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。     

几何截断定距激光引信系统参数优化

几何截断定距激光引信因其结构简单、定距精度高、抗干扰能力较好，在低成本弹药中有较大的应用需求，其定距距离和精度与系统参数设计密切相关。为设计满足要求的几何截断定距激光引信系统参数，建立几何截断定距回波功率模型，分析系统参数的变化对工作距离的影响，揭示工作距离与系统参数的关系，并计算得到满足条件的系统参数取值区间，对比分析后得到理论上的最优系统参数d=63 mm、r=35 mrad、t=10 mrad、r=0.5 rad、t=0.45 rad，设计激光定距模拟实验平台验证设计结果，实验结果与理论一致，表明设计参数能够满足系统要求，该研究可为几何截断定距激光引信的参数设计提供参考。     

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。     

小开口级联同步扫描水下激光引信设计与建模

针对目前大开口水下同步扫描激光引信存在空间利用率低和扇形盲区的问题,提出一种 小开口、5组扫描单元级联的设计方案,以实现透光窗口的小型化,提高水下激光引信的整体强度和空间利用率。针对该方案采用同步扫描多参数优化设计方法,得到小开口激光引信的最佳扫描频率、最佳脉冲频率与各扫描单元的通光时间。建立弹目在不同交会姿态下的回波能量分布模型,获得最小回波能量及其对应的弹目交会姿态。对典型弹目交会状态进行了计算模拟仿真。仿真结果表明：所提方案在提升可利用空间、解决扇形盲区的同时,满足了弹目在各种交会姿态下的探测需求,为水下同步扫描激光引信的设计提供了参考。     

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。     

水下激光引信回波功率研究

针对目前水下激光引信无法选取其激光器合适的发射功率,对水下激光引信的回波功率展开研究。为计算应用于相关海域的水下激光引信所需的激光发射功率,通过推导水下激光引信探测目标的回波功率方程,计算海水各成分对532 nm绿激光的衰减系数,最终获得水下激光引信探测给定距离时所需的发射脉冲激光峰值功率计算公式。对所得公式在不同海水参量条件下进行仿真计算,仿真结果表明:对于应用于一般较清洁海域的水下激光引信,选择峰值功率不小于10 kW的脉冲激光器就能够探测到10 m处的目标,满足激光近炸引信的使用要求。所得的仿真计算结果可为水下激光引信应用于不同海域时激光发射功率的选择提供理论依据。     

水下单光束扫描探测系统光路参数优化设计

针对水下单光束扫描探测系统探测水中近场目标的需求,为抑制海水后向散射干扰,提高系统信噪比,对系统光路参数进行了优化设计。通过推导系统盲区距离公式、水中目标回波和后向散射功率方程,分析了系统探测区域和信噪比同光路参数的关系。在不同水质条件下,基于粒子群算法(PSO)对光路参数进行了优化计算。结果表明:对探测区域为6-10 m的系统,当发射光束与接收视场平行,接收视场半角为9 mrad,收发间距为10.6 cm时,系统信噪比达到最佳。为验证理论模型的正确性,设计了水下激光探测光路模拟系统,测试不同光路参数下系统信噪比,实验结果与理论值一致。优化结果可为水下单光束扫描探测系统光路设计提供理论依据。     

有限空间的尘浓度分布规律数值模拟研究

针对激光引信抗尘干扰能力研究问题,提出一种尘实验室设计方案。在实验室条件下形成一个浓度均匀且可调节的尘实验平面,进而对激光引信抗尘干扰能力进行定量分析。采用k-ε湍 流数学模型和离散相模型,基于混合差分格式和同位网格的压力耦合方程组半隐式方法,利用计算流体力学软件Fluent对尘实验室进行数值模拟,得到计算域内不同截面的尘浓度分布情况和浓度随时间的变化趋势。结果表明：尘平面均匀浓度受鼓风口风速和鼓料口质量流率的影响,与风速呈线性规律增长,与质量流率呈指数规律衰减;自然风可以加快尘的沉降速度。     

基于DHGF算法的激光线扫描成像引信目标识别方法

为了解决目前目标识别方法应用平台难以实现小体积、低成本的问题,利用线扫描完成激光引信的探测成像,得到了DHGF算法的样本矩阵,建立了基于激光线扫描成像引信的四元评价算法对典型目标的识别模型。该模型使用德尔菲法确定目标轮廓相似度指标集;采用层次分析法确定指标权重分配;运用灰色系统理论确定评价灰类,得到单因素模糊评判矩阵;通过模糊数学理论得出目标识别的评价结果。该算法克服了在小样本数据的情况下,目标识别过程中的模糊性、不确定性等问题,并完成了对典型目标的仿真。仿真结果表明:该算法具备对典型目标的识别能力,可为激光扫描成像引信目标识别提供参考。     

单光束脉冲激光引信扫描频率和脉冲频率研究

为确保反鱼雷鱼雷（ATT）与来袭鱼雷交会过程中激光近炸引信能够探测到目标,推导能够满足要求的扫描频率和脉冲频率计算公式。研究激光近炸引信工作原理,得到激光近炸引信恰能探测到目标所需的激光束最低扫描频率和脉冲激光最低脉冲频率的临界条件。采用三种坐标系描述ATT 与目标间的交会关系,基于交会关系和临界条件,建立最低扫描频率和最低脉冲频率计算模型,获得最低扫描频率和最低脉冲频率的变化规律,并通过模拟试验验证所建理论模型的正确性,试验结果与理论计算结果吻合。计算拦截不同典型目标鱼雷时所需最低扫描频率和最低脉冲频率取值。所得计算模型和结果可为激光近炸引信应用中扫描频率和脉冲频率设计提供理论依据。