激光半主动导引头光学系统设计

激光制导导引头是当今最常用的制导装置,本文设计的激光半主动制导导引头由光学接收系统和一个四象限探测器组成。本文对四象限探测器的工作原理进行了分析介绍。结合激光器的发射功率、作用距离与四象限探测器的参数,对导引头光学系统参数进行了计算与分析,得到了系统入瞳的最小尺寸。应用ZEMAX软件对激光半主动导引头的光学系统进行了优化设计,并通过包围圆能量曲线、光斑均匀性等对光斑质量进行了评价。使用MATLAB软件对能量曲线进行拟合,根据拟合曲线对光斑的能量分布进行评价。

激光半主动比例导引头光学系统分析与设计

通过对激光半主动比例导引头工作原理和导引头光学系统的特点进行分析,并结合总体设计要求,提出设计一套波段为1.064μm,焦距38mm,瞬时视场±3°,线性区±1°的激光半主动比例导引头光学系统。用Zernike多项式模拟一个带有较大垂轴球差的波前,叠加在入射波面上,然后对系统进行优化,通过调整加入垂轴球差的大小来控制成像光斑的大小及光斑的均匀性,确定光斑直径为1.5mm。

CO_2激光半主动导引头控制系统仿真

详细阐述了连续系统数字仿真程序包在CO2激光半主动导引头控制系统中的应用。该程序包适用于单变量。可以面向方程,也可以面向框图。程序结构采用模块式。

激光半主动导引头光学系统设计与分析

激光半主动导引头作为一种精确制导的方式,已经在实战中得到广泛的应用。导引头通过对探测器上获取的激光信号进行数据处理以获取目标的位置信息,因此导引头获取激光光斑的能力将会直接影响导引头跟踪目标的性能。本文基于单四象限探测器的工作原理,根据导引头的设计指标,对光学系统的焦距及获取光斑的大小进行分析,应用ZEMAX软件对光学系统进行设计和优化。并从光斑大小、系统畸变和光斑能量分布均匀性等角度对光学系统的性能进行评价。根据评价结果可知该光学系统满足设计要求,获取的光斑质量较好。

直写式激光导引头标定系统误差分析

为提高激光导引头测角精度,研究了激光导引头测角误差的来源,并分析了直写式激光导引头标定系统误差。首先,分析了激光导引头内光学系统和探测器安装误差对导引头测角的影响;其次,介绍直写式激光导引头标定系统的工作原理,给出理想条件下转台转角和导引头测角关系;再次,为了提高标定后导引头测角精度,分析了标定系统存在的安装误差;最后,针对一次实际的标定过程,结合文中分析方法对标定系统误差进行了校正,导引头零位误差由校正前的2.5 mrad降低到了1 mrad以内。文中结论为直写式激光导引头标定系统中的结构安装精度要求提供了分析方法,进而提高了标定后激光导引头的测角精度。

一种激光半主动导引头高集成数字处理机的实现

激光制导武器目前正朝着通用化、标准化、系列化、小型化及多功能方向发展,针对激光半主动导引头小型化的需要,提出一种激光半主动导引头高集成数字处理机和伺服控制功能架构。本文详细阐述了该数字处理机的功能、组成和关键模块,提出了硬件和软件实现方法。通过IP核的模块化软件设计思想,系统相对于传统体制激光半主动导引头具有更高的适应性和应用价值。试验及仿真结果表明,该数字处理机满足设计要求,具有广泛的应用前景。

一种基于相关检测的激光半主动导引头自动增益控制方法

针对基于APD四象限探测器的激光半主动导引头对大动态目标跟踪过程中,自动增益控制使目标信号丢失和易饱和的问题,提出了一种根据实时回波信号的相关检测调整接收系统的自动增益控制方法。实验结果表明,应用基于相关检测的自动增益控制算法的激光半主动导引头可以更好的自适应于回波信号功率的变化,在宽动态范围内保证精确跟踪。

激光导引头跟踪回路的设计与半实物仿真

首先,为实现激光半主动导引头光轴的快速跟踪目标,根据光轴与弹目视线的误差角大小,将光轴进动速率分为线性区、过渡区和非线性区。为解决角速率的不连续性问题,采用Hermite方法设计了有约束条件下的导引头跟踪回路的进动方案。其次,介绍了激光制导武器的半实物仿真平台,建立了室内环境下的几何数学模型。最后,将未解锁的导引头搭载于五轴转台,以五轴转台的两自由度模拟导引头光轴的进动,其余三自由度模拟弹体姿态运动,通过在远、近边界初始条件下,通过弹道的半实物仿真试验,可以验证,导引头跟踪回路的设计方案在末制导段飞行过程中安全可靠,可以实现精确命中目标。

激光半主动导引头数字控制器的设计与研究

对激光半主动导引头进行分析、数学建模和设计,通过接入不同的输入信号设计相应的数字控制器,研究不同的输入下能否构造出合适的最少拍无文波数字控制器,再通过数字控制器的程序实现使激光制导武器可以稳定追踪目标。经MATLAB仿真得出符合要求的系统输出波形。

捷联导引头积分比例导引制导精度

积分比例导引制导是适用于全捷联半主动激光导引头的一种典型制导方案。为解决该制导方案下的命中精度分析问题,提出了一种基于伴随法的精度分析方法。首先,建立了积分比例导引制导律模型,并给出了一种具有较强工程实用性的积分比例导引制导律实现方法;其次,在分析制导回路各项误差源特性的基础上,利用伴随法得到了各误差源对脱靶量的影响。分析结果表明,制导精度与比例导引导航比、自动驾驶仪的动态特性密切相关。得到的结论可以为工程上利用全捷联半主动激光导引头进行制导提供重要参考。

某型激光导引头距离波门技术应用研究

激光半主动导引头原理是捕获目标漫反射的激光信号,来锁定并跟踪固定/移动目标,但易受到大气后向散射形成的回波信号干扰。本文以距离波门技术按照时间的先后区分后向散射光和目标反射光,使目标反射光在激光接收器选通工作的时间内到达并成像,保证导引头对目标回波准确的捕获。结果表明:利用本方法,导引头在低亮度、大气传输特性差或者后向散射严重等恶劣天气条件下,依然准确探测目标信息,有效提高了激光半主动导引头的捕获精度。

激光半主动制导技术的新发展

对激光半主动制导技术的特点和激光半主动制导武器的现状与发展进行了综述。结合最新的实战检验成果与国际防务市场的动态,就激光半主动制导技术的新的发展方向与趋势,从武器系统、导引头和照射器等方面,进行了分析与介绍。对新世纪激光半主动制导技术的发展进行了预测。

半主动激光制导中光斑参数分析

在激光制导广泛应用于各国的背景下,由于试验场所要求复杂,天气影响等问题,提出半主动激光制导方式,在整个试验当中,激光光斑的分析至关重要,决定着整个试验的成败,分析了影响激光光斑变化的影响因素,从而采取相关措施进而提高试验的总体性能。

激光制导武器半实物仿真系统的设计与实现

首先,以某激光制导弹药为背景,提出了室内半实物仿真系统的总体设计方案,介绍了一种激光半主动导引头的工作原理。其次,在室内局限环境下,建立了弹目几何关系的数学模型,研究了导引头入瞳光学特性,并根据制导与控制系统的工作原理,设计了末制导段弹道的半实物仿真模型。最后,设置两种末端制导的初始条件,引入导引头和角速率陀螺等弹上部件进行多次弹道仿真试验。试验结果表明,基于该导引头和角速率陀螺的制导与控制系统设计合理,可以实现精确打击。

激光制导武器半实物仿真的误差分析与校正

根据激光半主动制导武器的特点建立了该类武器制导与控制系统半实物仿真模型。通过分析误差对半实物仿真的影响,指出几何误差的影响较大,并建立了误差数学模型。通过数学仿真,在脱靶量的允许范围内给出了最大允许角误差。为消除误差,设计了导引头闭环跟踪半实物仿真实验。利用仿真结果建立了误差参数超定非线性方程组,并使用牛顿迭代法和加权最小二乘法的组合算法来解算。此项研究工作有效地提高了仿真精度,同时也提高了基于该类平台半实物仿真实验的置信度。

一种基于半导体激光二极管的激光目标模拟器

激光目标模拟器是激光制导武器研制、生产及半实物仿真时的重要测试仪器之一,用来模拟随气象条件、目标反射特性及飞行距离变化而变化的激光脉冲,为激光制导武器提供与实际工作环境相接近的激光目标回波信号,便于考核激光导引头的跟踪性能。文章提出一种基于1 064nm半导体激光二极管的激光目标模拟器设计方法,模拟实战中接收的激光目标回波,可满足多种激光半主动导引头研制需求。

基于INS/LAS组合末制导方法研究与仿真

为提高巡航导弹末制导性能和精确打击能力,研究基于惯导/激光主动导引头组合末制导方法,即利用激光导引头的测量信息,估计惯导系统误差并修正惯导系统的状态参数。针对末制导阶段导弹运动复杂,系统状态易发生突变和量测噪声不确定的特点,提出了改进的Sage-Husa滤波算法,并结合巡航导弹末制导导引规律进行了仿真验证。结果表明,该滤波算法对提高制导系统精度和可靠性十分有效。

飞行器制导控制关键技术之课程拓展

随着飞行器制导与控制理论与应用的发展和成熟,进行飞行器制导控制关键技术的课程拓展成为航空宇航类专业的必要任务。以激光半主动导引头为例,提出了实验室内半实物仿真、运用火箭撬仿真平台的室外半实物仿真及结合激光制导抗干扰技术的半实物仿真等课程模式拓展的建议。通过分析可知,采用不同的方法对飞行器制导控制关键技术的认知及应用具有深远的意义。

未来陆军的网络化精确攻击导弹

介绍美国陆军即将装备的一种借助网络对活动目标和时间敏感目标实施精确攻击的导弹,美国陆军称之为精确攻击导弹(PAM)。首先从总体性能、双模导引头技术、固体火箭发动机、数据链、飞行弹道特点等方面详细介绍了PAM,最后给出了作战使用情况。

末段脉冲修正迫弹攻击区建模与仿真

为了确定采用激光半主动制导的末段脉冲修正迫弹的攻击区域,建立了导引头目标捕获域模型,分析了迫弹受到的脉冲控制力及控制力矩,推导出六自由度有控弹道方程组,给出了脉冲最大修正区域模型,并提出了攻击区建模和仿真的方法。利用上述模型对给定启控条件下的攻击区进行了仿真计算,得到了不同导引头参数及不同脉冲冲量作用下的攻击区域图。结果表明,提供的模型及仿真方法适用于该类弹箭攻击区的求解,对于导引头、脉冲发动机的设计也有一定的参考价值。