大气后向散射对弹道导弹激光引信的影响分析

由于作用距离的不同,与空空导弹及反坦克导弹等激光引信相比,大气后向散射对弹道导弹激光引信的具体影响也不同.本文利用Mie散射理论计算了大气后向散射系数,通过数值计算分析了大气后向散射对弹道导弹激光引信的影响,探讨了消除大气后向散射影响的技术措施,以供相关课题的工程实施参考.     

大气后向散射对主动探测激光脉冲的影响

分析了大气散射模型导致的后向散射对激光脉冲的影响,建立了激光脉冲后向散射物理模型,可用于估算后向散射产生干扰脉冲的功率.利用雪崩二极管探测器(APD)对实际大气条件下大气后向散射对探测激光脉冲产生的干扰脉冲进行了测量,结合测量结果和模型计算结果得到气溶胶和分子散射综合相函数值,与实测后向散射相函数值具有较好的一致性,对设计激光主动探测系统具有实际应用价值.     

紫外激光探测灰霾的后向散射回波特性

为了研究紫外激光探测灰霾的后向散射特性,基于Mie散射理论和蒙特卡洛方法,建立紫外激光后向散射探测灰霾模型,仿真灰霾条件下紫外激光的后向散射过程,并分析了不同宽度紫外激光脉冲后向散射回波的峰值功率、波峰时延和半高全宽等特征。研究结果表明,在一定灰霾浓度范围内,灰霾浓度越低,发射脉冲越窄时,激光回波畸变越明显,当发射脉冲宽度大于10 ns,激光回波近似呈高斯分布;在发射脉冲宽度相同的条件下,激光回波峰值功率和回波波峰时延随着灰霾浓度的增大而增大,回波半高全宽随着灰霾浓度的增大而减小,当发射脉冲宽度大于32 ns,回波峰值功率趋于平缓。文中研究成果可为紫外激光探测灰霾浓度及分析灰霾后向散射激光回波特性提供依据。     

脉冲激光引信烟尘环境回波模拟计算方法

针对常用Henyey-Greenstein散射相函数(H-G散射相函数)在描述单个粒子前向及后向散射特性时的不准确性,提出将基于 T 矩阵法的散射相函数用于激光烟尘散射研究的方法。通过 T 矩阵法计算烟尘粒子单次散射特性,并提出基于离散散射相函数的散射角抽样方法,利用随机数描述多重散射的散射分布,结合光子的半解析接收方法,建立了激光引信在烟尘环境下发射及接收的理论模型。为验证理论模型的正确性,通过封闭烟尘环境实验室,对激光引信在实际烟尘环境下的接收能力进行测试,分析不同烟尘浓度及湿度条件对回波的影响,并与采用H-G散射相函数理论模型的计算结果进行对比。结果表明,随着烟尘浓度和湿度的增加,激光回波幅度也相应增大,且基于 T 矩阵散射相函数的回波仿真方法与实验结果更吻合,尤其是烟尘浓度较大的情况,实验与理论分析结果一致。     

激光引信目标近场散射特性研究

基于激光引信近场散射模型,采用波速分割技术来处理宽波束局部照射目标的散射功率的计算,提出一种激光近场散射仿真算法,并运用计算机仿真技术结合粗糙面光散射理论,模拟计算激光引信接收功率,计算结果与实际测量吻合的较好。     

舰船尾流模拟气泡的脉冲激光后向散射特性研究

在Mie散射理论的基础上分析了尾流气泡的光散射特性,并用脉冲激光对尾流模拟气泡幕的后向散射光信号进行了实验研究,对气泡幕位置、接收发射轴夹角和多次散射等影响因素进行了详细讨论。实验发现：气泡幕存在条件下后向散射光信号得到明显增强,且信号的峰值强度随气泡幕位置等参量的变化而改变：当气泡幕位置较近时,多次散射光信号将对接收信号产生明显的作用,是影响接收信号强度的一个重要因素。     

典型粗糙表面激光后向散射特性实验

对现有的粗糙度比较样块和其他典型粗糙目标进行了后向光散射特性的实验。实验结果表明,当入射光为632.8 nm波长时,随着入射角的增大,不同的被测目标的散射强度变化得比较明显。如果被测目标的表面斜率均方根比较接近,可以发现它们整体的散射光强度变化趋势几乎一样,而且它们的偏振度也相差不大。表面斜率很小的被测目标,相对其他被测目标,其散射光光强明显大很多,其偏振度也是最大的,说明相对光滑的表面探测到的后向散射光强度比相对粗糙表面探测到的散射光强度大得多。文中关于典型粗糙表面后向散射偏振特性的研究结果对于探讨进行目标识别的理论及应用方面有一定的价值。     

激光后向散射法在测量湿蒸气中的应用研究

为了研究测量汽轮机内部湿蒸气特性,采用了基于后向激光散射法的测量新方法,得到不同角度不同位置湿蒸气散射光强度数据,从而得出湿蒸气相关参量,并求得湿蒸气水滴质量中间半径为1μm左右。结果表明,无湿蒸气时的空白数据对湿蒸气方法也有影响,需要修正公式;无论有无湿蒸气,30°的散射光光强均为60°的散射光光强的1.5倍左右,30°的散射光更明显适于测量。这一结果说明激光后向散射原理测量湿蒸气是可行的。     

激光引信云雾后向散射的偏振特性分析

针对激光在大气中传输时受到云雾的散射和吸收作用而影响激光引信的探测性能的问题,开展云雾对激光后向散射偏振特性的影响研究。利用Matlab对收发同轴窄视场模式下云雾对激光后向散射进行蒙特卡罗方法模拟,结果表明:不同粒子半径、不同能见度下云雾对激光后向散射的平均偏振度在0.08~0.25之间,与人造金属目标的偏振度之间存在较大的差异,可通过设定适当的阈值提高激光探测系统的抗云雾干扰能力。     

基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法

针对激光引信易受云烟雾干扰的问题,提出了一种基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法。计算了不同脉冲宽度条件下的云烟雾后向散射回波功率,并给出了云烟雾后向散射回波功率随发射脉冲宽度的变化规律。分析了不同云烟雾条件下使用不同发射脉冲宽度探测时所得到的回波功率比。实验结果表明,在使用不同脉冲宽度激光探测条件下,云烟雾激光后向散射功率比大于3,使用该方法可有效提升激光引信抗干扰性能。     

石墨烯烟幕红外干扰性能研究

针对脉冲激光近感探测在烟雾干扰下引起的虚警、漏警等问题,本文根据Mie散射理论,运用Monte Carlo方法建立脉冲激光近感探测模型,仿真905 nm脉冲激光获取大小目标在无干扰和烟雾干扰两种条件下的回波,分析回波的波形特征。结果表明：无干扰情况下,发射接收系统与目标之间的距离和回波幅值呈负相关;大小目标回波前沿的上升速率均呈递增趋势。烟雾干扰情况下,烟雾回波和目标回波的脉冲宽度相对于发射激光波形均有一定的展宽,但前者的展宽程度要大于后者;烟雾回波波形呈现前沿陡峭,后沿平缓的非对称特征。研究成果可以为激光近感探测抗烟雾干扰提供理论基础。     

相干激光引信在云雾干扰下的回波特性研究

为分析相干激光引信在云雾干扰下的探测性能,基于Mie散射理论和Monte Carlo方法建立了相干激光引信在云雾中的探测模型,仿真获取相干激光引信在多种云雾干扰场景下的探测回波,分析回波信号的时域和频域特性,以及云雾能见度、探测位置和探测角度对回波特性的影响。研究结果表明,相干激光引信可利用回波频域特征准确探测和识别目标,且不易受云雾能见度、探测位置和探测角度等因素的影响。结果证明:相干激光引信在云雾干扰下具有优良的探测性能。     

烟幕对激光的干扰特性研究

为了研究碳黑球形粒子和石墨球形粒子对1.06 μm和10.6 μm激光的消光特性,基于Mie理论计算了粒子的消光系数,利用朗伯-比尔定律计算了透过率与烟幕厚度的关系。研究表明:碳黑粒子和石墨粒子都存在一个最佳粒径,使粒子对激光的消光性能达到最好,并且粒子半径较小时吸收起主要作用,粒子半径大时是散射和吸收两者共同作用;粒径在0.05~0.16 μm范围内时,石墨粒子的消光性能好于碳黑粒子,其他区域内则是碳黑粒子的消光性能好;得到了粒径具有对数正态分布时透过率与烟幕厚度的关系曲线,对实际作战应用具有一定的     

迫弹激光引信用脉冲半导体激光电源的设计与应用

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源.采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路.激光电源模块的重复频率高达50kHz,常规热电池供电电压条件下的输出脉冲激光峰值功率为9W,光脉冲上升沿为4.2 ns,光脉宽为10 ns,为有效提...     

无序介质的非相干背散射

讨论两种散射,导出相应的分布函数,运用蒙特卡罗法模拟光子在无序介质中的随机行走过程,得到非相干背散射空间分布及反射率。计算结果表明：1、散射不同,非相干背散射空间分布和反射率不同,非相干背散射反射率随光入射角增大而增大;2、非相干背散射反射率随无序介质吸收系数增大而减小,通过测量非相干背散射反射率可得吸收系数,进一步可得每次散射光子被微粒吸收的概率;3、非相干背散射反射率随光子平均自由程增大而减小,通过测量非相干背散射反射率可得平均自由程,这比检测相干背散射来得到平均自由程要容易。最后,讨论了背散射对无序激光器的影响。     

引信用激光接收机噪声分析研究

目前引信用激光接收机的探测精度和距离要求越来越高 ,系统的信噪比要求愈来愈大。前置放大器是影响整个系统信噪比的关键因素 ,本文在参考大量文献的基础上 ,设计一种适合引信用激光接收机的高信噪比低噪声前置放大器 ,并进行了计算、仿真、实验和分析 ,得到了满意的效果。     

激光自适应引信的设计

激光引信在军事上发挥着越来越重要的作用。然而在打击目标时,由于导弹的旋转,目前技术很难解算出导弹距离地面的高度,因此给精确打击目标带来一定困难。激光自适应引信方案旨在解决此问题。首先论述了激光引信的工作原理,然后介绍了本方案的理论基础,最后论述了方案中关键技术、解决方案及本方案的优点。     

脉冲式激光引信用连续可调LD驱动电路的研究

为了满足引信用脉冲式半导体激光器驱动电路的脉冲宽度可调、频率可调、功率可调的需要,根据LD驱动电路的工作原理,建立LD驱动电路的一般模型,并进行了仿真分析。采用电子多频振荡器来提供驱动信号,用双MOS驱动器来驱动半导体激光器,通过大量的实验、仿真、分析、比较,设计出了方便可调的大功率LD的驱动电路。结果表明,该驱动电路完全能满足激光近炸引信对脉宽、频率和功率的需要。