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水管中激光通信系统设计与实现摘要：随着清洁能源的推广，太阳能的使用愈发的广泛。
但是在实际使用中，太阳能热水器需要专门的数据传输线，并且在水中存在易老化漏电的风险，而利用其水管中的水作为数据传输媒介则能够降低风险，故在这种背景下提出了一种在水管中激光通信系统的设计方案。
该通信系统的控制发送和接收的元件为单片机，通过温度传感器测试水的温度，利用蓝光在水中传输数据并以光信号的形式传输到接收端，利用光电二极管作为接收端，将光信号变为电信号，最终通过解调显示数据。
经过测试，结果表明该设计基本上可以实现水下光通信要求，能够将温度信号通过水管信道传输到接收端，接收端能够正确读出传输的信号。
因此此设计方法能够有效的实现中短距离水下光通信传输。
关键词：太阳能热水器；水下光通信；光电二极管；菲涅尔透镜；电压比较器；OOK1引言在当今生活中，各类器件都朝着智能化发展。
对太阳能热水器来讲，其主要用电线传递温度，水位和流速等信息，需要专门的数据传输线，并且存在在水中易老化漏电的风险，而利用其水管中的水作为数据传输媒介则能够降低风险。
水下无线光通信技术是有效实现可靠通信的方案之一。
可见光通信的研究在中国当前还处在初级理论阶段，目前还没有一个相对成熟的系统(商业上可用的可见光系统)。
在中国，可见光通信的研究单位主要是浙江大学和西安理工大学等。
中科院半导体物理研究所也对LED通信进行了研究。
现在,国内外的科学界都肯定了白光LED在可见光通信中的潜在应用价值。
可是,当前技术还不算太成熟,存在着许多的问题,这些问题有待于我们去研究探讨进行解决处理。
2水下可见光通信系统原理光通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。
在通信时，首先将电信号转换成光信号，再利用光纤进行传递，在发送端将要传送的信息变成电信号，并调制到激光器发出的激光束上，通过光纤传送;在接收端，检测器收到光信号把它换成电信号，后经解调恢复信息。
水下无线光通信则是利用蓝绿激光进行的水下无线光通信，其不需要利用光纤，这样扩大了适用领域，并且能够节约部署成本[1]。
某激光半主动导引头制导电路方案设计及实现在现代军事装备中，激光半主动导引头被广泛应用，成为了现代武器制导系统的重要组成部分。
说到激光半主动导引头，它的工作原理可以用一句话概括：通过激光照射目标，导引头通过反射回来的激光信号来进行定位，从而精准打击目标。
听起来是不是有点科幻电影的感觉？不过，这玩意儿可不是科幻，它在现实中已经被应用在各种导弹和武器系统上，帮大伙儿打得又准又狠。
那咱们今天就来聊聊，关于这个激光半主动导引头的制导电路是如何设计和实现的。
首先得说，这个电路设计其实不是那么简单的事情。
想象一下，你得设计一个系统，它既要能接收激光信号，又要能将这些信号转化成可以驱动导弹飞行的电信号，别看它只是一个小小的“电路”，但其中的奥妙可不少，容不得半点马虎。
要设计出一个靠谱的激光半主动导引头制导电路，首先就得确保接收到的激光信号稳定且清晰。
这不光是个技术活，更是对你细心和耐心的极大考验。
毕竟，谁都不想自家的导引头收到的信号像是被打了马赛克，那导弹飞出去能打中目标才怪呢。
为了实现激光信号的接收和处理，我们需要设计一个专门的接收电路，能够精准捕捉来自目标的激光反射信号。
这个电路的关键在于如何提高接收灵敏度，以及如何减少外界干扰的影响。
想象一下，激光就像是一颗小小的子弹，打到导引头后，需要通过一个接收器转化成电信号。
这一过程要求电路能够精准解读激光反射回来的一瞬间。
如果信号受到干扰，那就好比电视信号不好，画面总是断断续续的，最终的导弹飞行轨迹就会大乱套，结果自然就不好看了。
咱得说说如何处理这些接收到的信号。
首先要做的，就是把激光反射回来的信号转化成数字信号。
这就好比是一个翻译官，激光是外语，电路要能将其翻译成系统能理解的语言，才能指挥导弹准确地瞄准目标。
要实现这一点，需要设计一套精密的模数转换电路，既要确保信号的精度，又要保证速度，毕竟飞弹的速度可不是开玩笑的，要是慢了一步，那目标就飞得没影了。
不过，说到这里，大家可能会觉得，光靠接收和转换信号，好像还是不够吧？没错，这才是关键中的关键。
星载激光通信系统的设计与实现在现代通信领域，无线通信技术的普及和应用，使得无线通信的速度和效率不断提高。
不过随着人们对宽带信号的需求越来越高，各种无线通信方式也开始出现了瓶颈。
而今天，作为一种全新的通信技术，星载激光通信系统开始引起人们的关注，因为其更强的速度、更稳定的传输质量以及更广阔的覆盖面积等优势，已经成为一项极具发展前景的技术。
设计星载激光通信系统需要满足什么要求呢？首先，星载激光通信系统需要实现高速的数据传输。
和传统的无线通信技术相比，激光通信的信号传输速度要更快，数据传输量也大得多，因此被广泛应用到一些需要大数据传输的领域，例如卫星遥感、高速交通的信息传输等等。
其次，星载激光通信系统的传输距离是需要考虑的。
因为光在大气中的传播和散射等原因，会导致信号弱化，所以星载激光通信系统需要设计合理的传输距离。
同时，激光通信系统的抗干扰能力也是需要考虑的问题，因为星载激光通信系统在传输过程中，可能会受到各种干扰，降低通讯质量。
最后，星载激光通信系统在传输过程中，还必须考虑到安全性问题。
因为它在传输过程中可能会泄露机密性的信息，引发一定的安全威胁。
因此，要在系统设计上充分考虑到这个问题，避免信息泄露。
那么，设计一个星载激光通信系统需要具备哪些技术呢？首先，在星载激光通信系统的设计中，激光源的选择是很重要的一环。
目前激光源的主要标准有光谱、功率、波长等等，所以在选择的时候需要结合实际情况，根据需求来分析选择的激光源的类型和参数。
其次，在星载激光通信系统的设计中，要考虑到信道准备和成像问题。
在信道准备方面，可以采用先进的自适应光学技术，对信道进行刻画和优化，避免在传输过程中的干扰。
在成像方面，则可以选择相应的光学成像设备，对接收信号进行成像，并对接收数据进行处理和优化，使得数据能够更好的展现出来。
当然，这些技术都是需要在实际应用中进行合理搭配，才能真正发挥其应有的价值。
最后，星载激光通信系统的实现还面临一些挑战。
引言由于激光具有方向性强,高单色性,高相干性,高亮度等优点,因此它在武器系统中得到了广泛应用,激光引信就是其中之一。
激光引信是随着激光技术的发展而出现的一种利用激光束探测目标的引信。
利用激光束探测目标的光学近炸引信,相对于传统光、电近炸引信,激光近炸引信具有引爆时间准、命中概率高、抗干扰能力强的突出特点,因此,在现代导弹、火箭弹、炮弹,炸弹、水雷等领域得到了广泛的推广和应用。
1.激光引信工作原理激光引信是一种主动型的引信,它本身发射激光,这一束光通常以重复脉冲形式发送光束到达目标后发生反射,有一部分反射激光被引信接收系统接收变成电信号,经过适当处理,使引信在距目标一定距离上引爆战斗部。
激光引信的测距原理与脉冲无线电引信是相同的,只要测出激光束从发射瞬间到遇目标后发射光波返回到引信出的时间t,便可得出目标的距离R,即(c为光速这是理想的情况,实际设计还要考虑延时时间。
图1所示为主动式激光引信原理方框图。
主要由发射系统和接收系统两大部分组成。
图1 主动式激光引信原理图发射系统产生所要求的频率、能量的激光,并以光束的形式向空间辐射光能量,在空间形成所需的探测场,同时给出同步信号。
该系统包括:控制电路、激光器激励电路、同步信号电路和激光发射光学系统。
控制电路中有产生所需频率信激光近炸引信技术赵岩马洪远南成根空军驻吉林地区军事代表室,吉林吉林132021 号的振荡电路、公放电路及延迟电路。
如果是编码体制的激光引信,还要有编码电路。
目前,大峰值功率的激光器大多采用进口的。
对于单通道小视场的激光引信采用非球面透镜或复合球面系统。
对于360°探测场的激光引信,比较简便的方法是采用光锥来完成。
在激光器功率一定的条件下,发射光的发散角越小,探测距离越远。
接收系统包括:接收光学系统、光敏元件、前肢放大电路、信号处理电路和执行级。
在国内研究的激光引信中,接收光学系统大都为球面复合系统,要求接收市场在能覆盖发射激光波束的前提下尽可能小,保证所要求的有效接收面积极高的光学透过率。
一、激光引信工作原理激光引信是利用激光束探测目标的引信。
激光引信由激光发射机、激光接收机、信号处理电路、执行电路和电源等组成。
激光引信发射机的辐射源通常采用半导体砷化镓激光器。
利用不同波形的电流信号注入激光器的泵浦电源,使激光器发射的激光束受人的响应波形信号的调制。
注入激光器泵浦电源的波形信号,通常是有一定重复频率的脉冲,或编码脉冲,或一定频率的连续波。
这就是说激光引信的工作体质有诸如激光器的泵浦电源的波形信号决定。
目前激光引信最常用的工作体制是具有一定重复频率的脉冲体质。
当目标位于激光引信接收机光学系统的市场内,并被发射机通过光学系统发出的激光束照射时,接收机的光学探测器探测来自目标的部分漫反射光。
经光电转换、信号放大和处理,输入到执行电路,适时起爆战斗部。
二、激光引信特点和要求(一)激光引信对目标能全向探测。
空对空导弹早期配用得光引信是被动红外引信,它以来对目标的红外辐射的探测来工作。
例如,飞机目标的红外辐射主要来自发动机喷口的黑体辐射和尾气流。
所以被动红外引信主要对飞机目标的后半球探测。
飞机飞行时,飞机蒙皮启动加热而产生的红外辐射,他和飞机飞行的速度和高度密切相关。
尤其在高空。
亚音速飞机状态下,其蒙皮的红外辐射很难被近、中红外引信利用。
另外被动红外引信很难攻击具有较强红外抑制能力的目标。
激光引信是探测自身发射而从目标反射的激光回波,所以它对目标的探测不受其有无红外辐射及红外辐射的方位的限制。
(二)激光引信具有良好的距离截止特性。
距离截止是引信抑制预定距离之外的反射信号的性能。
脉冲激光引信用电路方法实现距离截止常用距离选通器原理,如图1所示。
其反射脉冲宽度为20~150ns,重复频率为5~10kHz。
接收机探测到目标反射的激光回波,经激光电转换、放大,输入到距离选通器。
同时对调制器输入的调制脉冲延迟,输入到选通器作为它的开门信号。
只有从预定距离内的目标反射的激光回波脉冲所产生的电信号才能通过选通器。
水下激光通信系统的设计与实现随着科技的不断进步，人们对通信技术的需求也在不断提高。
其中，水下通信技术作为一种比较新兴的技术，其应用范围越来越广泛。
但是，水下通信面临的挑战也相对较大，传统的电子通信技术因为受到水分子的吸收衰减而不能长距离通信，而水下激光通信由于其具有高速、高精度、抗干扰性好等优点，成为水下通信的一种重要方式。
本文将介绍一种水下激光通信系统的设计与实现。
一、水下激光通信系统的构成水下激光通信系统由发射端、接收端、传输链路和控制装置组成。
其中，发射端主要由激光器、调制器、定向装置和电源等组成。
接收端主要由接收器、解调器、探测器、光电元件和放大器等组成。
传输链路主要由水下光纤、光电缆等组成。
二、水下激光通信系统的工作原理激光器产生高能激光束，通过调制器产生数字信号，然后通过定向装置将光束对准接收端。
在接收端，接收器接收到光信号，通过解调器转换为数字信号，再通过控制装置完成相关应用。
由于水正比于激光光强而对其吸收，水下激光通信面临水质量的不稳定性和水深变化的音压力的影响。
因此，设计的水下激光通信系统需要考虑这些环境因素，实现传输速率高、距离远、抗干扰性好的目标。
三、水下激光通信系统的设计1.激光器的选择激光器是整个系统的核心部件，对于系统的传输速度和稳定性至关重要。
对于水下激光通信系统，需要采用波长为532nm的Nd：YAG激光器，因为这种激光器的波长与水下电磁波的传输损耗最小，可以在长距离传输中较好地保持激光能量。
2.调制器的选型调制器的作用是将数字信号转化为激光脉冲信号。
有两种调制器：ACousto-optic modulation (AOM)和Electro-optic modulation (EOM)。
在水下激光通信系统中，应该选择EOM调制器，因为其具有波长调节范围广泛、带宽宽、失真低等优点，可以提高通信质量。
3.水下光纤的选材水下光纤是传输链路中最为关键的部件，因为其能否良好地传输光信号直接关系到系统的传输范围和速率。
基于FPGA的脉冲激光引信信号处理系统设计田 浩,刘 斌,周军伟,刘卫强(中国空空导弹研究院,河南洛阳 471009)摘 要:随着激光引信在导弹中的广泛应用,激光引信信号处理系统作为其核心部件显得更加重要。
文中基于FPGA器件设计了一种脉冲激光引信信息处理系统,该系统具有结构简单、设计方式灵活的特点,能较好地提高激光引信的抗云雾干扰性能,从而改善引战配合效率。
关键词:FPGA;信号处理;激光引信中图分类号:TJ43+9.2 文献标识码:A 文章编号:1673-5048(2008)01-0057-03Desi gn of Si gnal Processi ng Syste m of Pulse LaserFuzes Based on FPGAT I A N H ao,L I U B i n,Z HOU Jun-we,i LI U W e-i qiang(China A irborne M issile A cade m y,Luoyang471009,China)Abstract:W ith the broad applicati o n of laser f u ze in m issiles,t h e signal process syste m,as a core part i n the laser fuze,beco m es m ore i m portan.t In this paper a ne w si g nal process syste m for pu lse l a ser f u se,w ith the advantage o f si m ple syste m struct u re and flex i b le desi g n m ode,is designed based on FP-GA,w hich can enhance t h e antija mm i n g ability to cloud and m is,t and thereby i m prove t h e f u ze-w arhead m atching efficiency.K ey w ords:FPGA;si g na l process syste m;laser fuze0 引 言激光引信是一种利用激光束探测目标的主动光学近炸引信,它具有对空中目标进行全向攻击和优良的抗干扰能力。
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起首介绍引信系统的观点和原理，对系统的要求进行详尽阐述，然后分析了光电转换模块的特点和原理，利用光电二极管实现光电信号的转换。
进一步详尽阐述了激光发射模块的特点及设计意义，接受激光器将光线变成激光进行转化发射。
接受模块是本论文的重点，阐述了激光探测及接受的原理，通过针对光的不同传播特点而设计的光学接收器对激光光束进行接收。
最后介绍了控制模块的设计及实现，包括主控制模块、电源模块、信号处理模块等，实现了对整个系统的全面控制和检测。
通过对激光引信系统的设计及实现，验证了本文所设计的激光引信系统具有可行性和稳定性，并为武器装备研发提供了实质性的参考。
关键词：激光引信系统；光电转换模块；激光发射模块；光学接收器；控制模块1.引言随着现代科技的高速进步，半自动和全自动武器的应用越来越广泛，因此关于武器引信系统的探究也得到了加强。
激光引信系统作为目前最先进的引信系统之一，具有快速响应、稳定性高、零部件少等优点，已经被广泛应用于各类武器装备中。
本文结合实际需求，设计并实现了一种基于激光引信系统的武器装备引信系统，对不同激光器对引信系统输出的光信号进行试验，并对系统的性能进行分析和测试。
2.激光引信系统设计2.1 激光引信系统观点设计激光引信系统是利用激光光束进行信号传输和控制，具有快速响应、稳定性高、零部件少等优点。
本文接受光电转换模块将激光器输出的电信号转换为激光信号，通过激光发射模块产生精细的激光光束输出，然后通过光学接收器实现激光光束的接收，最终通过控制模块对整个系统进行全面控制和检测。
2.2 光电转换模块设计在激光引信系统中，光电转换模块是一个极其关键的部分。
光电转换模块的主要作用是将激光器输出的电信号转换为激光信号。
在本文中，光电转换模块主要接受光电二极管进行实现，利用光电二极管的光电导特性，可以将激光器输出的电信号转化为激光信号进行输出，从而实现了光电信号的转化。
2.3 激光发射模块设计在激光引信系统中，激光发射模块是一个很关键的部分。
激光发射模块的主要作用是将电信号转化为激光发射出去。
在本文中，激光发射模块接受激光器将光线变成激光进行转化发射。
2.4 光学接收器设计光学接收器是激光引信系统中很重要的一个部分，其主要作用是对激光光束进行接收。
在本文中，光学接收器是依据不同的光传播特点而设计的，对激光光束进行接收。
2.5 控制模块设计控制模块是激光引信系统中的核心部分，实现对整个系统的全面控制和检测。
在本文中，控制模块主要包括主控制模块、电源模块、信号处理模块等，实现了对整个系统的全面控制和检测。
3.激光引信系统测试在本文中，进行了对激光引信系统的测试。
起首，通过对激光器输出的光信号进行试验，验证了激光器对引信系统输出的光信号的稳定性和可靠性；其次，通过对光电转换模块、激光发射模块、光学接收器等模块的测试，验证了整个系统的实现和性能。
最后，验证了控制模块对整个系统的控制和监测功能，具有分外高的可靠性和稳定性。
4.结论本文对基于激光引信系统的武器装备引信系统进行了设计及实现，并对系统性能进行了详尽分析和测试。
本文所设计的激光引信系统具有可行性和稳定性，为武器装备研发提供了实质性的参考。
5.谈论和改进方向虽然本文所设计的激光引信系统已经具有很高的可靠性和稳定性，但是还存在一些不足之处，需要进一步探究和改进。
起首，在某些特殊环境下，比如恶劣天气，激光传输会受到阻碍，需要思量相应的措施。
其次，对于激光器输出功率、波长等参数的优化，可以进一步提升系统的性能表现。
最后，对于控制模块中的算法设计和实现，可以引入更为智能的控制策略，以提升系统的自适应性和智能化水平。
将来，我们将继续深度探究和改进激光引信系统，为国家军事装备的进步做出更大的贡献。
针对激光引信系统的不足之处，下面进行进一步谈论和改进方向：1. 恶劣环境下的应对措施在恶劣天气等特殊环境下，激光传输往往会受到影响，甚至影响激光引信系统的使用效果。
因此，在设计激光引信系统时，应当思量应对恶劣环境的措施，如接受多通讯方式，例如声波，红外线等方式，以保证系统的稳定性和可靠性。
2. 激光器参数的优化激光源是激光引信系统的核心部件，其输出功率、波长等参数的优化对整个系统的性能表现和稳定性都具有重要影响。
因此，我们可通过选择更优质的激光器，并对其输出功率、波长等参数进行调试，以提高系统的灵敏度和精度。
3. 控制模块智能化对于激光引信系统的控制模块，应当引入更为智能的控制策略，以提升系统的自适应性和智能化水平。
将智能算法应用于系统控制，可增强系统的处理能力，提高系统的稳定性和性能表现。
4. 安全性问题激光引信系统的使用会涉及到安全问题，因此，设计者应当在系统的设计中充分思量安全性问题，确保系统的操作安全。
详尽实践中，可以通过实行防重复触发和电子密码锁等措施来提高系统的安全性。
5. 质量和可靠性在激光引信系统的制造过程中，存在制造误差、成组误差等问题，这些问题可能会导致系统的性能表现下降。
因此，需要在生产过程中加强质量控制和监督，提高系统的可靠性和稳定性。
综上所述，针对激光引信系统的不足之处，我们可以通过优化激光器参数、改进控制模块智能化、应对恶劣环境等措施，以提高系统的性能表现和稳定性。
将来，我们将继续深度探究和改进激光引信系统，为国家军事装备的进步做出更大的贡献。
6. 遥距离控制在一些特殊状况下，需要对激光引信系统进行遥距离控制，例如在空中或水下作战时。
因此，应当引入遥距离控制装置，以便操作人员可以在安全距离外对系统进行控制。
7. 自主寻的功能对于一些需要进行迫击炮或者导弹攻击的目标，激光引信系统应当具有自主寻的功能。
这意味着系统可以自动寻找目标并且进行攻击，而不是需要人员手动控制。
这样可以大大提高系统的作战效率和灵活性。
8. 防反制技术随着现代电子战技术的不息进步，敌方可能会尝试使用反制技术来干扰激光引信系统的运作。
因此，应当开发新的防反制技术，以保证系统的稳定性和可靠性。
9. 智能化机器人技术可以思量将激光引信系统与智能化机器人技术相结合，以实现对系统的自主化控制和操作。
智能化机器人可以提高作战效率、降低人员伤亡风险，也可以在一些特殊环境下代替人类进行作战任务。
10. 适用于多种条件现代军事作战环境的多样化和复杂化，使得激光引信系统需要适用于不同的环境和条件。
因此，应当开发出一种通用化的激光引信系统，以便能够满足不同作战环境下的需求。
结论随着现代军事技术的进步和进步，激光引信系统在军事作战中起到越来越重要的作用。
然而，现有的激光引信系统还存在着一些不足之处，例如性能表现不稳定、控制模块智能化不足、安全性问题、质量和可靠性等方面。
因此，需要在激光器参数优化、遥距离控制、防反制技术等方面加强探究和改进，以提高系统的性能表现和适用范围，为国家军事装备的进步做出更大的贡献。
综上所述，激光引信系统在军事作战中具有重要的作用，但仍需不息地完善和改进，以满足现代军事作战环境的多样化和复杂化需求。
优化激光器参数、提升控制模块智能化水平、加强安全性保障、改进质量和可靠性等方面的措施，将有助于提高系统的性能表现和适用范围，增进国家军事装备的不息进步。
