激光干扰红外成像跟踪系统的仿真研究

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1、所呈交的论文是我个人在 知，除了文中特别加以标 经发表或撰写过的研究成 的学位或证书而使用过的 已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名：耸盐 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。

2、 本人签名：型燮 日 期：二蝉 引币放幺酿 1 嗣夭兰士；括 导师签名：兰三二篓。 日期：型生薯L 课 系 踪 跟 踪精度的干扰破坏、对自动增益控制的干扰三方面分析了激光辐照红外成像跟踪 系统的作用机理，并进行建模仿真，分析了不同条件下激光干扰对红外成像跟踪 的影响情况。同时还分析了激光在大气中的传输特性，并根据文献资料提供的某 红外探测器的饱和阈值数据，估算出不同情况下使远距离红外成像系统达到饱和 所需发射的激光能量。 关键词：光电对抗红外成像跟踪系统激光干扰能量估算 I l激光干扰红外成像跟踪系统的仿真研究 C e n t r o i d1 1 a c k i 】1 9a n dc o n

3、 I e l a t i V et I I a c k i n go R e nu s e di nI Rn - a c l d n g ，i si n n o d u c e d F r o mt h el a s e rj 删n gw a y si n c l u d i n gj a m n l i n go fr a d i a t i o ns a t u r a t i o n ，j a m m i n go f t I a c k i n ga c c u r a c y 锄dA G C ，t l l em e c h a n i s mo ft h ea c t i o no

4、fl 硒e ri n t e r f e r e n c et 0I R i m a g i n gt m c k i n gs y 妣mi s 卸a l y z e d B 嬲e do nt h e ，t h em o d e l i n g 柚ds h u l a t i o nw o r k h 邪b e e nc a 币e do m F r o mt 1 1 es i m u l a t i o np l a t f o 肌，t l l ej a m m i n ge n e c t su n d e rd i f r e r e n t c o n d i t i o n sa r

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6、 y s t e me 行e c t i v e l yi se s t i m a t e d K e y w o r d s ：E l e c t r o - o p t i c a lC o u n t e 珊e a s u 他 l Ri m a g i n gt r a c U n gs y s t e ml a s e r j a m m i n g蛐e r g ye s t i m a t i o n 激光干扰红外成像跟踪系统的仿真研究 V l 1 ：2 _ l 7 2 1 红外成像跟踪系统7 2 1 1 红外成像跟踪系统的工作原理7 2 1 2 红外成像跟踪系统的跟踪方式9 2

7、1 3 C C D 成像器件的结构及工作原理1 3 2 2 红外成像跟踪系统的激光干扰源14 2 2 1 激光的分类及特点1 4 2 2 2 激光干扰技术。16 第三章激光在大气中的传输计算1 9 3 1 大气传输对激光的衰减作用1 9 3 2 激光光斑尺寸估算2 2 3 3 干扰所需激光能量的估算一2 3 第四章激光辐照红外成像跟踪系统的作用机理及建模仿真2 9 4 1 探测器的辐照饱和干扰2 9 4 2 跟踪精度的干扰破坏3 3 4 3 自动增益控制( A G C ) 的干扰4 1 第五章总结。 j 改谢 参考文献 。4 3 激光干扰红外成像跟踪系统的仿真研究 在现代战争中，精密制导武器尤

8、其是光电制导武器已经得到了广泛的应用， 是高技术战争的重要体现。光电制导武器在打击高价值目标方面表现出的作战威 力和惊人效费比使得人们愈发意识到发展光电对抗装备尤其是激光对抗装备的重 要性与紧迫性。另一方面各类重要光电设备也正受到日益发展的激光对抗武器的 威胁，因此对激光干扰光电制导武器的核心部件光电跟踪系统进行研究意义重大。 随着红外成像技术的发展，红外成像制导武器己成为现代化精密制导武器的 典型代表。红外成像制导武器大量涌现，武装数量急剧增加。越南人曾于1 9 7 2 年 报道，每发射红外寻的S A M 一7 导弹三枚就可以击落一架美军飞机。阿富汗战争 期间，在一段时期里抵抗力量平均每天击

9、落一架前苏联武装直升机。据不完全统 计，在过去的3 0 年里，战场上损失的飞机中被红外导弹击落击伤的约占9 3 ，而 雷达制导导弹和高射炮火仅占5 左右【l 】。在世界武器库中将近9 0 的战术制导导 弹是红外制导导弹，目前世界上服役的红外制导导弹已经达1 0 万余枚( 准确到数量 级) 瞄J 。由此可见，研究红外成像制导武器的对抗技术及其重要。开展这方面的研 究既可以为己方研制攻击敌方红外制导武器的装备提供依据，也可以为保护己方 重要装备免受敌方红外制导武器的攻击提供保障。本文就是针对对抗红外成像跟 踪系统进行的研究。 一 红外烟幕遮蔽、人工水幕、红外干扰弹、红外诱饵、激光致盲干扰等技术均

10、可对红外成像制导导弹产生有效干扰。在各种红外对抗装备中，激光武器因为具 有攻击精度高、应用范围广、反应时间快和成本低等优点而引起了各军事强国的 高度重视，成为他们研究的重点。 激光对红外制导武器的损伤分为软损伤和硬损伤两种。这种分类并没有明确 的定义，参考国内外各种文献，一般认为软损伤是指激光对红外探测器干扰、饱 和，使红外成像跟踪系统降低或失去成像跟踪能力，或者使红外制导武器降低或 失去制导能力，其实质是C C D 半导体材料中的电子吸收激光能量，大量从杂质能 带向导带跃迁引起暗电流大量增加，从而导致光电材料或器件的功能性退化或暂 时失效；而硬破坏则是指采用高强度激光对光电器件或材料的永久性

11、破坏，破坏 后器件将无信号输出或者出现结构的破坏，如器件的关键部分将发生热熔融、龟 裂、断裂、击穿掣 引。由于实际情况，本文只讨论激光对红外成像跟踪系统的软 2 激光干扰红外成像跟踪系统的仿真研究 损伤效应。导引头是红外成像制导武器最为重要的部件之一，而导引头主要是依 靠其跟踪系统来完成对目标的跟踪任务。因此可以采用激光对跟踪系统进行干扰， 导致跟踪系统的跟踪性能下降或者丢失目标，从而使得制导系统失去制导能力进 而达到保护己方的重要目的。 随着计算机软硬件的不断发展，仿真技术以其成本低、应用灵活等特点而在 军事科研领域的应用越来越广泛，这也为实现激光对红外成像跟踪系统干扰效果 的仿真研究提供了

12、必要的前提条件。目前有关红外成像系统的建模理论己相对完 善，通过一系列数学模型，能够很好的描述系统成像的物理过程1 6 】。而根据这些模 型所开发的仿真软件也能够很好的模拟真实成像系统的成像效果和物理效应。因 此，建立在虚拟成像跟踪系统基础上的激光干扰仿真研究成为可能。本文主要利 用激光对探测器辐照饱和的干扰、对跟踪系统跟踪精度的干扰破坏、对自动增益 控制( A G C ) 的干扰来进行建模仿真，通过对干扰效果的分析来讨论不同条件对红外 成像跟踪系统的跟踪性能将产生什么样的影响。同时研究激光在大气中的传输规 律，以1 0 6 m 激光辐照P V 型H g C d T e 红外探测器为例，估算对

13、远距离红外制导 反舰导弹实现有效干扰所需发射的激光能量。这些工作的开展可以为现场试验的 实施提供一定的参考。 总之，激光对红外成像跟踪系统干扰效果的仿真研究打破了必须以实物做为 实验对象的限制，能够较为真实的并且快速、多样化的反映激光干扰对红外成像 跟踪系统造成的影响，因此开展这方面的研究工作具有十分重要的意义。 1 2 国内外发展现状 红外制导技术的发展，使得红外对抗技术也在不断地改进和提高。人们不断 地开发先进的红外对抗手段，以对抗红外制导导弹的威胁。由于激光具有高亮度、 相干性、方向性、快速性、体积小、重量轻等特点，并且随着激光技术的发展， 激光定向红外技术己逐渐成为一个光电对抗技术研究

14、的热点。激光干扰属于主动 式光电对抗，其作战使命为使入侵导弹的光敏传感器损坏或失效；使敌方参战人 员双目致眩或致盲，短时间内失去作战能力；使入侵武器系统失效或被摧毁；使 制导系统偏离真目标【7 】。美国空军科学顾问委员会在其报告的“新世纪展望 部分 中指出：“在未来的1 0 年内广泛采用激光对抗导弹、卫星和其它地面光电装备。 从2 0 世纪7 0 年代开始，美国投入了大量资金来开展激光对光学元件及光电 探测器损伤效果与损伤机理的研究工作，并在美国的白沙导弹靶场建立了世界上 著名的“高能激光实验设施 【引。1 9 9 7 年l O 月美国进行了激光反卫星试验，分别 用5 0 0 k W 和3 0 W 的激光使星载探测器达到了饱和，有效证明了激光武器对星载光 电探测系统形成干扰的可行性【9 1 。同时，美国一些著名公司如M c D o 衄e UD o u g l 嬲 3 美国海军研究实验室在对强激光辐射红外探测器的研究中发现：连续激光由于峰 值功率较低，对探测器的损伤主要依靠长时间辐照，因而必需配备高精度的跟踪 瞄准系统，作战装备系统复杂，体积庞大；脉冲激光由于作用时间短，它对探测 器的损伤主要依靠高峰值功率带来的热应力及电击穿【l3 1 。2 0 0 1 年9 月，美国空军 与诺斯罗普格鲁曼公司签订6 6 5 0 万美元