激光引信信号处理器屏蔽与互相关组合滤波技术

针对激光引信内部高压源的干扰以及激光引信定距目标回波信号信噪比低的问题,基于激光引信信号处理器研究了屏蔽壳体与互相关滤波技术结合抗干扰方法。该方法首先对带孔的屏蔽壳体与互相关滤波算法进行设计,通过其所受到的电磁干扰可以近似模拟干扰平面波,使用不同孔、材料的屏蔽壳体与互相关组合抗干扰。使用HFSS与ModelSim仿真得到滤波结果,双孔铜制屏蔽壳体与互相关结合滤波提升信噪比约为33 dB,双孔屏蔽壳体与互相关单独滤波提升信噪比分别为23.4 dB和8.9 dB且大于其他组合。结果表明,双孔铜制屏蔽与数字滤波结合的方法可以提升激光引信信号处理器的抗干扰能力。

调频连续波激光引信精确定距幅度平方相干算法

在云雾环境中,粒子会对激光进行散射和吸收,使引信回波信号受到很强的干扰,目标信号难以提取和识别,这给激光引信在设定距离处准确输出起爆信号造成了一定的困难。针对这一问题基于蒙特卡洛仿真方法建立了云雾环境下调频连续波激光引信的多次散射模型。该模型模拟了光子的多径传播和多次散射;同时,利用幅度平方相干(MSC)算法实现调频连续波(FMCW)激光引信的精确定距,并和快速傅里叶变换(FFT)算法处理结果进行对比。仿真结果表明,MSC算法在云雾环境中有良好的抗干扰能力,识别目标的正确率要高于FFT算法。该算法为FMCW激光引信抗云雾干扰提供了一种新方法。

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。

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。

基于时间数字转换技术的超短时间间隔测量

当要求脉冲激光在近距离(几米范围内)进行高精度测距时,将会遇到纳秒级超短时间间隔测量的问题。采用时间数字转换技术(简称TDC)实现了时间间隔最小到2 ns的超短间隔的时间测量,并能实现皮秒级的测量分辨率,解决了传统的脉冲计数法在超短时间间隔测量领域无法适用的问题,可应用于近距离下精确定距或连续测距。

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。

基于激光炸点指示的低速动态启动特性测试方法

针对目前脉冲激光近炸引信启动特性考核方法成本较高,试验数量少,难以满足引战配合设计需要的现状,提出了基于激光炸点指示的低速动态启动特性测试方法。该方法按照速度/频率缩比的模拟试验原则,实现引信启动特性的测试,并利用高亮度激光指示器进行启动点的炸点指示,实现引信启动区的精确定量描述。试验验证表明该方法试验结果显示直观,数据测量准确,计算简单,对试验载体要求较低,节约成本,适宜反复试验,便于进行数据统计。

光-磁复合方位动态探测概率密度统计分布

针对近程来袭目标方位全向精确探测问题,基于激光近程探测理论和磁近感理论,提出了光-磁复合方位测量方法。建立了近程探测脉冲激光信号模型和旋转扫描等效磁荷数学模型。利用Monte Carlo仿真实验方法,研究了方位角测量统计分布规律,分析了传感器与磁芯间距、旋转扫描探测周期和信号检测阈值对方位角测量统计分布规律的影响。结果表明:方位角测量概率密度分布随着传感器与磁芯间距的增加向左迁移,且半峰全宽增大,均值偏离真实值;测角分布峰值随着旋转扫描转速的增加而变大且向较大的角度移动;随着阈值增加,测角分布变得集中,达到最大值后趋于分散,峰值前后测角分布曲线呈现出不同的上升沿和下降沿。

偏振技术在激光引信抗烟雾干扰中的应用分析

激光引信如何抗云、烟环境干扰一直以来为该领域的研究热点。利用人工实体目标反射与烟雾后向散射回波的偏振度差异,设计了一种基于偏振探测的激光引信。该探测系统对烟雾后向散射信号产生消光效应远大于目标探测信号,选择性的降低了引信接收烟雾后向散射信号的能力。并结合激光引信的阈值探测原理和探测概率曲线,理论计算了该偏振探测系统对烟雾的探测概率降低到原探测系统的0.4%。最后结合工程研制经验,分析了该探测系统通过系列措施,既能保证其对目标的探测,又可大幅降低对烟雾的探测概率,而有望成为本质提高激光引信抗环境干扰的新方法。

激光引信抗干扰技术分析

针对激光引信易受云雾、烟尘干扰的特点,利用云雾、烟尘及模拟阳光产生装置,设计了一组激光引信干扰实验。模拟激光引信与目标交会过程中云雾、烟尘及阳光等对激光引信的干扰,并根据实验数据,分析了云雾、烟尘及阳光对激光引信的干扰机理和特征,提出了抗阳光、云雾等干扰的措施。

成像引信联合变换相关目标识别关键技术

为提高引信及制导等武器系统目标识别精度及实时性,阐述了联合变换相关非合作目标激光成像识别技术的研究状况,指出了复杂战场环境下三维联合变换相关非合作目标识别的三个关键技术:1)目标距离与回波强度的高精度获取;2)复杂背景下三维联合变换相关器互相关峰的提取;3)高速运动下三维联合变换相关器畸变不变识别。对该技术在引信及导航、制导等系统中的应用前景进行了展望。

引信保险机构双环境力加载模拟装置

针对炮弹发射时受到后坐高冲击和旋转高离心双环境力的连续加载,使得其加载过程难以近似模拟的问题,设计了引信保险机构双环境力加载模拟装置。该装置运用储能飞轮、高速碰撞以及旋转离心激励,通过调节转盘的转速和碰撞介质,可以调整过载加速度的幅值和脉宽。试验结果表明,该装置对引信保险机构可实现后坐冲击过载达上万g、旋转离心过载达上千g的双环境力的连续加载模拟。

一种基于形态点特征的目标识别方法

脉冲激光扫描探测体制激光引信的处理对象一般为目标局部图像,由于获得的图像信息少,而且弹目交会姿态复杂多样,局部图像变化较大,识别比较困难。针对这一问题,提出了一种基于形态点特征的目标识别方法。该方法通过回波处理识别云雾目标,利用面积特征排除鸟类干扰,然后用形态学的处理方法对目标图像矩阵进行处理,提取形态点特征,利用点特征进行目标判别。进行了云雾回波实验并作了回波处理仿真,然后利用三维飞机模型对飞机姿态模拟,用得到的150个多种姿态的局部飞机图像进行了算法的验证,结果表明,92%能够进行识别,对弹目交会姿态适应性较强。

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%。

红外成像引信技术研究

在针对传统引信无法识别目标特定部位的基础上,提出了采用红外成像引信把目标看成体目标,使它对目标的特定部位打击成为可能,并且建立了引信起爆控制模型。

MEMS保险机构加载模拟装置

针对火箭弹引信主动段时间较长,已有的实验设备无法模拟解保过程中加速度变化的问题,提出了MEMS保险机构加载模拟装置。该装置具有两个旋转机构,分别由电机和扭簧驱动。通过改变电机的转速和扭簧的力矩,可以在一定范围内调整加速度幅值和加载持续时间。实验结果表明,该装置具有结构简单,操作方便,适用范围广的特点,对MEMS安保机构可实现数千g加速度和数毫秒持续时间的加载模拟。

光纤在激光动态定距测量中的应用

该文介绍了一种利用光纤本身具有的高精度相位延迟的性质 ,将光纤传感技术应用于激光动态定距测量系统中 ,通过测量参考光路与测试光路的光信号之间基于光程差而引起的相位差 ,来测量预定距离的一种原理方案。根据鉴相的理论基础 ,该文阐述了光纤传感器在动态定距测量系统中的功能 ;针对特定的环境 ,对鉴相系统作了重要改进 ;分析了改进后系统的测距灵敏度、精度 ,讨论了改进后系统所具有的优点 ,并对系统的应用和发展前景作出评估。

基于小波变换的提高激光引信测距精度研究

为了满足激光引信精密测距的技术要求,通过建立目标回波信号的数学模型,利用Matlab对传统测距算法中的前沿鉴别法、恒定比值鉴别法和峰值检测法进行仿真,在研究的基础上提出了一种基于小波变换模极大值的测距方法。通过误差仿真分析,对比了四种算法的优缺点,结果表明小波变换法的效果明显优于传统算法,可将测距误差控制在厘米量级。

基于雪崩效应的小型激光激励源电路研究

为了获得高功率、窄脉冲探测激光,提出了一种基于雪崩效应的小型半导体激光激励源电路实现方案,分析了激励电路产生高压窄脉冲信号的原理,介绍了其组成单元信号整形电路、直流偏置电路和高压脉冲产生电路的硬件设计。测试表明,该电路能够输出电压约460V、脉宽小于6.0ns、下降沿约2.5ns的脉冲激励信号,印证了原理设计的正确性。该电路具有高性能、小体积、高可靠和易适装的应用特点,能够有效满足某激光引信对激光激励电路的任务要求。

一种基于激光散点的回波信号融合处理方案

通过分析激光散点回波信号特性,采用复合散点目标特性合成方法对散点回波信号进行合成,合成后的回波信号具有人为或自然噪声,针对合成后的回波信号特性,选用并调整一系列的信号处理方法,对合成后的回波信号进行处理,通过仿真分析,能获得较好的融合效果和处理精度。从采集散点回波信号到合成回波信号,再到处理合成后的回波信号,整个过程构成了一种完整精确的激光散点回波信号融合处理方案。