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。     

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。     

水声引信双门控制自调周期抗邻弹干扰方法

多枚深弹齐射时,在有效探测范围内,可能会出现邻弹干扰,引起引信误动。解决方法有多普勒频偏法和编码法:多普勒频偏法只能确定回波的存在,不能区分类别;编码方法的信号脉宽必须大于脉冲展宽,会增大探测盲区。受蝙蝠双耳对回波敏感的启发,设计一个双门控制信号,以降低近距离体积混响干扰和避免邻弹干扰,控制门内允许接收信号。若两个门内都有信号,则判断该信号为自身发射信号的回波;若第一个控制门内有信号,第二个控制门内无信号,由于多次探测发射信号周期是按规律变化,所以可判断该信号为非自身发射信号,排除邻弹干扰。实验表明,双门控制自调周期信号简单,使深弹水声引信对邻弹引信发射信号回波不敏感,且提高了测距准确率。     

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.     

无控飞行弹箭气动加热特性

针对无控飞行弹箭动态红外特征的数值计算问题,提出了一种计算其表面气动加热的数值方法。建立了155mm口径无控炮弹的六自由度刚体弹道仿真模型;取目标在亚声速、跨声速、超声速飞行状态下的弹道数据为来流条件,基于FLUENT进行了外流场数值模拟;分析了弹体表面压力、温度分布及驻点热流密度的变化规律,并与经验公式的计算结果进行了对比验证。结果表明,随着弹头曲率半径减小,驻点热流密度呈非线性增加趋势,马赫数越高,弹体表面的峰值压力和温度越高,且温度变化梯度越大;高温区集中于弹头及弹头部与圆柱部交接处,低温区分布在弹体尾部和底部,数值模拟与经验公式的计算值吻合较好。     

超宽带引信取样脉冲宽度与相关接收输出信号幅度关系研究

超宽带无线电引信接收机基于相关接收原理获取预设炸高处的目标回波信号,回波信号与经过延迟的取样脉冲信号进行相关运算得到引信接收机输出信号。优化取样脉冲宽度可以提高超宽带引信探测灵敏度。根据超宽带引信相关接收原理,建立超宽带引信相关接收数学模型,分析取样脉冲宽度与相关接收函数幅值的关系。发射脉冲宽度分别为50 ps、100 ps、200 ps时对引信相关接收输出信号进行仿真,仿真结果表明取样脉冲宽度与发射脉冲宽度相等时引信相关接收输出信号幅度最大;通过实验结果验证了该理论模型的正确性。研究结果适用于超宽带引信接收机优化设计。     

关联目标几何特征的激光引信探测距离统计分析方法

针对激光近炸引信可利用的目标信息有局限、回波特征提取难度大的问题,提出了一种关联目标几何特征的探测距离统计分析方法。建立了激光引信弹目交会模型,在脱靶量、脱靶方位角、飞行速度、光束夹角和光束覆盖角固定,攻击偏角和飞行落角在一定范围内随机取值条件下,对激光引信光束探测距离进行了统计分析。利用统计分析模型验证了光束能够探测到的目标最远特征点的距离为最远探测距离的理论,仿真结果与理论分析结果一致。该统计分析模型为激光引信光束设计提供了有效的验证手段。     

基于编码基因的多弹头落点激波定位

针对目前子母弹多弹头没有利用激波进行落点定位的空白,提出采用激波传感器组成测量阵列,对多个超音速弹头产生的激波信号进行采集处理,通过各传感器信号响应时间延迟估算得到每个超音速弹头的运动轨迹及落点坐标。对于辨识不同弹头激波信号到达传感器阵列的次序,引入编码基因及敏感系数概念,用敏感系数判断搜索出优良基因,根据激波到达阵列的信号无重叠这一假设,找出真实基因,得到最终弹头的落点坐标。仿真结果表明:该方法对子母弹多弹头的落点定位是可行的。     

三角波调频测距引信系统仿真研究

利用贝塞尔函数，经过计算推导得到三角波调频测距引信回波信号的数学模型。用VC 实现系统仿真，把仿真结果与实测数据进行比对，验证系统仿真数学模型的正确性。对仿真得到的二次、四次回波多普勒信号取其包络，分析炸高分布情况，验证调频引信定距高度不受落速、反射系数N(不同地形背景)和弹着角的影响。     

激光引信目标模拟器的设计及性能分析

激光引信是制导武器普遍使用的近炸引信,然而在激光引信设计过程中模拟真实激光回波存在一定的困难。目标模拟器是激光引信仿真系统中的一个重要组成部分,它主要是用来模拟随目标反射特性及弹目相对位置而变化的激光脉冲,为激光引信提供一个与实际工作环境相接近的回波信号,便于考核引信在不同情况下的启动性能。本文首先分析激光引信目标回波信号功率模拟方法,并给出了激光引信目标模拟器的组成、软件设计及硬件实现,最后对引信目标模拟器的性能进行了分析。     

基于时频分布的伪码引信抗AM-FM干扰技术

分析了AM-FM干扰对伪码体制引信相关检测的影响,分析表明,当AM-FM干扰强度超出伪码体制引信的抗干扰容限时,其相关输出严重恶化,必须在相关检测前去除AM-FM干扰.通过Wigner-ville分布将被AM-FM干扰污染的引信回波信号转换到时频域,在时频域构造一时频滤波器,然后利用时频重构技术恢复出AM-FM干扰,最后在时域将恢复出的干扰从接收的引信回波信号中减去从而抑制掉了AM-FM干扰.通过仿真分析发现该方法能有效地去除强干扰,相关输出得到明显改善.     

激光引信双向驱动单发单收大视场探测技术研究

由于受系统功耗和空间的限制,常规弹药激光引信无法采取多个激光器和多个激光接收器实现多发多收,同时传统的激光大视场探测方式无法满足小型化、结构简单的需求。提出一种新型的双向驱动单发单收大视场探测方案,建立弹目交汇捕获率数学模型,分析了不同弹目距离以及不同转速下目标捕获率。并针对系统电磁干扰影响因素,采用多种方法复合屏蔽电磁信号对回波信号的干扰,加工制作了原理样机,进行了抗电磁干扰实验以及不同距离动态旋转目标探测实验,结果表明本方案能够有效屏蔽系统电磁干扰,在转速50 000 r/ min 时能保证距离为8 m 的目标可靠捕获,使大视场全向探测激光引信在常规弹药上的应用成为可能。     

弹道导弹中段诱饵空域分布研究

为实现弹道导弹中段诱饵有效迷惑和欺骗的目的,对诱饵释放后的运动轨迹和空域分布进行研究。基于椭圆轨道理论,构建了诱饵与弹头的空间相对运动模型,探讨了防御系统雷达探测能力对诱饵空间位置的约束,并建立了诱饵有效空域分布模型;通过仿真计算,分析了诱饵释放后的运动状态及与目标弹头的相对位置变化关系,并得到在一定雷达探测能力约束下的诱饵有效空域构型。     

弹头部圆弧曲线的气动设计

文中应用数值仿真软件对某弹头部的三种设计方案进行了外流场数值仿真,在仿真结果的基础上对弹头部气动参数进行对比分析,得出了较优气动外形.从而验证了外流场数值仿真方法是弹箭气动外形设计的一种快速、高效的方法,相对风洞实验,具有设计效率高,研制成本低的优点.     

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。     

引信数字化炸点控制算法研究

根据反战术弹道导弹与目标交会时的特点，给出了弹目交会的模型，并通过对传统侧向探测引信起爆算法加以改进，推导出反战术弹道导弹引信的最佳炸点控制算法。最后通过仿真绘出了交会条件中各参量与起爆延时的相互关系图，证明了文中的相关结论。     

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.     

SAR无线电引信目标定向探测模型及仿真

为了提高打击地面目标无线电引信定向起爆控制能力,提出一种基于合成孔径雷达(SAR)的对地无线电引信目标定向算法。通过构建弹目交会场景,采用SAR原理合成得到窄波束,对两波束的回波信号进行和差计算得到目标与弹轴的夹角。仿真结果表明,该算法对弹目交会角在39°～64°的方向,目标定向识别误差不大于1.2°,表明了SAR技术能够大幅提高无线电引信对目标的定向精度和算法的泛用性,能够为无线电引信目标定向起爆技术提供技术支持。     

激光引信脉冲回波的变系数相关检测法

激光引信在云雾背景环境中探测目标时,探测器会接收到与目标反射回波功率相当或较大的云雾后向散射回波,回波信号信噪比低,传统的相关检测法不能实时有效提取目标信息。针对这一问题,提出滑动窗变系数相关检测法。该方法在互相关检测原理的基础上,采用发射信号作为滑动窗模板,匹配被变系数修正后探测信号。通过设定相关系数的阈值,该方法可以利用云雾回波和目标反射回波与模板信号不同的相关性来检测目标信息。仿真结果表明,一定量样本运算后,得到引信系统合适的相关系数阈值,大量样本运算验证该阈值,算法成功率大于92.4%。     

低信噪比下脉冲激光引信回波信号检测算法

在有强背景噪声干扰的实际战场环境下,激光引信回波信号将淹没在背景噪声之中。文章提出了基于相关检测的激光引信回波信号检测算法,分析了利用相关检测方法检测出激光引信回波信号的可行性,仿真表明,相关检测能够有效地提取出被噪声淹没的微弱回波信号。最后对相关检测对激光引信检测概率的影响进行了分析。