1、引言
激光引信具备引导时间准确，抗干扰能力强、命中概率高等突出优点，现已装备各种攻击型武器并在战争中发挥中重要作用。作为一种高可靠度和高精度的引信，小到追击炮弹大到战术导弹、战略导弹：从掠海飞行的反舰导弹，再到对坦克掠顶垂直攻击的反坦克导弹；无论是空空导弹还是面空导弹，激光近炸引信在西方及俄罗斯的多种型号导弹上均有所应用，激光引信已成为新一代先进导弹的标志之一。近年来，激光引信在反辐射攻击武器中的应用又日益广泛，用来攻击电磁波辐射源的战术武器，是现代战争不可缺少的硬杀伤武器。
激光近炸引信的发射器件/体制、光学收发系统和探测器件/体制是保证其引炸效果的关键技术，亦是拒止作战中反制干扰激光近炸引信、建立末端防御最后一道防线、避免我方目标遭受精确打击的重要抓手。性能完善、质量可靠的激光近炸引信，能保证弹药战斗部于恰当位置起爆，对作战目标实施有效毁伤，被视作武器系统发挥作战效能的“倍增器”；反应快速、解算准确的光电干扰手段，则可以压制被攻击目标的真实回波信号，形成有效目标欺骗，使来袭弹药发生早炸、迟炸或瞎火，达到保护被攻击目标的效果。激光近炸引信的灵巧化、网络化，与对应光电干扰手段的小型化、智能化，将是这两项对立军事应用面向未来战场迭代升级的关键路径。
目前国内外针对激光引信干扰措施开展研究，相关文献较多。激光引信面临阳光、云、雾、雨的等大气粒子干扰，部分文献研究了激光引信抗烟雾、淋雨、水雾的静态干扰试验技术[1，2]，未见文献系统性研究激光引信的干扰试验技术。为此本文在分析激光引信工作原理、常见干扰措施以及国内外相关试验技术基础上，归纳和研究具备普遍适应性且简单可行的激光引信干扰的试验技术。
2、激光引信工作机理
激光引信采用本机发射、本机接收的主动系统, 发射与接收同轴或平行。其工作原理如下图。
激光引信工作原理
激光引信由发射系统获取基准信号，经调制整形后形成与选通门限相匹配的基准脉冲，由该脉冲控制选通门限。脉冲比较器将主放大器输出的回波信号与基准脉冲比较，只有当两个脉冲在选通门限内重合，目标回波信号才能通过选通门限，形成近炸引爆信号。而近炸距离以外的回波信号，由于基准脉冲消失，使选通门关闭，使其不能通过选通门，不能形成引爆信号。
激光引信发射系统通常由一个或多个激光器和光学镜头组成发射系统。正常情况下，激光是以光束能量的形式输出的，利用特定的透镜可以把激光波束变为所需的任意形状。通过提高激光引信的灵敏度以及光束对的目标的覆盖范围增加引信探测目标的效率。激光引信根据武器系统对空、对舰、还是对地等攻击目标与目标接近姿态的不同，照射波束可设计成不同的形式，以便更好的探测、识别目标及确定目标的方位。引信的发射波束类型可分为：
(1)笔状单波束：激光器发射的光束形状为细圆柱型似铅笔状，利用激光引信的精密测距功能控制弹体飞行高度或进行目标识别，以决定引爆高度及时机。例如德国生产的JUNHANS系列PX581光学近炸追击炮引信，英国生产的对顶攻击的反坦克导弹激光近炸引信。
(2)扇状单波束：激光器发射的光束形状为扇形，扇状的矩形截面与目标的高度、宽度尺寸相匹配。
(3)双波束：两光束形成一定张角，两道光束能覆盖一定范围，增加引信的检测功能。
(4)全向探测型：全向探测波束形状可分为由多个铅笔型光束形成的圆盘状波束或多个扇形光束形成的圆锥状波束。利用电子扫描技术使圆柱状光束轮换工作，减少各个扇型激光光束的覆盖角度，节省电源，给出更精确的目标位置信息。全向探测型激光引信在面空导弹、空空导弹中应用较多，以适应对快速运动的旋转翼、固定翼空中目标的迎头或追尾攻击。瑞典的RBS-70导弹激光近炸引信为全向探测型。英国THOMSON-THORN导弹电子公司(TME)生产的用于检测空中目标的激光引信为全向探测型。
(5)锥形+圆盘状波束：多个激光器组成锥形波束加360°圆盘状波束，共同组成发射波束。两套波束间距离可根据典型目标尺寸及导弹与目标接近时的相对速度而定。此种激光近炸引信不但可以实现全向探测，而且还具有识别目标的功能。图2、图3分别为三波束、四波束收发装置配置。
四波束配置收发
3、干扰源特性分析
3.1自然光干扰特性
自然光对激光引信干扰特性主要分为两方面：自然光在时间和幅度上均具有随机白噪声特性；自然光可近似于平行光，对于周视多通道激光引信，自然光入射角的变化相对于引信发射激光脉冲的重复频率近似低频；激光引信信息处理单元可有效对此类干扰光进行比对剔除。
3.2大气粒子干扰特性
大气中云、雾、雨及烟雾均可能对激光引信造成干扰，本文将此类微小粒子统称为大气粒子。大气粒子对激光的后向散射可引起激光探测引信的干扰，后向散射引起激光在大气传输中的回波脉冲形状、宽度、幅值、连续性、一致性等特性产生变化，导致激光引信的信息处理单元误判。
(1)云层干扰特性
处于不同海拔高度不同地域的云层种类繁多，其光学特性各不相同。文献[1]通过对各类云层对1.06μm激光的传输作用分析，总结了其消光系数及后向散射系数，最终得到高层云层、层云及雨层云对激光的后向散射相对较大的结论。另外考虑云层在空间分布的多样性、不均匀性均会导致激光回波信号出现不稳定的特性，对激光引信带来干扰。
(2)水雾干扰特性
水雾与其他大气粒子相比具备明显的地域特性以及季节特性，水雾又分为陆地水雾及海洋水雾，海洋水雾与陆地水雾相比，其含水量更大雾滴更大，带来的散射更严重，同时海洋水雾多贴近于海平面，高度为几十米到几百米的平流雾，舰艇防空导弹常在此范围工作。水雾带来的影响不可忽视。
(3)烟雾干扰特性
作战环境中烟雾复杂，有来自各类爆炸产生的烟雾、有各类装备动力系统排放的烟雾、有防御装备主动防护烟雾。其干扰特性主要为空间分布不均的烟雾对激光传输带来的强衰减作用。导致激光引信无法接收到回波，无法引爆。
3.3激光干扰特性
作战环境中光电环境复杂，各类不同体制的光电信号在战场环境中密集交互，激光引信回波接收单元可接收到不同波段不同频率的激光信号，当此类干扰信号特征与激光引信主动探测激光特性相近甚至一致，将导致激光引信信息处理单元误判，提前引爆。
4、激光引信干扰技术
激光引信干扰技术利用粒子干扰特性及激光干扰特性，通过人为设置激光干扰源，使其发射激光干扰信号或设置屏蔽粒子，扰乱激光引信选通系统对目标反射信号的正常识别，造成其判断失误，引起目标的早炸或引爆失效的一种干扰方式。其干扰方式分为有源干扰及无源干扰两类。常见的干扰方式为以下两种。
4.1有源干扰技术
激光引信有源干扰采用超前同步覆盖式激光有源欺骗干扰的干扰理论。应用超前同步技术保证在远距离对目标实施干扰，应用高频覆盖方式，使干扰信号可靠进入目标的距离选通门, 形成引爆信号, 实施有效欺骗干扰。其干扰机理如下：
首先对威胁信号的来袭方位实施准确的告警和识别，告警输出来袭目标的方位和原码信息，用以产生干扰方位控制信息和目标识别所需原码数据。激光有源干扰处理器根据原码数据识别目标信号的发射规律，即引信选通门的变化方式。其中包括目标信号的重频测量，编码方式及调频的识别，同时采用超前同步转发方式输出与目标完全相同的控制信号触发激光器发射高重频激光脉冲，覆盖引信的距离选通门。激光近炸引信一般是在距目标数十米左右产生引爆信号，控制引爆距离的选通门很窄，只有几十纳秒，因此，要保证干扰脉冲每次在引信距离选通门工作过程中能进入其内，必须保证干扰脉冲能覆盖选通门限宽度，至少要达到与其相同，才能实现在其距离选通门每次选通时间内必定有一个脉冲通过，并产生引爆信号，使有源干扰成为可能。有源干扰工作原理如图4所示。
激光引信有源干扰工作原理
对激光引信实施有效干扰的条件有两种：其一，干扰信号必须进入引信的接收视场；其二，干扰激光脉冲进入引信选通波门。另外高重频干扰激光大量进入引信接收视场，造成接收探测器或处理电路的饱和效应，也可引起激光引信失效。
4.2无源干扰技术
激光引信无源干扰是通过采用无源干扰设备，如烟幕、气溶胶、高反射材料等阻断激光引信与目标之间的传输光路，或形成空中假目标，扰乱引信选通系统正常工作状态的一种干扰方式。对激光引信实施无源干扰，一般采用的是阻断式的目标欺骗干扰方式。在目标预警系统的引导下，发射无源干扰设备, 如烟幕、气溶胶或高反射材料等，形成空中假目标阻断激光引信与目标之间的光路传输，以压制真正的目标回波信号，同时反射激光引信的发射信号形成有效的目标欺骗，使其信号鉴别与选通系统的失效或产生误判，造成引爆失效，或提前输出引爆信号，引起目标早炸。
5、激光引信干扰试验技术
激光引信干扰试验技术主要针对前文干扰特性分析结合常见激光引信干扰技术针对性地提出干扰试验技术方向。通过前文对自然光干扰特性影响分析以及国内外大量研究及试验结果，自然光干扰带来的影响可通过采用窄带滤波、设置随机噪声门、回波连续性判别等信息处理方式可有效处理自然光干扰影响，无需开展相应试验。针对大气粒子干扰特性、激光干扰特性等分别从静态、动态试验技术和复合干扰技术开展干扰试验，评估激光引信的抗干扰性能。
5.1大气粒子干扰试验技术
(1)静态试验
静态试验是指激光引信不运动，在引起激光回波特性变化的粒子环境中进行干扰试验。目前国内外主要采用静态试验技术实现对大气粒子干扰的试验结果测量。静态试验可在自然降雨、自然环境云层、水雾和烟雾中进行试验；也可在人工模拟装置下开展试验：人工设置降雨模拟装置，可以按需设置雨量及雨速，文献[3]研究了一种人工降雨模拟装置，开展干扰试验。人工设置烟幕发生器，可以控制烟幕浓度产生速度等，用于开展无源干扰试验，文献[4]研究了利用烟幕产生器的静态干扰试验方案，可模拟不同种类的烟幕。人工设置云雾发生装置，通过采用加湿器等产生水雾的方式模拟云雾，用于开展干扰试验。静态试验可以较为精确控制粒子浓度、大小等参数，灵活构建干扰场景，模拟激光引信回波通道的粒子分布情况，便于试验统计不同粒子浓度条件下的干扰效能。
(2)动态试验
动态试验是指激光引信在真实粒子环境中做低速或高速运动来开展试验，克服静态试验难以模拟不同季节、区域、高度等环境中云层、水雾、烟雾中成分及含量特性的真实情况，利用成熟无人机技术，设计基于无人机的动态挂载试验。试验过程通过实时控制无人机爬升、急降、滑行等飞行状态搭载引信飞入、横穿、飞出云层、烟雾等进行特殊试验科目，同时可以开展不同高度下的大气粒子分布、浓度变化干扰特性试验。
5.2激光有源干扰试验技术
(1)静态试验
静态激光引信试验可以在地面调整干扰参数，对激光引信抗干扰性能进行简单模拟测试，可灵活构建不同干扰激光参数、干扰方式、干扰角度、作用距离等干扰条件，有利于分析统计不同参数干扰激光的干扰效果。该方法便捷迅速，可快速获得激光有源干扰对激光引信的干扰效能。
(2)动态试验
激光引信抗干扰技术主要采用波门压缩技术降低干扰光进入波门引起误触发，干扰试验主要开展引信在不同飞行高度及俯冲弹道条件下的波门压缩的有效性。必须开展模拟导弹运动的动态试验。考虑激光引信对目标及弹体相对速度依赖程度较小，国内外一般采用低速试验，便于开展。本文提出两类动态试验：基于滑轨的动态试验与基于无人机挂飞的动态试验。
基于滑轨的激光引信干扰试验是指模拟导弹低空滑行试验，引信可沿固定轨道做滑行与目标交会，模拟激光引信不同滑行状态，开展激光引信干扰试验，其在组织实施、测量控制、风险成本方面具备明显优势。
基于无人机挂飞的动态试验的小型多旋翼无人机由人工控制，能够完成升降、滞留、横飞等多种飞行动作，可依照试验规划完成模拟激光引信低速或高速运动状态，可开展激光引信在复杂条件下的干扰模拟试验。
5.3复合干扰试验技术
(1)静态试验
通过激光引信固定，采用大气粒子及干扰激光复合构建的方式，实现对激光引信的静态干扰试验，大气粒子环境构设采用人工模拟装置实现复杂大气粒子环境构设，干扰激光源采用参数可调激光源进行构建可变激光干扰条件构设。
(2)动态试验
通过无人机挂载在自然环境、模拟环境云层、水雾、烟雾中，基于激光有源干扰设备进行干扰动态试验，综合多重干扰因素开展贴近实战环境的干扰试验。可以考核激光引信在多云、水雾、烟雾等特殊天气条件下，激光引信在真实飞行环境中激光有源干扰下的复合抗干扰性能。
6、结束语
本文从激光引信的工作机理出发，分析了激光引信干扰源自然光、大气粒子、干扰激光源的干扰特性，同时归纳和研究了激光引信干扰技术提出了基于大气粒子干扰试验技术、激光有源干扰试验技术及复合干扰试验技术的干扰试验方法，可模拟或构建更加逼真的干扰环境和导弹飞行状态来进行贴近实战的激光引信抗干扰性能评估，同时具备低成本、方便实施的特点，是未来对激光引信进行干扰专项试验的主要技术发展方向。
参考文献
[1]邓方林, 张翼飞, 杨辉. 云对激光引信测高性能的影响分析及解决方案. 激光杂志，2005，26(3).
[2]陈慧敏, 贾晓东, 蔡克荣. 激光引信技术. 北京: 国防工业出版社，2016.
[3]张合, 张祥金. 脉冲激光近场目标探测理论与技术. 北京: 科学出版社，2013.
[4]路明, 韩仲瑶, 熊波, 等. 激光引信抗干扰技术分析. 计算机与数字工程，2014，42(5).