非同轴激光雷达重叠因子的自校正系统设计

受振动,温度,预紧力变化等外部环境因素影响,激光雷达系统的激光发射光轴和望远镜接收光轴会发生变化,导致激光雷达系统的重叠因子发生变化,进而影响激光雷达系统的远场探测精度与探测稳定性。针对非同轴激光雷达提出开展重叠因子自校正的软硬件系统设计,采用二相电机驱动,具有自锁功能的蜗轮蜗杆发射光轴较正平台设计并搭建了激光发射光轴倾角调节系统,并以激光回波信号强度为校正判据寻找非同轴激光雷达系统收发光轴的最佳匹配位置。自校正过程采用粗扫描和细扫描相结合的方式,以实现校正精度和校正效率的综合考量,其中粗扫描采用环形扫时序,可在961 s内将激光发射光轴锁定在0.4 mrad×0.4 mrad倾角范围内;细扫描采用S形时序,可在441 s内实现激光发射光轴0.02 mrad的倾角调节精度。自校正前后的大气回波距离平方修正信号表明,设计的自校正系统能够实现非同轴激光雷达系统重叠因子的有效校正,并提升系统探测性能,为全天时,无人值守的激光雷达大气探测提供支持。

原向反射式大靶面光幕探测灵敏度分布特性

为了解决光幕探测能力不足的问题,提出了一种基于原向反射原理的大靶面光幕探测方法,根据探测系统的测量原理,建立了灵敏度分布模型,揭示了探测系统的灵敏度分布规律。进行了仿真与实验,仿真与实验结果均表明:随着弹丸过幕坐标与入射角逐渐增大,系统探测灵敏度逐渐下降;随着弹丸直径逐渐增大,系统探测灵敏度随之增强。在设定的参数条件下,当靶面为4 m×4 m时,系统可对直径6 mm及其以上的弹丸探测,指标要求探测捕获率不小于98%,目前实验中还未发现漏测情况,可以实现全靶面有效探测;建立的探测灵敏度分布模型对工程实践具有指导意义。

圆形阵列光电探测系统双目标识别方法

针对双弹丸同时着靶情况下的立靶坐标测量问题,提出一种圆形阵列光电探测系统的双目标识别方法。采用光电探测器件组成1个圆形的探测阵列,并将3个发光角度均为60°的扇形一字线激光器均匀设置于圆形探测阵列上组成探测光幕。当2发弹丸同时穿过探测光幕时,会在圆形探测阵列上产生6个弹丸投影,通过信号处理电路识别6个弹丸投影的中心位置,最后通过系统弹丸着靶坐标测量公式计算得到2发弹丸的着靶坐标。在对系统测量原理进行论述的基础上,建立了系统的弹丸着靶坐标测量模型,并对坐标测量误差进行了分析和仿真。仿真结果显示,系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差最大为2.7 mm,Y坐标测量误差标准差最大为0.6 mm。实验结果表明,系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差为2.22 mm,Y坐标测量误差标准差为1.98 mm。因此,该文所提出的系统可以有效测量弹径4.5 mm及其以上的双弹丸着靶坐标。

三角阵列光电探测的双弹丸识别方法

针对工程中3发及以上弹丸同时过幕为极低概率事件,提出一种基于三角阵列探测的双弹丸识别方法。采用光电探测器件搭建三角形测量阵列,配合3个一字线激光器构成双弹丸同时着靶识别系统。建立其测量模型,分析了x、y方向上的理论误差变化规律。静态模拟试验表明:有效探测区域为1 m×1 m,弹丸口径为5.8 mm的条件下,x、y方向上的实际测量误差分别为±3.5 mm与±3.2 mm,可有效地识别间距不小于4.74 mm的同时着靶双弹丸。

一种雷达天线高精度随动控制系统的研制

雷达天线指向角对于雷达探测性能至关重要,天线姿态由随动系统来精确地控制,其主要功能是:根据控制计算机控制指令,实现时天线方位伯的位置引导控制;实时采集天线的方位怕,反馈给控制计算机;具有方位角标定功能;具有随动使能安全保护功能:具有方位转动过载保护以及位置紧锁保护功能;具有与控制计算机的通讯功能;方位驱动、方位电机与方位码盘模块应具备功能检测、故障检测及故障定位功能,并能送出检测结果给控制计算机。具有电源、系统工作正常或故障等状态指示。本文详细设计了随动系统方案各组合和模块的系统组成、控制结构和接口关系,并详细阐述了后续系统的工作原理。为了实现上述功能,提出一种雷达天线高精度随动控制系统方案,下文中将进行详细阐述。

一种雷达天线俯仰伺服控制单元的设计与实现

为了精确、有效地控制雷达天线姿态角度,本文提出一种雷达天线俯仰伺服控制系统的设计方案。主控系统发出控制指令,实现对天线俯仰角度引导控制,并可以实时反馈俯仰角度的变化,同时具有极限限位、过载保护的功能。经过应用后可知,该系统具有体积小、重量轻、通用化、模块化等优点,可满足现有雷达系统的设计指标要求。

一种短靶距区截测速装置靶距标定方法

针对采用传统钢卷尺等方法无法精确测量光幕靶区截测速装置靶距,进而导致弹丸速度测量误差较大的问题,提出一种采用长靶距测速装置标定短靶距测速装置靶距的方法。将需要被标定的短靶距测速装置和一套长靶距标准测速装置进行比对测速,两套装置测量同一发弹丸在弹道同一点的速度,通过长靶距测速装置测得较为准确的弹丸速度,进而通过短靶距测速装置测得的时间和长靶距测速装置测得的弹丸速度,反求得到短靶距测速装置的靶距。通过理论分析和实验比对的方法,证明该靶距标定方法的可行性和标定精度。

多纵模高光谱分辨率激光雷达马赫-曾德尔干涉仪的视场展宽技术

考虑到多纵模高光谱分辨率激光雷达(MLM-HSRL)接收的大气弹性散射回波具有与激光器发射光束一致的高斯传输特性,因此分析马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光程差和透过率时必须要考虑发散角的影响。详细分析入射光束的发散角对大光程差MZI分光性能的影响,仿真计算得到基于空气腔的大光程差MZI所允许的光束发散角要≤0.4 mrad。为了降低发散角对大光程差MZI分光性能的影响,提出一种基于补偿玻璃的大光程差MZI的视场展宽技术。理论分析和仿真结果表明,视场展宽后系统可允许的发散角可达25.6 mrad,视场展宽技术极大地提升了大光程差MZI的分光能力。

Accurate measurement of aerosol optical properties using the multilongitudinal mode high-spectral-resolution lidar with self-tuning Mach-Zehnder interferometer

The multilongitudinal mode[MLM]high-spectral-resolution lidar[HSRL]based on the Mach±Zehnder interferometer[MZI]is constructed in Xi’an for accurate measurements of aerosol optical properties.The critical requirement of the optimal match between the free spectral range of MZI and the longitudinal mode interval of the MLM laser is influenced by the laboratory temperature,pressure,and vibration.To realize the optimal separation of aerosol Mie scattering signals and molecular Rayleigh scattering signals excited by the MLM laser,a self-tuning technique to dynamically adjust the optical path difference[OPD]of the MZI is proposed,which utilizes the maximum ratio between the received power of the Mie channel and Rayleigh channel as the criterion of the OPD displacement.The preliminary experiments show the feasibility of the MLM-HSRL with self-tuning MZI and the stable performance in the separation of aerosol Mie scattering signals and molecular Rayleigh scattering signals.