总结海杂波的特性如下：①海浪涌起得越高，距离激光引信的距离Ri越小，杂波能量也就越强；②入射角φi越小，反射的激光回波能进入引信接收视场的面元数量越多，杂波能量也就越强；③海面起伏是随机运动，导弹飞行过程中接收到的海杂波无明显规律，时有时无，时强时弱，容易导致激光引信虚警。
2 分区波门压缩设计
如上所述，在拦截超低空掠海飞行的反舰导弹目标时，周视激光引信受到海杂波的干扰有可能产生虚警，因而抗干扰设计必不可少。
2.1 波门压缩技术
应用窄脉冲激光发射技术和激光回波识别技术，周视激光引信能够具备一定的抗海杂波干扰能力，但在高海情条件下虚警率仍较高[2]，波门压缩技术则可较好地解决这一问题。
图3 波门压缩原理图
Fig. 3 Gate compression
拦截超低空飞行目标的弹道末段，防空导弹距离海面的高度逐步降低，激光引信到海面的距离也逐渐减小，海杂波门内的干扰信号将从无到有并由后向前移动。如图3所示，波门压缩算法为：实时检测海杂波门内的信号，当满足压缩条件时，海杂波门整体前移δ距离，同时距离门后沿随进压缩δ距离。因此，在随机起伏的海面背景下，波门压缩设计可以使距离门后沿与海杂波始终保持一个安全距离ΔR，从而大大降低引信的虚警率。
2.2 分区压缩设计
采用波门压缩设计后，引信对目标的实际作用距离R为：
（3）
式中，R0为引信探测海面的距离，ΔR为海杂波门宽度也即安全距离，N为波门压缩次数，δ为单次压缩距离。
由式（3）可见，由于激光引信须将一部分探测能力用来跟踪海杂波信号，故波门压缩设计会导致引信作用距离的损失，即对目标的启动区有所减少，不利于提高防空导弹的单发杀伤概率，如图4（b）所示。结合周视激光引信多通道探测的特点，作如下改进设计。
（a） The original （b） all compression （c） respective compression
图4 波门压缩示意图
Fig. 4 Comparison of detection areas
（1）分区压缩。即，每个探测通道独立地进行海杂波跟踪，仅将检测到海杂波的探测通道进行动态的波门压缩而其它探测通道保持原有的探测能力，如图4（c）所示。假设周视激光引信原有作用距离半径为4m，全压缩后为3m，则启动区下降至56.25%；采用分区压缩（压缩3个通道），则启动区仅下降为83.59%。由此可见，与全压缩相比，分区压缩导致的引信启动区减小明显降低。
（2）步进压缩。波门压缩的重要技术指标之一是安全距离ΔR，ΔR越小，波门控制精度越高，引信作用距离损失越小。由于激光引信的数字处理器频率通常低于200MHz，波门控制精度较低，单次波门压缩宽度最小为5ns，则ΔR最小为0.75m。为了提高波门控制的精度，采用FPGA配合精密延时芯片AD9501进行距离门和海杂波门的动态控制，精度达到1ns。实际应用中，需确保很高的海杂波信号检测准确率，海杂波门宽度和单次波门压缩宽度应根据弹道特性优化设计，不宜太窄。本文中，综合考虑设置海杂波门宽度为5ns，步进压缩δ为2ns，则安全距离ΔR为0.75m，步进压缩距离为0.3m。
（3）最小作用距离。波门压缩的另一重要技术指标是最小作用距离Rmin。在全压缩设计中，引信为了保留对目标的基本启动能力，Rmin不能过小，通常为3m左右，导弹飞行高度越低，虚警率越高。采用分区压缩设计，理论上Rmin可以为0m，随着导弹飞行高度的降低，虚警率始终处于较低水平，由于未探测到海面的通道没有进行波门压缩，因此在提高抗海杂波干扰性能的同时，对超低空掠海飞行的反舰导弹目标仍能可靠启动。
根据上述改进措施制作了原理样机，在真实海面背景条件下，分别进行了不压缩和分区压缩两种状态周视激光引信的抗海杂波干扰试验。试验中，引信轴线水平，距离海面高度为3m，视场倾角45°，作用距离最小可压缩至1.5m。试验结果见表1。
表1 激光引信抗海杂波干扰对比试验结果
Table 1 Experiment results （no compression & respective compression）
Wave Height
FAR
（no compression）
FAR
（respective compression）
0.2m～0.5m
10.8%
2.8%
0.5m～0.8m
52.3%
7.3%
0.8m～1.5m
85.2%
9.8%
分析表1数据可见，海面浪高越高，激光引信虚警率越高，与上述海杂波特性分析结论一致；同时，采用分区波门压缩设计可以在损失较少启动区的情况下显著提高周视激光引信超低空抗海杂波干扰的性能。在海面浪高0.8m～1.5m条件下虚警率小于10%，能够满足实际应用的需求。
3 结语
超低空抗海杂波干扰技术是先进舰载防空导弹的重点发展内容之一，结合周视激光引信多通道探测的特点，通过分区波门压缩设计有效地提高了抗海杂波干扰性能，使其虚警率明显降低，同时克服了全压缩损失引信启动区的缺点，具备良好的工程应用前景。随着激光器件、光学设计、电子信息等领域技术的发展，激光引信的系统设计、测距精度、光束质量将持续优化，有助于进一步提高其抗海杂波干扰性能，使高海情条件下的虚警率处于可接受水平。
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收稿日期：2016-01-12
作者简介：蔡克荣（1984—），男，江西玉山人，汉族，博士，工程师。主要研究方向：激光引信总体设计及其仿真技术。
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