调频连续波激光引信回波特性仿真分析

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,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。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,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。     

近距云雾散射激光回波特征

云雾后向散射会产生引发激光引信虚警的回波信号,针对激光引信与云雾边缘的间距对回波特性影响的定量研究鲜有报道。基于蒙特卡罗法,对云雾散射回波进行了模拟仿真分析,并定量给出了云雾散射回波的波形、波峰位置和峰值功率随引信与云雾边缘的间距H*的变化规律。研究结果表明:在激光引信参数给定的条件下,随着H*的减小,云雾散射回波波形更趋近于高斯波形;当盲区距离H0>0.6 H*时,回波波峰位置主要由盲区距离决定,波峰位置随间距H*的变化不明显;当H0<0.6 H*时,波峰位置随间距H*增大而增大。分析表明:仿真结果符合云雾对传输光束的散射规律,可以为激光引信的目标识别提供技术支撑。     

激光引信云雾后向散射的特征与识别

研究了激光引信云雾后向散射的特征与识别。首先提出了云雾后向散射信号的数学模型，然后论述了光子一次散射条件下云雾气溶胶介质信号基本特性、多次散射对于反射信号幅值生成的影响、脉冲宽度和形状对后向散射信号幅值的影响、云雾后向散射信号的统计特性。从抑制云雾后向散射的角度，着重论述这些特性与激光引信参数的相互关系并指出设计方向。归纳了三种云雾后向散射的识别方法：简单的幅度识别，回波脉冲波形宽度识别以及表征目标与云雾轮廓的回波序列峰值包络图形识别。在分析比较后，提出应大力研发微宝石脉冲激光引信与新型电光扫描激光引信。     

复杂目标激光引信回波仿真

基于辐射度学原理给出激光引信回波仿真模型.目标表面材料的光散射特性用双向反射分布函数(BRDF)表征.目标和激光波束的相互作用由目标表面光散射特性、目标形状、激光脉冲的时间和空间分布决定.分析复杂目标近场回波特征与各影响因素的关系,结果可用于激光近炸引信目标探测算法设计,也可用于引信半实物仿真.     

连续波体制引信多谱峰特性目标检测方法

针对连续波多普勒体制引信在环境噪声较大时检测目标能力较差的问题，提出一种基于多谱峰特性的连续波多普勒引信的目标检测方法。该方法利用目标信号的多谱峰特性来区分目标信号与噪声。仿真实验结果表明，该方法能够有效提高连续波多普勒体制引信的目标检测能力。     

脉冲激光引信探测平面目标的回波特性研究

针对脉冲激光引信在高速动态试验时测距精度低的问题,建立了平面目标的脉冲激光回波模型。基于激光雷达方程并结合实际的发射波形与光强分布,利用解析方法推导了平面的回波信号功率方程。在充分考虑目标表面特性与结构尺寸基础上,仿真分析了不同参数对回波波形与信噪比的影响。对脉冲激光引信进行了回波试验,结果表明：实际回波波形与数值计算得到的回波波形保持一致,且峰值随着入射角的增大而衰减,峰值时刻前移。研究结果可为脉冲激光引信在高速动态条件下实现高精度测距提供理论参考依据。     

激光引信收发间距对云雾回波的影响

云雾后向散射会产生引发激光引信虚警的回波信号,针对激光引信收发间距对激光引信云雾回波影响未见定量研究报道,基于蒙特卡罗法,对云雾散射回波特征进行了模拟仿真,并定量给出了云雾散射回波的波形、脉宽、波峰位置和峰值功率随收发间距的变化规律。仿真结果表明:当引信处于云雾中时,收发间距越大,散射回波相对于发射脉冲的波峰延时和展宽程度越大,而峰值功率越小,且盲区距离越小或云雾能见度越大,峰值功率随收发间距增大而减小的速度越小。分析表明:仿真结果符合云雾对传输光束的散射规律,可以为激光引信的目标识别以及收发视场参数的优化设计提供依据。     

激光引信抗超低空地杂波干扰技术研究

研究近距地物激光散射特性。叙述了激光引信地杂波干扰成因以及几类地物反射率的一般规律。对树木的激光后向散射信号特性进行了实验研究．并从回波信号幅度、波形和距离效应方面进行对比分析，获得一些实用的结论。为了定量研究树木散射信号特性，还建立了树木散射信号的数学模型。在对地杂波的干扰特征进行归纳后．综述了激光引信抗地杂波干扰技术。综合运用这些技术可以获得良好的抗地杂波干扰效果。文末还简述了激光引信的技术发展。     

激光引信地面背景近场散射特性研究

针对激光引信地面背景近场散射特性仿真建模的问题,介绍了激光引信近场散射特性原理,建立了激光雷达散射截面和散射回波的仿真模型,分析了激光引信在几种不同地面背景、同一地面背景下不同交会状态的近场散射特性,可以为激光引信抗地面背景干扰设计与验证工作提供依据。     

连续波对三角波调频无线电引信的压制干扰效应分析

为了研究对三角波调频无线电引信的干扰方法及干扰效果,采用连续波对其进行干扰。发现当干扰信号达到一定能量后可以压制真实的目标信号。通过理论分析和计算机仿真证明,产生这种现象的原因是由于连续波干扰信号在混频后具有很宽的频带范围,覆盖和压制了目标回波信号的谱线。由于干扰信号不能满足距离和速度判别条件,所以引信不会误启动。     

无线电引信近场目标特性研究

阻无线电引信近炸、碰炸的自适应控制为应用背景，建立了目标近场散射特性模型，旨在得出引信处于目标电磁散射近区时，近炸和碰炸情况下的多普勒信号及其频谱的变化规律。针对连续波多普勒体制引信，讨论了点目标情况多普勒信号以及频谱的变化规律，进而研究多点目标，给出了多点目标回波信号以及多普勒频率的仿真结果。采用物理光学法和物理绕射法建立体目标的散射特性模型，并给出了多普勒频谱特性分析方法。     

基于生成对抗网络的伪码调相脉冲多普勒引信引导式干扰方法

针对低信噪比环境下难以精准估计复合调制引信信号参数,造成传统引导式干扰方法对伪码调相脉冲多普勒引信干扰效率低的问题,提出基于生成对抗网络（GAN）的伪码调相脉冲多普勒引信引导式干扰方法,实现低信噪比环境下对伪码调相脉冲多普勒引信的有效干扰。对伪码调相脉冲多普勒引信下变频获取中频信号并预处理,获取去噪处理后的时频分布及相位等信息。通过GAN模型利用时频分布数据进行数据生成,在低信噪比环境下无需估计引信参数即可生成与引信中频信号相关度极高的数据。将获得的数据利用逆变换生成时域波形重构出引信干扰信号。实验结果表明,在低信噪比环境下,基于GAN的伪码调相脉冲多普勒引信引导式干扰方法能够对伪码调相脉冲多普勒引信产生良好的干扰效果。     

基于互相关时延估计的激光引信远距离定距

激光引信远距离定距目标回波微弱、信噪比低,针对传统脉冲式激光测距方式探测困难且测量误差大的难题,提出了基于互相关时延估计的数字化激光引信远距离定距方法。该方法首先通过快速傅里叶变换将发射脉冲和回波脉冲由时域变换到频域,然后对发射脉冲串序列的傅里叶系数进行共轭运算,并与回波脉冲串序列的傅里叶系数相乘,最后通过快速傅里叶逆变换得到互相关函数,对互相关函数进行峰值检测得到回波时延,从而实现目标定距。实验结果表明:该方法可以在低信噪比下实现目标定距,有效增加了激光引信的定距距离,最大测量误差为0.35 m,误差主要来源于回波脉冲的展宽。     

阳光背景下小口径激光引信探测性能研究

为了研究阳光辐射对小口径激光引信探测性能的影响,结合大气阳光辐射传输理论和噪声产生机理,建立了光电探测器表面阳光辐射功率模型和系统信噪比模型;分析了激光探测装置和探测目标不同空间位置以及系统带宽对系统性能的影响;结果表明：探测目标与探测装置的空间位置对系统探测性能具有不同的影响：系统信噪比随着接收装置表面倾斜角θ增大而增强,当θ＜0．4 rad时,系统信噪比SNR＜5;当探测距离大于10 m时,信噪比基本为0,激光探测系统失效;目标表面倾斜角γ越小对系统的影响越大,当γ＝0．6 rad时,系统最大信噪比仅为12;选取合适的接收系统带宽对激光引信抗阳光干扰和信号接收有着重要的作用;该结果为提高系统探测性能提供了一定的依据。     

基于双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测

目标检测是毫米波多普勒引信信号处理的重要内容，在目标检测过程中，传统功率谱等技术不能充分揭示隐含于目标回波中的高阶统计信息，不能消除噪声和杂波的影响，不利于目标特征分析及检测，因此提出了基于双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测技术，利用双谱及双谱对角切片进行特征分析及优化，通过对实测毫米波多普勒引信数据进行理论分析和试验仿真，结果表明采用双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测方法有效可行。     

激光引信脉冲宽度对目标回波的影响研究

基于窄脉冲激光引信的虚拟样机模型和目标近场散射模型,计算了不同脉冲宽度下的目标回波功率,并可定量给出目标回波的波形和峰值功率随发射脉冲宽度的变化规律.经过仿真模型验证,研究结果可以为窄脉冲激光引信的探测阈值和脉冲宽度等参数的优化设计提供依据.     

伪码无线电引信抗有源干扰分析

设计了伪随机编码调相无线电引信电路,分析了该引信的工作原理。通过有源干扰信号和伪码信号的互相关特性与伪码信号互相关函数对比,从理论上得出当干扰信号早于目标回波信号作用于引信时,只有干扰机发射的信号和引信发射的信号完全一致,引信才能误动作,其他情况下都不会对引信构成威胁。当干扰信号和目标回波信号同时作用于引信时,只要干扰信号的载波频率同引信的载波频率,有可能使引信瞎火。