一种烟幕干扰模拟系统的设想

发布时间：2020-09-17所属分类：科技论文浏览：1次

摘 要： 摘要：本文对国外发烟装备现状进行了分析，介绍了一种可用于光电制导武器抗干扰性能检验的烟幕干扰模拟系统,并详细阐述了烟幕干扰模拟系统系统组成、设计方案以及关键技术。 关键词：发烟装备;烟幕干扰;光电对抗;模拟系统 引言 随着武器装备抗干扰性能要求的

　　摘要：本文对国外发烟装备现状进行了分析，介绍了一种可用于光电制导武器抗干扰性能检验的烟幕干扰模拟系统,并详细阐述了烟幕干扰模拟系统系统组成、设计方案以及关键技术。

　　关键词：发烟装备;烟幕干扰;光电对抗;模拟系统

　　引言

　　随着武器装备抗干扰性能要求的加严与我军实战演练真实度要求的逐渐提高，对具有实战环境构设能力的系统或设备需求越来越强烈，由于烟幕具有遮蔽迷盲、隐真示假的优异性能在历次战争中被广泛使用，美国、俄罗斯等均配备了大量的发烟装备，并在近几年来的海上演练中频繁使用，如2013年美、泰、韩“金色眼镜蛇”演习施放掩护两栖登陆装备抢滩登陆烟幕、2014年美韩海军陆战队模拟两栖登陆联合演习施放大面积烟幕。因此，开发一种可模拟外军发烟装备烟幕性能的干扰系统，对我军制导武器性能检验或对抗演练具有重要意义。

　　背景

　　美军认为，烟幕是现代作战行动的重要战斗保障手段，是战斗力的倍增器，烟幕施放行动是攻防作战行动不可或缺的组成部分。美军在FM-123号野战条令中明确指出，“烟幕和迷盲剂可支援任何形式的各级进攻作战，烟幕可用于隐蔽部队和单个武器系统，使指挥官可在幕后进行机动，蒙骗敌人，使其不明我方实力和弱点”[3]。而且，美国历年来的军演中均大量使用发烟装备。

　　美国、俄罗斯等国一直很重视发烟装备的发展。各主要军事强国均装备有性能先进的发烟车、发烟机，型号较多，作业能力强，机械性能也在不断提升，如美军现役的M58型发烟车是将M58型发烟机安装在M113A3型装甲人员输送车上构成的，具备与重型战斗车辆协同作战的机动和防护能力，可产生大面积可见光至红外范围的遮蔽烟幕，可见光持续遮蔽时间为90min，红外干扰烟幕时间为30min[4]。

　　俄罗斯军队于近年来推出的新型发烟剂所产生的烟幕，可让欧美军队普遍适用的红外成像制导炸弹、半主动激光制导炸弹、毫米波制导导弹在内的所有制导武器的作战效能大幅降低。这种新型烟幕于GPS干扰器配合使用，还能使采用“红外成像/半主动激光制导+惯导+GPS修正制导”复合制导系统的空地精确制导武器退化为普通航弹或火箭弹。

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　　德国莱茵金属公司下属的公司研制出NG-19多光谱遮蔽发烟剂，形成的烟幕可使被保护武器系统免遭目视观测、激光测距仪、激光探测器、视频探测器、毫米波雷达、红外探测器、雷达/红外综合探测器的探测。NICO系列彩色信号发烟弹有9种施放不同颜色的发烟弹组成，采用有机化学机理进行染色，可以进行生物降解，属于环保型发烟弹[4]。

　　日本21世纪的战略主体是维持与美国的联合防卫体制，防化装备虽然受到美国的制约，但仍积极地进行更新换代。当前，正在摆脱对美国的依赖，加大了防化装备的研究力度。现有发烟装备不多，主要有几型发烟车与发烟罐，具体型号与参数不详[4]。

　　台湾配备了发烟车、发烟机等，大多属于美式系统。有炮弹(远程迷盲烟幕)、航弹、手榴弹，还有M3A3型发烟器(化学兵专业分队或化学兵连的主要装备，可装备在越野车和舰船上，1次装填的发烟剂可形成40~50m宽，400~600m长的烟幕带，持续时间20min，但可连续装填;每连拥有48辆装备了这种发烟器的车)，M76型红外发烟弹(坦克与装甲车，用美制M243型4罐烟幕弹发射器及M238型6罐烟幕弹发射器发射)和少量的M56土狗式发烟车(石墨粉也外购)[4]。

　　烟幕干扰模拟系统构想

　　烟幕干扰模拟系统应能够模拟外军发烟装备的烟幕干扰性能，同时具备大面积烟幕施放、远程控制能力，为日常使用方便，还应具备操作简单、无人值守等能力。

　　烟幕干扰模拟系统是将发烟装备按照预定的布局方案预先布设于靶区防护目标周围，利用对上无线网络通信设备与上级指控系统进行数据通信，接收上级指控系统实时空情信息，利用烟幕仿真技术进行自主决策，选择发烟装备数量、发烟时机与方式，利用对下无线通信设备，控制发烟装备施放烟幕，从而实现想要的烟幕效果。

　　烟幕干扰模拟系统构设

　　烟幕干扰模拟系统主要包括发烟单元、控制单元、通信单元、配套设施等。其中发烟单元为烟幕释放的主体设备，控制单元包括远程控制单元和本地控制单元，用于接收上级指令、采集气象信息、生成发烟单元布设方案以及点火策略。通信单元用于上级指令、点火指令、气象参数以及发烟单元状态等信息的传输。配套设施主要包括专用检测仪器、防护设备等。其系统组成示意图如图1所示。

　　烟幕干扰模拟系统设计

　　发烟单元

　　发烟单元应具备可见光、激光、红外干扰性能，具备无线、有线点火功能。可采用多个发烟罐(桶)同时使用的形式，也可采用发烟机的。同时发烟产物应对装备和环境产生的影响尽可能低。

　　控制单元

　　控制单元具备自动控制与人工控制两种模式，主要包括硬件和软件两部分，其中硬件可根据具体需求进行配置，软件部分是核心。

　　烟幕施放控制软件应具备以下主要功能：

　　气象参数(主要是风向、风速)设置功能。可自动接收由风速风向仪采集上传的数据;也可人工手动输入。

　　来袭导弹参数(主要来袭导弹的方向、角度、速度、距离等)设置功能。数据获取分为手动输入和主动采集(预留方式)两种方式。

　　通信链接显示功能。可以显示有线指控和无线指控的通信连接状态。

　　控制模式选择功能。可以显示无线指控和有线指控模式并具有选择功能。两者应唯一可选。

　　具有发烟单元布点规划与显示功能。

　　具有系统自检与报错功能。

　　操作记录功能。

　　通信单元与配套设施

　　通信单元应具备有线和无线通信功能，且无线通信距离应该不小于最小安全距离(实弹试验时)。同时通信单元的带宽应满足气象参数、视频及上级指令等信息传输的要求。

　　配套设施应包含相应的检测设备、备品备件等。

　　工作流程

　　烟幕干扰系统的工作流程示意图如图2所示。

　　架设好设备、铺设好线路;

　　进行系统自检;

　　测量目标位置局部气象信息;

　　根据气象和来袭导弹信息，设置好发烟单元布设方案;

　　将发烟单元根据布设方案预置好编码并进行布设;

　　确认导弹发射信息，根据弹着时刻确认点火时刻，根据该时刻气象信息确认最终点火策略;

　　在预定时刻发送点火信号，对应发烟单元发烟;

　　全部发烟完毕待确认安全后开始撤场。

　　关键技术分析

　　烟幕干扰模拟系统施放的烟幕形态决定了能否实现满足规定遮蔽面积的能力，满足定量考核导弹抗干扰能力的要求。在本方案中烟幕干扰模拟系统通过烟幕施放辅助决策技术确定点火策略，实现对烟幕面积的控制。

　　点火策略包括发烟点的选择和发烟时机的确定。发烟点的选择主要取决于风向、保护目标尺寸、来袭导弹方向、烟幕性能水平等因素;发烟时机主要取决于来袭导弹与保护目标的距离、导弹飞行速度、弹着时刻、有效烟幕形成时间等因素。通过对发烟装备烟幕扩散特性分析，采用烟幕粒子运动模型，估算烟幕粒子扩散变化规律，并结合经验数据进行修正，可以得到烟幕扩散模型。通过对不同风速、风向等气象参数条件下的烟幕扩散图像进行模拟仿真，可对发烟装置的遮蔽效果进行预评估。在充分开展战术使用研究的基础上，对保护目标及其周边气象信息、可能的敌情信息进行预先统计，并结合不同的烟幕需求的形成典型烟幕施放方案，后续使用时可直接调用。可以通过输入风向、风速、来袭导弹信息等参数，自动解算出烟幕施放策略，同时也可人工对决策方案进行修改。

　　辅助决策软件具体的方案为：自动采集或手动输入风速、风向等气象参数和来袭方向、来袭速度、距离和高度等敌情参数并进行数据处理，结合烟幕仿真，对已布设的发烟装置设置点火策略。

　　首先，综合分析风向参数和来袭导弹的方位数据，对两者之间的逻辑关系进行透彻性梳理和解析，初步确定需点火的发烟装置的方位，确定在方位之内所有发烟装置的数量和编号;其次，再结合不同风速下各发烟点可形成的烟幕尺寸进行计算分析，判定预控制范围内需执行点火的发烟点的数量及具体编号;最后，依据来袭导弹的速度、距离、高度数据，分析计算出来袭导弹到达目标物的时间(或给定的弹着时刻)，同时结合风速参数、来袭导弹攻击角度、发烟装置成烟时间参数和可持续成烟时间参数，在合适的时间点控制发烟装置点火，以形成预期的烟幕遮蔽效果，达到理想的演练成效。辅助决策策略完成后可执行自动控制也可依据辅助决策的结果以人工的方式实施控制。

　　结论

　　本系统可实现对外军发烟装备的烟幕模拟，同时具有使用便捷、安全性高的特点，可用于空地导弹、舰地导弹等各类导弹抗烟幕干扰性能检验，也可用于两栖登陆作战演练、岛礁要地防御对抗演练等场合，具有广泛的应用前景。——论文作者：秦刚，魏咏梅