李響 安巖 王超 謝欣欣
摘要:在激光制導(dǎo)廣泛應(yīng)用于各國的背景下,由于試驗(yàn)場所要求復(fù)雜,天氣影響等問題,提出半主動激光制導(dǎo)方式,在整個試驗(yàn)當(dāng)中,激光光斑的分析至關(guān)重要,決定著整個試驗(yàn)的成敗,分析了影響激光光斑變化的影響因素,從而采取相關(guān)措施進(jìn)而提高試驗(yàn)的總體性能。
關(guān)鍵詞:激光制導(dǎo);激光半主動導(dǎo)引頭;半實(shí)物仿真;光斑尺寸;
中圖分類號:G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)09(B)-0000-00
1激光半主動制導(dǎo)的發(fā)展意義
由于激光具有單色性好、方向性好,發(fā)射束散角小等優(yōu)點(diǎn),所以敵方很難進(jìn)行有效的電子信息干擾。可采取多種編碼的方式,使得不同武器擁有同時攻擊很多目標(biāo)的殺傷性能力。半主動制導(dǎo)導(dǎo)彈的實(shí)戰(zhàn)效率高,它也存在一些問題,比如容易受到天氣和戰(zhàn)場條件的影響。世界各國正加速研制高性能的目標(biāo)捕獲、跟蹤系統(tǒng),從而在未來戰(zhàn)爭里發(fā)揮最大的優(yōu)勢。
2光斑尺寸分析:
半主動激光制導(dǎo)中,光斑的尺寸分析以及變化特別重要,直接影響激光制導(dǎo)的參數(shù)。本文采用不同波段的光源進(jìn)行分析。光斑尺寸的變化由分析可知,主要由兩個方面引起,首先是激光照射器與攻擊目標(biāo)間的距離會引起光斑的大小發(fā)生改變,激光照射器發(fā)射激光照到目標(biāo)后,其光斑的大小由激光照射器的發(fā)射束散角決定,由于目標(biāo)距離的變化使得導(dǎo)引頭所接收到的光斑尺寸也在變化。按基本的幾何光學(xué)設(shè)計(jì),可仿真出下圖1(a)的結(jié)果:
(a)光斑尺寸隨導(dǎo)彈距離變化曲線 (b) 光斑尺寸隨導(dǎo)彈距離的變化速率
但是由于實(shí)際情況會有些出入,對于導(dǎo)引頭的探測器的四象限光電探測器,在捕獲階段,目標(biāo)進(jìn)入探測器視場,如果跟蹤穩(wěn)定,光斑應(yīng)該集中在某一象限上,它只可以檢測出大致的方位,但是由于檢測精度比較差,需調(diào)節(jié)導(dǎo)彈的視軸角度,進(jìn)而將光斑引入到探測器的中心位置,之后再引入跟蹤部分。當(dāng)光斑的尺寸很小難以觀測時,視軸的檢測精度比較高,但是檢測的范圍有限、較小,光斑過小,在探測器的死區(qū)內(nèi),信號將會丟失,捕獲失敗,通常取光斑的大小為近似四象限探測器的光敏面,這樣可以保證效果,當(dāng)導(dǎo)引頭的距離與目標(biāo)間隔比較遠(yuǎn)時,成像在探測器光敏面的光斑非常小,至少要大于探測器的溝道寬度,所以需要安裝變焦系統(tǒng),解決離焦或散斑問題,使得光斑的大小變化成線性關(guān)系,由于視軸檢測精度的降低,卻增加了檢測范圍。通過對總體系統(tǒng)中導(dǎo)引頭接收到的光斑尺寸的理論數(shù)據(jù)可知,影響導(dǎo)引頭接收到光斑尺寸變化的主要因素為:導(dǎo)彈距目標(biāo)的實(shí)際距離以及導(dǎo)彈的地平角??梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)仿真得出下圖2(b)的結(jié)果。
從圖中我們可以得到以下的結(jié)論,導(dǎo)引頭接收到的光斑尺寸會隨著導(dǎo)彈距離的減小而增大,當(dāng)距離特別大時,光斑的尺寸變化比較緩慢,有一個平緩的過程,當(dāng)距離小于盲區(qū)后,光斑尺寸會迅速的變大,曲線特別陡,上圖進(jìn)一步證明了上述觀點(diǎn)。
3不同波段光斑特性分析
本文選擇1064nm和650nm波長的光源進(jìn)行試驗(yàn),由于兩個波長一個是不可見光,一個是可見光,這樣給試驗(yàn)的理論以及實(shí)際論證提供了很大的參考價(jià)值。
上面三幅圖片中,圖a是經(jīng)過光纖的激光最大光斑圖,圖b圖c分別是激光器經(jīng)過能量衰減最強(qiáng)和最弱的最大光斑圖片,從圖片中可明顯看出激光器激光圖片的雜散光比較強(qiáng),光斑信號強(qiáng)度分布相對不均勻。下圖3為圖像處理后激光器輸出所對應(yīng)的圖片。
4結(jié)束語
本文從實(shí)際情況出發(fā),結(jié)合了本實(shí)驗(yàn)室的條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),得出了導(dǎo)引頭接收不同波段激光的光斑大小,亮度變化,以及分析了影響導(dǎo)彈導(dǎo)引頭接收光斑尺寸變化的因素,符合半主動激光制導(dǎo)的要求,具有進(jìn)一步研究的意義。
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