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P225．2 2005042642 提高脉冲鉴相激光近炸引信定距精度技术研究=Research of improving the precision for phase laser proximity fuze [刊,中]／纪铁刚(南京理工大学机械电子工程系．江苏,南京(210094)),张河…／／激光杂志,-2004,25(6),-11-12 介绍了一般激光定距引信的工作原理,当引信在逐渐接近目标的过程中,弹目距离的变化,对目标回波幅度也将造成很大的影响,据此分析了产生定距误差的原因,依此提出了利用辅助发射频率来提高定距精度的方法,该方法对提高激光近炸引信定距精度具有指导作用。图3表1 参5(严寒)     

基于不同作用体制的激光引信探测技术

随着激光技术的飞速发展,半导体激光传感器已被广泛应用于近炸引信领域。对目前广泛使用的激光近炸引信体制中的几何截断定距、距离选通定距、脉冲鉴相定距以及伪随机编码定距的原理、特点进行了分析,指出了每种体制的局限性,为应用在具体背景下的激光近炸探测体制的选择提供了一定的参考价值。     

引信用激光与加速度传感器复合定高技术

比较了不同类型的弹载定高体制,提出了脉冲激光与重力加速度传感器复合定高的定距原理,并对测距误差进行深入分析,得出其定高精度。对设计出的原理样机进行了实验测试,平台倾斜角度检测实验的结果表明,静态条件下最大角度误差小于0.3;0~500 m定高测试实验的结果表明,测量平均值与实际值最大误差为2.5 m,并且与目标距离无关。     

激光引信可调高频窄脉冲驱动电源设计

针对激光近炸引信周向探测系统中高发射频率和高精度的难点问题,设计了激光引信可调高频窄脉冲驱动电源.通过对激光引信周向探测系统的介绍以及激光驱动电源放电回路建模与理论分析,应用FPGA中PLL锁相环及相移倍频法提高计时时钟频率,实现可调高频脉冲触发信号,并经过高速整形电路与衰减电路控制信号幅值.运用场效应晶体管驱动器加速MOSFET管的导通,在电路中产生瞬时大电流.加工制作PCB板进行实验验证,实验结果表明:脉冲激光发射频率在0~30kHz可调,脉冲上升沿时间为10ns,脉宽20~40ns可调,激光峰值功率达到69.8 W.本设计可为激光近炸引信脉冲驱动电源设计提供参考.     

脉冲激光测距中时间放大技术实验研究

介绍激光脉冲测距中时间放大技术的原理和实现方法。用设计的电路进行了时间间隔模拟放大测量，测量结果和理论计算基本一致。提出时间放大电路设计中几个关健技术问题的解决方法。实验结果表明，用时间放大方法可在不提高时钟频率的情况下，将测距精度提高至分米或厘米级。     

脉冲激光引信电源抗干扰技术研究

 针对激光近炸引信不断向中小口径方向发展，体积不断缩小，引信的内部干扰特别是电源方面的干扰变得愈来愈严重这一情况，在参考大量文献的基础上，根据脉冲激光引信电源的模型和实际电路，分析了脉冲激光引信电源干扰原因，通过不断试验和总结，设计了一种方便实用的多重滤波器，解决了因体积小而引起的激光引信内部电源干扰问题，并且得到了满意的效果。     

激光引信探测技术研究

分析了激光引信探测技术发展状况及工作原理。针对目前在研的激光引信探测的关键问题,即激光引信的前倾探测和伪随机码探测技术进行了分析。得出两个结论:激光引信对目标的45°前倾探测获得了一定的探测提前量,更有利于识别目标,也可以获得最佳起爆参数;伪随机码体制激光引信探测技术在保密性和抗有源干扰性能等方面比普通脉冲体制激光引信都有本质的提高。     

伪随机码激光引信探测系统设计

半导体激光器件的激光近炸引信在各种导弹和常规弹药中已得到了广泛的应用。设计了基于伪随机码脉冲激光引信的实现方法,根据其工作原理,整个系统可分为发射模块、接收模块、光学系统和信号处理模块。对伪码激光引信各模块的具体构成进行了详细分析,得出了选择各模块参数的依据。结果表明,伪码激光引信能够满足战技指标要求,且具有较强的探测和抗干扰性能。该设计方法对伪码激光引信的研制具有一定的指导意义。     

周视脉冲激光引信海杂波回波功率建模与仿真

针对周视脉冲激光引信在超低空条件下照射到海面时产生的海杂波干扰信号易使激光引信虚警率高的问题,以激光散射特性和海面运动特性为基础,提出了一种基于面元积分法的宽波束激光照射面积自适应解算方法,建立了周视脉冲激光引信海杂波回波功率模型。仿真结果表明:海面风速越大、激光入射角越大,海杂波回波功率越强;相同条件下,入射角为90°时的回波功率约为60°时的2倍,约为45°时的3倍。该方法可以作为周视脉冲激光引信海面试验的有效补充,可为超低空条件下抗海杂波干扰设计提供技术支撑。     

脉冲激光引信用PFM和PWM式LD驱动电路的研究

 在激光引信的通讯系统中，针对引信用脉冲式半导体激光器驱动电路的脉冲宽度、频率、功率可调的需要，根据LD驱动电路的工作原理，建立了LD驱动电路的一般模型。然后用电子多频振荡器提供驱动信号，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，该电路的脉冲频率和脉冲宽度可方便调整。并且该驱动电路的频率调节范围大（10Hz~20kHz）；脉冲宽度可以从几ns到几百ns进行调节，大大提高了激光引信通讯系统的性能与可靠性。     

脉冲激光探测方位角磁电检测技术

针对常规弹药脉冲激光周向探测系统无法精确获取目标方位信息的问题,设计了基于磁电检测的单光束激光引信全向方位角探测方案.对磁电检测系统进行建模,建立圆柱形永磁体转动磁场模型,推导出磁阻传感器所测位置磁场的解析式,验证所测磁场为一正弦磁场信号.依据此正弦信号,设计了上升沿阈值周期检测算法,并运用FPGA与TDC-GP21对激光回波出现时间与电机转速信号周期进行高准确度时间间隔测量实现方位角的解算.依据方案设计原理样机并编写上位机程序,进行方位角探测实验.实验结果表明:磁电检测系统采用多重屏蔽方法,能有效抑制电磁干扰;并能实时监测电机转速,实现方位角解算,方位角解算误差在±2°以内.满足激光引信方位角测量的高准确度、抗干扰能力强等要求.     

脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响

针对脉冲激光近程探测系统平面目标特性影响测距分布的问题,推导了平面目标脉冲响应方程和脉冲激光回波方程,分析了不同平面目标倾斜角、激光发射发散角和激光发射脉宽对激光回波展宽的影响.基于脉冲激光回波方程和恒阈值时刻鉴别方法,推导了平面目标的测距概率密度函数解析式,并理论仿真分析了不同平面目标倾斜角、激光发射功率、激光发射发散角及阈噪比对测距统计特性分布的影响.运用蒙特卡罗算法进行全波形模拟测距实验;搭建脉冲激光测距实验环境,进行20 m测距实验.实验结果表明:理论仿真、蒙特卡罗模拟实验与实际实验的测距概率密度分布基本一致,随着平面目标倾斜角的增大,测距均值和测距方差增大;当倾斜角度为0°,20°,40°,60°时,回波信噪比高于阈噪比,测距分布呈现高斯分布;当倾斜角度为70°时,回波信噪比低于阈噪比,分布不再呈现高斯分布,呈现上升沿缓下降沿陡的分布特性.研究结果为研究目标平面特性对脉冲激光探测测距分布的影响提供了理论依据.     

激光引信接收光学组件的研究与测试*

根据大气激光通信传输方程和黑体辐射理论提出了计算激光引信中接收光学系统接收视场的方法,通过接收视场确定了接收光学系统的初始结构参数,设计了焦距为15 mm,视场角为2ω≮±7°的柱透镜光学系统.采用倒置法,将线阵CCD探测器置于准直物镜的焦面上接收信号,解决了接收光学系统后截距过短无法安置线阵CCD的问题,扩大了测量范围,又保证了精度,测量误差为1%.针对激光引信的结构特点,设计了测量激光引信接收光学系统视场角的自动测试系统.实验测试结果表明该引信的视场角都在合格范围内,重复精度≤5%,满足设计的要求.     

激光引信接收光学组件的研究与测试

根据大气激光通信传输方程和黑体辐射理论提出了计算激光引信中接收光学系统接收视场的方法,通过接收视场确定了接收光学系统的初始结构参数,设计了焦距为15 mm,视场角为2ω≮±7°的柱透镜光学系统.采用倒置法,将线阵CCD探测器置于准直物镜的焦面上接收信号,解决了接收光学系统后截距过短无法安置线阵CCD的问题,扩大了测量范围,又保证了精度,测量误差为1%.针对激光引信的结构特点,设计了测量激光引信接收光学系统视场角的自动测试系统.实验测试结果表明该引信的视场角都在合格范围内,重复精度≤5%,满足设计的要求.     

激光引信仿真仪的设计

激光引信是制导武器普遍使用的近炸引信,然而模拟真实激光回波信号以及验证信号处理系统的准确性存在一定的困难。在分析激光引信回波功率模拟和回波延迟时间模拟的基础上,推导出数学表达式,并针对具体情况进行了仿真。给出了激光引信仿真仪中的硬件组成以及软件流程图,对激光引信仿真仪的研制具有一定的指导意义。     

基于光子数目比较的激光测距法

提出了一种新颖的激光测距方法。该方法避开了传统激光测距法中使用复杂辅助电子设备对脉冲计时或比较相位差的过程,而主要通过光学手段分析和提取待测距离信息,最终通过比较大量光子数目的方法求得待测距离。并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体设计了实施该方法的主体装置。结果表明,该激光测距法同目前普遍使用的激光测距法相比,不但简化了结构,而且有很高的测距精度,从而为激光测距开拓了一种新的思路。     

基于LabVIEW激光引信回波模拟装置设计

激光引信回波模拟装置是激光引信测试设备的重要组成部分。介绍了激光引信回波模拟装置的组成,设计了用于该装置的硬件电路和软件控制系统。硬件电路采用单片机完成控制指令的接收和控制信号的产生,使用串行扩展芯片GM8125将单片机AT89S52的串行口扩展成5个,满足了激光引信回波模拟装置串口资源要求。软件控制系统基于LabVlFⅣ设计,主要包括串口通信程序和控制指令的产生程序,控制指令经串口通信传送给硬件电路。实验结果表明,该装置满足激光引信测试设备的要求。     

Coherent-burst laser ranging: decoupling resolution and unambiguous range

A novel signal encoding and decoding method for laser ranging is proposed and experimentally demonstrated. The coherent-burst method uses a quasi-continuous interrupted burst of modulated laser radiation to achieve high-precision ranging at all distances. Both time of flight and phase shift are determined based on an amplitude-modulation pattern that has electronic coherence with a master oscillator. High-frequency modulation provides high absolute precision, while measured temporal delay from transmission to reception eliminates potential uncertainty from aliasing. The method is demonstrated with low-power diode lasers that can be modulated at frequencies in excess of 250 MHz.