光电对抗理念贯穿“激光制导”课堂教学实践

黄富瑜， 李 刚， 毛少娟， 应家驹， 陈玉丹

(陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系， 河北 石家庄 050000)

0 引言

激光制导系统是在越南战争时期研制成功的，因其制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本低等优势，现已发展成为装备量最大的精确制导武器之一。海湾战争中，多国部队共投下6520吨激光制导炸弹，其命中率在90%以上[1]。据美国统计，轰炸一个目标，在第二次世界大战时，要投9000枚炸弹，越南战争时需要200枚普通炸弹，而海湾战争时仅需1-2枚激光制导炸弹即可完成任务。

以激光技术应用为核心的专业课中，“激光制导”课程以世界先进的激光制导系统为教学对象，培养学生掌握激光制导的基本概念、基本理论，激光制导仪器的工作原理、操作方法[2]。通过该课程学习，使学生建立起以激光为信息传输介质控制炮(炸)弹精确命中目标的系统理念。教学过程中，基于激光发射、传输、接收和信息处理全过程强化激光制导系统关键技术的学习。通过多年的教学实践发现，只注重对激光制导系统的分析，在激发学生主动思维、课堂互动环节较难取得突破。为激发学生在未来战场对抗中通过关键技术提升改进武器系统性能取得战场胜利的求知欲，结合未来岗位任职的工作需求，我校课程组教师将光电对抗理念引入“激光制导”课程，取得了较好的教学效果。

1 激光制导仪器教学分析

1.1 激光制导仪器功能原理

激光制导的特点是探测系统装在弹上，随着飞行时间的增加，导弹离目标越来越近，探测的线性偏差减小，误差是收敛的[3]。按照光源位置的差异性，可以分为主动和被动两种方式。主动方式制导系统激光目标照射器与寻的器同装在导弹上，利用弹上激光照射器向目标发射激光能量，并接收目标反射回来的能量，为导引站提供能量，只要导弹能够识别目标，便能实现发射后不管。目前装备最广泛的是激光半主动寻的制导武器，该制导系统指示激光器与导引头分离，工作时指示激光器锁定敌方目标，激光指示器射出的是经过编码的激光束，导引头中有与之相对应的解码电路，导弹只攻击于其对应的指示器指示的目标[4]。半主动寻的制导系统弹上设备相对简单，发射机体积重量限制较小，可使发射机功率更大，方向性更强，故作用距离远，寻的器不发射激光能量，隐蔽性较好。

激光寻的制导包括主动式和半主动式激光主动寻的制导。在寻的式制导中，激光制导主要采用半主动方式，即导引头(安装在弹上用于自动跟踪目标并测量弹的飞行误差)与激光照射器是分开放置的，前者随弹飞行，后者置于弹外。激光照射器用来指示目标，故又称激光目标指示器。导引头通过接收目标反射的激光照射器照射的激光，引导导弹飞向目标。其中最著名的当数美国“铜斑蛇”155mm激光半主动末制导炮弹和俄罗斯“红土地”152mm激光半主动末制导炮弹。这两种末制导炮弹已经装备部队并在战场上使用，而且向多个国家和地区出口。美国“铜斑蛇”155mm激光半主动末制导炮弹是世界上第一种研制成功并装备部队的末制导炮弹，其命中率很高，圆概率偏差仅为0.3m～1.0m，使身管火炮第一次成为能首发命中远距离点状目标的有效远程武器。

1.2 教学实施

教学过程中坚持学为主导的原则，充分认清学员在知识掌握、兴趣爱好、主观能动方面的特点，贯彻“学为主体，教为主导”的原则。重点培养学员的主动精神、参与热情，鼓励创新思维。教师的主导作用落实在教学内容选择、教学过程设计、重点难点把握、教学成果评价等方面[5]。注重培养学员获得激光制导基本知识的能力，培养学员举一反三、触类旁通、自主学习的能力。教学内容按照理论与实践相结合，构建模块化的教学结构，从理论学习到原理分析、从整体到部件，逐步达到解决实际问题的综合能力。通过操作训练、录象、图片、多媒体动画等手段，调动参与意识，培养动手能力。

2 立体攻防中矛与盾的融合教学

2.1 攻防理念引入

习主席指示我们，必须适应信息化时代战场模式和运用方式的深刻变化，探索新的发展特点和规律，在立体攻防中，实现区域防卫型向全域作战型转变。光电对抗武器在未来战场上将发挥越来越重要的作用，随着军用光电装备的快速发展，光电对抗的地位日益提高，对胜负的影响越来越重要。激光的压制与反压制、干扰与反干扰将成为光电对抗的主要内容。本课程的教学过程中，课程组将这一理念加以融合，提高了学员在光电对抗背景下进行激光制导系统学习的认识。

2.2 本课程所涉及的光电对抗理论

和本课程有关的光电对抗内涵包括强激光损伤和激光欺骗两种。

激光损伤是通过发射强激光能量，破坏敌方光电传感器或光学系统，使之饱和、迷盲、彻底失效，乃至直接摧毁，从而极大地降低敌方武器系统的作战效能。高能激光武器是利用高能量激光束进行攻击的新概念武器，其主要作用是破坏目标的本体或战斗部，与“直接命中”的弹丸武器类似，是种破坏性(摧毁式)的硬杀伤武器。这种武器一旦投人使用，将会使光电对抗进一步升级并使光电对抗与反对抗变得更加复杂。激光欺骗干扰是通过发射、转发或反射激光辐射信号，形成具有欺骗功能的激光干扰信号，扰乱或欺骗敌方激光测距、观瞄、跟踪或制导系统，使其得出错误的方位或距离信息，从而极大地降低光电武器系统的作战效能。

2.3 课堂教学实践

光电对抗与军用光电装备是“矛”与“盾”的关系，既是攻防对抗的对手，又是互为竞争发展的动力。从武器装备的发展进程来看，军用光电装备的发展与水平基本都超前于光电对抗技术。本课程教学过程中，将学员分为两组，A组以激光制导武器为进攻方，B组为干扰和对抗方。A组的任务是提高激光制导武器性能、发挥其技术优势，最大限度的提高命中率。B组的任务是发现目前激光制导武器的技术瓶颈和使用方面的限制，找出对抗的方法和手段。在AB组的对抗过程中，发挥各自的技术优势，使本课程既能激发学员的学习兴趣，又能使学员深刻理解所学的技术知识在未来作战中的重大军事意义。

教学组织过程中，教师在每次需要组织对抗的课时之前将学员分组，布置好下节课需要对抗的内容。学员在课下提前进行准备，通过网络检索、战例分析、总结之前所学的激光技术等环节，将对抗内容充分准备。准备环节一般在课余时间进行，大约需要4学时时间，准备过程中，学员之间可以充分的讨论。课堂组织时，教师针对本次课的关键技术，提出问题，然后两组学员有针对性的进行对抗性辩论，辩论时间控制在20分钟左右。

以半主动式激光制导系统对抗为例，该系统包括目标指示器、寻的器、控制单元和战斗部等几个部分。激光半主动寻的器的结构主要由光学系统、探测仪/前置放大器、陀螺平台和电子设备(微处理机)等部分组成。光电探测器是整个寻的器的关键设备，其作用是接收由目标反射的激光能量，并将其放大，以此测定目标相对寻的器光轴的偏差角，从而为控制系统提供制导信息。B组学员通过文献检索、技术分析等方法，找出对抗半主动式激光制导系统的手段，如烟雾无源干扰和有源干扰等。烟雾无源干扰典型案例如海湾战争中亚拉克点燃多处油井和油库，使得激光半主动寻的导引头无法接收照射器发出的激光回波而无法命中目标；有源干扰方式主要有激光有源诱骗干扰和高重频激光定向干扰两种方式，B组通过设计假目标、诱骗转发等方式对A组的激光导引头实施干扰，诱使激光制导武器偏离真目标而脱靶。

再如：以激光角度欺骗干扰为例。B组学员分析几个方面：①通常激光制导武器采用的工作波长与重复频率都是已知的，编码形式也多采用改变脉冲占空比的方法，所以干扰信号较易于复制；②对大多数采用比例导引制导方式的激光制导武器，由假目标反射的激光干扰信号能量只要大于由目标漫反射的激光信号能量即可，所以激光干扰机的输出功率要求并不高，在技术上易于实现；③通过对激光假目标布设位置和反射信号强度的控制，可在一定范围改变激光制导武器被诱骗的角度。A组学员分析，激光角度欺骗干扰也存在一些弱点：①如果激光制导武器采用更为复杂的编码方式或采用更窄的距离波门，则欺骗干扰信号不容易复制或进入对方设置的距离选通波门；②激光假目标与激光干扰机之间通常要求地形通视，这样才能用一台激光干扰机配合多个假目标覆盖一定地域。但在复杂地形和对付多个方向同时来袭目标时，该干扰方式的使用就有一定的局限性。

通过相互对抗的两组学员的交织攻防发展，使学员们在研究编码激光脉冲快速译码技术、超前补偿同步转发、激光特征参数识别、假目标设置等关键技术上有了深刻理解。

3 结语

由于光电武器装备特别是激光装备的快速发展和大量装备，未来战争中光电对抗将异常激烈。可以预见，在未来光电对抗战场上，谁在激光制导领域取得对抗优势将极大影响战争的胜负。通过在激光制导课程中引入光电对抗理念，将学员分为相互对抗的两组，进攻方发挥其技术优势，提高激光制导武器性能、最大限度的提高命中率。防守方找出对方的技术瓶颈和对抗手段。学员在对抗过程中主动学习，使本课程既能激发学员的学习兴趣，又能深刻理解所学技术知识在未来作战中的重大军事意义。