激光近炸引信单光束脉冲周向探测技术

受常规弹药空间和系统功耗的限制,激光近炸引信应用于常规弹药过程中,无法布置多个激光器和多个激光接收器,同时,系统结构要求尽量简单,故传统的光束布局方式无法直接应用;现设计出一种新型的单光束大视场脉冲旋转周向扫描方案,建立了弹目交会模型并进行了目标捕获率理论分析,讨论了系统误差的影响因素,加工制作了初始原理样机并进行了高速风洞实验,结果表明:该方案能够在转速80 000 r/min以下实现可靠联接,及常规弹药激光近炸引信360大视场周向探测,在保证弹目交会目标捕获率的前提下,可有效减小常规弹药引信空间的占用率和系统功耗。     

同步扫描周视脉冲激光引信多探测点最佳起爆建模及仿真

周视激光引信通常仅根据单次测量的目标方位和距离解算最佳起爆时间和起爆方位角,精度不高,另一方面,引信无法判别目标真伪,易发生"虚警"或误炸。基于同步扫描周视脉冲激光引信工作原理,分析了弹目交会过程中多个探测点的方位、距离及其位置坐标,建立了基于多探测点的目标速度模型,对目标速度进行计算以辨别目标真伪。解算了目标特征几何中心位置,建立了最佳起爆时间和方位角计算模型,使战斗部获得最大毁伤效能,并分析了最佳起爆时间和方位角的影响因素。研究可为周视激光引信目标真伪辨别和定向起爆控制提供参考。     

激光近炸复合引信探测舰船目标的建模与仿真

针对采用激光近炸引信与触发引信体制的飞行器,研究了探测海面舰船雷达目标的建模分析方法,并进行了引战配合仿真及优化研究。通过建立激光近炸探测装置与目标间的空间交汇运动模型,可在激光近炸引信探测光束与飞行器空间运动强耦合,且舰船外型面复杂多样的情况下进行毁伤效率分析。采用同制导精度计算一致的误差干扰模型及蒙特卡罗打靶方法,统计了复合引信体制下不同引战配合方式对舰船雷达毁伤概率的影响,为优化引战配合效率、增大毁伤概率提供可靠依据。该方法可对任意支路激光近炸引信探测任何复杂舰船型面进行建模分析及毁伤概率计算,也可适用于针对其他类型目标的分析计算,具有良好的通用性和扩展性。     

激光周向探测系统最佳脉冲频率与扫描转速

针对单光束激光周向探测系统中的扫描频率与电机转速的匹配难点问题,进行了单光束脉冲激光周向探测系统的目标探测研究。为提高单光束脉冲激光周向探测系统探测概率,建立了周向探测系统的弹目交汇模型,运用蒙特卡罗算法分析了激光脉冲频率和电机扫描转速对周向探测系统探测目标概率的影响,并选取最佳脉冲频率与电机扫描转速。根据最佳激光脉冲频率与电机扫描转速设计了原理样机并进行模拟探测实验。实验结果表明,当脉冲激光频率为20kHz,电机扫描转速为30000r/min时,在3m探测距离范围内周向探测系统能有效探测目标。为单光束激光周向探测系统的最佳激光脉冲频率和电机扫描转速设计提供依据。     

降雨对毫米波多普勒引信的影响分析

降雨对毫米波引信多普勒频率影响的分析对于采用多普勒信息作为近炸或碰炸判据的毫米波引信的开发和应用具有重要的实际意义。文中分别给出了弹目交会过程中不同脱靶量时的运动目标或降雨产生的多普勒频率随交会到达时间或距离变化的计算结果。通过分析可看出,在一定脱靶量的情况下,当弹目交会距离较远时,目标和降雨雨滴产生的多普勒频率差较显著;随着交会距离的逐渐减小,多普勒频率差别逐渐减小,特别在引信作用和起爆的近距离处,约30 米内,降雨的多普勒频率和目标的多普勒频率逐渐混叠在一起,会对目标的多普勒信号产生较大的影响。那么,对于较宽的脉冲波束、大降雨量或较小目标的情况,降雨的影响会更大,必须要考虑。     

用复合红外通道解决激光引信引战配合问题

空空导弹采用激光近炸引信可以对目标实施全向攻击。但由于迎头和尾追两种极端的交会状态导致了交会速度的极大差别，以致很难确定起爆延时，使导弹对目标的杀伤效率降低。如果引信能自行识别交会的状态，就可以采用不同的起爆延时，使问题得到解决。文中对上问题进行了分析，提出了在激光引信上复合红外探测通道的解决办法。     

提高脉冲鉴相激光近炸引信定距精度技术研究

激光引信是目前武器系统的一种探测控制方式。文中讲述了一般激光定距引信的工作原理 ,当引信在逐渐接近目标的过程中 ,弹目距离的变化 ,对目标回波幅度也将造成很大的影响 ,据此分析了产生定距误差的原因 ,依此提出了利用辅助发射频率来提高定距精度的方法 ,该方法对提高激光近炸引信定距精度具有指导作用     

水下目标激光周向扫描探测模型与仿真分析

蓝绿激光在水下目标精细探测中具有重要的应用前景。基于端面圆周的快速数值遍历算法,通过建立扫描光束与运动目标的交会方程,对水下目标的激光扫描探测过程进行了数值建模。结果表明:目标穿越光束扫描区的最短时间并非出现在迎头相遇的交会情况中。其次,通过采用蒙特卡罗模拟,仿真分析了脉冲频率、扫描频率、扫描半角以及目标距离对探测概率的影响,并得出扫描参数的最优设计。文中建立的数值模型可为水下激光探测系统的合理设计提供理论依据。     

高功率窄脉冲激光发射电路分析

激光发射电路是激光近炸引信系统的重要组成部分,其技术指标直接影响整个激光引信系统的工作性能.实现激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统作用距离、动态探测精度和抗云雾干扰能力的重要手段.但是,由于受激光器、驱动电路分布参数和工艺技术的影响,当激光脉冲宽度窄到一定程度时,激光脉冲峰值功率明显下降,要实现小体积的高功率、窄脉冲激光发射将面临许多实际问题.针对这一现象,从理论上对激光发射电路进行了分析,通过PSPICE软件仿真提出问题的所在,即激光器的寄生电感和放电回路杂散参数的存在严重影响了激光脉冲前沿速度和峰值功率.从驱动电路设计、元器件和激光器的选择与电路板布局布线出发,给出了相应的解决方法.     

周视激光成像引信设计及仿真

激光成像探测是引信技术发展中一个重要方向,周视成像探测技术可以有效提高引信系统的探测能力。文中首先提出一种简易周视激光成像引信原理和结构,在弹目交会过程中可实现360周视探测的目标成像;其次建立弹目交会模型和目标3D模型,模拟简易周视激光成像引信对空和对地面目标成像探测的过程;最后设计简易周视激光成像引信的仿真软件,用于生成引信在不同弹目交会条件下的仿真数据,包括目标灰度图像、二值图像、回波信号等,可为周视成像引信的图像识别电路设计和最终的工程化实现提供可靠依据。     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.     

激光引信与预制破片战斗部引战配合设计

针对预制破片弹破片飞散的特点,提出了一种基于激光近炸引信控制的预制破片战斗部引战配合的设计思路。通过公式推导、Matlab软件仿真和计算预制破片战斗部对等效面积靶板的毁伤,获得战斗部理想的起爆高度。在理想起爆高度条件下,选择合适的激光探测视场进行引信设计,从而完成预制破片弹引战配合在特定条件下的最优设计。结果表明:在导弹散布误差为5 m、俯仰角为60,攻击目标特征为5 m3 m3 m的指挥车时,战斗部起爆高度在4~6 m间,命中目标的有效破片密度最大,在此起爆高度内对引信的探测概率和探测高度进行分析、计算得出:激光引信最优光束发射角在17~30。这种引战配合设计对于激光引信控制的预制破片弹的工程应用具有实际的参考价值。     

双色探测激光引信抗海浪技术

阐述了双色激光引信探测的原理,提出采用双色探测,利用海水对红外激光与蓝绿激光回波特性时域差异显著,而舰船对二者的反射特性相近的特点,区分目标与海面,提出抗海浪干扰和判别目标的双色激光引信方案。双色激光引信利用激光发射系统同时发出红外和蓝绿窄脉冲激光,激光接收系统采用两路探测器分别接收两种波长的回波信号,信息处理系统对两路激光回波信号进行高速实时采集,获得两路回波信号幅度、脉冲宽度、回波率等区分目标和海面。通过设计样机并进行海面试验,试验结果表明,双色激光引信抗海浪干扰效果良好。     

水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数优化设计

针对水下弹目交汇时引信需在近程（大于10 m）获取目标的距离和方位信息,为充分利用发射激光能量,增大激光回波功率,对水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数进行了优化设计。通过推导水下脉冲激光方位识别系统探测目标的回波功率方程,建立了回波功率与系统角度参数之间的关系,得出水下脉冲激光方位识别系统角度要求和充满区距离表示式,利用iSIGHT软件,基于多岛遗传算法对角度参数进行了优化计算。结果表明:在不考虑其他影响因素的情况下,发射光束中心与弹轴的夹角t取30,接收视场中心与弹轴的夹角r取34.5,接收视场角r取10时能获得系统最小的充满区距离。所得计算结果可为水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数的设计提供理论依据。     

脉冲式激光引信用连续可调LD驱动电路的研究

为了满足引信用脉冲式半导体激光器驱动电路的脉冲宽度可调、频率可调、功率可调的需要,根据LD驱动电路的工作原理,建立LD驱动电路的一般模型,并进行了仿真分析。采用电子多频振荡器来提供驱动信号,用双MOS驱动器来驱动半导体激光器,通过大量的实验、仿真、分析、比较,设计出了方便可调的大功率LD的驱动电路。结果表明,该驱动电路完全能满足激光近炸引信对脉宽、频率和功率的需要。     

一种适用于空空导弹的激光灰度成像引信技术

针对空空导弹激光引信易受云烟雾、地海杂波干扰的问题,提出了一种适用于空空导弹的激光灰度成像引信技术。采用推扫式线阵成像探测方式,即随着弹目交会运动并根据激光回波幅度对目标逐行扫描灰度成像。通过渐进式目标识别算法处理逐行累积而成的灰度轮廓像可实现激光引信精细化探测,从而提高其抗干扰的能力。原理样机试验验证数据表明,激光灰度成像技术可较好地运用到激光引信中,验证试验获取的图像、数据,为激光引信抗干扰研究提供了技术储备。     

激光/毫米波双模融合近炸探测目标检测技术

针对引信系统存在的复杂背景和强对抗环境适应性问题,以新一代反舰导弹海面目标方位识别和抗干扰为应用背景,提出了一种激光与毫米波融合的近程探测方法。首先从激光、毫米波在引信上的应用现状出发,介绍了单模探测体制的不足。针对该不足,提出了基于激光与毫米波的复合探测方案,研究了探测系统构成、动态场景下脉冲激光精确时刻鉴别算法和融合检测方法。该方法实现了复杂场景下激光探测性能的一致性、稳定性,通过将激光探测获得的距离信息引入到毫米波目标检测算法中,有效提高了目标检测算法的效率和可靠性。通过理论仿真分析,结果表明,文中的方法能够弥补单一探测体制在抗干扰方面的不足,有效提高目标探测的效率和可靠性,可为后续近炸引信抗干扰系统的设计提供参考。     

脉冲激光引信烟尘环境回波模拟计算方法

针对常用Henyey-Greenstein散射相函数(H-G散射相函数)在描述单个粒子前向及后向散射特性时的不准确性,提出将基于 T 矩阵法的散射相函数用于激光烟尘散射研究的方法。通过 T 矩阵法计算烟尘粒子单次散射特性,并提出基于离散散射相函数的散射角抽样方法,利用随机数描述多重散射的散射分布,结合光子的半解析接收方法,建立了激光引信在烟尘环境下发射及接收的理论模型。为验证理论模型的正确性,通过封闭烟尘环境实验室,对激光引信在实际烟尘环境下的接收能力进行测试,分析不同烟尘浓度及湿度条件对回波的影响,并与采用H-G散射相函数理论模型的计算结果进行对比。结果表明,随着烟尘浓度和湿度的增加,激光回波幅度也相应增大,且基于 T 矩阵散射相函数的回波仿真方法与实验结果更吻合,尤其是烟尘浓度较大的情况,实验与理论分析结果一致。