激光半主动寻的制导在舰炮反导中的应用研究

激光制导武器半实物仿真系统的分析与实现摘要：半实物仿真系统是用于弹上部件引入仿真回路，并为其模拟出真实的应用场景的仿真方法，除实物外，以数学模型进行仿真。

半实物仿真系统能够有效解决建模困难的问题，且具备较高的仿真置信度，能够为技术决策提供丰富可靠数据资源。

目前，全球科技与军事力量都在不断强化，对于制导武器的开发水平也随着仿真技术的发展而快速提升，为提升我国武器装备的仿真实验技术，必须针对激光制导武器的半实物仿真平台进行科学研究与战略开发。

关键词：激光制导；半实物仿真；精准度；光学特性1制导系统半实物仿真试验的目的和内容对激光制导武器进行半实物仿真试验是为了利用仿真打靶的手段，将对弹的激光制导武器的制导部件与各部系统性能进行考核，保证制导精确度与系统动态性能，为激光武器的性能评判提供数据依据。

关于稳定回路，关键是对自动驾驶仪中所涉及到的惯性器件与控制电路进行考核，关于舵机回路，关键是对其静态与动态特性对激光制导系统精准度与性能产生的影响进行考核。

制导武器半实物仿真系统的展开依据是按照由开环至闭环、由部分至整体、由小回路至大回路的标准。

激光制导半实物仿真系统试验内容及步骤如图1所示[1]。

图1激光制导半实物仿真试验流程2激光制导武器半实体仿真系统功能及组成2.1半实物仿真系统半实物仿真，顾名思义是指在仿真试验系统的仿真回路中将部分模型用真实物理实物代替的仿真，也被称之为硬件在回路的仿真。

单纯地采用数学仿真一般会带来诸多的不便，这是因为大多数系统并不是孤立工作而是与其他系统协同开展工作，因此要想准确的建立数学模型具有一定的挑战，如激光导引头在近场条件下工作的从目标运动的激光传输特性到导引头输出的数学模型都很难准确建立。

与纯数学仿真中的完全建模不同，半实物仿真巧妙地规避了难以准确建模这个难题，同时也使仿真环境得到更高真实度的改善[2]。

激光寻的制导半实物仿真试验可以全面检验制导控制系统的动态特性和系统稳定性，考察制导律参数设计在各种干扰条件下的正确性和鲁棒性，最终考核制导武器在激光模式下的落点精度。

精确制导武器的导引头综述摘要：精确制导武器已经成为衡量一个国家军事现代化程度的重要标志之一。

导引头好比导弹的眼睛，在导弹的制导和控制中起着十分重要的作用。

文中对雷达导引头，红外导引头，电视导引头，激光导引头及多模复合制导进行了综述，阐述了它们各自的特点、组成、原理，并对比了这些导引头的优缺点及应用环境。

最后介绍了导引头的发展状况，预测了导引头今后的发展空间、应用领域等问题。

关键词：导引头自寻的导弹制导中图分类号：tj4 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2011）12（a）-0000-00现代化的高科技武器系统，主要任务是对目标进行精确打击，精确打击这一指标在现代化军事中凸显的越来越重要。

精确制导武器现已成为实现精确打击的主要手段之一，是信息化局部战争中物理杀伤的主要手段，并在战争中发挥了重要作用。

由于导引头良好的跟踪、捕获性能，其技术已成为精确制导武器的核心技术之一。

导引头用来完成对目标的自主搜索、识别和跟踪，并给出制导律所需要的控制信号，在制导过程中，确保制导系统不断地跟踪目标，形成控制信号，送入自动驾驶仪，操纵导弹飞向目标。

导引头广泛应用于导弹的雷达、红外、激光、电视等原理制导中，在地空、空地、空空等战术武器的应用中，均取得了惊人的成绩。

1 导引头的功能与组成1.1 导引头的功能导引头是寻的制导控制回路的测量敏感部件，主要包含三大功能：一是截获并跟踪目标；二是输出实现引导规律所需要的信息：三是消除弹体扰动对位标器在空间指向稳定性的影响。

1.2导引头的组成导引头是一个角度跟踪系统，接收机输出与视线角速度成正比的信号。

导引头通过接收系统接收目标辐射，接收到的信号先经过预处理（滤波整形与放大），再由信号处理装置分析推算，得出导引头的位置偏差量，指令形成装置根据偏差量形成控制指令并传给弹上控制系统，同时，伺服系统根据偏差量控制导引头接收系统朝目标方向进行进给运动。

2 导引头的分类导引头接收目标辐射或者反射的能量，确定导弹与目标的相对位置及运动特性，形成引导指令。

第8卷　第3期2015年6月　 中国光学 Chinese Optics Vol.8　No.3　Jun.2015 收稿日期:2014⁃12⁃23;修订日期:2015⁃02⁃21 基金项目:中国科学院知识创新工程国防科技创新资助项目(No.YYYJ⁃1122)文章编号　2095⁃1531(2015)03⁃0415⁃07全捷联激光半主动导引头线性视场研究张　鑫1,3∗,杜智远2,乔彦峰1,刘　慧1,白　杨1,朱明超1,刘立刚1,贾宏光1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国人民解放军92493部队,辽宁葫芦岛125001;3.中国科学院大学,北京100049)摘要:针对全捷联半主动导引头大线性视场的要求,分析了四象限光电系统线性视场与目标距离的关系。

首先根据系统参数计算不同能见度、不同目标反射率下的目标距离与导引头接收光功率关系;通过建立光学系统的仿真模型,利用光线追迹方法获得不同视场对应的探测器光敏面光斑功率分布;最后结合探测器灵敏度阈值,得到线性视场与接收激光功率的关系:随着目标距离减小,线性视场从0°增大到光学设计理论值。

实验测试结果表明,线性视场随着接收功率增大,从0°增大到±9°,与理论分析一致。

因此,全捷联半主动激光制导系统设计应该考虑导引头线性视场变化规律。

关　键　词:捷联导引头;激光半主动;四象限探测器;线性视场中图分类号:TN29 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20150803.0415Study on linear field of strapdown semi⁃active laser seekerZHANG Xin 1,3∗,DU Zhi⁃yuan 2,QIAO Yan⁃feng 1,LIU Hui 1,BAI Yang 1,ZHU Ming⁃chao 1,LIU Li⁃gang 1,JIA Hong⁃guang 1(1.Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China ;2.No.92493Troop ,the Chinese People′s Liberation Army ,Huludao 125001,China ;3.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :xin_tju@ Abstract :Considering the requirement on the wide linear field of the strapdown semi⁃active laser seeker,therelationship of linear field for four⁃quadrant detecting(QD)photoelectric system and target distance was ana⁃lyzed.First,according to the system parameters,the relationship of target distance on different visibility,dif⁃ferent target reflectivity and the received power for the laser seeker was calculated.Then by ray tracing meth⁃od,the power distribution on quadrant detector for different field was found.Finally,the relationship of linear field and the received power was obtained.Linear field increased from zero to the theoretical value of optical design with the target distance decreasing.Experimental results indicate that linear field increases from 0°to ±9°with the received power increasing,which agrees well with the result of theoretic computation.Thechange law of the linear field should be considered for stapdown semi⁃active laser system design.Key words :strapdown seeker;semi⁃active laser;four⁃quadrant detecting(QD);linear field1　引　言 捷联导引头包括半捷联结构和全捷联结构,半捷联结构与常规框架结构相比,由于不需要速率陀螺,在成本、体积和质量方面具有较大优势,近年来已经得到了广泛应用,而全捷联结构在半捷联结构基础上,又省去了万向节、角位置驱动器和传感器,没有任何活动部件,成本、体积和质量方面进一步减小,在导引制导领域有着重大的研究潜力和应用价值[1⁃2]。

激光原理论文**：***学号：2014326690014班级：应用物理（1）班指导教师：楼益民2016年11月制激光在军事国防中的应用摘要自从进入21世纪以来，科学技术的不断发展催生了一批批的高新技术产业，使得军事界发生了一场重大的军事变革，从近年来爆发的现代高科技局部战争可以看出：军队逐渐在由“体能型”向“智能型”的方向发展；由纯粹的兵器对抗向作战体系之间的对抗的方向发展；由单纯的防守型向攻防兼并型方向发展；由临空、近距离作战向防区外远距离作战发展，因此未来的战争对制导武器的发展提出了更高的要求：必须建立完善的作战系统，具备在复杂的气象和电磁环境条件下以及在更远的射程上对不同目标精确打击能力[1]。

激光武器作为20世纪重大发明之一，自1960年首次问世以来，经过半个世纪的发展，科学家不断地攻关克难，最终激光技术从原理、实验手段到制备工艺系列流程日趋成熟，发展极为迅猛，并且为科学技术进步与经济发展做出了极大的贡献[2]。

作为一门新颖的科学技术，其发展之快已经渗透到了各个领域，对物理学、化学、生物学、医学、工艺学、园艺学以及检测技术、通信技术、军事技术等都产生了深刻的影响。

众所周知，重大的科技成果首先是应用于军事，而激光技术也不例外，其军事应用效果显著，在雷达侦查、激光测距、定向能武器、导弹制导、航空航天、电子对抗、激光隐身、激光通信等方面的应用使得军队智能化程度大幅提升，同时信息战争也站上了历史的舞台。

回望过去十几年间发生大大小小的局部战争可见，国防建设中军队信息化发挥了巨大的作用，在战况紧急的战场上能否迅速准确地获取敌人的信息是决定胜败的关键。

基于科索沃、越南、海湾等现代战争中美国军队的表现和经济实力，我国逐渐加快了军队现代化的进程，促进军队智能化，更具机动性和应变性。

结合国内外的激光军用状况作了一些报告，并对激光的军事应用前景作了分析。

关键词：激光技术激光制导干扰对抗国防军事发展前景引言科技发展迅猛的时代，任何高新技术的应用首选舞台都离不开军事领域，激光器等技术均已日趋成熟，激光日益受到各大军事强国的重视，并且有望成为未来军事技术发展中最为活跃的领域之一。

激光制导武器[激光制导武器发展现状]1.2.1 激光制导武器发展现状激光制导武器以激光脉冲为制导信源来探测和追踪目标，分为寻的制导和驾束制导，目前应用最为广泛的是激光寻的制导。

激光寻的制导根据指示光源来源不同，分为激光半主动寻的制导和主动寻的制导[8]。

激光半主动寻的制导的指示光源由弹外的目标指示器发出，弹上的激光导引头根据弹外的指示激光进行制导；而激光主动寻的制导能够实现指示激光的自主发射和接收，该过程通过弹上的激光发射器和导引头实现。

目前，由于技术水平和硬件条件的制约，激光主动寻的制导应用难度较大，激光半主动寻的制导研究最为成熟、应用最为广泛。

1.2.1.1 国外发展现状半个多世纪以来，各国的激光制导武器已发展到上百种型号，目前技术研究较为领先的国家有：美国、俄罗斯、日本、法国、英国、以色列等，其中美国研制的激光精确制导武器最为典型[9]~[13]。

1962年，美陆军最早开始研发激光半主动制导武器，并在1968年首次使用于越南战场[14]。

美军最初是通过“宝石路计划Ⅰ”（Pave Way Program Ⅰ）发展的激光精确制导武器，其在普通炸弹上安装激光制导系统和附件（相当于给普通炸弹安装上“光电眼”），使普通炸弹具备制导能力，从而极大地提高了武器的性能，打击精度能达到3米，其代表性的型号有3种：GBU-10A/B、GBU-11A/B、GBU-12 A/B型，但该系列武器存在较大缺陷，如昼夜全天候作战能力较差，对飞机投弹高度要求较高[15]；1974年，美军全面启动了“宝石路计划Ⅱ”（Pave Way Program Ⅱ）系列武器的研制任务，在激光制导系统中，首次加载了激光编码技术，用以提高激光制导武器在战场多目标环境下的抗干扰性能，CEP精度能够达到1~2米，典型的武器型号包括GBU-10 C/D、GBU-12C、GBU-16B、GBU-17B等，该系列武器在马岛战争、叙利亚战争、海湾战争和科索沃战争中取得了辉煌的战绩，但仍对载弹飞机飞行高度有较高要求。