[發(fā)明專利]一種激光目標(biāo)模擬器有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010695144.9 | 申請(qǐng)日: | 2020-07-19 |
| 公開(公告)號(hào): | CN112050685B | 公開(公告)日: | 2023-03-14 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王竹萍;范小康;周康 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 武漢光谷航天三江激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司 |
| 主分類號(hào): | F41G3/32 | 分類號(hào): | F41G3/32 |
| 代理公司: | 武漢智匯為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42235 | 代理人: | 李恭渝 |
| 地址: | 430000 湖北省武*** | 國省代碼: | 湖北;42 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 激光 目標(biāo) 模擬器 | ||
1.一種激光目標(biāo)模擬器,用于導(dǎo)引頭性能測試,其特征在于包括供電單元、電纜、總控單元、激光驅(qū)動(dòng)電路、激光器、激光能量模擬控制單元、能量衰減器,
所述供電單元、電纜用于供電,電纜用于供電單元與總控單元、激光驅(qū)動(dòng)電路、激光能量模擬控制單元、能量衰減器的供電電路連接;
所述總控單元包括總控硬件電路和信號(hào)處理軟件,是整個(gè)模擬器的信息處理和交換的中樞;
激光能量模擬控制單元包括激光能量模擬控制電路和軟件,接收并保存總控單元發(fā)送的數(shù)據(jù),根據(jù)此數(shù)據(jù)控制所述能量衰減器模擬導(dǎo)引頭能量衰減過程;
所述能量衰減器包括勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)、第一光楔、第二光楔和第三光楔組成,其中,第一光楔和第三光楔形狀大小以及材料均一致,均由中性暗色玻璃制成且均為等腰直角三角形,以腰邊平行的方式相對(duì)固定在同一個(gè)平面上;第二光楔與第三光楔和第一光楔的材料一致,等腰直角三角形的腰邊長度等于第三光楔和第一光楔斜邊長度;第二光楔放置在第一光楔和第三光楔之間的同一個(gè)平面上;第二光楔的腰邊分別與第一光楔和第三光楔的斜邊平行,中間留下一定空氣間隔;所述第二光楔固定設(shè)置在勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)上,使得所述第二光楔沿其斜邊的垂直方向移動(dòng);
所述激光器由激光驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)發(fā)出激光,所述激光射入所述第一光楔的一條腰邊,經(jīng)過第一光楔的斜邊后出射,進(jìn)入第二光楔的一條腰邊后從另一條腰邊出射,再進(jìn)入第三光楔的斜邊,最后從第三光楔的一條腰邊出射,實(shí)現(xiàn)激光能量的衰減,輸出能量衰減后的激光;
所述激光能量模擬控制單元根據(jù)接收總控單元發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)速度值控制勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)沿第二光楔斜邊的垂直方向水平勻速運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)第二光楔也水平勻速運(yùn)動(dòng);使傳輸?shù)募す饨?jīng)過能量衰減器后能量連續(xù)衰減,實(shí)現(xiàn)所述激光目標(biāo)模擬器輸出激光能量衰減程度,與導(dǎo)彈實(shí)際飛行過程中目標(biāo)反射的激光目標(biāo)指示器發(fā)出的激光最終到達(dá)激光導(dǎo)引頭的激光能量衰減程度,進(jìn)行匹配模擬,使兩者激光能量衰減程度的情況一致;
所述勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)為精密二維位移平移臺(tái),市購;
還包括激光器輸出尾纖和能量衰減器出射光纖,所述的激光器輸出尾纖垂直固定在第一光楔腰邊附近,能量衰減器出射光纖通過光纖夾具和底座垂直固定在所述的第三光楔腰邊,并與激光器輸出尾纖保持平行;所述激光器輸出尾纖用于輸出激光器發(fā)出的激光,然后將激光射入所述第一光楔的一條腰邊;所述能量衰減器出射光纖用于輸出從所述第三光楔一條腰邊出射的能量衰減后的激光;使經(jīng)尾纖傳輸?shù)募す饨?jīng)過能量衰減器后能量連續(xù)衰減;
還包括人機(jī)交互控制器,所述供電單元、電纜用于為其供電;所述人機(jī)交互控制器、總控單元與所述激光能量模擬控制單元之間互相通訊連接;所述人機(jī)交互控制器中輸入指示環(huán)境、速度、能量和距離值,總控單元計(jì)算出勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度,將運(yùn)動(dòng)速度值送至激光能量模擬控制單元,激光模擬控制單元接收并保存總控單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)速度數(shù)據(jù),根據(jù)此運(yùn)動(dòng)速度數(shù)據(jù)控制勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)帶動(dòng)所述第二光楔水平勻速運(yùn)動(dòng);通過第二光楔水平運(yùn)動(dòng),使得激光經(jīng)過第二光楔的距離產(chǎn)生變化,衰減程度同時(shí)發(fā)生變化,以實(shí)現(xiàn)激光能量連續(xù)衰減,即連續(xù)可調(diào)的要求;
還包括光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡,所述激光出射光纖輸出能量衰減后的激光進(jìn)入所述光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡,出射光纖的光出射端面位于光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡的前焦點(diǎn)上,所述光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡用于能量衰減后的激光平行出射,用于導(dǎo)引頭仿真;
還包括指示光激光器驅(qū)動(dòng)電源、指示光激光器,所述指示光激光器由指示光激光器驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)發(fā)出指示光激光,所述指示光激光器發(fā)射出的指示光需與經(jīng)光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡發(fā)射的光共軸,用于導(dǎo)引頭對(duì)準(zhǔn);
所述總控單元計(jì)算出勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度,具體的,所述總控單元包括計(jì)算能量衰減器的第二光楔的移動(dòng)速度的軟件,所述軟件通過輸入指示環(huán)境、導(dǎo)引頭的實(shí)際飛行速度、能量和距離值,以及輸入目標(biāo)能量衰減曲線值,計(jì)算匹配出勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)的移動(dòng)速度即第二光楔的移動(dòng)速度,實(shí)現(xiàn)對(duì)激光目標(biāo)模擬器能量連續(xù)衰減匹配模擬;具體計(jì)算匹配方法如下
首先計(jì)算出目標(biāo)能量衰減曲線,方法為:
在實(shí)際的激光半主動(dòng)尋制導(dǎo)過程中,包括有目標(biāo)、激光導(dǎo)引頭和激光目標(biāo)指示器,激光目標(biāo)指示器發(fā)出的光射到目標(biāo)上再反射到導(dǎo)引頭的光束,相當(dāng)于激光目標(biāo)模擬器中的激光器發(fā)出的光經(jīng)過目標(biāo)模擬器光路的光束,該光束要求跟導(dǎo)引頭對(duì)準(zhǔn);實(shí)際制導(dǎo)過程中,激光目標(biāo)指示器發(fā)出的激光通過第一光路到達(dá)目標(biāo),目標(biāo)反射激光通過第二光路最終到達(dá)激光導(dǎo)引頭,當(dāng)假定目標(biāo)為朗伯型時(shí),即目標(biāo)反射能量在各個(gè)方向上亮度值相等,對(duì)于有效反射截面比激光光斑尺寸大的目標(biāo)而言,導(dǎo)引頭探測到的激光能量密度與激光目標(biāo)指示器發(fā)出的激光能量之間的關(guān)系可以用下面的方程來表示:
式中:
P-導(dǎo)引頭探測到的目標(biāo)回波信號(hào)能量密度;
P0-激光目標(biāo)指示器發(fā)射的激光能量;
σS-地面目標(biāo)的漫反射系數(shù);
l-導(dǎo)引頭與目標(biāo)之間的距離;
τ1-第一光路中大氣對(duì)激光的透射率,見公式(2)
τ2-第二光路中大氣對(duì)激光的透射率,見公式(2)
ERF-誤差函數(shù)
Wi-水蒸氣含量;
V-大氣能見度;v-大氣能見度;
λ0-參考波長
λ-激光目標(biāo)指示器發(fā)射的激光波長
q-經(jīng)驗(yàn)常數(shù)
L1-激光目標(biāo)指示器距離目標(biāo)的距離
L2-導(dǎo)引頭距離目標(biāo)的距離
則l取R時(shí)
假設(shè)前后輸入的兩個(gè)距離值分別為r1、r2,即R取值為r1和r2,r1>r2則
則導(dǎo)引頭飛行過程中接收的能量變化倍率β與前后距離r1、r2的關(guān)系式為
則導(dǎo)引頭飛行過程中接收的能量變化dB數(shù)與前后距離r1、r2的關(guān)系式為
此關(guān)系式就是目標(biāo)能量衰減曲線,即目標(biāo)距離導(dǎo)引頭的距離為r1、r2時(shí)的導(dǎo)引頭飛行過程中接收的能量變化dB數(shù);
然后,計(jì)算匹配出勻速運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)的移動(dòng)速度,方法如下:
基于朗伯定律:
I=I0exp(γR) (9)
I0為入射前光能量值,I為經(jīng)過衰減后的能量值,γ為材料特有的衰減系數(shù),R為光在物質(zhì)中通過的路程。
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