光電子學(xué)-軍事激光技術(shù)47頁(yè)

1、 【制作人】 xxx 【制作時(shí)間】 2015.11.71 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(cè)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(diǎn) 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(cè)、導(dǎo)航、制導(dǎo)、通信、模、顯示、信 息處理和光電對(duì)抗等方面。3.軍事激光設(shè)備 激光測(cè)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(cè)距儀激光雷達(dá)激光制導(dǎo)彈5 激光測(cè)距技術(shù)1.1激光測(cè)距技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹 激光由于亮度高、單色性和方向性好亮度高、單色性和方向性好，是人們?cè)?/p>

2、就渴望得到的理想測(cè)距光源，在激光出現(xiàn)后不到一年的時(shí)間里就被用于測(cè)距，激光測(cè)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(cè)距系統(tǒng)出現(xiàn)；1969年，激光測(cè)距開(kāi)始應(yīng)用到軍事上； 目前，各國(guó)已有幾百個(gè)型號(hào)的激光測(cè)距裝備投入使用，測(cè)距精度已發(fā)展到第四代，即毫米級(jí)、亞毫米級(jí)，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(guó)開(kāi)始了常規(guī)兵器領(lǐng)域激光測(cè)距儀的研制，研制的艦載火炮激光測(cè)距儀，安裝在光電跟蹤儀上，主要用于測(cè)量低空或超低空飛行目標(biāo)，對(duì)掠海導(dǎo)彈的激光測(cè)量距離達(dá)到7km，對(duì)殲擊機(jī)的最遠(yuǎn)測(cè)量距離超過(guò)20km。6 激光測(cè)距技術(shù)1.2激光測(cè)距的基本原理 激光測(cè)

3、距與雷達(dá)測(cè)距在原理上是完全相同的。在測(cè)距點(diǎn)向被測(cè)的目標(biāo)發(fā)射一束短而強(qiáng)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(cè)距點(diǎn)被接收器所接收，假定光脈沖在發(fā)射點(diǎn)與目標(biāo)間來(lái)回一次的時(shí)間間隔為t，那么被測(cè)目標(biāo)的距離是： ctR21 當(dāng)不考慮大氣中光速的微小變化時(shí)，測(cè)距精度 主要由測(cè)時(shí)精度 確定，即： Rttc21R主要利用激光方向性好的特點(diǎn)。7 激光測(cè)距技術(shù)1.3脈沖式激光測(cè)距儀的原理與組成1-1脈沖式激光測(cè)距儀的基本組成方框圖80101激光發(fā)射裝置 發(fā)射峰值功率高、光束發(fā)散角小的激光脈沖，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(cè)目標(biāo)。0202接收裝置接收裝置是接收從被測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的微弱脈沖信號(hào)

4、，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(cè)器的光敏面上，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)并經(jīng)放大器放大，推動(dòng)信息處理裝置里的計(jì)數(shù)顯示部分工作。0303信息處理裝置測(cè)量脈沖從測(cè)距儀到被測(cè)目標(biāo)往返一次的時(shí)間t，并顯示出準(zhǔn)確的距離。 激光測(cè)距技術(shù)9 激光測(cè)距技術(shù)1.4激光測(cè)距機(jī)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(tái)的應(yīng)用還需要權(quán)衡激光器體積、重量、制冷、壽命、維護(hù)等因素。目前軍用脈沖激光測(cè)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(cè)距儀是第一代軍用激光測(cè)距儀，但由于工作波長(zhǎng)屬于紅

5、光，極易暴露，加上對(duì)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(cè)距儀是第二代軍用測(cè)距儀，隱秘性強(qiáng)，效率高于紅寶石激光測(cè)距儀，但對(duì)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(cè)距儀，主要優(yōu)點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，兼容性強(qiáng)，對(duì)人眼安全；目前雙包層光纖激光器（工作波長(zhǎng)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(tái)。激光器10 激光測(cè)距技術(shù)1.4激光測(cè)距機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是采用電子學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)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(cè)信號(hào)的特點(diǎn)及相關(guān)性，檢測(cè)被噪聲淹沒(méi)的微弱信號(hào)。常見(jiàn)的有相關(guān)檢測(cè)技術(shù)、匹配濾波技術(shù)、小波

6、變換、統(tǒng)計(jì)檢測(cè)技術(shù)等。時(shí)刻鑒別技術(shù)飛行時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)虛警抑制技術(shù) 激光測(cè)距機(jī)在接受回波信號(hào)時(shí)，不可避免地會(huì)引入背景雜散光等干擾，它們的存在使得測(cè)距機(jī)接收信號(hào)的信噪比惡化，產(chǎn)生虛警，常見(jiàn)的抑制技術(shù)有，距離選通技術(shù)、背景輻射自動(dòng)補(bǔ)償、信號(hào)累積技術(shù)。11激光測(cè)距技術(shù)1.5激光測(cè)距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)【多脈沖體制激光測(cè)距技術(shù)】 現(xiàn)有的激光測(cè)距大多采用單脈沖激光測(cè)距體制，測(cè)距能力的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(cè)距時(shí)可發(fā)射一個(gè)激光脈沖串。12激光測(cè)距技術(shù)1.5激光測(cè)距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)【混沌激光測(cè)距技術(shù)】 激光測(cè)距技術(shù)中提高測(cè)距精度和測(cè)距距離是很重要的

7、一個(gè)方面，激光器的不穩(wěn)定性是一個(gè)普遍現(xiàn)象，二混沌是激光器不穩(wěn)定性的一個(gè)重要特例，可以利用混沌激光來(lái)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的遠(yuǎn)距離和高精度測(cè)距。 混沌激光測(cè)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(cè)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(cè)器；A一放大器；DL一可變電延遲線?；煦缂す鉁y(cè)距示意圖13激光測(cè)距技術(shù)1.5激光測(cè)距技術(shù)的最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)【混沌激光測(cè)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(shí)現(xiàn)光反饋。 LD和反射鏡構(gòu)成

8、一個(gè)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其輸出狀態(tài)由反饋光的強(qiáng)度和相位決定。反饋光的強(qiáng)度可通過(guò)旋轉(zhuǎn)半波片相對(duì)于偏振相關(guān)分朿器的角度來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)。 產(chǎn)生的混沌激光被分為兩朿，分別作為探測(cè)光和參考光，前者直接射向目標(biāo)并被反射回來(lái)。參考光與反射回來(lái)的探測(cè)光由兩個(gè)型號(hào)相同的探測(cè)器接收，其波形和頻譜分別由實(shí)時(shí)示波器和頻譜分析儀檢測(cè)，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)結(jié)果輸人計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，可得到兩者的互相關(guān)曲線。 通過(guò)半波片和偏振相關(guān)分束器調(diào)節(jié)探測(cè)光和參考光的功率比，可獲得最佳探測(cè)光功率?；煦绻饪梢詫?shí)現(xiàn)與距離無(wú)關(guān)的遠(yuǎn)距離測(cè)量，精度可達(dá)到毫米量級(jí)。14激光雷達(dá)2.1激光雷達(dá)概述 激光雷達(dá)是利用激

9、光光波探測(cè)目標(biāo)位置的光電設(shè)備。激光雷達(dá)可用來(lái)進(jìn)行通常由微波雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行的一些測(cè)量，其中包括測(cè)距、角跟蹤、目標(biāo)速度測(cè)量及活動(dòng)目標(biāo)指示。 國(guó)際國(guó)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(cè)距、定向，并通過(guò)位置、徑向速度及物體反射特性識(shí)別目標(biāo)，體現(xiàn)了特殊的發(fā)射、掃描、接收和信號(hào)處理技術(shù)“。151254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(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá):用于測(cè)量導(dǎo)彈發(fā)射初始階段彈道和低空目標(biāo)飛行軌跡測(cè)量。32.2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(huì)，對(duì)接和巡航導(dǎo)彈地形和障礙物回避。跟蹤識(shí)別激光雷達(dá)：包括導(dǎo)彈制導(dǎo)，空中偵察，敵我目標(biāo)識(shí)別，機(jī)

10、載遠(yuǎn)程預(yù)警等。大氣測(cè)量激光雷達(dá)：包括測(cè)量大氣的能見(jiàn)度、測(cè)量云層的高度、測(cè)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(guò)它探測(cè)目標(biāo)的特征信息，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?！?.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(lái)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(lái)自目標(biāo)反射的激光信號(hào)，并將其反射到激光探測(cè)器的光敏面上?！?.光電探測(cè)器】將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。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(duì)光電探測(cè)器

11、探測(cè)到的信號(hào)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)?！?.跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)】簡(jiǎn)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?！?.角度傳感器】由角碼盤(pán)和解碼、讀出電路組成。角碼盤(pán)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(gè)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(cè)距原理】脈沖激光測(cè)距原理在測(cè)距地點(diǎn)向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一束短而強(qiáng)的激光脈沖設(shè)光脈沖在發(fā)射點(diǎn)與目標(biāo)間來(lái)回一次所經(jīng)歷的時(shí)間間隔為t，則被測(cè)目標(biāo)的距離為：ct21R相位激光測(cè)距原理用連續(xù)調(diào)制的激光光束照射被測(cè)目標(biāo)，通過(guò)測(cè)量被

12、調(diào)制的激光在激光測(cè)距機(jī)與目標(biāo)之間往返傳播的相位變化，間接求出飛行時(shí)間間隔，進(jìn)而求出待測(cè)距離，即：NfcfcL24222ctf為調(diào)制頻率； 為相位差；N為飛行時(shí)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(cè)速原理】通過(guò)目標(biāo)相鄰兩次測(cè)量的距離差除以重復(fù)頻率得到目標(biāo)對(duì)測(cè)量站的距離變化速率，再由所測(cè)量得到的角度變化率求出目標(biāo)速度，即：tRv多普勒測(cè)速法通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體引起的對(duì)入射激光頻率的偏移量（多普勒效應(yīng)）來(lái)計(jì)算目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，即：VffRosf2頻率為 的單色光作用到以速度v運(yùn)動(dòng)的散射物體上，被物體散射的光波頻率 會(huì)產(chǎn)生附加的頻率偏移 ，稱作多普勒頻移。fofsf

13、21激光雷達(dá)2.4激光雷達(dá)的工作基本原理【3.激光測(cè)角原理】四象限跟蹤測(cè)角四象限跟蹤測(cè)角四象限跟蹤測(cè)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(hào)經(jīng)過(guò)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(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，光斑中心和四象限管的中心重合，此時(shí)四個(gè)象限接收到的光能量相等當(dāng)瞄準(zhǔn)軸偏離目標(biāo)時(shí)，光斑中心也偏離四象限管的中心，此時(shí)四個(gè)象限收到的能量是不相同的，跟蹤頭將根據(jù)四個(gè)象限能量的大小經(jīng)和差運(yùn)算，給出方位、高低的誤差電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的伺服機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤。22激光雷達(dá)【3.激光測(cè)角原理】成像跟蹤角測(cè)量成像跟蹤角測(cè)量 對(duì)探測(cè)區(qū)域一定范圍內(nèi)

14、進(jìn)行掃描，建立成像視場(chǎng)內(nèi)每一點(diǎn)的強(qiáng)度、距離等信息。經(jīng)過(guò)圖像處理，找出目標(biāo)及其位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的距離、角度等參數(shù)的測(cè)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(duì)目標(biāo)逐點(diǎn)掃描照射，在接收每個(gè)脈沖回波信號(hào)的同時(shí)對(duì)跟蹤架機(jī)械軸角傳感器進(jìn)行采樣，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)繪出以方位角為橫坐標(biāo)、俯仰角為縱坐標(biāo)的每點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)弱的目標(biāo)圖像。如果采用的是單元探測(cè)器，則采用二維掃描成像；如果是采用陣列多元探測(cè)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(jī)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

15、自然光或閃光燈。采用激光的優(yōu)點(diǎn)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(mén)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?yàn)槊總€(gè)像元都含有距離信息量。例如，采用具有時(shí)間分辨的多元陣列探測(cè)器，每個(gè)像元都能測(cè)量對(duì)應(yīng)目標(biāo)相應(yīng)部位的距離，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，獲得具有三維空間信息的立體圖像。241234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(cè)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(cè)量與實(shí)時(shí)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(cè)技術(shù)與器件： 靈敏度取決于所采用的探測(cè)技術(shù)和探測(cè)

16、器件的靈敏度。高速圖像處理和實(shí)時(shí)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)： 是完成目標(biāo)發(fā)現(xiàn)及跟蹤、目標(biāo)分類及識(shí)別、瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇和作戰(zhàn)效果評(píng)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(guò)調(diào)節(jié)從各個(gè)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(qiáng)的干涉，干涉的結(jié)果是在該方向上產(chǎn)生一束高強(qiáng)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，因此，輻射強(qiáng)度接近于零。組成相控陣的各相控單元在

17、計(jì)算機(jī)的控制下，可使一束或多束高強(qiáng)度光束的指向按設(shè)計(jì)的程序?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)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(gè)相控單元組成的一維陣列，其作用相當(dāng)于一個(gè)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(guò)一個(gè)具有線性相位方程 的光學(xué)相控陣時(shí)，光束將偏轉(zhuǎn) 角度，其中 ，是入射光的波長(zhǎng)， 是待定的偏轉(zhuǎn)角，分別控制每個(gè)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。 xxs/sin2ss27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(shì)2.5新體制成像激光雷達(dá)2004年美國(guó)雷聲公司完成了相控陣激光雷達(dá)概念設(shè)計(jì)，其作用距離為4km，距離分辨力為20cm，體積僅約160

18、0 ，質(zhì)量約為2kg，總功耗小于10w.cm3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(shí)驗(yàn)，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(guó)第四代戰(zhàn)機(jī)（F-35）綜合光電系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。從研制相控陣激光雷達(dá)的進(jìn)展來(lái)說(shuō)，目前國(guó)外正從概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)在某些技術(shù)上還存在差距，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)有一定難度，因此我國(guó)研制這種雷達(dá)還需要一個(gè)較長(zhǎng)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)SAL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

19、接收裝置是安裝在同一個(gè)平臺(tái)上的。在平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在一個(gè)位置對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射，并對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣，接收裝置接收來(lái)自目標(biāo)的散射光的強(qiáng)度和相位信息，然后在下一個(gè)位置，如此下去直到平臺(tái)平移完整個(gè)合成孔徑長(zhǎng)度。通過(guò)對(duì)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)B2c2oDD為發(fā)射天線的直徑。C為光速，B為雷達(dá)信號(hào)帶寬。30激光雷達(dá)【2.合成孔徑激光雷達(dá)（SAL）】SAL的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.5新體制成像激光雷達(dá)2002年美國(guó)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室尺度縮小裝置的合成孔徑激光成像。2006年雷聲公司和諾

20、格公司分別研制成功機(jī)載合成孔徑激光成像雷達(dá)樣機(jī)，目前已向應(yīng)用拓展。我國(guó)自2008年開(kāi)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(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)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(shí)距離向和方向位的成像，實(shí)現(xiàn)了SAL的光學(xué)、光電子學(xué)和計(jì)算機(jī)處理的過(guò)程貫通，是世界上第三個(gè)成功的試驗(yàn)報(bào)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(yùn)動(dòng)信息確定的飛行路線準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)的過(guò)程。 激光制導(dǎo)就是利用目標(biāo)反射的激光來(lái)探測(cè)、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(zhǎng)上眼睛”，盯住目標(biāo)，窮追不舍，

21、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(diǎn)單色性好方向性強(qiáng)能量集中制導(dǎo)精度高目標(biāo)分辨力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)體積小質(zhì)量輕激光制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)式、半主動(dòng)式激光主動(dòng)尋的制導(dǎo) 主要采用的是半主動(dòng)式，即導(dǎo)引頭（安裝在彈上，用于自動(dòng)跟蹤目標(biāo)并測(cè)量彈的飛行誤差）與激光照射器是分開(kāi)放置的，前者隨彈飛行，后者置于彈外。激光半主動(dòng)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(guò)程中調(diào)節(jié)武器飛行參數(shù)

22、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(cè)量基準(zhǔn)，然后通過(guò)探測(cè)激光斑位置測(cè)出。這種速度追蹤導(dǎo)引頭一般通過(guò)萬(wàn)向支架與彈相連，并有風(fēng)標(biāo)機(jī)構(gòu)，這樣在飛行過(guò)程中，風(fēng)標(biāo)機(jī)構(gòu)使導(dǎo)引頭軸線順向彈的運(yùn)動(dòng)速度方向，此準(zhǔn)線就成了測(cè)量誤差角的基準(zhǔn)線。 由于易受大氣運(yùn)動(dòng)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-c36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(guò)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

23、成比例。 這種導(dǎo)引頭首先要跟蹤目標(biāo)（激光光斑），并測(cè)出視線角速度。這通常是通過(guò)將陀螺機(jī)構(gòu)裝載在導(dǎo)引頭上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Kc37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(dòng)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、 探測(cè)目標(biāo)反射的激光能量 2 、按制導(dǎo)規(guī)律測(cè)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(cè)器、電子部件和機(jī)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(cè)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(lái)測(cè)定

24、目標(biāo)相對(duì)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(lái)對(duì)四項(xiàng)探測(cè)器的輸出進(jìn)行放大和比較處理，并送入自動(dòng)駕駛儀或直接送給控制系統(tǒng)的電子元件，常包含對(duì)數(shù)放大器，用來(lái)消除距離因素的影響，擴(kuò)大導(dǎo)引頭所能適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍。2.3 激光引導(dǎo)頭中的機(jī)械部件主要起支撐光學(xué)部件、探測(cè)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

25、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(dòng)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(dú)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)。 發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的作用是壓窄激光束，與激光測(cè)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(shí)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(jiàn)光手動(dòng)跟蹤、電視自動(dòng)跟蹤、紅外自動(dòng)跟蹤和前視紅外自動(dòng)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(jī)載系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)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(yùn)動(dòng)物體上（如車(chē)輛）、尤其是那些機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)物體（如戰(zhàn)斗機(jī)）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(jì)跟蹤系統(tǒng)時(shí)必須解決的問(wèn)題。 常采用單獨(dú)的穩(wěn)定回路來(lái)抑制載機(jī)姿勢(shì)變化對(duì)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(diǎn)法”制導(dǎo)率，即在武器制導(dǎo)飛行過(guò)程中，激光照射器、彈、目標(biāo)三點(diǎn)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(guò)程 其基本工作過(guò)程是激光照射器(或激