光電子學(xué)綜述ppt-軍事激光技術(shù) 47頁

1、 【制作人】 xxx 【制作時間】 2015.11.7 1 軍事激光技術(shù)綜述 2 目 錄 1 激光在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用概述 2 激光測距技術(shù) 3 激光雷達(dá) 4 激光制導(dǎo)技術(shù) 3 激光在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用概述 1.激光的特點 單色性好 相干性好 方向性好 亮度高 2.應(yīng)用激光技術(shù)的軍事領(lǐng)域 目前激光主要用于偵測、導(dǎo)航、制導(dǎo)、通信、模、顯示、信 息處理和光電對抗等方面。 3.軍事激光設(shè)備 激光測距儀、激光雷達(dá)、激光瞄準(zhǔn)具、激光制導(dǎo)彈、激光 陀螺、激光致盲武器等。 4 激光在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用概述 激光測距儀 激光雷達(dá) 激光制導(dǎo)彈 5 激光測距技術(shù) 1.1激光測距技術(shù)的簡單介紹 激光由于亮度高、單色

2、性和方向性好亮度高、單色性和方向性好，是人們早就渴望得 到的理想測距光源，在激光出現(xiàn)后不到一年的時間里就被用于 測距，激光測距是激光最早，應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域。 發(fā)展歷程： 1961年，第一套激光測距系統(tǒng)出現(xiàn)； 1969年，激光測距開始應(yīng)用到軍事上； 目前，各國已有幾百個型號的激光測距裝備投入使用，測 距精度已發(fā)展到第四代，即毫米級、亞毫米級，激光器的種 類醫(yī)進(jìn)展到人眼安全固體激光器和二氧化碳激光器。 20世紀(jì)80年代，我國開始了常規(guī)兵器領(lǐng)域激光測距儀的研 制，研制的艦載火炮激光測距儀，安裝在光電跟蹤儀上，主要 用于測量低空或超低空飛行目標(biāo)，對掠海導(dǎo)彈的激光測量距離 達(dá)到7km，對殲擊機的最遠(yuǎn)測量

3、距離超過20km。 6 激光測距技術(shù) 1. 2 激光測距的基本原理 激光測距與雷達(dá)測距在原理上是完全相同的。在測距點向被測 的目標(biāo)發(fā)射一束短而強的激光脈沖，光脈沖發(fā)射到目標(biāo)上后其中一 部分激光反射回測距點被接收器所接收，假定光脈沖在發(fā)射點與目 標(biāo)間來回一次的時間間隔為t，那么被測目標(biāo)的距離是： ctR 2 1 當(dāng)不考慮大氣中光速的微小變化時，測距精度 主要由測 時精度 確定，即： R t tc 2 1 R 主要利用激光方向性好的特點。 7 激光測距技術(shù) 1. 3 脈沖式激光測距儀的原理與組成 1-1脈沖式激光測距儀的基本組成方框圖 8 0101 激光發(fā)射裝置 發(fā)射峰值功率高、光束 發(fā)散角小的激

4、光脈沖， 使其經(jīng)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn) 一步準(zhǔn)直后，射向被測 目標(biāo)。 0202 接收裝置 接收裝置是接收從被測目標(biāo) 反射回來的微弱脈沖信號， 經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)聚焦或縮小 光束截面后，照在光電探測 器的光敏面上，使光信號變 為電信號并經(jīng)放大器放大， 推動信息處理裝置里的計數(shù) 顯示部分工作。 0303 信息處理裝置 測量脈沖從測距儀到被 測目標(biāo)往返一次的時間t， 并顯示出準(zhǔn)確的距離。 激光測距技術(shù) 9 激光測距技術(shù) 1. 4 激光測距機的關(guān)鍵技術(shù) 激光器要有高重復(fù)率、高輸出功率，要考慮諸如轉(zhuǎn)換效率、輸出 功率、光速發(fā)散度等因素。不同平臺的應(yīng)用還需要權(quán)衡激光器體積、 重量、制冷、壽命、維護等因素。目前軍用脈沖

5、激光測距儀主要采用 紅寶石、Nd:YAG、二氧化碳、喇曼頻移Nd:YAG和Er:玻璃等脈沖激 光器。 紅寶石脈沖激光器測距儀是第一代軍用激光測距儀，但由于工作 波長屬于紅光，極易暴露，加上對人眼極不安全，目前除小數(shù)應(yīng)用已 淘汰；Nd:YAG脈沖激光器測距儀是第二代軍用測距儀，隱秘性強， 效率高于紅寶石激光測距儀，但對人眼有傷害，目前仍有較廣泛的應(yīng) 用；二氧化碳激光器為第三代激光器測距儀，主要優(yōu)點是穿透能力強， 兼容性強，對人眼安全；目前雙包層光纖激光器（工作波長1微米） 取得重大進(jìn)展，效率極高，可適應(yīng)地基、空基、天基等平臺。 激光器 10 激光測距技術(shù) 1. 4 激光測距機的關(guān)鍵技術(shù) 微弱信號

6、檢測技術(shù) 微弱信號檢測技術(shù)是采用電子學(xué)、信息論、計算機及物理學(xué) 的方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特點及相 關(guān)性，檢測被噪聲淹沒的微弱信號。常見的有相關(guān)檢測技術(shù)、匹 配濾波技術(shù)、小波變換、統(tǒng)計檢測技術(shù)等。 時刻鑒別技術(shù) 飛行時間間隔測量技術(shù) 虛警抑制技術(shù) 激光測距機在接受回波信號時，不可避免地會引入背景雜散 光等干擾，它們的存在使得測距機接收信號的信噪比惡化，產(chǎn)生 虛警，常見的抑制技術(shù)有，距離選通技術(shù)、背景輻射自動補償、 信號累積技術(shù)。 11 激光測距技術(shù) 1. 5 激光測距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢 【多脈沖體制激光測距技術(shù)】 現(xiàn)有的激光測距大多采用單脈沖激光測距體制，測距能力的

7、提高主要 依賴提高激光功率、減少激光發(fā)散角，增大接收口徑等。而多脈沖激光測 距時可發(fā)射一個激光脈沖串。 12 激光測距技術(shù) 1. 5 激光測距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢 【混沌激光測距技術(shù)】 激光測距技術(shù)中提高測距精度和測距距離是很重要的一個方面，激光器 的不穩(wěn)定性是一個普遍現(xiàn)象，二混沌是激光器不穩(wěn)定性的一個重要特例， 可以利用混沌激光來實現(xiàn)多目標(biāo)的遠(yuǎn)距離和高精度測距。 混沌激光測距是利用混沌激光的類噪聲特性，其相關(guān)曲線類似于函 數(shù)的線型，最大測程與精度與混沌激光的自相關(guān)特性密切相關(guān)。 HWPI,HWP2一半波片；PBSI，PBS2一偏振相關(guān)分束器；01 一光隔離器；PDL，PD2一光電探測器；

8、A一放大器；DL一 可變電延遲線。 混沌激光測距示意圖 13 激光測距技術(shù) 1. 5 激光測距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢 【混沌激光測距技術(shù)工作原理】 圖中外部反射鏡(Minor)將一部分激光反射并注人到半導(dǎo)體激光器 (LD)有源區(qū)中，實現(xiàn)光反饋。 LD和反射鏡構(gòu)成一個非線性動力學(xué)系統(tǒng)，其輸出狀態(tài)由反饋光的強度 和相位決定。反饋光的強度可通過旋轉(zhuǎn)半波片相對于偏振相關(guān)分朿器的角 度來調(diào)節(jié)，反饋光相位的控制由壓電陶瓷晶體改變反射鏡的位置來實現(xiàn)。 產(chǎn)生的混沌激光被分為兩朿，分別作為探測光和參考光，前者直接射 向目標(biāo)并被反射回來。參考光與反射回來的探測光由兩個型號相同的探測 器接收，其波形和頻譜分別由實

9、時示波器和頻譜分析儀檢測，將檢測到的 數(shù)據(jù)結(jié)果輸人計算機進(jìn)行運算，可得到兩者的互相關(guān)曲線。 通過半波片和偏振相關(guān)分束器調(diào)節(jié)探測光和參考光的功率比，可獲得 最佳探測光功率?；煦绻饪梢詫崿F(xiàn)與距離無關(guān)的遠(yuǎn)距離測量，精度可達(dá)到 毫米量級。 14 激光雷達(dá) 2. 1 激光雷達(dá)概述 激光雷達(dá)是利用激光光波探測目 標(biāo)位置的光電設(shè)備。激光雷達(dá)可用來 進(jìn)行通常由微波雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行的一些 測量，其中包括測距、角跟蹤、目標(biāo) 速度測量及活動目標(biāo)指示。 國際國際導(dǎo)彈技術(shù)控制法明確指 出：“激光雷達(dá)系統(tǒng)將激光用于回波 測距、定向，并通過位置、徑向速度 及物體反射特性識別目標(biāo)，體現(xiàn)了特 殊的發(fā)射、掃描、接收和信號處理技 術(shù)“

10、。 15 1254 火控激光雷達(dá)： 包括防空武器火 控，地面作戰(zhàn)武 器火控、空地攻 擊武器火控等。 靶場測量激光雷達(dá): 用于測量導(dǎo)彈發(fā)射初 始階段彈道和低空目 標(biāo)飛行軌跡測量。 3 2.2軍用激光雷達(dá)分類 激光雷達(dá) 激光引導(dǎo)雷達(dá)： 包括航天器交會， 對接和巡航導(dǎo)彈地 形和障礙物回避。 跟蹤識別激光雷達(dá)： 包括導(dǎo)彈制導(dǎo)，空 中偵察，敵我目標(biāo) 識別，機載遠(yuǎn)程預(yù) 警等。 大氣測量激光雷達(dá)： 包括測量大氣的能見 度、測量云層的高度、 測量風(fēng)速等。 16 激光雷達(dá) 2.3激光雷達(dá)的組成 激光雷達(dá)組成框圖 17 激光雷達(dá) 2.3激光雷達(dá)的組成 【1.激光發(fā)射器】 激光是雷達(dá)的信息載體，通過它探測目標(biāo)的特征

11、信息，激光器是激 光發(fā)射源，根據(jù)不同雷達(dá)的用途采用不同的激光源。 【2.光學(xué)系統(tǒng)】 發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)又稱發(fā)射望遠(yuǎn)鏡，作用是將來自激光器的激光束發(fā)射 角壓縮，使遠(yuǎn)處的激光能量密度增大。 接收光學(xué)系統(tǒng)又稱接收望遠(yuǎn)鏡其作用接收來自目標(biāo)反射的激光信號， 并將其反射到激光探測器的光敏面上。 【3.光電探測器】 將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。 18 激光雷達(dá) 2.3激光雷達(dá)的組成 【4.信息處理系統(tǒng)】 主要功能是對光電探測器探測到的信號進(jìn)行處理，并提取出包 括目標(biāo)距離、角脫靶量、速度和圖像在內(nèi)的目標(biāo)信息參數(shù)。 【5.跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)】 簡稱跟瞄系統(tǒng)，包括放置激光收發(fā)系統(tǒng)的跟蹤架、伺服系統(tǒng)和 其他輔助的捕獲、跟蹤設(shè)備。 【

12、6.角度傳感器】 由角碼盤和解碼、讀出電路組成。角碼盤與跟蹤架的轉(zhuǎn)軸剛性 連接，分別與方位軸和俯仰軸相連的兩個角度傳感器給出跟蹤 架方位和俯仰的精確角位置。 19 激光雷達(dá) 2.4激光雷達(dá)的工作基本原理 【1.激光測距原理】 脈沖激光測距原理 在測距地點向被測目標(biāo)發(fā)射一束短而強的激光脈沖設(shè)光脈沖在發(fā)射點 與目標(biāo)間來回一次所經(jīng)歷的時間間隔為t，則被測目標(biāo)的距離為： ct 2 1 R 相位激光測距原理 用連續(xù)調(diào)制的激光光束照射被測目標(biāo)，通過測量被調(diào)制的激光在激光 測距機與目標(biāo)之間往返傳播的相位變化，間接求出飛行時間間隔，進(jìn) 而求出待測距離，即： N f c f c L 2 4222 ct f為調(diào)制

13、頻率； 為相位差；N為飛行時間間隔內(nèi)激光傳播的整周期數(shù)。 20 激光雷達(dá) 2.4激光雷達(dá)的工作基本原理 【2.激光測速原理】 通過目標(biāo)相鄰兩次測量的距離差除以重復(fù)頻率得到目標(biāo)對測量站的距離 變化速率，再由所測量得到的角度變化率求出目標(biāo)速度，即： t R v 多普勒測速法 通過測量運動物體引起的對入射激光頻率的偏移量（多普勒效應(yīng)） 來計算目標(biāo)的運動速度，即： V ff R os f 2 頻率為 的單色光作用到以速度v運動的散射物體上，被物體散射 的光波頻率 會產(chǎn)生附加的頻率偏移 ，稱作多普勒頻移。 f o f s f 21 激光雷達(dá) 2.4激光雷達(dá)的工作基本原理 【3.激光測角原理】 四象限跟蹤

14、測角四象限跟蹤測角 四象限跟蹤測角的基本原理如下圖所示： 四象限管作為接收元件，激光回波信號經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)在四象限管 上形成圓形光斑，圓形光斑在四象限管上的位置反映了系統(tǒng)的跟蹤情 況。當(dāng)系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)軸對準(zhǔn)目標(biāo)時，光斑中心和四象限管的中心重合， 此時四個象限接收到的光能量相等當(dāng)瞄準(zhǔn)軸偏離目標(biāo)時，光斑中心也 偏離四象限管的中心，此時四個象限收到的能量是不相同的，跟蹤頭 將根據(jù)四個象限能量的大小經(jīng)和差運算，給出方位、高低的誤差電壓 驅(qū)動轉(zhuǎn)臺的伺服機構(gòu)，來實現(xiàn)自動跟蹤。 22 激光雷達(dá) 【3.激光測角原理】 成像跟蹤角測量成像跟蹤角測量 對探測區(qū)域一定范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，建立成像視場內(nèi)每一點的強度、 距離等信

15、息。經(jīng)過圖像處理，找出目標(biāo)及其位置，從而實現(xiàn)對目標(biāo)的 距離、角度等參數(shù)的測量。 【4.激光成像原理】 掃描成像掃描成像 采用高重復(fù)頻率激光脈沖對目標(biāo)逐點掃描照射，在接收每個脈沖 回波信號的同時對跟蹤架機械軸角傳感器進(jìn)行采樣，然后通過計算機 繪出以方位角為橫坐標(biāo)、俯仰角為縱坐標(biāo)的每點信號強弱的目標(biāo)圖像。 如果采用的是單元探測器，則采用二維掃描成像；如果是采用陣列多 元探測器，則采用一維掃描成像。 2.4激光雷達(dá)的工作基本原理 23 激光雷達(dá) 【4.激光成像原理】 凝視成像凝視成像 激光凝視成像原理與普通數(shù)碼相機相同，只是照射物體的光源 不同，前者采用的是脈沖激光，后者采用的是自然光或閃光燈。采

16、用激光的優(yōu)點是可采用窄帶濾光片濾去大量非激光的白光，還可采 用距離門技術(shù)減少后向散射，極大地提高信噪比。 2.4激光雷達(dá)的工作基本原理 三維成像三維成像 三維成像除空間二維成像外，還增加距離參與成像，因為每個 像元都含有距離信息量。例如，采用具有時間分辨的多元陣列探測 器，每個像元都能測量對應(yīng)目標(biāo)相應(yīng)部位的距離，經(jīng)過信號處理后， 獲得具有三維空間信息的立體圖像。 24 1234 高功率高波束質(zhì)量的輻射源技術(shù)： 為達(dá)到較遠(yuǎn)的探測距離，輻射源 需具備高的發(fā)射功率和高的波束質(zhì)量。 目標(biāo)參量精確測量 與實時成像技術(shù)： 是激光雷達(dá)成像雷達(dá) 的關(guān)鍵所在。 高靈敏度探測技術(shù)與器件： 靈敏度取決于所采用的探測

17、技術(shù)和 探測器件的靈敏度。 高速圖像處理和實時目標(biāo)識別 技術(shù)： 是完成目標(biāo)發(fā)現(xiàn)及跟蹤、目標(biāo)分 類及識別、瞄準(zhǔn)點選擇和作戰(zhàn)效果 評估等的關(guān)鍵技術(shù)。 激光雷達(dá) 2.4成像激光雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù) 25 激光雷達(dá) 【1.相空陣激光雷達(dá)】 光學(xué)相控陣的基本原理 2.5新體制成像激光雷達(dá) 光學(xué)相控陣移相掃描原理圖 26 激光雷達(dá) 【1.相空陣激光雷達(dá)】 光學(xué)相控陣的基本原理 通過調(diào)節(jié)從各個相控單元(光學(xué)移相器)輻射出的光波之間的相位關(guān) 系，使其在設(shè)定方向上彼此同相，產(chǎn)生相互加強的干涉，干涉的結(jié)果是 在該方向上產(chǎn)生一束高強度光束，而在其他方向上從各相控單元射出的 光波都不滿足彼此同相的條件，干涉的結(jié)果彼此相抵消

18、，因此，輻射強 度接近于零。組成相控陣的各相控單元在計算機的控制下，可使一束或 多束高強度光束的指向按設(shè)計的程序?qū)崿F(xiàn)隨機空域掃描。 2.5新體制成像激光雷達(dá) 圖中光學(xué)相控陣是由M個相控單元組成的一維陣列，其作用相當(dāng)于一 個理想薄透鏡，相位的變化與坐標(biāo)成正比。當(dāng)人射光波通過一個具有線性 相位方程 的光學(xué)相控陣時，光束將偏轉(zhuǎn) 角度，其中 ，是入射光的波長， 是待定的偏轉(zhuǎn)角，分別控制每個 相控單元的相位調(diào)整相位波前，從而控制入射光束的偏轉(zhuǎn)和形狀。 xx s /sin2 s s 27 激光雷達(dá) 【1.相空陣激光雷達(dá)】 相控陣光學(xué)雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 2.5新體制成像激光雷達(dá) 2004年美國雷聲公司完成

19、了相控陣激光雷達(dá)概念設(shè)計，其作用距 離為4km，距離分辨力為20cm，體積僅約1600 ，質(zhì)量約為2kg， 總功耗小于10w. cm 3 澳大利亞有研究人員提出一種方案，接收/發(fā)射均采用相控陣天 線，利用1.064微米激光進(jìn)行實驗，可應(yīng)用于空間激光雷達(dá)系統(tǒng)。 采用相控陣激光雷達(dá)技術(shù)是美國第四代戰(zhàn)機（F-35）綜合光電系統(tǒng) 的主要創(chuàng)新點。 從研制相控陣激光雷達(dá)的進(jìn)展來說，目前國外正從概念設(shè)計轉(zhuǎn)向應(yīng)用， 而國內(nèi)在某些技術(shù)上還存在差距，技術(shù)上實現(xiàn)有一定難度，因此我國研 制這種雷達(dá)還需要一個較長的周期。 28 激光雷達(dá) 【2.合成孔徑激光雷達(dá)（SAL）】 SAL的基本原理 2.5新體制成像激光雷達(dá) S

20、AL原理示意圖 29 激光雷達(dá) 【2.合成孔徑激光雷達(dá)（SAL）】 SAL的基本原理 在合成孔徑成像系統(tǒng)中，一般激光發(fā)射器與接收裝置是安裝在同一 個平臺上的。在平臺的運動過程中，在一個位置對目標(biāo)進(jìn)行照射，并對 回波信號進(jìn)行采樣，接收裝置接收來自目標(biāo)的散射光的強度和相位信息， 然后在下一個位置，如此下去直到平臺平移完整個合成孔徑長度。通過 對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，就可以得到高分辨力的目標(biāo)圖像，原理示意圖如 圖所示。 其分辨力分為距離分辨力和方位分辨力。 距離分辨力為 方位分辨力為 2.5新體制成像激光雷達(dá) B2 c 2 o D D為發(fā)射天線的直徑。C為光速，B為雷達(dá)信號帶寬。 30 激光雷達(dá) 【2.

21、合成孔徑激光雷達(dá)（SAL）】 SAL的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 2.5新體制成像激光雷達(dá) 2002年美國實現(xiàn)實驗室尺度縮小裝置的合成孔徑激光成像。 2006年雷聲公司和諾格公司分別研制成功機載合成孔徑激光成像 雷達(dá)樣機，目前已向應(yīng)用拓展。 我國自2008年開始合成合成孔徑激光雷達(dá)的研究，目前已取得階段 性進(jìn)展突破進(jìn)展，已實現(xiàn)了實驗室尺度縮小合成孔徑激光成像雷達(dá) 裝置的二維目標(biāo)同時距離向和方向位的成像，實現(xiàn)了SAL的光學(xué)、 光電子學(xué)和計算機處理的過程貫通，是世界上第三個成功的試驗報 導(dǎo)。 31 激光制導(dǎo)技術(shù) 3. 1 激光制導(dǎo)技術(shù)概述 制導(dǎo)就是控制和引導(dǎo)火箭等，按 照預(yù)定的彈道或根據(jù)目標(biāo)與導(dǎo)彈等運 動信息

22、確定的飛行路線準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo) 的過程。 激光制導(dǎo)就是利用目標(biāo)反射的激 光來探測、跟蹤目標(biāo)并控制導(dǎo)彈等武 器飛向目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。利用激光控 制炸彈、炮彈、導(dǎo)彈，使之“長上眼 睛”，盯住目標(biāo)，窮追不舍，直到將 它消滅。 32 激光制導(dǎo)技術(shù) 3. 1 激光制導(dǎo)技術(shù)概述 激光的物理特點 單色性好 方向性強 能量集中 制導(dǎo)精度高 目標(biāo)分辨力強 抗干擾能力強 體積小 質(zhì)量輕 激光制導(dǎo)的優(yōu)點 但激光光束易受云、霧和煙塵的影響，不能全天候使用。 33 激光制導(dǎo)技術(shù) 3. 1 激光制導(dǎo)技術(shù)概述 激光制導(dǎo)的分類使用 34 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 激光尋的制導(dǎo)的方式： 主動式、半主動式激光主動尋的制導(dǎo)

23、主要采用的是 半主動式，即導(dǎo)引 頭（安裝在彈上， 用于自動跟蹤目標(biāo) 并測量彈的飛行誤 差）與激光照射器 是分開放置的，前 者隨彈飛行，后者 置于彈外。 激光半主動尋的制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成圖 35 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 1. 制導(dǎo)規(guī)律 制導(dǎo)規(guī)律指制導(dǎo)過程中調(diào)節(jié)武器飛行參數(shù)所遵循的某種規(guī)律。 1.1 速度追蹤制導(dǎo) 速度追蹤制導(dǎo)規(guī)律要求制導(dǎo)武器的速度矢量指向目標(biāo)。 首先在導(dǎo)引頭上建立速度矢量的測量基 準(zhǔn)，然后通過探測激光斑位置測出。這種 速度追蹤導(dǎo)引頭一般通過萬向支架與彈相 連，并有風(fēng)標(biāo)機構(gòu)，這樣在飛行過程中， 風(fēng)標(biāo)機構(gòu)使導(dǎo)引頭軸線順向彈的運動速度 方向，此準(zhǔn)線就成了測量誤差角的基準(zhǔn)線。 由

24、于易受大氣運動影響，這種制導(dǎo)規(guī) 律適合于攻擊慢速、大目標(biāo)的武器系統(tǒng)。0- c 36 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 1. 制導(dǎo)規(guī)律 制導(dǎo)規(guī)律指制導(dǎo)過程中調(diào)節(jié)武器飛行參數(shù)所遵循的某種規(guī)律。 1.2 比例導(dǎo)航制導(dǎo) 比例導(dǎo)航制導(dǎo)要求彈的橫向加速度與目標(biāo)視線角速度成正比例， 即彈上速度矢量的旋轉(zhuǎn)角度與視線角速度成比例。 這種導(dǎo)引頭首先要跟蹤目標(biāo)（激光 光斑），并測出視線角速度。這通常 是通過將陀螺機構(gòu)裝載在導(dǎo)引頭上來 實現(xiàn)的。 K c 37 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 2. 激光導(dǎo)引頭 激光導(dǎo)引頭通常是位標(biāo)式導(dǎo)引頭。 在半主動尋的制導(dǎo)中，激光導(dǎo)引頭起著關(guān)鍵的作用。 主要任務(wù)： 1、 探

25、測目標(biāo)反射的激光能量 2 、按制導(dǎo)規(guī)律測定某參量并送入控制系統(tǒng)。 構(gòu)成： 光學(xué)系統(tǒng)、激光探測器、電子部件和機械部件 38 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 2. 激光導(dǎo)引頭 2.1 激光導(dǎo)引頭光學(xué)元件 2.2 激光探測器系統(tǒng) 構(gòu)成導(dǎo)引頭的光學(xué)系統(tǒng)起著收集和匯聚激光能量的作用。光學(xué) 系統(tǒng)可以是純透射式的，也可以是折反式的。 導(dǎo)引頭用象限元件來測定目標(biāo)相對于光軸的偏移量大小和偏 移量方位。目前工程上通常使用的象限元件以四象限元件居多。 2.3 激光引導(dǎo)頭中的電子部件 電子部件是用來對四項探測器的輸出進(jìn)行放大和比較處理，并 送入自動駕駛儀或直接送給控制系統(tǒng)的電子元件，常包含對數(shù)放大 器，用來消除

26、距離因素的影響，擴大導(dǎo)引頭所能適應(yīng)的動態(tài)范圍。 2.3 激光引導(dǎo)頭中的機械部件 主要起支撐光學(xué)部件、探測器、電子部件及連接彈體的作用。 39 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 3. 激光目標(biāo)指示器 激光目標(biāo)指示器是激光制導(dǎo)系統(tǒng)中的重要組成部分，主要任務(wù)是為 激光導(dǎo)引頭指示目標(biāo)。 組成：激光器（包括電源）、瞄準(zhǔn)和發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、跟蹤裝置 目標(biāo)指示器的組成結(jié)構(gòu) 40 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 3. 激光目標(biāo)指示器 3.1 激光器 3.2 瞄準(zhǔn)和發(fā)射光學(xué)系統(tǒng) 為激光半主動尋的制導(dǎo)提供能源。 瞄準(zhǔn)系統(tǒng)是用于初始捕獲目標(biāo)的，可以是獨立的一套光學(xué)瞄 準(zhǔn)具，也可以是與火控系統(tǒng)相組合的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。

27、 發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的作用是壓窄激光束，與激光測距器中的激光 發(fā)射天線作用相類似。 3.3 跟蹤裝置 激光本身難以識別和跟蹤目標(biāo)，需要采用跟蹤裝置以確保激 光目標(biāo)指示器精確照射到目標(biāo)。 常用跟蹤手段有可見光手動跟蹤、電視自動跟蹤、紅外自動 跟蹤和前視紅外自動跟蹤等。 41 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.2激光尋的制導(dǎo)技術(shù) 3. 激光目標(biāo)指示器 3.4 激光目標(biāo)指示器主要性能指標(biāo) 3.5 機載系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題 脈沖峰值功率、脈沖寬度、重復(fù)頻率、束散角、激光光斑的均勻性 裝在運動物體上（如車輛）、尤其是那些機動性很強的運動物 體（如戰(zhàn)斗機）上的激光目標(biāo)指示器，其瞄準(zhǔn)線的穩(wěn)定性是研制設(shè) 計跟蹤系統(tǒng)時必須解決的問題。 常采用單獨的穩(wěn)定回路來抑制載機姿勢變化對瞄準(zhǔn)線的影響。 穩(wěn)定和跟蹤回路框圖 42 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.3激光駕束制導(dǎo)技術(shù) 1. 駕束制導(dǎo)原理 駕束制導(dǎo)規(guī)律是“三點法”制導(dǎo)率，即在武器制導(dǎo)飛行過程中， 激光照射器、彈、目標(biāo)三點始終在一條直線上。 激光駕束制導(dǎo)系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖 43 激光制導(dǎo)技術(shù) 3.3激光駕束制導(dǎo)技術(shù) 2. 駕束制導(dǎo)基本工作過程 其基本