机载激光武器仿真系统与分析

在分析机载激光武器(ABL)战技术指标和作战过程的基础上,建立了机载激光武器仿真系统,该系统由弹道导弹、载机、测距激光、跟瞄系统、激光大气传输和高能激光毁伤评估模块组成。重点研究了机载激光武器的建模,包括测距激光探测概率计算、复合轴跟瞄系统设计、大气对激光造成的衰减和扩散以及高能激光毁伤计算等。最后,搭建了仿真系统进行反导拦截试验,从攻防两方面对影响机载激光武器毁伤效果的主要因素进行了分析,并给出了仿真结果。该仿真系统可以为机载激光武器反导效能的分析评估提供平台和依据。     

战术激光武器反无人机发展现状和关键技术分析

无人机技术的发展和肇事事件的日益增多,对国防和社会安全构成了巨大的威胁,其防控已成为世界性难题。由于常规武器的局限性,难以对其实施有效防御。战术激光武器技术日趋成熟,在反无人机方面具有巨大的优势。文中梳理了战术激光武器反无人机的进展和现状,并对包括高能高功率激光器和光束合成技术的高能激光源、跟瞄发射、高效毁伤三个方面的关键技术进行了分析总结,指出了优缺点,明确了发展方向,为激光防御低慢小目标的发展提供借鉴。     

激光武器控制系统研究

阐述了激光武器控制系统的概念,详细分析了激光武器与光电跟瞄设备之间控制系统的差异。研究了激光武器控制系统捕获、跟踪、瞄准以及调焦等关键技术,重点分析了其影响因素、信号流程、控制回路以及技术实现路径。指出精确跟踪是激光武器控制的核心技术环节。针对控制系统要实现聚焦光斑在三维空间动态条件下定点投射的问题,分析了为实现该目标控制相关的技术要求及可采取的技术措施。     

一种机载红外跟瞄器动态跟踪精度测试方法

针对红外跟瞄器在机载大角速度运动条件下的使用要求,提出实验室内目标跟踪精度的动态测试方法。利用原有“静态测试”的方法,结合红外跟瞄器的特点,对“目标信息”的生成和测试系统数据通讯进行详细设计,实现多源数据的有效交联。对测试原理和测试系统进行了简要介绍,并对数据进行了详细分析,实验结果表明,利用提出的动态跟踪精度测试方法可在实验室条件下实现对红外跟瞄器动态跟踪精度性能参数的有效测试,为客观评价机载红外跟瞄器的目标跟踪性能提供了有效的测试方法。     

三种激光武器作战目标的特性分析

介绍了巡航导弹、精确制导炸弹、无人侦察机这三种高能激光武器作战目标的目标特性，并简要分析了激光武器有效打击它们的部位。     

高能激光武器系统的特点,关键部件及其舰载应用

本文主要论述高能激光武器的特点，主要关键部件以及舰载高能激光武器系用激光器，压力恢复系统、燃料贮罐和光束导向器的装载要求及应用前景。     

高能激光武器对弹道导弹毁伤能力研究

未来的20年间，美国的高能激光武器将陆续进入部署阶段。针对定向能武器之一的激光武器具有巨大作战优势，在分析高能激光武器的作战机理基础上，对弹道导弹壳体被高能激光照射时的影响因素进行研究分析，建立了计算高能激光武器毁伤来袭导弹所需时间模型，并具体地对作战中弹道导弹的弹体壳体、弹头壳体被连续波照射进行毁伤计算分析。以上模型作为评估高能激光武器作战效力的一种方法，为高能激光武器拦截弹道导弹提供了参考。     

一种跟瞄系统角误差的测量方法

介绍了跟瞄系统角误差一种测量方法的原理、数据处理方法以及测试结果。待测的跟瞄系统由光电跟踪引导系统和随动天线组成,先通过动力飞艇对跟瞄系统的跟瞄精度进行了测试,再利用无人飞机对跟瞄系统的跟瞄精度进行对比验证。测试得到的数据表明,该测试方法简单有效、费用低,可用于类似系统的角精度测量。     

科技简讯

美军研发高能激光武器用激光摧毁飞行的炮弹美国成功使用其最新研制的高能激光武器击中了一枚在空中高速飞行的炮弹。在试验中,该激光武器系统首先跟踪并锁定目标,然后向其发射高能激光束。几秒钟后目标就被完全摧毁,整个系统作战反应时间比预计的要短。这种“移动战术高能激光武器”是为美国和以色列两国军     

战术高能激光武器

1　引　　言　　 1 996年美国和以色列共同出资开发研制战术高能激光武器。该系统最初是为了满足以色列军方的需求 ,目的是防御“喀秋莎”火箭。在该项研究中 ,美国国会对其感兴趣的一些项目进行了重点投资 ,如机载激光 (ＡＢＬ)和天基激光 (ＳＢＬ)。战术高能激光武器的发展分两部分。最初的战术高能激光武器是固定式的 ,统称为固定式战术高能激光武器 (ＴＨＥＬ) ,主要是用于防御短程“喀秋莎”火箭 ,其有效防御目标为短程导弹。随着中、远程导弹的出现 ,该激光武器的防御能力已达不到要求。此外它的尺寸和重量非常大 ,可操作性差 ,因此美…     

一种用于高精确度双框架伺服系统的标定方法

为实现对空间动态目标的稳定跟踪，介绍了一种高精确度双框架结构伺服系统，通过标定提高了其指向精确度。利用旋转变压器作为角度位置传感器，通过激光测距机和相机实现远场目标的稳定跟踪。利用高精确度单轴转台、激光测距机和平面反射镜对伺服系统双框架指向精确度进行标定实验测量。针对伺服系统几何误差，对获得的采样数据进行分段直线拟合，并写入控制程序。对测量数据进行分段检索定位，通过拟合直线参数对数据进行修正。实验结果表明，标定后的双框架伺服系统指向精确度优于16"，可有效提高伺服系统指向精确度。     

An inexpensive pointing and tracking system using TV cameras and an optical fibre beacon

An optical pointing and tracking system incorporating opto-electronic components is described. The technique uses fast hardware based methods for tracking a beacon of laser light, where the focused spot is maintained in the centre of the TV camera image. The equipment was originally designed for use with a laser line-of-sight communication system for the control of a mobile vehicle, but can be easily used in many other tracking applications such as navigation, target acquisition and optical measurement systems. The system is designed to operate at short ranges from 1–20 m and has a positional accuracy of 0.1 mm or better at 10 m operating distance.     

Experiment study of ATP system for free-space optical communications

To meet the requirement of high tracking angular accuracy for the acquisition, tracking, and pointing (ATP) subsystem of the free-space optical communication, and provide the basis for the further optical communication between maritime mobile platforms, the experimental system, which executing part for the fine tracking is voice coil motor with high frequency and good performance for error compensation, is established, and the whole system can be controlled by personal computer. A series of experiments has been done for the simulation target of different uniform speed, and the data of tracking error for fine tracking and coarse tracking are collected, analyzed and evaluateds separately, and the real-time optical power of communication laser is also collected. The result shows that standard deviation for ATP system tracking error increases with the increase of target speed, while the range of tracking error appears to be no order. Furthermore, communication link can be hold for a long time.     

摆镜式激光通信终端光束指向与粗跟踪特性

基于两正交旋转轴的单平面镜（摆镜式）激光通信终端的粗跟踪问题,提出了一种求解光束指向的法矢量求解算法,给出了该类型通信终端的粗跟踪算法。采用矢量反射定律和矩阵旋转变换规律,理论推导了摆镜的光束指向模型和跟踪模型,对比分析了不同安装方式对光束指向和畸变的影响,并对模型分别进行了建模仿真和实验研究。结果表明:光束传输模型和粗跟踪模型的精度优于3 μrad,所研制的摆镜式激光终端粗跟踪精度,最大误差优于15.5 μrad (3σ),均方根误差优于10.5 μrad,满足激光通信终端对高精度粗跟踪的技术要求。该研究工作对摆镜式扫描系统的光束指向分析和激光终端粗跟踪具有借鉴意义。     

双机之间激光通信ATP技术研究

机载激光通信系统中,激光光束的对准是通信能否进行的关键,采用ATP(捕获、跟踪和瞄准)技术来解决两机光端机的对准问题。主要进行了两机之间信标光捕获方法研究以及对跟踪和瞄准光学系统进行设计。给出了具体计算的原理方法和数学模型,同时对ATP系统的跟踪和瞄准精度指标进行确定。     

无人机激光无线能量传输APT系统跟踪设计

无人机激光无线能量传输捕获、瞄准、跟踪(APT)系统是系统接收端获得稳定能源的保障。为了解决能量传输过程中充电链路高效可靠的问题, 结合无人机激光能量传输系统特点及实际需求, 在设计中建立自适应感兴趣区域, 提高图像处理速度, 降低噪声, 准确提取目标坐标; 综合考虑多重误差后通过Kalman预测算法实现稳定跟踪, 并根据系统特点提出了系统功率传输效率的计算方案。结果表明, 当无人机飞行速率在18km/h内, 该APT系统能够在300m~500m距离准确跟踪无人机, 跟踪精度在320μrad内。该方案能够保证激光能量传输过程的跟踪精度与可靠性。     

ATP跟瞄精度与最佳信号光发射角的研究

激光星间通信中捕获、跟踪、瞄准(ATP)技术是保障通信正常进行的关键一环，在完成捕获进入跟踪状态下，ATP的跟瞄精度是一个重要指标。然而．在实际系统中，ATP的跟瞄精度受到很多因素的制约．只能达到一定的精度。在这种条件下．信号光束发散角的选取对通信系统的整体性能影响很大。提出了影响光束发散角的三种因素，并进一步分析了在给定跟瞄精度的条件下．信号光束的发散角并不是越小越好而是存在一个最佳发散角．该发散角可以在满足通信系统指标的情况下．对发射端的功率需求最小。     

高速激光光斑检测系统的设计与实现

为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。     

基于激光检测的无人机探测系统与实验

现有的无人机探测通常采用以雷达扫描为主,辅以其他传感器探测的方式。但是,目前使用雷达探测的成本较高,而激光器作为一种低成本、低功耗的器件已受到人们广泛关注。以激光为载体,结合无线光通信中的捕获、瞄准、跟踪(APT)系统,设计并实现了一种基于激光探测技术的无人机扫描定位系统,并以气球模拟无人机目标的测试方式,测试了该系统的定位精度和效率。扫描试验结果表明:在激光发射器平均功率小于40mW的情况下,该系统对目标的捕获定位能达到较高的精度,误差在5%以内,最大可探测范围为45m。     

提高声光偏转器空间分辨率的方法研究

由声光偏转器件（AOD）和四像限探测器（QD）组成的闭环光束跟瞄系统与以往的快速反射镜（FSM）和四像限探测器组成的跟瞄系统相比，具有带宽高、功耗低、重量轻、体积小、重复性好和控制简单可靠等优点。然而，随着控制光束偏转的超声波频率变化的加快，单声光偏转器件（SAOD）的空间分辨点数会随之下降，影响光束控制的精度。提出了一种新型的快速、非机械、高精度光束偏转方法，采用二级声光偏转器件（DAOD）进行光束控制，与一级声光控制器相比具有更快的光束控制速度，更高的空间分辨点数和更宽的扫描范围，可以显著提高光束跟踪的速度和精度。同时还提出了一种求静态和动态分辨点数的方法，并与实验数据进行了比较、分析。