可见光电视/红外成像复合寻的制导技术

复合导引头技术是实现精确制导的一种新技术途径，它比单一体制的导引头具有更高的精度和抗干扰能力。成像制导技术可以直接获取目标外形或基本结构等丰富的目标信息，能抑制背景干扰，可靠识别目标，是复合导引头技术的重要发展方向。分析了可见光电视/红外成像复合寻的制导技术的特点，介绍了国内外的装备现状，重点阐述了系统组成及其关键技术。在此基础上，给出了可见光电视/红外成像复合寻的制导的设计实例，预测了该技术的发展趋势。     

地对地导弹可见光与红外成像导引头技术研究

图像制导导引头信息处理是当今精确制导武器的关键技术之一。首先讨论了地对地导弹可见光与红外光学导引头技术的国内外研究现状,然后结合导弹使用的实际需要给出了研究方案.基于该方案的可见光与红外光学末制导模块基本能够满足地对地导弹的实际要求.最后介绍了业已取得的技术成果,包括:典型目标的快速自动识别算法,图像复原算法,图像融合算法的实验结果,以及双通道四DSP图像融合硬件平台。     

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。     

球差对调焦函数的影响

红外导引头成像光斑测试仪系统的球差对成像光斑质量有很大的影响,降低了光斑的能量集中度.通过对球差因素影响的研究,构造的调焦评价函数能更精确地分辨最佳像面,从而通过自动聚焦寻找最佳像面位置,是测试仪评价其光学系统质量的一个重要环节.     

红外光学系统系列化方案

分析了红外光学系统品种随意发展带来的问题,研究提出了专用组件系列化发展的技术途径。选择适合的系列化的数学方法,分析了红外光学系统的应用特性及系列化的条件,研究提出了红外光学系统系列化的方案和型谱架构。     

红外成像光学系统无热化设计

介绍了光学系统无热化设计的常用方法及设计原理。为满足军用光学系统的工作要求,采用较优的光学被动式补偿无热化设计方法,设计了一个红外光学系统。该系统在-40～60℃温度范围内成像质量接近衍射极限,且结构简单、重量轻、易于加工,可应用于红外导引头光学系统。     

一种导弹高超声速绕流红外辐射特性数值计算方法

主要研究导弹高超声速飞行时弹头流场对自身红外导引头的辐射照度影响问题.建立导弹弹头及气动流场模型,划分计算流场网格、红外导引头镜面网格和辐射场计算网格.从辐射照度和亮度的理论公式开始,推导出适用于辐射网格的气体辐射积分式,并将流场网格数值插值到辐射场网格,求出各节点辐射值得到由导弹飞行状态确定的导弹头部流场气体辐射,积分到红外导引头的光学系统镜面处,求出对其红外导引头的光学系统镜面处的辐射照度.得出流场气体对导引头主镜面的辐射照度值的分布规律:主镜面中心最大,围绕主镜面中心成环形分布,沿着半径方向逐渐减小,随着Mach数增大影响增加.      

红外光学系统焦距测量装置校准规范说明

红外光学系统焦距测量装置是红外光学系统焦距校准和检测的技术手段之一。红外光学系统焦距测量装置校准规范不仅应用于计量部门，保证计量部门日常校准工作的准确性、一致性和可溯源性，同时为红外光学系统焦距测量装置生产部门提供了技术依据，满足红外光学系统焦距测量装置用户在申请各种认证过程中对红外光学系统焦距测量系统的要求。简要介绍红外光学系统焦距测量装置校准规范的主要构成和主要参数校准方法及不确定度评定。     

长波红外与激光共孔径双模导引光学系统研究

为提高导引结构的特征分辨能力和全天候工作能力,提出一种长波红外与激光共孔径的双模导引光学系统设计方案,利用被动红外模块搜索目标,通过主动激光雷达模块锁定目标并精确制导。为解决导引头内光学系统尺寸受限的问题,以Ritchey-Chretien结构为共用部分,通过次镜镀分光膜实现长波红外（8～12μm）反射光路与激光（1.064μm）透射光路的组合,并分析了不同光学遮拦情况对非相干成像系统调制传递函数衍射极限的影响。展示了F数为0.98、光学遮拦比为1/3的共孔径双模导引系统的实例,使用多片折射镜片实现对主、次镜残余像差的补偿,利用光学被动式消热差方法完成-40～60℃范围的长波红外无热化,具有良好的热稳定性和可加工性,可为双模导引光学系统的分析与设计提供参考。     

会聚光路图像自动稳定与跟踪

以往的多数红外光学导引头都是将整个光学系统置于高速旋转的陀螺转子上,这样不可避免地使光学系统像质受到损害,并且使结构变得复杂。本文从反射棱镜共轭理论出发,给出了在会聚光路用单一棱镜实现二轴图像稳定和跟踪的原理,并介绍了基于此原理的导引头,小型电视导引头等整体稳定的光学系统,也可以作为一个系统应用于某些武器系统中。     

Jamming effect analysis of infrared reticle seeker for directed infrared countermeasures

In directed infrared countermeasures (DIRCM), the purpose of jamming toward missiles is making missiles miss the target (aircraft of our forces) in the field of view. Since the DIRCM system directly emits the pulsing flashes of infrared (IR) energy to missiles, it is more effective than present flare method emitting IR source to omni-direction. In this paper, we implemented a reticle seeker simulation tool using MATLAB-SIMULINK, in order to analyze jamming effect of spin-scan and con-scan reticle missile seeker used widely in the world, though it was developed early. Because the jammer signal has influence on the missile guidance system using its variable frequency, it is very important technique among military defense systems protecting our forces from missiles of enemy. Simulation results show that jamming effect is greatly influenced according to frequency, phase and intensity of jammer signal. Especially, jammer frequency has the largest influence on jamming effect. Through our reticle seeker simulation tool, we can confirm that jamming effect toward missiles is significantly increased when jammer frequency is similar to reticle frequency. Finally, we evaluated jamming effect according to jammer frequencies, by using correlation coefficient as an evaluation criterion of jamming performance in two reticle missile seekers.     

红外导引头整流罩技术研究

从材料选择和整流罩设计两方面,介绍了如何解决高速红外导引头整流罩问题.针对高速红外成像导引头使用环境的要求,分析了整流罩材料选择应考虑的因素.通过比较材料的透过率、硬度、抗弯强度和热膨胀等性能参数,得出尖晶石是较理想的高速导弹整流罩材料,其机械性能和光学性能良好,易于制备,并已取得成功应用;红外玻璃特别适合大尺寸和复杂形状制备.为了减小整流罩气动加热效应,分析了解决气动加热问题的途径,提出可通过镀金刚石膜、信号处理、共形设计等技术来减小影响,并简要介绍共形整流罩设计原理和制造.     

电视导引头的激光回波分析

阐述了用激光主动扫描法侦察远方飞航导弹来袭方位的原理及实验技术。以电视导引头光学系统为例,运用矩阵光学追迹法对影响“猫眼效应”回波强度的因素进行了定性和定量的分析。研究结果表明:回波强度受导引头光路中光学镜头的相对孔径、摄像管靶面倾斜和离焦的影响较大;扫描激光光束的入射角等因素对回波强度也有一定的影响。在主动扫描装置与被探测导引头相距约5000m、扫描光束的入射角为0.1rad的条件下,导引头光学系统反射面倾斜和离焦使得侦察装置接收到的回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的1.0%分别下降到了0.004%和0.3%。     

双通道视频信息处理数据融合技术

“飞鱼”类掠海反舰导弹已对水面大型舰艇的生存构成重大威胁，而近程反导舰炮武器系统是反“飞鱼”类掠海反舰导弹的最后防线。因此，实现成功拦截掠海反舰导弹，精确稳定地自动跟踪目标，是近程反导舰炮武器系统的关键技术之一。阐述了适合自动跟踪高速飞行掠海导弹的双通道视频处理器的构成。对工作原理、去噪预处理、图像分割、特征抽取、识别和位置检测等技术作了简要说明，并对核心部分——双通道视频信息的资源利用和数据融合处理作了较详细的论述。双通道并行处理数据融合技术在国内首次应用于××近程反导舰炮武器系统光电跟踪仪中，在海上定型试验中取得了很好的跟踪效果。     

相控阵雷达导引头便携测试方法及误差角波动机理分析

相控阵雷达导引头组成复杂、测试指标多、数据量大,通常需要在符合远场条件的微波暗室内测试。本文介绍了一种相控阵雷达导引头便携测试方法及测试系统的组成,分析了便携测试机理、便携屏蔽装置设计原理,解释了该便携测试系统中相控阵雷达导引头角跟踪参数测试时偶尔引起的误差角波动现象。该测试方法简便、快捷、实用、成本低,较好的解决了外场或环境试验中产品测试的需求。本文所述相控阵雷达导引头便携测试方法和相关分析结论有较高的实用价值。     

大视场红外导引头光学系统消热差设计

为消除温度变化对共形光学导引头像质的影响,利用光学被动消热差理论对具体设计方法进行实际分析.根据消热差条件选择合理的透镜材料组合,利用衍射元件特殊的光热特性采用折/衍混合结构进行消热差设计.采用椭球形共形整流罩结构减小空气阻力,降低导弹头部气动加热效应,利用三片式反远距结构实现短焦大视场系统设计.该系统工作波段为3~5 μm,系统F/#为2,视场角为±90°;凝视结构的导引头光学系统后工作距达22.8 mm,为制冷型探测器留有足够的空间;冷光阑效率为100%;在-40℃~60℃温度变化范围内,15 lp/mm处全视场MTF值均大于0.4,满足高准确度定位导引头系统对成像质量的要求,保证了系统的轻小型设计.     

全捷联激光半主动导引头线性视场研究

针对全捷联半主动导引头大线性视场的要求,分析了四象限光电系统线性视场与目标距离的关系。首先根据系统参数计算不同能见度、不同目标反射率下的目标距离与导引头接收光功率关系;通过建立光学系统的仿真模型,利用光线追迹方法获得不同视场对应的探测器光敏面光斑功率分布;最后结合探测器灵敏度阈值,得到线性视场与接收激光功率的关系:随着目标距离减小,线性视场从0°增大到光学设计理论值。实验测试结果表明,线性视场随着接收功率增大,从0°增大到±9°,与理论分析一致。因此,全捷联半主动激光制导系统设计应该考虑导引头线性视场变化规律。     

MEMS光开关阵列的设计与应用

针对如何缩短防空导弹系统反应时间的问题,设计了一种MEMS(micro electro mechanical system,微机电系统)光开关阵列,用于控制防空导弹系统各分系统模块之间的信号传输。该光开关阵列由8组双层静电梳齿结构的光开关组成,每组光开关均控制一个防空导弹系统子模块的通断。根据拉格朗日 麦克斯韦方程,建立系统的机电动力学模型,确定质量、弹性系数、电容、气膜阻尼等主要参数。仿真结果表明:MEMS光开关的响应时间为0.627 ms,稳态位移为4.724 m,最大位移为6.801 m,将相同阶段的反应时间缩短为原先的1/4。由此可以得出结论:MEMS光开关阵列不仅缩短了防空导弹系统的反应时间,而且保证了系统的稳定性。     

Portable electro-optic device for performing serviceability check on IR guided missiles

Electro-optically guided weapons are the most potent and widely used munitions on land-based, aerial and ship-borne platforms because of their proven precision strike capability. Two such guided weapon categories include the IR guided surface-to-air and air-to-air missiles and laser guided bombs and missiles. The efficacy of the mission is critically dependent on the successful deployment of the weapon. This not only necessitates that periodic functionality check be carried out on these weapons, it should also be possible to perform functionality check also known as serviceability check even after they are strapped on to the launch platform. Serviceability check in the strap-on condition ensures a much higher hit probability. This paper presents the design and development of a portable electro-optic device that generates IR signatures in 3–5-μm band having the desired amplitude and spectral shape to match the IR signatures of target aircraft. A prototype was built using the proposed concept. The prototype was characterized in terms of its output amplitude and wavelength spectrum. The prototype was used to perform serviceability check on IR seekers of foreign origin. Test results are presented in the paper.     

某型激光导引头光电系统建模与测试方法研究

建立了激光导引头跟踪回路的数学模型,根据实际情况设计了仿真系统环境,提出了一个易于实现的可靠的激光导引头静态测试和动态测试的仿真系统方案以及在全弹道仿真条件下验证导引头数学模型准确度的仿真方案。目前该系统已经成功应用于某型激光制导武器的半实物仿真。