發(fā)布時間：2020-09-17所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：本文對國外發(fā)煙裝備現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，介紹了一種可用于光電制導(dǎo)武器抗干擾性能檢驗(yàn)的煙幕干擾模擬系統(tǒng),并詳細(xì)闡述了煙幕干擾模擬系統(tǒng)系統(tǒng)組成、設(shè)計(jì)方案以及關(guān)鍵技術(shù)。 關(guān)鍵詞：發(fā)煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統(tǒng) 引言 隨著武器裝備抗干擾性能要求的
摘要：本文對國外發(fā)煙裝備現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，介紹了一種可用于光電制導(dǎo)武器抗干擾性能檢驗(yàn)的煙幕干擾模擬系統(tǒng),并詳細(xì)闡述了煙幕干擾模擬系統(tǒng)系統(tǒng)組成、設(shè)計(jì)方案以及關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：發(fā)煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統(tǒng)
引言
隨著武器裝備抗干擾性能要求的加嚴(yán)與我軍實(shí)戰(zhàn)演練真實(shí)度要求的逐漸提高，對具有實(shí)戰(zhàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)能力的系統(tǒng)或設(shè)備需求越來越強(qiáng)烈，由于煙幕具有遮蔽迷盲、隱真示假的優(yōu)異性能在歷次戰(zhàn)爭中被廣泛使用，美國、俄羅斯等均配備了大量的發(fā)煙裝備，并在近幾年來的海上演練中頻繁使用，如2013年美、泰、韓“金色眼鏡蛇”演習(xí)施放掩護(hù)兩棲登陸裝備搶灘登陸煙幕、2014年美韓海軍陸戰(zhàn)隊(duì)模擬兩棲登陸聯(lián)合演習(xí)施放大面積煙幕。因此，開發(fā)一種可模擬外軍發(fā)煙裝備煙幕性能的干擾系統(tǒng)，對我軍制導(dǎo)武器性能檢驗(yàn)或?qū)寡菥毦哂兄匾饬x。
背景
美軍認(rèn)為，煙幕是現(xiàn)代作戰(zhàn)行動的重要戰(zhàn)斗保障手段，是戰(zhàn)斗力的倍增器，煙幕施放行動是攻防作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分。美軍在FM-123號野戰(zhàn)條令中明確指出，“煙幕和迷盲劑可支援任何形式的各級進(jìn)攻作戰(zhàn)，煙幕可用于隱蔽部隊(duì)和單個武器系統(tǒng)，使指揮官可在幕后進(jìn)行機(jī)動，蒙騙敵人，使其不明我方實(shí)力和弱點(diǎn)”[3]。而且，美國歷年來的軍演中均大量使用發(fā)煙裝備。
美國、俄羅斯等國一直很重視發(fā)煙裝備的發(fā)展。各主要軍事強(qiáng)國均裝備有性能先進(jìn)的發(fā)煙車、發(fā)煙機(jī)，型號較多，作業(yè)能力強(qiáng)，機(jī)械性能也在不斷提升，如美軍現(xiàn)役的M58型發(fā)煙車是將M58型發(fā)煙機(jī)安裝在M113A3型裝甲人員輸送車上構(gòu)成的，具備與重型戰(zhàn)斗車輛協(xié)同作戰(zhàn)的機(jī)動和防護(hù)能力，可產(chǎn)生大面積可見光至紅外范圍的遮蔽煙幕，可見光持續(xù)遮蔽時間為90min，紅外干擾煙幕時間為30min[4]。
俄羅斯軍隊(duì)于近年來推出的新型發(fā)煙劑所產(chǎn)生的煙幕，可讓歐美軍隊(duì)普遍適用的紅外成像制導(dǎo)炸彈、半主動激光制導(dǎo)炸彈、毫米波制導(dǎo)導(dǎo)彈在內(nèi)的所有制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)效能大幅降低。這種新型煙幕于GPS干擾器配合使用，還能使采用“紅外成像/半主動激光制導(dǎo)+慣導(dǎo)+GPS修正制導(dǎo)”復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)的空地精確制導(dǎo)武器退化為普通航彈或火箭彈。
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德國萊茵金屬公司下屬的公司研制出NG-19多光譜遮蔽發(fā)煙劑，形成的煙幕可使被保護(hù)武器系統(tǒng)免遭目視觀測、激光測距儀、激光探測器、視頻探測器、毫米波雷達(dá)、紅外探測器、雷達(dá)/紅外綜合探測器的探測。NICO系列彩色信號發(fā)煙彈有9種施放不同顏色的發(fā)煙彈組成，采用有機(jī)化學(xué)機(jī)理進(jìn)行染色，可以進(jìn)行生物降解，屬于環(huán)保型發(fā)煙彈[4]。
日本21世紀(jì)的戰(zhàn)略主體是維持與美國的聯(lián)合防衛(wèi)體制，防化裝備雖然受到美國的制約，但仍積極地進(jìn)行更新?lián)Q代。當(dāng)前，正在擺脫對美國的依賴，加大了防化裝備的研究力度。現(xiàn)有發(fā)煙裝備不多，主要有幾型發(fā)煙車與發(fā)煙罐，具體型號與參數(shù)不詳[4]。
臺灣配備了發(fā)煙車、發(fā)煙機(jī)等，大多屬于美式系統(tǒng)。有炮彈(遠(yuǎn)程迷盲煙幕)、航彈、手榴彈，還有M3A3型發(fā)煙器(化學(xué)兵專業(yè)分隊(duì)或化學(xué)兵連的主要裝備，可裝備在越野車和艦船上，1次裝填的發(fā)煙劑可形成40~50m寬，400~600m長的煙幕帶，持續(xù)時間20min，但可連續(xù)裝填;每連擁有48輛裝備了這種發(fā)煙器的車)，M76型紅外發(fā)煙彈(坦克與裝甲車，用美制M243型4罐煙幕彈發(fā)射器及M238型6罐煙幕彈發(fā)射器發(fā)射)和少量的M56土狗式發(fā)煙車(石墨粉也外購)[4]。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)構(gòu)想
煙幕干擾模擬系統(tǒng)應(yīng)能夠模擬外軍發(fā)煙裝備的煙幕干擾性能，同時具備大面積煙幕施放、遠(yuǎn)程控制能力，為日常使用方便，還應(yīng)具備操作簡單、無人值守等能力。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)是將發(fā)煙裝備按照預(yù)定的布局方案預(yù)先布設(shè)于靶區(qū)防護(hù)目標(biāo)周圍，利用對上無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備與上級指控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收上級指控系統(tǒng)實(shí)時空情信息，利用煙幕仿真技術(shù)進(jìn)行自主決策，選擇發(fā)煙裝備數(shù)量、發(fā)煙時機(jī)與方式，利用對下無線通信設(shè)備，控制發(fā)煙裝備施放煙幕，從而實(shí)現(xiàn)想要的煙幕效果。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)構(gòu)設(shè)
煙幕干擾模擬系統(tǒng)主要包括發(fā)煙單元、控制單元、通信單元、配套設(shè)施等。其中發(fā)煙單元為煙幕釋放的主體設(shè)備，控制單元包括遠(yuǎn)程控制單元和本地控制單元，用于接收上級指令、采集氣象信息、生成發(fā)煙單元布設(shè)方案以及點(diǎn)火策略。通信單元用于上級指令、點(diǎn)火指令、氣象參數(shù)以及發(fā)煙單元狀態(tài)等信息的傳輸。配套設(shè)施主要包括專用檢測儀器、防護(hù)設(shè)備等。其系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
發(fā)煙單元
發(fā)煙單元應(yīng)具備可見光、激光、紅外干擾性能，具備無線、有線點(diǎn)火功能。可采用多個發(fā)煙罐(桶)同時使用的形式，也可采用發(fā)煙機(jī)的。同時發(fā)煙產(chǎn)物應(yīng)對裝備和環(huán)境產(chǎn)生的影響盡可能低。
控制單元
控制單元具備自動控制與人工控制兩種模式，主要包括硬件和軟件兩部分，其中硬件可根據(jù)具體需求進(jìn)行配置，軟件部分是核心。
煙幕施放控制軟件應(yīng)具備以下主要功能：
氣象參數(shù)(主要是風(fēng)向、風(fēng)速)設(shè)置功能。可自動接收由風(fēng)速風(fēng)向儀采集上傳的數(shù)據(jù);也可人工手動輸入。
來襲導(dǎo)彈參數(shù)(主要來襲導(dǎo)彈的方向、角度、速度、距離等)設(shè)置功能。數(shù)據(jù)獲取分為手動輸入和主動采集(預(yù)留方式)兩種方式。
通信鏈接顯示功能。可以顯示有線指控和無線指控的通信連接狀態(tài)。
控制模式選擇功能。可以顯示無線指控和有線指控模式并具有選擇功能。兩者應(yīng)唯一可選。
具有發(fā)煙單元布點(diǎn)規(guī)劃與顯示功能。
具有系統(tǒng)自檢與報錯功能。
操作記錄功能。
通信單元與配套設(shè)施
通信單元應(yīng)具備有線和無線通信功能，且無線通信距離應(yīng)該不小于最小安全距離(實(shí)彈試驗(yàn)時)。同時通信單元的帶寬應(yīng)滿足氣象參數(shù)、視頻及上級指令等信息傳輸?shù)囊蟆?/p>
配套設(shè)施應(yīng)包含相應(yīng)的檢測設(shè)備、備品備件等。
工作流程
煙幕干擾系統(tǒng)的工作流程示意圖如圖2所示。
架設(shè)好設(shè)備、鋪設(shè)好線路;
進(jìn)行系統(tǒng)自檢;
測量目標(biāo)位置局部氣象信息;
根據(jù)氣象和來襲導(dǎo)彈信息，設(shè)置好發(fā)煙單元布設(shè)方案;
將發(fā)煙單元根據(jù)布設(shè)方案預(yù)置好編碼并進(jìn)行布設(shè);
確認(rèn)導(dǎo)彈發(fā)射信息，根據(jù)彈著時刻確認(rèn)點(diǎn)火時刻，根據(jù)該時刻氣象信息確認(rèn)最終點(diǎn)火策略;
在預(yù)定時刻發(fā)送點(diǎn)火信號，對應(yīng)發(fā)煙單元發(fā)煙;
全部發(fā)煙完畢待確認(rèn)安全后開始撤場。
關(guān)鍵技術(shù)分析
煙幕干擾模擬系統(tǒng)施放的煙幕形態(tài)決定了能否實(shí)現(xiàn)滿足規(guī)定遮蔽面積的能力，滿足定量考核導(dǎo)彈抗干擾能力的要求。在本方案中煙幕干擾模擬系統(tǒng)通過煙幕施放輔助決策技術(shù)確定點(diǎn)火策略，實(shí)現(xiàn)對煙幕面積的控制。
點(diǎn)火策略包括發(fā)煙點(diǎn)的選擇和發(fā)煙時機(jī)的確定。發(fā)煙點(diǎn)的選擇主要取決于風(fēng)向、保護(hù)目標(biāo)尺寸、來襲導(dǎo)彈方向、煙幕性能水平等因素;發(fā)煙時機(jī)主要取決于來襲導(dǎo)彈與保護(hù)目標(biāo)的距離、導(dǎo)彈飛行速度、彈著時刻、有效煙幕形成時間等因素。通過對發(fā)煙裝備煙幕擴(kuò)散特性分析，采用煙幕粒子運(yùn)動模型，估算煙幕粒子擴(kuò)散變化規(guī)律，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，可以得到煙幕擴(kuò)散模型。通過對不同風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)條件下的煙幕擴(kuò)散圖像進(jìn)行模擬仿真，可對發(fā)煙裝置的遮蔽效果進(jìn)行預(yù)評估。在充分開展戰(zhàn)術(shù)使用研究的基礎(chǔ)上，對保護(hù)目標(biāo)及其周邊氣象信息、可能的敵情信息進(jìn)行預(yù)先統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合不同的煙幕需求的形成典型煙幕施放方案，后續(xù)使用時可直接調(diào)用。可以通過輸入風(fēng)向、風(fēng)速、來襲導(dǎo)彈信息等參數(shù)，自動解算出煙幕施放策略，同時也可人工對決策方案進(jìn)行修改。
輔助決策軟件具體的方案為：自動采集或手動輸入風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)和來襲方向、來襲速度、距離和高度等敵情參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合煙幕仿真，對已布設(shè)的發(fā)煙裝置設(shè)置點(diǎn)火策略。
首先，綜合分析風(fēng)向參數(shù)和來襲導(dǎo)彈的方位數(shù)據(jù)，對兩者之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行透徹性梳理和解析，初步確定需點(diǎn)火的發(fā)煙裝置的方位，確定在方位之內(nèi)所有發(fā)煙裝置的數(shù)量和編號;其次，再結(jié)合不同風(fēng)速下各發(fā)煙點(diǎn)可形成的煙幕尺寸進(jìn)行計(jì)算分析，判定預(yù)控制范圍內(nèi)需執(zhí)行點(diǎn)火的發(fā)煙點(diǎn)的數(shù)量及具體編號;最后，依據(jù)來襲導(dǎo)彈的速度、距離、高度數(shù)據(jù)，分析計(jì)算出來襲導(dǎo)彈到達(dá)目標(biāo)物的時間(或給定的彈著時刻)，同時結(jié)合風(fēng)速參數(shù)、來襲導(dǎo)彈攻擊角度、發(fā)煙裝置成煙時間參數(shù)和可持續(xù)成煙時間參數(shù)，在合適的時間點(diǎn)控制發(fā)煙裝置點(diǎn)火，以形成預(yù)期的煙幕遮蔽效果，達(dá)到理想的演練成效。輔助決策策略完成后可執(zhí)行自動控制也可依據(jù)輔助決策的結(jié)果以人工的方式實(shí)施控制。
結(jié)論
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對外軍發(fā)煙裝備的煙幕模擬，同時具有使用便捷、安全性高的特點(diǎn)，可用于空地導(dǎo)彈、艦地導(dǎo)彈等各類導(dǎo)彈抗煙幕干擾性能檢驗(yàn)，也可用于兩棲登陸作戰(zhàn)演練、島礁要地防御對抗演練等場合，具有廣泛的應(yīng)用前景。——論文作者：秦剛，魏詠梅
