固体弹标采用脉冲群调制的光学跟踪

采用固体弹标的光学跟踪和编码技术,易于与现用的导弹制导装置结合,能增强抗干扰能力,在最大射程上性能不受影响。固体弹标安装在导弹的壳体内,在低频调制信号的相隔半周时,发出光能高频脉冲群。发出的光调制信号被导弹发射阵地的光学跟踪器接收,以此实现导弹与发射阵地之间的光联系。只要发射阵地的可见光跟踪器的瞄准线对准被跟踪的目标,导弹的控制装置就能响应于来自导弹和可见光跟踪器的输出信号,并产生出瞄准线与导弹飞行方向之间的误差信号。导弹偏离瞄准线所指的航向,就会产生误差信号,并将修正指令传输给导弹,修正偏航。固体弹标包括一个有高频输出的时钟,它的输出是用分频低频调制的,通过功率驱动器与砷化镓(GaAs)大功率二极管列阵耦合。二极管列阵响应于矩形波输入信号,产生一个光信号。这个用脉冲群调制的信号,被光学跟踪器的探测器的前置放大器接收。探测器的二极管列阵被进入的光信号激活,响应于输入波,产生出一个电信号。此信号经过滤波和解调,取得低频调制波。然后,将此低频与现用的误差探测装置相连接,便产生出制导指令信号,传输给导弹,修正偏航。     

一种架束式激光制导仪的基本组成和制导过程

基于驾束式激光制导的原理和方法,较详细地分析了一种激光驾束制导仪的目标瞄准具、激光器、引导光束形成装置等基本组成部件和功能,并作了简单的计算。分析了一种驾瞄准制导仪对导弹的制导过程。     

狙击步枪瞄准线偏差测量与电击发控制研究

为了测量智能瞄具狙击步枪系统瞄准线偏差,控制击发时机并提高射击精度,提出了滤波加权融合方法与线性预测击发判据。运用卡尔曼预测滤波对脱靶量滞后进行补偿,得出瞄准线偏差; 将陀螺数据滤波后积分得出另一瞄准线偏差; 根据加权融合算法,得到加权融合后瞄准线偏差。建立了基于陀螺信号、融合信号和电动击发装置特性的线性预测击发判据; 搭建了dSPACE实验测试系统,进行了瞄准线偏差测量实验和模拟对比射击实验,结果表明:滤波加权融合后的信号基本可表示瞄准线实际偏差;在滤波加权融合方法与线性预测击发判据条件下模拟射击时,弹着点分布在0.05 mrad圆内的概率为85.7%,高于简单控制击发模式下53.33%的概率。     

高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

目标光学跟踪和指示系统

光学瞄准系统由瞄装准置(10)、控制板(50)和显示器(60)三部分组成。瞄准装置(10)包括稳定反射镜(12,14)、激光指示器(24),激光测距机(26)、共用光学系统(16)、电视光学系统(20)和电视摄象机(22)。控制板(50)包括手控旋扭(52,67,79)、距离、方位、俯仰读数器(75,76,77)、电子伺服控制电路(56)和光亮度-视场电子控制电路(58)。显示器(60)包括电视跟踪器和视频电路(54)。目标可手调定位,并由电视跟踪器电路(54)自动跟踪。目标距离可由激光测距机(26)测定,可用激光指示器(24)发射的激光光斑照射目标)以便用导弹攻击该目标。瞄准装置(10)由于与光学平台(11)组合(许多组件可安置在平台上),显得十分轻巧,得以安装在直升机旋翼的中心轴(5)上,成为桅杆式瞄准具。     

激光目标探测装置的回波特性及目标识别技术研究

提出了一种基于目标面元三维坐标和脉冲飞行时间的激光目标探测装置的回波脉冲功率描述方法,理论推导了激光目标探测装置的探测目标和气旋粒子的面元散射光功率和回波总功率的计算公式,并给出了回波信号的仿真计算脉冲波形.同时根据目标和气旋粒子回波脉冲的幅度 脉宽信息,提出了识别目标与干扰脉冲波形的新方法.     

角闪烁噪声测量条件下的剩余飞行时间估计

针对雷达导引头角闪烁噪声测量条件下的机动目标,研究剩余飞行时间计算方法。建立了闪烁噪声计算模型;在粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法的基础上,推导了扩展卡尔曼粒子滤波算法的实现过程;根据估计结果建立了剩余飞行时间计算模型,在剩余飞行时间表达式中考虑了目标机动加速度的影响。仿真结果表明,基于机动目标当前统计模型的扩展卡尔曼粒子滤波算法对闪烁噪声测量条件下的机动目标具有良好的跟踪性能,对剩余飞行时间具有较高的估计精度。     

水下平台对卫星上行激光通信研究

在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用Monte Carlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15 μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5 km范围内信号误码率<10－4.因此位于水下60 m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.     

大气环境下激光光斑瞄准偏差的补偿方法研究

针对大气环境下激光光斑瞄准偏差的问题,设计了激光光轴偏差测试系统,讨论了大气环境中由于诸多因素的影响而导致激光光斑几何中心与目标中心发生偏移而不能对准的现象。提出了数字图像处理技术与重心法相结合的一套新的偏差补偿算法。充分利用激光光斑全场数据,从理论和实验上对大气环境下的激光光斑瞄准偏差进行了分析和研究。外场实验结果表明,该方法可以对瞄准偏差进行有效补偿,具有较高的工程应用价值。     

星载激光对水下目标通信可行性研究

简要分析了通信信道中各传输介质的特性,确定了合理的传输介质光学参量。并根据一定的通信系统参量,利用蒙特卡罗方法模拟了水下目标接收信号的时间和空间分布。蒙特卡罗估计误差与平均值比值的上限小于0.3%。根据模拟的结果,得出了优化的接收系统采样时隙和接收望远镜视场角,进而计算了接收信噪比。在此基础上,基于激光脉冲的脉冲位置调制(PPM)方式和最大似然检测,计算出通信系统的误码率。研究结果表明,在较恶劣环境条件下,利用星载激光系统可以实现对水下目标的良好通信。     

大气中激光到达角起伏引起跟踪系统角误差的研究

为研究大气结构常数、湍流特征尺度、跟踪距离以及接收孔径对激光跟踪系统角精度的影响,采用同时包含湍流内尺度和外尺度影响的综合湍流谱对大气湍流中激光到达角起伏引起的激光跟踪系统角误差进行了数值模拟。结果表明：激光跟踪系统测角精度与系统接收孔径大小有关,并随大气结构常数和跟踪距离的增大而降低;湍流内尺度和外尺度仅在有限范围内影响跟踪系统角精度。分析结果可为系统设计提供参考。     

一种新型的光测设备——弹道相机

由中国科学院四川大邑光电所研制,五机部金光仪器厂生产的DX——190弹道相机于去年年底装出了第一台样机,今年投入了小批量生产。这种仪器设备主要用于常规兵器和尖端武器的弹道测试和测量,是我国尖端靶场和常规靶场的重要光测设备之一。它能按预先编拟的拍摄程序,将炮弹、火箭、导弹、人造卫星等空中飞行目标以及星体背景拍摄下来,通过底板判读座标,根据底板和定向角参数精确计算出发光飞行目标的空间飞行轨迹,还可完成     

基于Hough变换和颜色特征的预瞄准技术研究

为实现激光通信终端地面验证实验中终端的自动对准,提出了一种基于图像识别的预瞄准方法.该方法首先基于颜色特征提取出图像中的指示光斑与标尺光斑,根据标尺光斑的尺寸,建立图像与实物的比例关系,并预估出目标圆的半径像素值.然后,基于Hough变换原理识别出图像中的通信终端通光中心位置,并与指示光斑进行比较计箅出补偿角度.将补偿角传给运动控制卡,控制指示光瞄准目标终端.最后,启动攻瑰曲线扫描,捕获信标光后完成预瞄准过程.实验结果表明:该方法能准确识别目标,计算时间为0.94 s,并具有良好的抗干扰能力.基本满足通信终端自动识别、快速对准的设计要求.     

水下平台对卫星上行激光通信研究

在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用MonteCarlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.     

动基座激光束定向偏差测量新方法

提出了将二维摆镜和象限探测器相结合的动基座激光束定向偏差测量新方法.以摆镜作为快速调整激光发射主光轴方向的元件,利用象限探测器测量从目标返回激光主光轴的动态变化量,并从中分离光轴稳定平台运动对摆镜的耦合作用,得到激光主光轴相对目标视线的偏角,进而操控激光发射主光轴稳定瞄准目标.该方法具有较好的实时性,适用于运动目标的跟踪及时间为秒级的机载激光制导武器.     

自推进导弹的夜间制导装置

大家都知道,光电定位装置用于白昼将导弹导向活动或静止目标。此种装置有一个瞄准望远镜和一个红外测角仪。前者使用可见工作波长,供观察员观察望远镜光轴分划板平面上的目标及其环境的图象,后者的工作波段为1.5到2.5微米,能不断提供导弹与测角仪光轴的关系位置的坐标。在光学调校之后,通过机械结构使白昼瞄准望远镜的光轴与测角仪保持准直,即位于白昼瞄准望远镜分划板中心的象点也位于测角仪的光轴     

动基座激光束定向偏差测量新方法

提出了将二维摆镜和象限探测器相结合的动基座激光束定向偏差测量新方法.以摆镜作为快速调整激光发射主光轴方向的元件,利用象限探测器测量从目标返回激光主光轴的动态变化量,并从中分离光轴稳定平台运动对摆镜的耦合作用,得到激光主光轴相对目标视线的偏角,进而操控激光发射主光轴稳定瞄准目标.该方法具有较好的实时性,适用于运动目标的跟踪及时间为秒级的机载激光制导武器.     

基于影像-位置序图的光学测姿方法

针对空中飞行目标姿态测量问题,提出一种新的光学测姿实现方法,对光学多站测姿实施复杂、单站测姿成像要求高等问题进行改进。该方法充分利用了目标飞行连续影像信息和相应的外弹道位置数据,首先通过目标位置数据确定目标轴线向量起点,根据轴线向量终点的约束方程确定向量终点;然后通过偏航角、俯仰角与轴线向量起点、终点的关系,解算目标姿态角;最后通过姿态连续变化的先验信息,确定解算结果的唯一值。仿真计算和精度分析表明,可实现测姿误差总体小于1,表明提出的方法兼顾了便捷性和测量精度,具有较高工程应用价值。     

振动对星间相干激光通信的影响

针对星间相干激光通信中卫星平台的振动造成发射天线和接收天线的瞄准角误差，使系统信号信噪比下降，误码率 (BER)增加，该文以瑞利分布作为振动造成的瞄准角误差模型，结合高斯本振光和艾里信号光外差检测模型，以PSK零差通信体制为例分析卫星振动对系统的瞬时误码率和平均误码率的影响，给出误码率仿真计算结果。指出接收天线瞄准角误差对星间光通信质量影响很大，在瞄准角误差的标准偏差σ小于1μrad范围内，系统误码率小于10^-6。     

基于PID算法的四旋翼飞行器定点跟踪控制

四旋翼飞行器是一种结构紧凑、飞行方式独特的垂直起降式飞行器,具有欠驱动、强耦合的特点。为实现对飞行器的控制,使之能从起始位置在一定时间内到达设定目标点并稳定悬停,根据其飞行特点建立动力学模型并在此基础上提出了一种双闭环PID控制方法。其中,外环实现飞行器的位置控制,使用目标点与反馈回的实际坐标的偏差作为控制器的输入,内环实现飞行器的姿态控制,其姿态的参考量由外环的输出经逆向求解获得的欧拉角与实际姿态角求得的偏差作为控制器的输入。通过PID算法后输出的姿态控制信号,经过四旋翼飞行器“十”字动力学模型解耦得到4个电机的转速控制值,从而完成定点跟踪任务。提出的双闭环PID控制方法在仿真中获得了验证,为飞行器的进一步研究提供了基础。