光電對抗理念貫穿“激光制導”課堂教學實踐

黃富瑜， 李 剛， 毛少娟， 應家駒， 陳玉丹

(陸軍工程大學石家莊校區 電子與光學工程系， 河北 石家莊 050000)

0 引言

激光制導系統是在越南戰爭時期研制成功的，因其制導精度高、抗干擾能力強、結構簡單、成本低等優勢，現已發展成為裝備量最大的精確制導武器之一。海灣戰爭中，多國部隊共投下6520噸激光制導炸彈，其命中率在90%以上[1]。據美國統計，轟炸一個目標，在第二次世界大戰時，要投9000枚炸彈，越南戰爭時需要200枚普通炸彈，而海灣戰爭時僅需1-2枚激光制導炸彈即可完成任務。

以激光技術應用為核心的專業課中，“激光制導”課程以世界先進的激光制導系統為教學對象，培養學生掌握激光制導的基本概念、基本理論，激光制導儀器的工作原理、操作方法[2]。通過該課程學習，使學生建立起以激光為信息傳輸介質控制炮(炸)彈精確命中目標的系統理念。教學過程中，基于激光發射、傳輸、接收和信息處理全過程強化激光制導系統關鍵技術的學習。通過多年的教學實踐發現，只注重對激光制導系統的分析，在激發學生主動思維、課堂互動環節較難取得突破。為激發學生在未來戰場對抗中通過關鍵技術提升改進武器系統性能取得戰場勝利的求知欲，結合未來崗位任職的工作需求，我校課程組教師將光電對抗理念引入“激光制導”課程，取得了較好的教學效果。

1 激光制導儀器教學分析

1.1 激光制導儀器功能原理

激光制導的特點是探測系統裝在彈上，隨著飛行時間的增加，導彈離目標越來越近，探測的線性偏差減小，誤差是收斂的[3]。按照光源位置的差異性，可以分為主動和被動兩種方式。主動方式制導系統激光目標照射器與尋的器同裝在導彈上，利用彈上激光照射器向目標發射激光能量，并接收目標反射回來的能量，為導引站提供能量，只要導彈能夠識別目標，便能實現發射后不管。目前裝備最廣泛的是激光半主動尋的制導武器，該制導系統指示激光器與導引頭分離，工作時指示激光器鎖定敵方目標，激光指示器射出的是經過編碼的激光束，導引頭中有與之相對應的解碼電路，導彈只攻擊于其對應的指示器指示的目標[4]。半主動尋的制導系統彈上設備相對簡單，發射機體積重量限制較小，可使發射機功率更大，方向性更強，故作用距離遠，尋的器不發射激光能量，隱蔽性較好。

激光尋的制導包括主動式和半主動式激光主動尋的制導。在尋的式制導中，激光制導主要采用半主動方式，即導引頭(安裝在彈上用于自動跟蹤目標并測量彈的飛行誤差)與激光照射器是分開放置的，前者隨彈飛行，后者置于彈外。激光照射器用來指示目標，故又稱激光目標指示器。導引頭通過接收目標反射的激光照射器照射的激光，引導導彈飛向目標。其中最著名的當數美國“銅斑蛇”155mm激光半主動末制導炮彈和俄羅斯“紅土地”152mm激光半主動末制導炮彈。這兩種末制導炮彈已經裝備部隊并在戰場上使用，而且向多個國家和地區出口。美國“銅斑蛇”155mm激光半主動末制導炮彈是世界上第一種研制成功并裝備部隊的末制導炮彈，其命中率很高，圓概率偏差僅為0.3m～1.0m，使身管火炮第一次成為能首發命中遠距離點狀目標的有效遠程武器。

1.2 教學實施

教學過程中堅持學為主導的原則，充分認清學員在知識掌握、興趣愛好、主觀能動方面的特點，貫徹“學為主體，教為主導”的原則。重點培養學員的主動精神、參與熱情，鼓勵創新思維。教師的主導作用落實在教學內容選擇、教學過程設計、重點難點把握、教學成果評價等方面[5]。注重培養學員獲得激光制導基本知識的能力，培養學員舉一反三、觸類旁通、自主學習的能力。教學內容按照理論與實踐相結合，構建模塊化的教學結構，從理論學習到原理分析、從整體到部件，逐步達到解決實際問題的綜合能力。通過操作訓練、錄象、圖片、多媒體動畫等手段，調動參與意識，培養動手能力。

2 立體攻防中矛與盾的融合教學

2.1 攻防理念引入

習主席指示我們，必須適應信息化時代戰場模式和運用方式的深刻變化，探索新的發展特點和規律，在立體攻防中，實現區域防衛型向全域作戰型轉變。光電對抗武器在未來戰場上將發揮越來越重要的作用，隨著軍用光電裝備的快速發展，光電對抗的地位日益提高，對勝負的影響越來越重要。激光的壓制與反壓制、干擾與反干擾將成為光電對抗的主要內容。本課程的教學過程中，課程組將這一理念加以融合，提高了學員在光電對抗背景下進行激光制導系統學習的認識。

2.2 本課程所涉及的光電對抗理論

和本課程有關的光電對抗內涵包括強激光損傷和激光欺騙兩種。

激光損傷是通過發射強激光能量，破壞敵方光電傳感器或光學系統，使之飽和、迷盲、徹底失效，乃至直接摧毀，從而極大地降低敵方武器系統的作戰效能。高能激光武器是利用高能量激光束進行攻擊的新概念武器，其主要作用是破壞目標的本體或戰斗部，與“直接命中”的彈丸武器類似，是種破壞性(摧毀式)的硬殺傷武器。這種武器一旦投人使用，將會使光電對抗進一步升級并使光電對抗與反對抗變得更加復雜。激光欺騙干擾是通過發射、轉發或反射激光輻射信號，形成具有欺騙功能的激光干擾信號，擾亂或欺騙敵方激光測距、觀瞄、跟蹤或制導系統，使其得出錯誤的方位或距離信息，從而極大地降低光電武器系統的作戰效能。

2.3 課堂教學實踐

光電對抗與軍用光電裝備是“矛”與“盾”的關系，既是攻防對抗的對手，又是互為競爭發展的動力。從武器裝備的發展進程來看，軍用光電裝備的發展與水平基本都超前于光電對抗技術。本課程教學過程中，將學員分為兩組，A組以激光制導武器為進攻方，B組為干擾和對抗方。A組的任務是提高激光制導武器性能、發揮其技術優勢，最大限度的提高命中率。B組的任務是發現目前激光制導武器的技術瓶頸和使用方面的限制，找出對抗的方法和手段。在AB組的對抗過程中，發揮各自的技術優勢，使本課程既能激發學員的學習興趣，又能使學員深刻理解所學的技術知識在未來作戰中的重大軍事意義。

教學組織過程中，教師在每次需要組織對抗的課時之前將學員分組，布置好下節課需要對抗的內容。學員在課下提前進行準備，通過網絡檢索、戰例分析、總結之前所學的激光技術等環節，將對抗內容充分準備。準備環節一般在課余時間進行，大約需要4學時時間，準備過程中，學員之間可以充分的討論。課堂組織時，教師針對本次課的關鍵技術，提出問題，然后兩組學員有針對性的進行對抗性辯論，辯論時間控制在20分鐘左右。

以半主動式激光制導系統對抗為例，該系統包括目標指示器、尋的器、控制單元和戰斗部等幾個部分。激光半主動尋的器的結構主要由光學系統、探測儀/前置放大器、陀螺平臺和電子設備(微處理機)等部分組成。光電探測器是整個尋的器的關鍵設備，其作用是接收由目標反射的激光能量，并將其放大，以此測定目標相對尋的器光軸的偏差角，從而為控制系統提供制導信息。B組學員通過文獻檢索、技術分析等方法，找出對抗半主動式激光制導系統的手段，如煙霧無源干擾和有源干擾等。煙霧無源干擾典型案例如海灣戰爭中亞拉克點燃多處油井和油庫，使得激光半主動尋的導引頭無法接收照射器發出的激光回波而無法命中目標；有源干擾方式主要有激光有源誘騙干擾和高重頻激光定向干擾兩種方式，B組通過設計假目標、誘騙轉發等方式對A組的激光導引頭實施干擾，誘使激光制導武器偏離真目標而脫靶。

再如：以激光角度欺騙干擾為例。B組學員分析幾個方面：①通常激光制導武器采用的工作波長與重復頻率都是已知的，編碼形式也多采用改變脈沖占空比的方法，所以干擾信號較易于復制；②對大多數采用比例導引制導方式的激光制導武器，由假目標反射的激光干擾信號能量只要大于由目標漫反射的激光信號能量即可，所以激光干擾機的輸出功率要求并不高，在技術上易于實現；③通過對激光假目標布設位置和反射信號強度的控制，可在一定范圍改變激光制導武器被誘騙的角度。A組學員分析，激光角度欺騙干擾也存在一些弱點：①如果激光制導武器采用更為復雜的編碼方式或采用更窄的距離波門，則欺騙干擾信號不容易復制或進入對方設置的距離選通波門；②激光假目標與激光干擾機之間通常要求地形通視，這樣才能用一臺激光干擾機配合多個假目標覆蓋一定地域。但在復雜地形和對付多個方向同時來襲目標時，該干擾方式的使用就有一定的局限性。

通過相互對抗的兩組學員的交織攻防發展，使學員們在研究編碼激光脈沖快速譯碼技術、超前補償同步轉發、激光特征參數識別、假目標設置等關鍵技術上有了深刻理解。

3 結語

由于光電武器裝備特別是激光裝備的快速發展和大量裝備，未來戰爭中光電對抗將異常激烈。可以預見，在未來光電對抗戰場上，誰在激光制導領域取得對抗優勢將極大影響戰爭的勝負。通過在激光制導課程中引入光電對抗理念，將學員分為相互對抗的兩組，進攻方發揮其技術優勢，提高激光制導武器性能、最大限度的提高命中率。防守方找出對方的技術瓶頸和對抗手段。學員在對抗過程中主動學習，使本課程既能激發學員的學習興趣，又能深刻理解所學技術知識在未來作戰中的重大軍事意義。