激光近炸引信技术讲解
基于激光测距的迫弹近炸引信研究的开题报告
基于激光测距的迫弹近炸引信研究的开题报告一、研究背景近年来，随着科技的不断发展和武器装备水平的提高，迫弹近炸引信也得到了广泛的应用。
迫弹近炸引信是一种重要的炸药引信，可以在接近目标时引爆炸药，有效地提高了炮弹的杀伤能力和精确打击能力。
然而，传统的迫弹近炸引信主要采用机械式触发器或者电磁触发器，存在敏感性差、误触发率高等问题。
激光测距技术是一种基于反射原理的非接触式距离测量技术，其具有高精度、高精度、高速度等优点，已被广泛应用于军事、工业、建筑等领域。
所以，将激光测距技术应用于迫弹近炸引信中，可以有效提高其灵敏度和精度，减少误触发率，提高命中率和杀伤能力。
二、研究目的本研究旨在实现基于激光测距技术的迫弹近炸引信，探究激光测距技术在迫弹近炸引信中的应用效果，并对迫弹近炸引信的性能进行评估和分析，为进一步优化迫弹近炸引信的设计提供参考。
三、研究内容1. 建立基于激光测距的迫弹近炸引信系统模型，包括硬件系统和软件系统。
2. 实现激光测距技术在迫弹近炸引信中的应用，采用合适的光源和接收器，设计合适的算法，实现精准的距离测量。
3. 进行实验测试，评估激光测距技术在迫弹近炸引信中的灵敏度、精度、误触发率等性能，并对实验数据进行分析和处理。
4. 对激光测距技术在迫弹近炸引信中的应用效果进行总结和归纳，为进一步优化迫弹近炸引信的设计提供参考意见。
四、研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面：1. 探索激光测距技术在迫弹近炸引信中的应用，拓展迫弹近炸引信的设计思路，提高其杀伤能力和精确打击能力。
2. 通过实验测试，评估激光测距技术在迫弹近炸引信中的性能，为优化迫弹近炸引信的设计提供依据。
3. 对激光测距技术在迫弹近炸引信中的应用效果进行总结和归纳，为其在其他领域中的应用提供参考。
4. 提高我国军事科技水平，加强国防建设，提高我国军队打赢信息化战争的能力。
五、研究方法本研究将采用实验研究方法，包括理论分析、系统设计、实验测试等步骤。
伪随机码近炸引信激光探测技术研究
伪随机码近炸引信激光探测技术研究【摘要】本文设计了一种以巡航导弹为目标，可靠作用距离大于1m的激光近炸引信，重点从探测机制的选择、探测器的选择、前置放大器的设计以及信号处理电路的设计研究设计了激光近炸引信的系统构成以及相应的激光近炸引信的探测装置结构设计，确定出了相关的技术参数并设计出了相关的电路。
【关键词】引信;激光近炸;探测器引言由于触发引信有效地降低炮弹的威力，所以，现代战争中较为广泛的使用近炸引信，它的作用是不需要接触到目标就可以引爆战斗部。
经过近几十年的发展，出现了许多种类的引信，近炸引信可以分为无线电近炸引信与光学近炸引信。
光学近炸引信又包括红外近炸引信与激光近炸引信[1]。
激光近炸引信的接收系统接收的是激光信号。
激光近炸引信是利用激光具有单色性和方向性较好的特点，可以将激光光束和探测场设计的很窄。
它在指定距离内可以检测目标，当导弹处在最佳爆炸点的位置时启爆战斗部。
激光近炸引信探测脉冲窄、调制方便、抗干扰能力强、能精确探测目标距离和位置，具有引战配合效率高和抗光电干扰能力突出等优点，特别适合现代战争中的精确打击和电子对抗的特点[2]。
1.伪随机码激光引信系统组成伪随机码激光引信系统是由伪随机码发生器、激光发射电路、激光接收电路、信号处理电路、发射和接收光学系统构成。
伪随机码发生器用于产生所需要的伪码信号，其经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号，经激励电路激励后驱动激光器发射编码的激光脉冲，最后经发射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标。
从目标反射的光学能量发射给目标光学系统，同时使滤光器的滤光和光束完成聚焦，激光接收器对光电转换和信号进行预处理后，分别送入CPLD和FPGA芯片中。
在CPLD中，通过对回波信号与本地码信号的离散相关性判断，并输出相关度值传送给FPGA信号处理系统，以此数据为依据在FPGA中判断FPGA所做的相关性定距运算的有效性，从而实现引信抗干扰的功能。
小口径激光近炸引信的抗干扰方法
ｌ ｔ ａｅａｄｐ ｗ ｒ Ａ ａ ｚｄｔｅｉ ｅｆｒｎｅ ｆ ｍａБайду номын сангаас—ｚ ｄｌｓｒｐｏ ｉ ｔ ｆｓ，ｈ ｊｒ ｎｓａｅ （） ｈ ｉ ｅ ｓ ｃ ｎ ｏ ｅ． ｎｌ ｅ ｔｒ ｅｃｓｏ ｓ ｌｓ ｅ ａｅ ｒｘｍｉ ｕｅ ｔｅｍａ ｅ ｒ： ａ ｔｅ ｍｉｄ ｐ ｙ ｈ ｎ ｅ ａ ｌｉ ｙ ｏｏ
关键词：抗干扰方法；光学 系统；信 号处理 ；激光近炸 引信
中图分类号 ：Ｔ４ ＋ ． Ｊ３ ９２ 文献标志码 ：Ａ ｄ ０３６ ／ｉ ｎ１０ ．０ Ｘ． １．７ ０ ｏ ：１．９ ９ ．ｓ． ３５ １ ２ ０ ． ７ ｉ ｊｓ ０ ０１ ０
Ａ ｎ ｉｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｅ ｈｏ ｏ ｍ ａ１ｓｚ ｄ Ｌａ ｅ ｏ ｉ ｉｙＦｕｓ ｔ．ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅＭ ｔ ｄｓｆ ｒＳ ． ｌ．ｉ ｅ ｓ ｒＰｒ ｘ ｍ ｔ ． ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｓ ｌ ｓ ｅ ａ ｅ ｒ ｘ ｍｉ ｕ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ＬＤ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｏ ｏ ｍａｌｃ ｌ ｅ ｍｍｕ ｉ ｏ ｓ ｈ ｓｒ ｃ ： ｍａ ｌ ｉ ｄ ｌｓ ｒｐ ｏ ｉ ｔ ｆ ｓ ａ ｅ ｎ ＣＰ ・ｚ ｙ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ｆ ｒ ｓ ｍｅ ｓ ｌ ａ ｉ ｒａ — ｂ ｎ ｔ ｎ 。ｔｅ ｉ
ｐ ｏ ｒ ｍｍｉ ｇ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅｒ ｉ ｆ ｅ ｃ ｓ ｔ ｎ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｓａ ｉ ｔ，ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉｎ ｒ ｇａ ｎ ｏ ｒ ｄ ｃ ｈ ｉ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｈ ｅ ｅ ｓ ｒ ｔ ｂ ｌ ｙ ｅｉ ｉ ｔ ｎ ｒ ｃｓｏ ．Ｕｓｎ ｍａ ｌ ａ ｉｅ ｌ ｉ ａ ｉ ｉｇ ｓ ｌ ｃ ｌ ｒ — ｂ
ＣＡＩＫｅ ｒ ｇ， ＤＥＮＧ ａ ｈａ － ｏｎ Ｊｉ － ｏ， Ｗ ＡＮＧ — ｏ Ｋｅ ｙ ｎｇ
引信总体介绍
不能提前引爆，确保我方人员安全 确定最佳起爆位置 完全引爆战斗部
定义：引信是利用环境信息、目标信息或平台 信息，在保证勤务和发射安全的前提下，按预 定策略对弹药实施起爆控制的控制系统。
二、引信基本组成
目标
战斗部 装药
敏感 部分
信号 处理器
执行 装置
发火控制系统
引爆 序列
能源
安全系统多普勒 调频Fra bibliotek脉冲 噪声 激光 红外
超宽带引信
三、引信作用过程
保险
目标信息或 预定信号
解除保险过程
发过控制过程
引爆过程
四、近炸引信
触发引信——杀伤力弱 弹药距目标一定高度时引爆
时间引信——固定延时 能够控制爆炸时机与弹目相对位置有关
近炸引信
四、近炸引信
目标
引信
中间媒介 （物理场）
1、定义：通过目标出现时周围空间物理场特性的变化 感觉目标的存在，并在预定的位置适时起爆战斗部的一 种引信。
多普勒 调频 脉冲 噪声 激光 红外
4、抗干扰能力
没有干扰不了的引信，也没有抗不了的干扰！ 干扰源：内部噪声、外部干扰（环境、人工）
不易被干扰的物理场和工作原理
抗
被动式工作方式
干
扰
复合探测器、复合引信
途
径
提高探测器设计水平
提高信号处理水平
5、近炸引信技术发展方向
近炸引信
磁引信 声引信 无线电引信 电容引信 静电引信 光引信 毫米波引信 复合引信
2、近炸引信分类
有效信息流
fuze
target
有效能量流
2、近炸引信分类
有效信息流
fuze 有效能量流
近炸引信原理
近炸引信原理引信是一种用来引爆炸药的装置，它可以在需要的时候点燃炸药，引发爆炸。
近炸引信是一种特殊类型的引信，它可以在接近目标时自动引爆，而不需要人工干预。
在本文中，我们将探讨近炸引信的原理及其应用。
近炸引信的原理主要基于接近感应技术。
它可以通过雷达、红外线、声纳等技术来感知目标的接近，并在目标接近到设定距离时自动引爆。
这种引信通常用于导弹、炸弹等武器系统中，可以在目标接近时精确命中目标，提高作战效果。
近炸引信的核心部件是接近感应器。
接近感应器可以根据不同的技术原理来实现目标接近的检测。
例如，雷达可以通过发射无线电波并接收目标反射回来的信号来确定目标的位置和距离；红外线感应器可以通过检测目标发出的红外辐射来确定目标的位置和距离；声纳可以通过发送声波并接收目标反射回来的声波来确定目标的位置和距离。
这些接近感应器可以精确地感知目标的接近，并在设定的距离范围内触发引信。
除了接近感应器，近炸引信还包括了引爆装置和安全机制。
引爆装置可以根据接近感应器的信号来点燃炸药，引发爆炸；安全机制可以确保引信只在必要的时候才会触发，避免误爆和意外损伤。
近炸引信在军事领域有着广泛的应用。
它可以用于导弹、炸弹等武器系统中，提高武器的精确打击能力，减少误伤和误击。
同时，近炸引信也可以用于防空系统中，可以在目标接近时自动引爆，提高防空系统的作战效果。
除了军事领域，近炸引信还有一些民用应用。
例如，它可以用于烟花爆竹中，可以在烟花升空后自动引爆，形成美丽的烟火效果；它还可以用于工业领域中的爆破作业，可以在目标接近时自动引爆，提高爆破的精确度和安全性。
总的来说，近炸引信是一种利用接近感应技术实现自动引爆的装置，它在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，近炸引信的性能和精度将会得到进一步提升，为各种应用场景带来更大的便利和安全保障。
近炸引信原理
近炸引信原理
近炸引信是一种用于引爆炸药或其他爆炸装置的装置。
它主要由火药、火花接触头、断电或触发电路等组成。
其工作原理如下：当触发电路接收到外部信号或者内部定时器到达设定时间后，电流通过触发线圈产生一个瞬时的磁场，这个磁场将磁性金属弹片瞬间吸引，将其与接触头分离，瞬间断开了断电路的电路。
此时，电容器所储存的电荷将通过断电路的电感线圈产生高压脉冲。
由于电容器电压的瞬间突变，导致接触头之间的电阻变大，电流无法通过接触头。
而高压脉冲通过电荷的形成和电感线圈的磁流耦合，形成了一个高能电荷束流，进一步挤压电容器的电荷。
当电容器中的电荷压力达到某个阈值时，电容器就会引发电荷泄露。
电荷泄漏将进一步增加热量，并且在持续增加的压力作用下，电容器产生的高热和电磁能量将击穿火药装置，并引爆其中的炸药。
因此，近炸引信的工作原理可以总结为通过断电路和电容器一系列电荷变化流动过程，使得炸药受到高热和电磁能量的刺激，进而触发爆炸反应。
这种原理使得近炸引信成为一种高效且可靠的引爆装置。
激光起爆引信及其关键技术
基本概念 。与电起爆引信相比 ,激光起爆引信在能量形式 、起爆机理 、组成结构等方面有很大的不同 ,符合引信 技术从机械电子到光电子的发展脉络 ,是引信设计创新 、性能优化 、应用创新的重要方向之一 。论述了激光起 爆引信在核武器以及先进常规武器中的潜在应用价值 ,根据参考文献总结出激光起爆的三种实现方式 。激光 起爆引信的关键单元 ,包括小型化激光器 、光纤传能 、激光冲击片雷管等 ,简要讨论了相关的科学研究 、总体设 计和单元技术 。
(5) 未来可能引入微机械安全保险机构 ,利于引 信 、起爆控制装置的创新设计和小型化 。
3 激光起爆引信的关键技术
(3) 多点同步起爆 。易实现多点同步起爆 ,并可 重复使用 ,在大口径火炮的底火点火中有重要应用 价值 。
(4) 精确起爆 。用于小型化核战斗部 、多模战斗 部 、灵巧弹药布撒 、远程精确打击武器定向战斗部的 精确起爆 ,核爆激励定向能武器先进起爆等 。
2 激光起爆的实现方式
激光起爆主要有三种实现方式 :激光直接点燃 炸药[5 ,6] ;激光快速加热与炸药接触的薄膜引爆炸 药 ;激光照射金属膜产生高速飞片撞击起爆炸药 。
Key words :f uze ;laser initiation ;laser2driven flyer plate ;minimized laser ;power delivery fiber ;laser detonator
0 引言
引信是利用目标信息和环境信息 ,在预定条件 下引爆或引燃战斗部装药的控制装置或系统[1] ,通 常包含目标探测 (感知) 识别 、目标起爆控制 、环境感 知识别 、安全控制和传爆五个子系统[2] 。基于光纤 传输高峰值功率脉冲激光驱动飞片起爆技术 ,提出
激光技术在引信中的应用
激光技术在引信中的应用
1 激光技术在引信方面的应用
激光技术在引信中的应用已经投入使用了多年。
激光引信的出现，使得军事领域的精确射击得以大大提升。
这一技术比传统的电子引信
具有更高的安全性、可靠性、耐久性和准确率，能够改善枪支的击发
性能。
激光引信的原理是使用一种可允许枪膛压力增加的低能可辐射量
激光，在喷口处产生一种短暂的激光亮斑。
激光束通过特殊的凸面从
外部照射到火药腔，从而起点发火，使枪支击发起火。
此外，由于激
光引信运行在低能情况下，因此它具有较高的安全性，可以防止炮弹
的意外引爆。
激光引信的组装与传统电子引信的组装过程类似，只是其中的细
节有所不同。
它的外形小巧，体积轻便，很容易安装在枪支上，可以
保证枪支准确击发。
此外，激光引信在低能机械工作状态下，绝缘效
果良好，使其体积变得更小，而且火药消耗低，可以降低弹药消耗，
从而节省弹药。
激光引信不仅能有效发挥枪支的射击性能，还能够表现枪支的征
程控制能力，提高枪支使用的安全性和准确性。
在改革军事装备中，
激光引信的使用不仅可以有效提高枪支的射击质量，还可以降低枪支
的维护成本，将军事装备的维护和维修投入低。
综上所述，激光引信在军事领域的应用有着极大的价值，它成为军事装备改革的重要部分，有助于提高枪支射击准确性、提高枪支使用效率，延长枪支使用寿命，从而提升军事装备效率。
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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。
在某些主动式激光引信中, 将发射光学系统和接收光学系统设计为同轴系统,如图2所示,这种设计可缩小引
信的体积和增大有效接收面积。
而采用非同轴三角交叉系统,接收和发射系统中间由隔板隔开,这样可以避免发射和接收系统光信号的相互干扰。
如图3所示。
图2 同轴光学系统
图3三角交叉光学系统
光敏元件即硅光二极管是激光引信中
的关键部件,它的作用是将接收到的光
信号转换成电信号,它的优劣直接影响
整个系统的性能。
要求它具有高的灵敏度及响应速度,等效噪声功率低。
常用
P I N管和雪崩二极管。
信号处理电路有两个作用:
一、识别目标信号和干扰信号,干
扰信号包括人工干扰和背景干扰及引信内部产生的干扰;
二、判断目标的位置,当目标处于
战斗部最有力杀伤位置时,输出启动信号使执行级工作,引爆战斗部。
2 引信主要技术参数的确定
2.1作用距离的确定
激光引信的作用距离与接收系统和发
射系统的性能有关,也与目标特性和背
景有关。
设目标对激光具有漫反射特性,接收机所接收到的激光功率可按下
式计算
由于激光引信的作用距离近,大气
传输衰减可忽略不计,即
τ
u
=1(3
将(2、(3式代入(1式
中,则可得到
(4
为了可靠地检出有用信号,必须使
接收到的功率超过接收器通带内的等效噪声功率(N E Pn倍,n即为所要求的
信噪比。
由式(4得到计算激光引信
作用距离的公式
(5
由上述测距公式显示出影响激光引信
作用距离的因素主要有:发射激光功率
及其波束角,接收机的固有噪声,背景
噪声,接收孔径,光学系统的质量,目
标特性等。
光学系统设计的关键是在满
足接收孔径的条件下,使光学系统的透
过率达到最大值,或者,在光学透过率达
到最大值时,整个接收孔径必须完全有
效。
在地对空,空对空导弹中,激光引信
体积都很小,只能在允许的情况下,尽量
增加接收孔径面积。
在空对地导弹中,
由于激光引信探测距离较远,除了增加接
收孔径外,还要适当增加激光发射功率。
2.2作用距离精度
作用距离精度是一个十分重要的指
标,它直接影响引战配合效率。
由于激
光的特点,目前,它的作用距离精度优
于其他体制的近炸引信。
激光引信的测距精度依据其测距原理
而异。
激光引信所对付的目标,其反射
特性很复杂,既有漫反射,也有镜面反DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.034
射,反射系数也不同。
在相同的距离上由于作用目标光束的倾角不同,目标反国内的激光近炸引信的定距精度完全可以达到0.5米以内。
3.抗干扰设计
激光引信的干扰主要有两种,内部干扰和外部干扰。
内部干扰包括:发射接收电路的串扰,发射接收之间的光信号泄露等。
外部干扰有阳光、海浪、云雾、雨雪等自然干扰和激光干扰机、假目标等人工干扰。
这些干扰可能使引信早炸、因此必须采取措施提高激光引信的抗干扰性能。
3.1内部抗干扰措施
发射接收之间的光信号泄露在实际中遇到过,采取在发射和接收之间用隔板隔开的方法解决。
由于发射驱动电流为脉冲大电流,存在串扰接收电流的可能性,得出
距离错误,可以通过两个技术途径解决:一是加强屏蔽隔离,良好地线设计,减小地回
路串扰;二是通过软件控制各路驱动分时工作,避免大电流叠加,增加串扰强度。
3.2外部抗干扰措施
由于激光引信的接收光学系统有窄带滤光片,滤除大量太阳光能量,同时在频域上,太阳光为连续信号,频谱特征为直流或极低频分量,而激光引信为几十纳秒的窄脉冲,接收电路可以很容易将太阳光滤除;时域上,可以从脉宽特征识别剔除非激光信号,且信号处理加有较窄的波门技术,可防止太阳光影响正常测距。
云雾对激光得影响主要表现在衰减和散射。
衰减产生的效果是测距能力降低,散射是各个方向均有,特别是向后回波提前导致产生错误距离信息,导致误动作。
解决措施有:脉宽识别剔除、时间相关性剔除,空间相关性剔除。
对于空对地导弹的激光引信还要考虑高大树木及地表复杂背景物的干扰,产生的影响是回波脉冲展宽和回波信号杂乱,可以通过时域滤波和时间相关性剔除。
敌方可能利用假目标干扰激光引信识布设方式,布设地点等于真实目标完全相同,激光引信是无法识别的。
显然,假目标的外观特征、布设方式完全可以以假乱真,但布设地点则值得推敲。
首先,激光引信的载体攻击的目标非常明确,
激光引信的探测范围离真实目标很近,假目标不可能离真实目标很近,太近也达不到保护真实目标的目的。
假目标离真实目标较远时,一是很难进入激光引信探测范围,二是导弹攻击路径的不确定,对方假目标不可能涵盖全部路。