一种激光导引头的抗干扰方法与装置
技术领域
本发明属于激光引导头领域，具体涉及一种激光导引头的抗干扰方法与装置。
背景技术
激光导引头作为激光寻的制导武器的重要组成部分，是世界各军事强国不断研制与发展的对象。激光导引头通过接收目标漫反射的激光，形成制导指令，最终控制导弹实现对目标的跟踪和精确打击。其中，半主动寻的制导方式是由位于载机或地面上的激光器发射激光束照射目标，由半主动式激光导引头光学系统接收目标漫反射的激光回波信号，根据光斑在探测器上的位置计算出弹目视线的夹角，通过弹载计算机生成制导和控制指令，引导武器命中目标。半主动式激光导引头，因其结构相对于主动式激光导引头较为简单，成本有优势，在实际作战中有大量的应用。
然而，随着激光寻的制导武器的不断发展，对激光进行干扰的手段也在不断增加。烟幕干扰、欺骗式干扰、强激光压制干扰等技术在不断发展。现有激光对抗领域中，为提高激光导引头的抗干扰能力，往往采用更加复杂且加密的编码方式，结合波门开启时间来避免激光告警干扰系统对编码的破坏；可优化目标搜索算法，以避免漏掉目标或被假目标欺骗。
这些方法的缺点在于：1.采用更加复杂且加密的编码结合波门开启时间方式，需要复杂的算法支持，并且一旦密码泄露或被敌方识别将失去抗干扰效果；2.目标搜索算法需要复杂的算法支持，并且利用大数据深度学习等方式对目标进行搜索识别，需要大量的原始数据进行训练，其研发成本将非常高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种激光导引头的抗干扰方法与装置，无需增加复杂的目标检测搜索电路和算法，弹总体成本增加很小。
为了达到上述目的，一种激光导引头的抗干扰方法，包括以下步骤：
S1，实时接收照射端所发射的同步信号；
S2，对同步信号进行解调检测，将无线同步信号解码为同步脉冲；
S3，根据同步脉冲控制波门信号，波门信号对激光探测器的开关进行控制。
同步信号包括同步脉冲信号和无线同步信号；
同步脉冲信号为周期为T0至Tn，脉冲宽度为τ的随机脉冲序列；
无线同步信号为周期为T0至Tn的同步信号；
无线同步信号提前于随机脉冲序列ΔT。
对无线同步信号中的随机脉冲序列进行提取，通过校准测量获取无线传输延迟的准确值。
根据同步脉冲信号中的脉冲宽度τ以及无线同步信号的周期，输出对应的波门信号，输出的波门信号周期与无线同步信号的周期相同，波门开启时刻比激光脉冲序列提前ΔT-ΔT’，ΔT为无线同步脉冲相对激光发射脉冲的提前量，ΔT’为无线传输延迟的准确值。
照射端在发射同步信号时，首先对激光脉冲进行编码。
照射端在发射同步信号时，采用伪随机码对同步脉冲信号进行扩频；
在同步信号进行解调检测时，采用伪随机码对同步脉冲信号进行接扩。
照射端在发射同步信号时，采用频率合成器根据跳频频率表对同步脉冲信号进行跳频；
在同步信号进行解调检测时，采用频率合成器根据跳频频率表对同步脉冲信号进行解跳。
一种激光导引头的抗干扰装置，包括弹载天线、弹载无线同步信号接收机、波门控制器和激光探测器；
弹载天线用于接收照射端所发射的同步信号，发送到弹载无线同步信号接收机；
弹载无线同步信号接收机用于对同步信号进行解调检测，将同步信号解码为同步脉冲，发送到波门控制器；
波门控制器用于根据同步脉冲控制波门信号，波门信号对激光探测器的开关进行控制；
激光探测器用于对目标反射激光进行检测。
弹载天线用于接收地面照射器发射的同步信号和机载照射器发射的同步信号。
弹载天线采用微带共形天线或倒F天线，天线频段采用L频段、S频段或C频段。
激光探测器根据波门控制器输出的波门信号，对激光回波信号进行采样，每当接收到波门信号，则允许激光探测器在波门内对激光信号进行采样、解算，并将解算结果输出至弹上控制系统。
激光探测器连接位标器，位标器用于驱动激光探测器运动并指向目标。
与现有技术相比，本发明的方法实时接收照射端所发射的无线同步信号；对无线同步信号进行解调检测，将无线同步信号解码为同步脉冲；根据同步脉冲控制波门信号，波门信号对激光探测器的开关进行控制，本发明相较于编码抗干扰方法，无需提高加密编码的复杂度，且无需对编码密钥进行保密；本发明可以实时随机产生同步信号，使得干扰端难以破译编码规则；本发明相较于目标搜索算法，无需复杂的算法支持，并且无需数据进行训练。
进一步的，本发明在传输同步信息时，采用跳频的方法进一步提高抗干扰性能，和或通过扩频等方式将信号功率埋没于噪声之下提高隐蔽性。
本发明的装置只需要在弹载设备上加装或复用已有的无线同步信号接收机，接收激光照射端发来的无线同步信号，通过无线同步信号控制激光探测波门的开启和闭合，使得波门完全由激光照射端控制，这样无需事先约定激光编码规则和波门开启时间，达到“一次一密”的随机状态，从而使得敌方无法破解激光编码；同时，本发明无需增加复杂的目标检测搜索电路和算法，弹总体成本增加很小，并且本装置简单，同步设备成本低廉，从而进一步降低成本。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图2为实施例1的机载照射器及弹载捷联导引头组成的激光照射系统示意图；
图3为实施例1的脉冲序列与同步信号时序关系图；
图4为实施例1的发射端同步信号与接收端同步信号时序关系图；
图5为实施例1的波门控制器输出波门信号时序图；
图6为实施例2的框架激光导引头装置组成示意图；
图7为实施例3的控制框图；
图8为实施例4的控制框图；
图9为实施例5的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种激光导引头的抗干扰装置包括弹载天线、弹载无线同步信号接收机、波门控制器和激光探测器；
弹载天线用于接收照射端所发射的同步信号，发送到弹载无线同步信号接收机；
弹载无线同步信号接收机用于对同步信号进行解调检测，将同步信号解码为同步脉冲，发送到波门控制器；
波门控制器用于根据同步脉冲控制波门信号，波门信号对激光探测器的开关进行控制；
激光探测器用于对目标反射激光进行检测。
一种激光导引头的抗干扰方法包括以下步骤：
S1，实时接收照射端所发射的无线同步信号；
S2，对同步信号进行解调检测，将同步信号解码为同步脉冲；
S3，根据同步脉冲控制波门信号，波门信号对激光探测器的开关进行控制。
实施例1：
参见图2，本实施例的激光导引系统由机载照射器及弹载捷联导引头组成。弹载捷联导引头装置(以下简称导引头)，由弹载天线、无线同步信号接收机、波门控制器、激光探测器组成。
根据同步脉冲信号发射机，一方面产生周期为T0至Tn、脉冲宽度为τ的随机脉冲序列，并发送至机载照射器外同步输入端口，机载照射器按照此序列产生激光脉冲并照射目标，脉冲宽度τ可根据系统设置，本系统τ为15±5ns。
另一方面，同步信号发射机产生周期为T0至Tn的同步信号，通过无线向空间辐射，供弹载捷联导引头提前开启波门。同步信号与随机脉冲序列，具有特定的时序关系，即：同步信号提前于脉冲序列ΔT，ΔT可根据系统进行设置，本系统设置为1ms。发射端随机脉冲序列与同步信号的时序关系如图3所示。
导引头弹载天线，用于实时接收机载照射器端无线同步信号发射机所发射的无线信号，并将接收到的无线信号，通过射频馈线，传输至无线同步信号接收机。弹载天线在不影响单体气动特性的条件下，可采用微带共形天线或倒F天线等形式，天线频段可采用L、S、C等频段。
如图4所示，无线同步信号接收机，用于将弹载天线接收到的射频信号，进行滤波、低噪放、下变频至基带，并将发射端产生的同步信号，进行解调还原，以TTL或者RS-422等电平格式发送至波门控制器。无线同步信号接收机由同步信号接收板组成，板载射频捷变收发芯片AD9361及FPGA。AD9361完成射频信号的下变频，FPGA将基带信号中的脉冲序列进行提取。其中接收端同步信号比发射端同步信号滞后ΔT’,ΔT’为无线传输延迟，可通过校准测量获取准确值，ΔT’需小于ΔT。
如图5所示，波门控制器根据接收到的同步信号，对激光探测进行开窗指示，输出对应的波门信号，输出的波门信号周期与发射端同步信号周期完全一致，即T0至Tn。波门开启时刻比激光脉冲序列提前ΔT-ΔT’，波门信号宽度λ根据系统进行设置，本系统λ设置为1～100us。为波门控制器输出的波门时序图。
激光探测器根据波门控制器输出的波门信号，对激光回波信号进行采样，每当接收到波门信号，即允许探测器在波门内对激光信号进行采样、解算，并将解算结果输出至弹上控制系统。激光探测器无需对解码密钥进行存储和装订，只需根据无线接同步信号开启波门进行采样即可，使得脉冲周期可完全随机适配，敌方激光侦察告警系统无法对码型进行破译，达到了抗干扰的目的。
实施例2：
参见图6，弹载框架激光导引头装置，由弹载天线、弹载无线同步信号接收机、波门控制器、位标器、激光探测器组成。
无线同步信号来自于激光照射端，可以由地面照射器发射，也可以由机载照射器发射。无线同步信号其作用是为弹载无线同步信号接收机提供同步信号。
弹载天线其作用是接收无线同步信号，并将其输出至弹载无线同步信号接收机。弹载天线形式可以根据弹体结构和性能指标选择，例如可以是共形天线、贴片天线、倒F天线、微带天线等。
弹载无线同步信号接收机其作用是对无线同步信号进行解调检测，将无线同步信号解码为同步脉冲。
波门控制器其作用是对探测器利用波门信号进行开关控制，注意本发明中的波门控制信号的一个输入来源为同步脉冲，即利用同步脉冲控制波门。
位标器其作用是驱动探测器运动并指向目标，同时隔离弹体扰动。
激光探测器其作用是对目标反射激光进行检测。
实施例1所述的抗干扰实施方式，同样适用于框架激光导引头装置，通用性较强。
实施例3：
参见图7，波门信号由同步脉冲触发，同时结合编码。
为了提高激光脉冲码型的抗干扰能力，对照射端激光脉冲进行编码，并由同步脉冲信号进行触发，接收端根据同步脉冲信号进行解码。照射器发射端可根据需要任意选择编码方式，弹载导引头无需复杂硬件平台进行译码，大大降低了设计难度。且由于发射端编码方式可任意选择，使得敌方侦察系统在作战时间内很难破译码型，从而起到抗干扰效果。
编码方式有多种可选，诸如M序列、GOLD序列等，且生成多项式及级数可根据需求任意设置，无需考虑解码复杂度。
实施例4：
参见图8，无线同步信号采用扩频码进行扩频。
为了提高无线传输同步脉冲信号时的抗干扰能力，避免无线信道被敌方侦察系统截获干扰，在无线传输时加入扩频码。照射端在发射无线同步信号时，采用伪随机码对同步脉冲信号进行扩频；在无线同步信号进行解调检测时，采用伪随机码对同步脉冲信号进行接扩。
实施例5：
参见图9，无线同步信号采用跳频码进行跳频。
为了进一步提高无线传输同步脉冲信号时的抗干扰能力，实现对宽带干扰信号的抑制作用，在无线传输时加入跳频机制。照射端在发射无线同步信号时，采用频率合成器根据跳频频率表对同步脉冲信号进行跳频；在无线同步信号进行解调检测时，采用频率合成器根据跳频频率表对同步脉冲信号进行解跳。
