调频连续波激光与无线电复合探测技术

调频连续波(FMCW)激光引信具有定距精确度高,抗电磁干扰能力强等优点,但激光探测器易受云层、烟雾和雨雪的干扰,影响引信对目标识别。为此提出了一种FMCW激光与无线电复合探测技术,可有效地解决激光探测技术抗云层、烟雾、雨雪干扰的问题。在分析FMCW激光探测技术与FMCW无线电探测技术的工作原理基础上,给出了激光无线电复合探测方案,并验证了系统的可行性。     

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.     

气溶胶环境下FMCW与脉冲激光探测性能对比

研究了气溶胶干扰的情况下调频连续波（FMCW）和脉冲激光探测体制的探测性能,并进行两种体制探测性能的量化对比。基于蒙特卡罗方法建立了气溶胶干扰下的目标探测模型,研究了不同距离目标的探测结果,论证了FMCW与脉冲两种体制进行比较的可行性,并量化对比了二者的探测性能。以沙尘气溶胶为例进行了仿真和实验室环境内的测距实验,结果表明:FMCW激光探测系统可以通过提高调制频率来得到更好的探测性能;在气溶胶环境下,FMCW激光探测比脉冲体制有更高的信号杂波比（SCR）,意味着更好的探测性能和更强的抗后向散射干扰能力。在气溶胶能见度较低且距离分辨力相同的条件下,400 MHz初始调制频率的FMCW系统探测性能较脉冲体制探测性能提升约8~10 dB。     

正交频分复用和调频复合探测体制研究

针对正交频分复用探测体制存在的问题,提出一种新的正交频分复用和调频复合无线电引信探测体制与测距信号处理方案。新复合探测体制利用调频引信的特点抑制本地发射天线向接收天线的泄漏,利用OFDM信号的时频特性,在时域和频域分别通过相关检测进行距离粗估计和频域比相检测进行距离精估计。仿真结果表明,文中的测距方案能够克服多频比相法模糊距离和测距精度的矛盾,获得较高的测距精度。     

相参FMCW导航雷达方案设计与信号仿真

相比于脉冲模式工作的雷达系统,调频连续波(FMCW)系统具有高距离分辨率、低成本、低功耗和无近距离盲区等优点。根据导航雷达的研制需求,讨论并设计了一套切实可行的基于相参FMCW体制的导航雷达实现方案。该方案深入分析了FMCW雷达目标探测原理,合理设计了系统结构和信号处理流程,并完成了系统的指标参数解算、雷达系统建模与信号处理仿真。经过论证,该导航雷达设计方案具有可行性和有效性。     

调频连续波激光引信云雾回波特性仿真

调频连续波（FMCW）激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的干扰。为研究FMCW激光引信系统参数对云雾回波特性的影响,利用FMCW激光引信探测模型,对激光引信在不同收发间距、激光波长以及相对云雾位置条件下的云雾回波特性进行仿真。仿真结果表明:FMCW激光引信的收发间距和激光波长会对云雾回波特性产生明显影响,收发间距越大,在可见光波段和近红外波段的激光波长越短,云雾后向散射越弱。所得的仿真结果可为FMCW激光引信抗云雾干扰方面的优化设计提供参考。     

偏振技术在激光引信抗烟雾干扰中的应用分析

激光引信如何抗云、烟环境干扰一直以来为该领域的研究热点。利用人工实体目标反射与烟雾后向散射回波的偏振度差异,设计了一种基于偏振探测的激光引信。该探测系统对烟雾后向散射信号产生消光效应远大于目标探测信号,选择性的降低了引信接收烟雾后向散射信号的能力。并结合激光引信的阈值探测原理和探测概率曲线,理论计算了该偏振探测系统对烟雾的探测概率降低到原探测系统的0.4%。最后结合工程研制经验,分析了该探测系统通过系列措施,既能保证其对目标的探测,又可大幅降低对烟雾的探测概率,而有望成为本质提高激光引信抗环境干扰的新方法。     

基于MEMS微镜的调频连续波激光雷达设计

将调频连续波(FMCW)激光测距技术与MEMS微镜扫描成像技术相结合,设计了一种新型激光雷达系统.引入平衡相干探测技术和基于辅助干涉光路的调频信号非线性校正技术,搭建了双光路测距仿真系统.在400 m以内最大测距误差不超过1.26 m,相对测量精度小于0.32％,100 m测距误差仅为0.270 8 m.为了满足FMC...     

激光多档定距引信系统参数综合优化

为配合多模战斗部的多位置点起爆要求,激光近炸引信需实现在1~25 m之间的多档定距,对于非同轴的激光引信,其探测距离范围与系统参数的选取密切相关。基于系统探测距离要求,建立非同轴系统工作距离计算模型,分析激光引信系统参数变化对最近工作点和最远工作点的影响,以接收偏角和发射接收中心距为变量,在满足约束条件的情况下,利用多岛遗传算法对变量进行优化。优化结果表明:在满足约束条件的情况下,接收偏角最小为90.97°,中心距为0.03 m。搭建激光多档定距实验平台对优化的系统参数进行验证,实验结果表明,设计系统参数能够满足多档定距要求。研究可为激光多档定距引信系统参数设计提供参考。     

MSM激光距离成像雷达系统设计与实验研究

阐述MSM激光距离成像雷达测距成像基本原理,设计并搭建了构成雷达系统核心的调频信号发生器、调幅激光发射器及MSM自混频探测电路,选取MSM探测器上某成像单元进行雷达测距性能及距离分辨率实验,验证了线性调频带宽约400 MHz时距离分辨率0.375 m的设计指标,为雷达样机下一步实现距离成像奠定了技术基础.     

脉冲激光引信的信号特征提取方法及应用(特邀)

激光引信具有抗电磁干扰能力强、定角/测距精度高和系统体积小等优点,因较高的虚警率在防空导弹领域未得到的广泛应用。通过对信号特征提取方法的等级分析,讨论了激光引信回波信号的能量、延时、脉宽特征提取方法以及信息融合对抗干扰性能和引战配合效率的贡献。以防空导弹周视激光引信为背景,采用线阵探测器,设计了一种基于多特征的目标识别算法,明显提高了目标探测的可靠性,具备在110 m能见度下正确检测典型反舰导弹目标的能力。     

高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统

调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线性的影响,提出了双干涉光路调频连续波激光测距方法,利用两个干涉系统得到的干涉条纹数量的比值计算得到被测目标的距离,消除了激光器光频率调制非线性对测距精度的影响,实现了65 m的测量分辨率和15 m的重复测量精度。该方法无需对激光的波长进行测量,也无需对激光器进行锁频,系统组成简单,在工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域有着广阔的应用前景。     

云雾干扰条件下激光引信高斯分解测距方法

在云雾影响下,脉冲激光引信存在着虚警概率高、测距精度差的问题,这些问题是制约激光引信全天候工作的主要问题。为了降低云雾对于全波形采样激光引信的影响,提出一种基于高斯分解的回波脉冲处理方法,采用高斯模型将回波信号分解成单独高斯脉冲的形式,根据波形特征分辨出真实目标回波与云雾后向散射回波。从理论仿真和实验上对比了该方法与数字互相关方法的性能差异,结果表明:在能见度小于4 m的云雾条件下,数字互相关法测距精度恶化到1.6 m,而高斯分解法能够实现0.18 m的测距精度,优于互相关处理方式。该方法为激光引信在云雾环境下高精度测距提供了新的数据处理思路。     

弹道导弹激光引信方案设计

激光引信在弹道导弹上的作用是控制弹头战斗部的爆炸高度，由于弹道导弹面临的作战环境复杂、战术使用要求高，因此装备在其上的激光引信应达到一些特殊的技战术指标要求，如高重复频率、远测程等。为此采用了二极管泵浦固体激光器、高灵敏探测组件，运用优化背景抑制、抗干扰信号处理和目标识别等多种先进技术，设计了一种适用于弹道导弹的激光引信方案，所设计的激光引信具有体积小、质量轻、抗干扰能力强、测距精度高等优点，能够较好地满足弹道导弹爆炸高度控制的要求。     

激光引信饱和漂移误差消除算法

为保证激光引信在近程的测距精度,文中针对恒比定时法在激光接收器饱和时会发生跳变点前移的现象,提出一种基于回波功率方程的误差补偿算法。通过线性化模型描述脉冲信号,推导了饱和漂移误差的解析表达式,分析了其随回波信号上升沿斜率的变化规律。根据回波功率方程,在小角度入射特定目标的条件下,建立饱和漂移误差补偿数学模型;通过实验标定误差补偿表达式,得到修正后的测距公式,验证了饱和漂移误差补偿方法的有效性。实验结果表明:激光引信在回波信号饱和时测距有较大偏差,最大偏差达到1.4 m;采用误差补偿方法后,可使偏差控制在0.5 m以内。研究可为小型化高精度激光引信测距系统设计提供理论参考。     

探测距离对激光定距引信探测能力影响的分析与评价

为全面评价激光定距引信的探测能力,确定其随距离变化的规律,通过推导脉冲激光测距回波方程,建立脉冲激光测距数据分布解析方程并提出误差量化评价方法。仿真分析并评估了探测距离对回波信号及探测能力各指标的影响,最后通过试验得到验证。结果表明:可靠测程内,引信可实现可靠探测,随探测距离减小,测距随机误差先减小后增加,系统误差逐渐增加;引信最大可靠测程为84.8 m,测程内随机误差为0.22~0.73 m,满足引信远程定距的需求;提高阈值可明显改善测距误差,但会造成可靠测程减小。所得探测能力变化规律与评价方法可为脉冲激光引信设计与应用提供理论依据。     

大量程脉冲激光测距仪性能检测方法

依据大量程红外脉冲式激光测距仪测距性能的检测需求,提出了一种基于MODTRAN数据库的激光回波信号模拟的检测方法。在室内环境下模拟激光测距大气回波信号,以实现对测距仪的测距精度及最大测程两项指标的检测。该方法调用MODRAN数据库计算出GJB2241A中仲裁实验的大气辐射透过率,在此基础上建立回波功率的数学模型,并采用FPGA以及模拟延时器件实现预设延时,使得距离模拟与能量模拟自成回路,实现了测距回波的真实模拟。实验结果表明:设计的回波信号模拟系统可实现50 m~22 km的大量程距离模拟,回波延时精度优于2 ns,最大测程的测准率可达90%,满足了激光测距仪性能测试的检测需求。