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激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响

西安交通大学学报 2020年第5期54卷 124-132页

作者：邱雄刘志国王仕成火箭军工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证... 详细信息

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证了其正确性。将该关系作为试验标定拟合的关系,建立了光束偏转角关系。由于噪声干扰电流具有随机性,对光束偏转角在(0,0)处进行了二元泰勒展开,并得出了角跟踪误差的近似表达式,以角跟踪误差标准差作为激光导引头视线角跟踪精度的评价标准,结合制导激光在大气传输中的能量衰减,得出了角跟踪误差标准差与目标指示器参数、激光导引头参数以及作用距离的关系,研究了不同参数对角跟踪误差标准差的影响。结果表明:当信噪比一定时,角跟踪误差标准差随着光斑半径减小而减小,可通过调节光敏面的安装位置减小光斑半径,从而提高激光导引头的角跟踪精度;当光斑半径为1 mm、噪声干扰电流标准差为0.2μA时,若目标指示器单脉冲能量为150 mJ,则激光导引头对8 km处目标的角跟踪误差标准差为0.9737×10^-3 rad;角跟踪误差标准差随着单脉冲能量的增大而减小,可通过提高目标指示器单脉冲能量从而提高激光导引头在特定作用距离处对目标的角跟踪精度。

关键词：激光导引头角跟踪误差目标指示器单脉冲能量四象限探测器

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激光导引头关键技术发展现状综述

激光与红外 2019年第2期49卷 131-136页

作者：陈成赵良玉马晓平北京理工大学宇航学院北京100081

激光导引头作为激光寻的制导武器的重要组成部分,是世界各军事强国不断研制与发展的对象。本文在介绍主动和半主动式激光导引头工作原理及特点的基础上,系统梳理了激光导引头若干关键技术的研究现状,指出了激光导引头将朝着抗干扰能力... 详细信息

激光导引头作为激光寻的制导武器的重要组成部分,是世界各军事强国不断研制与发展的对象。本文在介绍主动和半主动式激光导引头工作原理及特点的基础上,系统梳理了激光导引头若干关键技术的研究现状,指出了激光导引头将朝着抗干扰能力不断增强、多模复合、小型化、捷联式的方向发展。

关键词：激光导引头精确制导主动制导半主动制导捷联式

基于FPGA的激光导引头数字信号处理系统设计与仿真

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基于FPGA的激光导引头数字信号处理系统设计与仿真

作者：赵晓涛郑州大学

学位级别：硕士

精确制导武器已经成为现代高科技局部战争中必不可少的打击手段之一,其中激光精确制导武器更是备受青睐而成为了各个国家争相发展的武器装备。而半主动式激光精确制导技术是我国目前在激光制导领域中应用最广泛的技术,是我国当前武器装... 详细信息

精确制导武器已经成为现代高科技局部战争中必不可少的打击手段之一,其中激光精确制导武器更是备受青睐而成为了各个国家争相发展的武器装备。而半主动式激光精确制导技术是我国目前在激光制导领域中应用最广泛的技术,是我国当前武器装备研究发展的重点方向之一。根据半主动式激光导引头目标识别跟踪的工作原理,本文设计了一套以FPGA为核心处理器的激光导引头数字信号处理系统。该系统采用了高速数字采集技术,有效的保留了脉冲信号的完整信息,可实现微弱脉冲信号的增强与检测,脉冲编码码型的识别,时间波门的控制,脉冲信号的提取,对抗高重频信号的干扰及目标的跟踪定位等功能。本文首先对激光制导武器的发展背景进行了介绍,表明了研究激光导引头数字信号处理系统的必要性。然后介绍了激光制导的原理,阐明了激光导引头信号处理系统是由四象限探测器、对数放大器、高速数字采集、FPGA和DSP等部分组成的。并在此基础之上,提出了激光制导数字信号处理系统的整体设计思路。其次,论文对激光导引头信号处理系统中设计的各个模块进行了详细阐述,包括在FPGA中实现的信号增强模块、解码模块、波门控制模块、脉冲提取模块和在DSP中实现的抗高重频干扰算法和定位算法模块。在信号增强模块提出了基于同步累积法加匹配滤波器的信号增强方案,并在MATLAB上进行了仿真验证。在解码模块,对不同码型的特性进行了介绍,并详细阐述了解码流程。在波门控制模块,提出了固定波门加实时波门的波门控制方案,并对其进行了阐述和验证。在脉冲提取模块采用了提取整个脉冲信息的方法。在定位算法模块本文未作深入研究采用了最经典的加减算法来计算方位偏差。接下来,论文介绍了高重频干扰的相关知识和当前常用的抗高重频干扰方法,并分析了它们的不足之处,然后提出了在小波分析算法基础上基于脉冲信号幅值、位置、宽度相关性做进一步判定的抗高重频干扰改进算法,并在MATLAB上对提出的抗高重频干扰算法进行了充分的仿真验证。最后基于Vivado软件对信号处理系统中基于FPGA设计的功能模块进行了仿真验证,并对仿真的结果进行了分析说明,表明了所设计的数字信号处理方案可以满足系统的要求。

关键词：激光导引头 FPGA 信号增强抗高重频干扰小波分析

动力陀螺式激光导引头数学建模及关键算法研究

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红外 2023年第3期44卷 29-35页

作者：李伟杨凯中天射频电缆有限公司江苏南通226000 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

以“红土地”国产化导引头为例,详细介绍了动力陀螺式激光导引头的结构组成、工作流程和跟踪原理,并阐述了激光导引头数学模型及建模过程。针对其动力陀螺稳定平台特性,研究了其在火箭弹、空地导弹、航空炸弹等平台的应用。针对采用倾... 详细信息

以“红土地”国产化导引头为例,详细介绍了动力陀螺式激光导引头的结构组成、工作流程和跟踪原理,并阐述了激光导引头数学模型及建模过程。针对其动力陀螺稳定平台特性,研究了其在火箭弹、空地导弹、航空炸弹等平台的应用。针对采用倾斜稳定三通道控制的非旋转弹提出的导引头输出斜率补偿算法,可有效降低导引头输出斜率散布;针对采用双通道控制的旋转弹提出的导引头转速自适应算法,在弹体转速0~10 r/s范围内实现了动力陀螺稳定平台式激光导引头的自适应工作。斜率补偿和转速自适应两种算法均已通过仿真试验考核以及地面联试与飞行试验验证,实现了工程应用。

关键词：激光导引头动力陀螺输出斜率补偿算法转速自适应算法

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激光半主动半实物仿真导引头光学系统的设计

红外与激光工程 2008年第2期37卷 322-325页

作者：魏文俭秦石乔张宝东李华战德军国防科学技术大学光电科学与工程学院光信息科学与技术系湖南长沙410073 91404部队河北秦皇岛066070 63880部队河南洛阳471003

半实物仿真导引头光学系统性能的好坏是影响仿真实验效果的关键。介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构、特点。详细分析了光学系统的能量接收灵敏阈值、瞬时视场、动态视场等参数。根据光学系统设计的一般原则和半实物仿真导引头... 详细信息

半实物仿真导引头光学系统性能的好坏是影响仿真实验效果的关键。介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构、特点。详细分析了光学系统的能量接收灵敏阈值、瞬时视场、动态视场等参数。根据光学系统设计的一般原则和半实物仿真导引头对光学系统的特殊要求,基于实际导引头光学系统的技术参数要求,利用ZEMAX优化设计出了具有较高成像质量的激光半主动寻的制导的半实物仿真导引头的光学系统。实验结果表明,该系统满足各项参量要求,具有较高成像质量,为相关光学系统的分析和设计提供了参考依据。

关键词：精确制导光学系统设计激光半主动寻的制导激光导引头

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激光制导炸弹导引头半实物仿真系统方案设计

红外与激光工程 2002年第2期31卷 166-169页

作者：沈永福邓方林柯熙政第二炮兵工程学院自动控制系陕西西安710025

基于系统的功能需求 ,介绍了一种激光制导炸弹导引头半实物仿真系统的构建方案。整个系统由光学模拟系统、弹体姿态模拟系统、仿真计算机系统、集成控制和接口通讯、显示监控系统以及总控制台组成。其中 ,光学模拟系统包括漫反射屏、目... 详细信息

基于系统的功能需求 ,介绍了一种激光制导炸弹导引头半实物仿真系统的构建方案。整个系统由光学模拟系统、弹体姿态模拟系统、仿真计算机系统、集成控制和接口通讯、显示监控系统以及总控制台组成。其中 ,光学模拟系统包括漫反射屏、目标模拟器、干扰模拟器和背景模拟器 ,而三轴转台是弹体姿态模拟系统的主要部件。对各子系统的需求进行了分析。

关键词：激光制导炸弹半实物仿真系统方案设计弹体姿态模拟系统三轴转台现代战争激光导引头模拟器

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激光半主动制导导引头光学系统的设计

应用光学 2012年第2期33卷 402-405页

作者：胡博常伟军孙婷何玉兰西安应用光学研究所陕西西安710065

根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点,提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统,利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不... 详细信息

根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点,提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统,利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不同视场时,通过LightTools光机分析软件追迹1×106根光线,得到探测器靶面的光线分布,利用Matlab处理数据并绘制角度-输出响应曲线,利用该曲线可精确评价探测器靶面的光斑性能。

关键词：激光导引头光学系统设计四象限探测器激光半主动寻的制导

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远程激光半主动导引头抗干扰技术探讨

弹箭与制导学报 1994年第2期14卷 66-71页

作者：赵毅陕西省青华机电研究所

论述了激光半主动导引头的各种抗干扰技术及其抗干扰能力和在近程反坦克导弹上发展的前景。

关键词：激光导引头反坦克导弹抗干扰

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激光捷联导引头线性区扩展方法研究

激光与红外 2022年第12期52卷 1863-1866页

作者：胡绍云周国家鲁强李黎明李海廷周毅西南技术物理研究所四川成都610041

当激光捷联导引头工作在设计的线性区外时,在确定的激光导引头参数条件下,通过对激光探测器输出电信号的综合处理与运用,从软件算法方面可将激光导引头线性区向外大范围扩展。当目标回光剩余光斑占有两个象限时,经计算、标定,其测量结... 详细信息

当激光捷联导引头工作在设计的线性区外时,在确定的激光导引头参数条件下,通过对激光探测器输出电信号的综合处理与运用,从软件算法方面可将激光导引头线性区向外大范围扩展。当目标回光剩余光斑占有两个象限时,经计算、标定,其测量结果较准确,扩展后的测量结果与线性区内测量结果呈准线性分布,当目标剩余光斑仅占有一个象限时,其质心相对于导引头视轴的距离可精确确定,但其给出的俯仰、方位位置存在较大偏差,通过限定角度,可以给出目标粗略角度位置。

关键词：激光导引头四象限探测器激光测角线性区扩展