一种模拟外军主动防护系统的靶标

郭 彪，孔小林，张林锐，郭芝宏，张旭光

(中国华阴兵器试验中心， 陕西 华阴 714200)

陆军是负责地面作战的主要军种，各类坦克、装甲车辆是陆军面临的主要威胁，也是陆军各类反坦克武器、坦克炮、直升机机载武器、无人机等攻击的主要目标。现代战争中，坦克装甲车辆作为陆军的主战装备，受到陆地和空中各种智能化反装甲武器立体攻击的威胁，传统装甲防护面临严峻挑战。在不断提升装甲车辆火力、机动性和防护性能以抵御各种威胁的同时，对已暴露目标的坦克装甲车辆实施有效的主动防护已成为增强坦克装甲车辆防护能力的重要手段[1]。

靶场作为武器装备试验和鉴定的主要场所，其靶标的建设水平对于靶场建设和武器装备鉴定有着十分重要的地位和意义。美军高度重视靶标特别是具备真实战场对抗能力靶标装备的发展建设，认为靶标模拟威胁目标的逼真程度，从根本上决定了靶场的试验鉴定水平，决定了靶场效果和战场效果的一致程度，进而决定了武器装备的最终作战效能。在武器系统试验中，任何所需靶标的缺乏或性能不足，对试验的逼真性和充分性将产生十分不利影响，极大地增加了武器系统日后的作战使用风险[2]。因此，针对我陆军地面作战面临的主要威胁——坦克，通过分析其主要光电对抗手段，构建能够逼真模拟其战术对抗特性的靶标系统，是当前靶场试验鉴定亟需开展的一项工作。

1 主动防护靶标的建设需求

靶场作为考核武器装备性能的“直接责任方”，能否有效考核武器装备的战技性能和作战效能，很大程度上取决于靶标模拟真实目标的逼真程度。目前，××靶场建设有一定量的拖曳式遥控靶车和模拟实体靶车，能够从运动速度、外形特性、红外特性、毫米波特性等方面进行近似模拟。对于性能试验，各类反坦克导弹、坦克炮、炮射导弹、制导兵器均需在定型试验中考核武器系统抗干扰能力，另外，《GJB4223—2001反坦克导弹武器系统抗干扰定型试验规程》、《GJB5389—2005炮射导弹试验方法》、《GJB8328—2015直升机载空地导弹武器系统设计定型试验规程》等军标中也明确提出武器系统抗干扰能力考核要求。

对于作战试验，各类主战坦克、反坦克武器系统作战性能的考核也需要通过与近似真实的敌方坦克目标进行战术对抗，考核武器系统的体系作战效能。对于部队合成化训练，目前在××边界冲突对抗加剧的背景下，外军现役俄制T-90主战坦克是我陆军主要的作战防御和打击对象，在部队训练中必须对该型坦克的性能特点(特别是光电对抗性能)进行研究，敌方坦克主动干扰的战术动作场景进行设计，对安装有“窗帘”光电对抗系统T-90主战坦克进行真实模拟，建设具备光电对抗能力的地面坦克靶标，通过真实环境下的战场训练，保证在未来可能的军事行动中充分发挥我陆军战斗力。

2 坦克主动防护系统

主动防护系统既可以在车辆周围一定的范围内形成一道防护圈，在敌方来袭的弹药击中车体前将其拦截、摧毁，也可以通过干扰弹或干扰器来干扰敌方武器的制导或瞄准装置，或通过降低车辆本身的信号特征及生成假目标来干扰制导弹药。其特点主要是反应迅速、全方位防护、成本适中，在国外主要坦克装甲车辆上均有装备，如俄制T-90、阿玛塔主战坦克。主动防护技术以其有限的增重，通过引入全新的防护理念，融合成多种防护技术，不但增加防护的深度，而且拓展了防护空间。

主动防护系统分为主动(或硬杀伤)型和对抗(或软杀伤)型两种。对抗(或软杀伤)系统则是利用烟幕弹、干扰机、诱饵及降低特征信号等多种手段迷惑和欺骗来袭的敌方导弹，这种系统并不对导弹造成损伤，系统主要包括光告警接收机与烟幕弹发射器、红外诱骗或干扰机、激光诱骗机与激光致盲器。主动(或硬杀伤)系统是一种近距离反导防御系统，系统工作时，在车辆周围的安全距离上构成一道主动火力圈，在敌方导弹或炮弹击中车辆前对其进行拦截和摧毁，破坏或减少其威胁。本文主要研究对抗(或软杀伤)型主动防护靶标。

有关资料显示，主动防护系统可将坦克在作战中的生存概率显著提高。例如，俄罗斯“窗帘”光电干扰系统可将下列武器的命中系数降低：“陶”、“龙”、“小牛”、“地狱火”和“铜斑蛇”等激光制导导弹命中系数降低到原来的1/4到1/5；“米兰”、“霍特”等导弹命中系数降低到原来的1/3；炮弹和从带有激光测距仪的坦克上发射的反坦克弹丸命中系数降低到原来的1/3[3]。

3 主动防护靶标关键技术

1) 探测技术

主动防护技术是在探测技术基础上发展起来的，探测技术的高低，直接影响主动防护系统的防护效能[4]。考虑到靶标本身的特点和所执行的试验任务以及实战化的相关要求，主动防护系统探测器组由多频谱光学探测器、车载微型雷达等组成。多频谱光学探测器主要用来探测对靶车有威胁的光源。主要威胁的光谱为：可见光、近红外、中红外及远红外。雷达探测器要求雷达体积小、测角和测距精度高，所以一般采用毫米波雷达。

2) 数据融合技术

主动防护系统探测器组是由多个探测器(传感器)组成的，其探测频谱范围几乎可以覆盖从可见光到毫米波。数据融合通过对来自不同传感器的信息或数据进行分析、识别、推理、判断，综合各类传感器的采样信息及其他信息源提供的信息与有关实体的位置、特点及身份的决策或推理做出正确响应。

3) 烟幕技术

烟幕技术包括热烟幕、抛射式烟幕等，其频谱覆盖范围也由原来的可见光、近红外，到现在的可覆盖可见光、近红外、中远红外及远红外，通过控制烟幕形成时间、有效作用时间等来控制主动防护系统的干扰范围。

4) 红外干扰技术

红外干扰技术最早在空军应用，其基本原理是：利用宽谱红外光源发射带有编码信息的红外光，诱使敌方主动或半主动制导导弹偏离目标，从而达到保护自己的目的。俄罗斯的“窗帘”主动防护系统就是这一技术的典型代表[5]。

5) 激光干扰/诱偏技术

激光干扰/诱偏技术是通过对接收到的激光告警脉冲进行识别和预测，再控制激光诱饵机产生激光脉冲来欺骗敌方激光制导设备，使其攻击到其他方向，达到诱偏的目的。其主要关键技术包括威胁脉冲码识别技术和干扰/诱偏激光同步技术。激光诱偏系统要能够将收到的激光威胁脉冲进行信号处理，以识别出敌方的激光制导脉冲的特征，从而发射出预测后的诱偏脉冲，达到干扰的目的；激光诱偏系统对整个系统的时钟要求非常严格，在处理过程中，要求系统各部分的时间能够严格同步，才能够对敌方的波门技术及波门录取技术等进行有效干扰。

6) 系统总体集成技术

系统总体集成技术也可称为系统总体优化设计技术，主动防护系统包含有多个分系统，所采用的技术措施也很广很复杂，必须采取总体集成技术，采用模块化设计思想，充分利用已有的主动防护手段，根据不同类型试验任务对新型靶标的不同要求，采用合适的主动防护技术。

4 模拟“窗帘”主动防护系统靶标

各类资料显示，外军装备的各型T-90主战坦克是当前外军陆军作战的主要装备，目前外军拥有(包括原装引进和本土组装)约2000辆T-90坦克(包括500辆配备有“窗帘-1”型光电防护系统的T-90MS坦克)，另外，外军还不断希望俄罗斯能为其旧版T-90坦克提供升级服务，加装“窗帘”光电对抗系统等现代化的光电设备，增强其战场生存能力和作战能力[6]。由此，T-90坦克将是我陆军地面作战面临的主要威胁，也是我陆军在××战争冲突中面临的主要作战对象之一，如图1所示。针对“窗帘”主动防护系统的系统组成、工作原理、性能参数等开展模拟研究，是开展真实作战环境下战场环境构建一项重要工作。

图1 安装有“窗帘”主动防护系统的T90坦克

4.1 “窗帘”主动防护系统

“窗帘”是一种软杀伤型主动防护系统，用于干扰敌方半自动瞄准线指令反坦克导弹、激光测距仪和目标指示器。该系统主要由红外照射干扰系统(包括两部照射仪、两个调制器、一个控制盒)和宽频带激光全向告警及烟幕弹发射系统(包括两个概略定位激光探头及四个精确定位激光探头、烟幕弹发射控制盒及12个发射筒、一个电子控制器、一个系统控制面板、一个辅加显示面板)，变流机PT-800(交流、36 V、400 MHz)，3D17烟幕弹(多功能气溶胶型)或3D6烟幕弹(烟幕型)组成。根据公开文献，“窗帘”主要技术指标有：激光告警系统能够对照射来的激光进行判定，确定激光束是用于测距、照射还是制导，确定入射激光的角度和方位，控制发射烟幕弹，从而在威胁方向距坦克50～80 m的距离上，在1.5～3 s内快速建立一道宽20 m、高15 m的烟幕，能有效阻挡可见光和0.4～1.4 μm的红外光。车载红外干扰机工作波段位0.7～2.5 μm；单个发射器沿轴向的光强高于2×105cd，调制频率5 kHz，可覆盖20°方位×4°俯仰的角空域，并且可以在目标识别后2s内做出反应[7-8]。

4.2 靶标系统组成

模拟“窗帘”的TAPS靶标基于现有地面靶车平台，通过在现有靶车(包括实装改造靶车、三维仿形靶车等)平台上搭载靶载主动防护系统，实现对俄军“窗帘”主动防护系统的逼真模拟。靶标通过激光告警、烟幕干扰、红外干扰等功能，构建车载光电主/被动干扰环境，检验激光半主动制导、光学指令制导导弹/炮弹的抗干扰能力，从而对其打击有效性和实际作战效能进行评估。

靶标主要由靶标平台、激光告警设备、烟幕发射设备、红外干扰设备及综控设备组成，如图2所示。

图2 靶标系统组成

靶标平台：用于模拟外军M1A2、T90等主战坦克的目标特性和机动能力，能够搭载靶载主动防护系统，主要分为拖曳式遥控靶车、实装改造靶车和三维仿形靶车，其中三维仿形靶车如图3所示。

图3 T90坦克三维仿形靶车

激光告警设备：激光告警设备可探测1.06 μm、1.54 μm、1.57 μm三个波段，对来袭单脉冲测距激光、连续照射激光进行告警，并进行激光方位、激光重频和编码识别。激光告警设备由四个激光探测模块和一个信息处理单元组成，四个探测模块分别安装在模拟作战平台左前、右前、左后和右后四个位置处，如图4所示。单个探测模块含3路激光探测传感器通道。每路激光探测通道包括：光学(滤光片、小孔光阑、光纤)、光电检测(含探测器)模块、预处理模块。信号处理单元可根据激光告警模块激光获取的信号频率、脉宽等信息量进行抗干扰、目标批次、方位等处理，并将处理结果发送到综合处理器进行解析。

图4 激光告警设备安装示意图

烟幕发射设备：烟幕发射设备由综控设备接收到告警信息后，再经威胁等级判断后控制发射，在离防护目标50～70 m处形成15 m×20 m的烟幕遮蔽墙。烟幕发射设备主要由发射筒和烟幕弹组成，如图5所示。

红外干扰设备：红外干扰设备主要由红外发射源、高频大功率电源、光学单元等几部分组成，由综控设备接收到告警信息后控制发射0.7～2.5 μm波段非相干红外光，用以干扰光学指令制导导弹/炮弹。红外干扰源为红外干扰信号产生器，选用高压短弧氙灯，用以产生红外干扰信号；高频大功率脉冲调制电源的作用是将红外干扰源发出的信号调制成所需要的方式和强度；光学系统的作用是将干扰信号发送到所需要的空域。红外干扰设备组成框图如图6。

图5 烟幕发射设备连接组成图

图6 红外干扰设备组成框图

综控设备：综控设备接收告警设备的激光威胁等级、告警方位信息、重频信息及码型信息，进行分析、决策，控制相应干扰设备实施干扰。综控设备由综合控制硬件及运行在硬件上的软件组成。综合控制硬件包括滤波器、组合电源模块、综合控制电路和各分机接口等组成。综控设备硬件组成框图如图7。

图7 综控设备硬件组成框图

系统有3种工作模式：

模式1：手动工作模式。各分机均可单独安放于试验平台上，单独开机，独立完成作战功能与分机战技指标。

模式2：激光告警联动烟幕干扰。当系统中的激光告警设备收到敌方激光威胁信号后，对来袭单脉冲测距激光、连续照射激光进行告警和方位识别，并将信息送至综控设备。如果激光源在前方，则电子控制器会自动确定与该方向最适合的一个或三个烟幕弹发射筒(数量取决于烟幕弹发射数量选择开关)，并检测其中是否有弹及发射电路是否正常，如果有弹且电路正常，则会使该发射筒单元发射烟幕弹。如果最合适的位置无弹或电路不正常，则该电子控制器会选择并击发与该发射筒相邻且靠近目标一侧的发射筒，以此类推。烟幕弹飞行3 s后在距离靶标为50～80 m处起爆，3 s内形成约15 m×20 m的浓密气溶胶云，并维持30 s以上。

模式3：激光告警联动红外干扰设备。当系统中的激光告警设备收到敌方激光威胁信号后，对来袭单脉冲测距激光、连续照射激光进行告警和方位识别，并将信息送至综控设备。综控设备指令红外干扰设备工作，向威胁源方向发射红外强光，对红外制导导弹进行干扰。需要注意的是，由于红外干扰设备的注入电功率达上千瓦，干扰源存在一定的电光转换效率，持续工作时，其发热量会增加，因此，红外干扰装置的干扰时间和干扰强度需进行一定阈值设计，并采取“压制”和“照射”两种工作模式的切换来到达干扰效果。

通过系统的开发和研制，能够对武器系统反应时间、分系统反应时间、红外抗干扰能力、烟幕抗干扰能力等技术指标进行考核[9-10]，并能在贴近实战的复杂背景条件下考核武器系统的整体作战效能。

通过系统的开发和研制，能够考核坦克分队、反坦克分队对装备有“窗帘”主动防护系统T-90坦克的攻击和防御的战术应用，参训官兵能够通过合理制订火力实施计划、开展交叉射击、降级使用火控系统和快速射击等方式，对射击中克服该光电系统的干扰[11]，以保证在未来可能的军事行动中，充分发挥我地面部队的战斗力。

5 结论

本文提出了一种能够模拟外军主动防护系统的靶标，能够为相关设备建设和试验开展提供思路。