舰船红外辐射特征的面源红外假目标,诱使红外成像导引头重新搜索时捕获面源红外假目标,从而引偏红外成像制导导弹,保护舰船目标。由于大中型水面舰船目标几何尺寸大,尤其是在静止和低速运动时,单独使用烟幕干扰后尽管可使导引头丢失对舰船目标的跟踪,但受烟幕消光率所限,导弹飞临舰船后仍有可能跟踪并击中舰船,因此随后布放能模拟舰船红外辐射特征的面源红外假目标,诱偏红外成像制导导弹,保护舰船目标,提高干扰的成功率。面源红外干扰与烟幕遮蔽干扰配合使用,尤其对保护大尺寸及静止或低速运动舰船目标效果更好,可有效对抗红外成像反舰导弹,满足未来舰艇的自卫反导使用需求[3-4]。面源红外诱饵与烟幕复合使用时,情况要比单独使用复杂很多。为了适应实际作战要求,需要找到一种面源红外诱饵与烟幕的最佳空间位置关系,并把此位置关系作为固定参数。因此,面源红外诱饵与烟幕复合使用的重要参数是两种干扰的相对位置参数。仿真图像如图3所示。

如图3所示,舰船向北行驶(屏幕右方),威胁方向为90度(以船头方向为0度,顺时针方向为正方向),烟幕干扰的发射水平角为80度,面源红外诱饵的发射水平角为110度,假设两种干扰源的发射高低角同为15度。假设测试平台中舰船模型长度为150米,面源红外诱饵可覆盖范围与烟幕可覆盖范围相当,两种干扰源在同一水平面时,可覆盖整个舰船宽度。

根据红外搜索跟踪算法原理,理论上最好的干扰就是利用烟幕遮蔽舰船,同时利用面源红外诱饵与舰船的相对位移来诱骗导引头。由于烟幕的覆盖范围有限,所以在仿真平台试验中,选择在来袭方向与舰船中心连线的左边10度布放烟幕,右边10度布放面源红外诱饵(假设舰船规避方向为烟幕相对于舰船的方向,这样有利于快速诱偏红外搜索装置)。如图4所示。

图3 仿真测试图像Fig.3 Emulation test images

图4 来袭方向示意图Fig.4 Diagram of attacking direction

5 面源红外诱饵与烟幕复合干扰仿真测试

通过红外对抗试验仿真平台,分别对单独使用面源红外诱饵和复合使用面源红外诱饵与烟幕两种不同方式导弹跟踪结果进行仿真试验。红外对抗试验仿真平台需要建立舰船、面源诱饵及背景的红外辐射数学模型、烟幕消光模型、舰船及诱饵运动模型、红外成像导弹制导模型、弹船(诱)运动关系模型大气红外传输模型等[5],仿真结构图见图5。

图5 红外对抗试验仿真结构图Fig.5 Emulation structure chart of infrared countermeasure test

舰船和面源诱饵红外辐射数学模型以红外辐射特性实测数据为基础进行构建。海面、天空红外辐射模型和大气红外传输模型为统计模型,在一定范围具有随机性。烟幕消光模型采用试验场定型试验时的烟幕透过率时间特性测量数据,对其进行迭代处理,形成烟幕消光时间特性数学模型。红外成像制导模型包括红外成像导引头的信号接收与转换模块、信号处理模块以及导弹运动控制模块,信号处理模块要考虑红外成像导引头信号处理系统的处理方法、进行目标提取的图像处理方法等具体处理技术。舰船、导弹、诱饵运动关系模型依据舰船运动参数、诱饵运动特性参数、导弹飞行速度和运动矢量以及舰船依据机动策略进行规避后三者的运动关系等进行构建[6]。干扰初始条件与舰船的运动速度、诱饵及烟幕的布放参数和使用时机有关,诱饵及烟幕布放后主要受风力和重力的影响。通过改变导弹与目标舰船交会角度,在仿真平台运行面源红外干扰对抗试验和复合干扰对抗试验,记录统计导弹受干扰后捕获跟踪目标舰船情况。仿真试验结果见表1、表2。

表1 单独使用面源红外诱饵的仿真测试结果

表2 面源红外与烟幕复合使用仿真测试结果

从表中可以看出,无论对于单独使用面源红外诱饵还是对于面源红外诱饵与烟幕复合使用时,导弹与舰船交会角度在30度和150度时,导弹跟踪目标舰船成功概率较高,在0度和180度时跟踪成功概率较低。单独使用面源红外诱饵时最高跟踪成功概率可达82.9%,而复合使用面源红外诱饵和烟幕干扰时,不同交会角度最高成功概率为27.5%,导弹捕获目标舰船的成功概率明显降低。仿真试验结果说明,复合使用面源红外诱饵与烟幕遮蔽策略,干扰效果显著提升。

6 结束语

通过对面源红外诱饵与烟幕使用原理和特性进行分析,以及通过红外对抗仿真平台进行仿真测试的结果表明,在实际使用中,复合使用面源红外诱饵和烟幕干扰,充分利用烟幕遮蔽作用和面源红外诱饵的诱骗作用,可以达到更好的干扰效果。

[1] 孔晓玲,马胜贤,杜玉萍等.面源红外干扰弹对抗红外成像制导导弹的仿真研究[J].指挥控制与仿真,2011,33(1):78-81.

KONG Xiaoling,MA Shengxian,DU Yuping,et al.Simulation Research on Surface-Type Infrared Decoy for Jamming Infrared Imaging Guided Missile[J].Command Control&Simulation,2011,33(1):78-81.

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ZHANG Hongyu,LIN Tao,CHANGXiaoling.Surface-source Infrared Decoy for Jamming Infrared Imaging Guided System[J].Electro-Optic Technology Application,2008,23(3):25-29.

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LIU Yongchang,ZHU Hong.An Analysis on IR Imaging Guidance Countermeasure Techniques[J].Infrared Technology,2000,22(1):13-16.

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刘静梅 女(1976-),河北唐山人,工程师,主要研究为光电对抗试验方面的研究。

Research on Usage and Emulation of Surface-type InfraredDecoy Combined with Smoke Screen

LIUJingmei

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

With the development of infrared imaging technology,infrared imaging guiding missile is serious menace to naval ship.Surface-type decoy is one new countermeasure to infrared imaging guiding missile.But by adjusting tracking algorithm,surface-type infrared deception probably fails in actual antagonizing course.Surface-type infrared jamming combined with smoke screen is one new jamming style used to tracking stage for infrared imaging seeker.It is more effective to protect large and middle-scale naval ship.In the article,the work characteristics of surface-type infrared decoy and smoke screen jamming are introduced.The usage theory of surface-type infrared decoy combined with smoke screen is analyzed and tested through emulation platform.The results showed that the use of surface-type infrared decoy combined with smoke screen can make the best of shielding function of smoke screen and deception function of surface-type infrared decoy,thus the more effective jamming are achieved.

surface-type; infrared decoy; smoke screen; emulation

TN 219

A