半主动激光制导导引头光学系统微型化设计与分析
激光全息照相技术
激光技术在军事上的应用06061117焦彬关键词：激光制导的基本原理、激光制导方式 、激光制导武器、激光致盲武器、激光致盲武器的研究与发展现状概述：激光作为人类认识世界和改造世界的武器，使得人类对大自然的认识和改造能力得到了提高，而且在科学技术、工农业生产、人类生活等领域引起了一次深刻的变革。
它使光学这个古老的科学分支变得面貌一新，在物理、化学、医学、军事等方面得到了广泛的应用，现在主要介绍激光在军事上的应用。
激光制导是光电制导家族中发展较晚但却进步神速的一个重要成员。
激光制导是用来控制飞行器飞行方向，或引导兵器击中目标的一种激光技术。
激光制导与其它制导种类相比具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能好、命中精度高等优点。
不足的是受大气及战场条件影响较大，不能全天候工作等，而激光致盲武器是现代战争中一种有效的光电对抗武器，其作用是使人眼和光电敏感器件致盲而丧失作战能力。
一:激光制导的基本原理是： 导引头上装有光学系统和四象限光探测元件，接收由目标反射的激光能量，经处理输出表征目标视线与制导炸弹速度方向之间的角视差信号，形成制导指令，输送给舵机，转动相应舵面，产生控制力，从而修正飞行弹道。
二:激光制导方式: 激光制导方式有半主动寻的式、全主动寻的式和波束式(驾束式)三种。
目前激光制导武器中大都采用半主动激光制导方式，即导引头(它安装在弹上,被用来自动跟踪目标并测量弹的飞行误差)与激光照射装置分开配置于两地,前者随弹飞行,后者置于弹外。
激光照射器用来指示目标,故又称激光目标指示器。
导引头通过接收目标反射的激光照射器照射的激光或直接接收照射激光,引导导弹飞向目标。
1．半主动式激光制导 半主动式激光回波制导系统的工作过程是:激光发射机作为信号源装在地面、车船或飞机上,发射激光束为制导武器指示目标,弹上的激光导引头接收目标反射的激光信号,并跟踪目标上出现的激光光斑,引导战斗部飞向激光光斑,最终命中目标。
半主动式回波制导广泛应用于各种武器的制导系统中,如激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等，是所有制导武器中制导精度最高的。
基于激光导引头的四象限光电探测器检测电路研究
象限探测器 。四象限探测器再配合 自动驾驶仪 等动 力装置 ， 以很方便可靠 的完成制导 、 可 跟踪任务。位
作者简 介 ： 匡冬权 （ ９ ５ ）男 ， １６ 一 ， 辽宁沈 阳人 ， 高级工 程师 ， 工学士 ， 研究方 向 ： 通用装备检测与除废。 ２０ ２
《 装备制造技术）ｏ２年第 ２ ） １ ２ 期
薄 弱 的顶装 甲 ； 整个 射击 过程 中 ， 在 只需 在最 后 ８ 用 ｓ 激 光 照射 器 照 射 目标 ， 减少 了照 射器 暴 露 的机 会 ； 在 探测 器 组件 ；如 俄罗 斯 红 土地 末 制 导 炮 弹 采用 双 四
有其它照射器协助 的情况下 ， 可间接射击 。
收 稿 日期 ：０ １ １— ４ ２ １－ ２ ０
导 弹 的 大 脑 ，导 引 头 是制 导 系 统获 取 外 界信 息 的必 的制导体制 ，Ｏ ２ 世纪 ９ 年代发生的几起局部战争表 Ｏ
明 ，激光半 主动寻的制导武器已成为现代战场的主 打击 效果 。通过对本课题 的研究可 以对半主动激光 战武 器 之一 。 制 导 导 引头 的组 成 原理 有 较 深 入 的 了解 ，并 提 出相
要 途 径 ，它 的性 能 好坏 直 接 影 响 到激 光 制导 武 器 的
应 的改进方案 ，对提高激光制导Байду номын сангаас器的战场生存能 １ 课题背景和意义 力和打击能力有重要意义 。 选用激光半 主动制导体制可 以使导 弹的射程更 在激光半主动寻 的制导 中，激光导引头经 常使 远 （ ６ ｍ 以上 ）可 以采用 曲射弹道攻击坦克较为 用的有双四元 、 四元 、 达 ｋ ， 单 三元和二元等多种形式 象限
动导引攻击 、 成本 相对较低等优点 ； 与激光驾束和及 作用翻 。为改变这一状况 ， 国均在努力改进制导武 各 激光指令制导等遥控制导体制相 比，具有发射点与 器的性能并 积极探索新 的制导方法 。激光半主动寻
光电跟踪与制导技术
第一章、绪论及跟踪系统综述光电制导与跟踪系统是以电视、红外、激光、毫米波等成像设备为手段，利用目标跟踪识别技术获取对方目标运动、状态、形状等信息，然后实施打击的光电技术，是夺取战场信息优势、实施精确打击的重要技术手段。
特点：精确性高效性先进性威慑性非制冷红外探测器热探测器利用红外辐射的热效应引起探测材料的温度变化，进而产生某种可度量的物理量的变化，获得与红外辐射相对应的信号。
一般不需要制冷，可靠性高，且成本较低，但灵敏度不高，响应速度较慢红外搜索跟踪系统是一种被动空中目标搜索跟踪系统，连续旋转的红外扫描头实施搜索，并将空中目标作为点目标成像在探测器阵列上。
电子信号处理系统对红外扫描头获得的信号进行处理，排除飞鸟等形成的虚假目标信号，确定目标的航迹，为防空武器系统提供目标的方位角和俯仰角信息，引导防空武器瞄准和跟踪目标空中目标。
微光夜视系统通过采集目标场景反射的微弱的光线，利用像增强器将其放大数万倍以上，形成明亮的图像，供人观察。
分为微光直视系统（微光夜视仪）和微光电视系统激光武器分类软杀伤激光武器硬杀伤激光武器战略应用的机载激光系统（ABL）射程200km，战术应用的机载激光系统射程20km激光雷达特点：角分辨率、速度分辨率和距离分辨率高，抗干扰能力好，不仅能探测和跟踪目标，获得目标的方位、速度等信息，而且利用激光的相干性，还能获得微波雷达不能得到的其它类型的信息。
航空相机特点：能迅速地获取敌方纵深地区的大范围地面情报。
获取的照片不仅清晰、直观、容易判读，而且其上所包含的信息的容量、质量和可靠性是其他侦察手段无法比拟的类型：分幅相机、缝隙相机和全景相机无人值守地面传感器光电综合侦察系统特点：组件式、功能互补、昼夜全天候工作光电对抗装置激光警戒接收机导弹临近报警装置（红外、紫外、雷达）红外干扰机激光诱饵系统烟幕系统伪装第二章、导弹总体设计2.1导弹武器系统1、有翼导弹是一种以火箭发动机或吸气式发动机为动力，机动飞行所需的法向力依靠升力部件的空气动力提供，装有战斗部的自控飞行器。
精确制导武器的导引头综述
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。
激光半主动寻的导引头目标捕获概率仿真研究
ｓ ｇＭｏｔ Ｃ ｌ ｍ ｔｏ．Ｔ ｒｅｆ ｔ ｆ ｉｕｂ ｎｅｓｃ ｓｔｊｃ ｒ ｗ ｎ ，ｎｔ ｏｉｏ ｒ ｒ ｎ ｉａ ｅｄ ｉ ｎｅ ａ ｏ ｅ ｄ ｈ ｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｒａｃ ｈａ ａｅｔ ｙ ｉｄ ｉｉａ ｐ ｓｉ ｅ ｏ ｄｉ ｔ ｈ ａ－ ｎ ｒ ｈ ａｏ ｓ ｄｔ ｕ ｒ ｏ ｉ ｌ ｔｎ ｒ ａ ｎｉ ｌ
维普资讯
第２卷 第７ ３ 期
文章编号 ： ０ — ３８ ２０ ）７— ４— ３ １ ６ ９４ （０６０ ３ ０ ０
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２６ 月 ０ 年７ ０
激 光 半 主 动寻 的导 引 头 目标 捕 获 概 率仿 真 研 究
邓蕾， 刘藻珍 ， 刘永善
ｉｇ ａ ｇｅ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ．Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｉ ，ｔ ｏ ｍｅｈ ｄ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｉ ｒｖ ｅ ｃ ｐ ｕ ｅ ｐ ｂ ｂ ｌ ｙ ｈ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ｎ ｎ ｌ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ ｗ ｔ ｏ ｓ ａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ａ ｔｒ ｒ ａ ｉ ｔ ．Ｔ ｅ ｕｔ ｆ ｒ ｈ ｏ ｉ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｃ ｓ ｓ ｍａ ｉｅｔｔ ａ ｈ ｓ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ａ ａ ｌ ｌ ｈ ａ ｔ ｒ ｒ ｂ ｉ ｔ ｒ ｖ ｍｅ ｔａ ｄ ｃ ｎ ｂ ｐ ｌ ｄ ｉ ｌｔ ａ ｅ ｎ ｆｓ ｔ ｅ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｖ ｉ ｅ ｔ ห้องสมุดไป่ตู้ ｅ ｃ ｐｕ ｅ ｐ ｏ ａ ｌ ｙ ｉ ｏ ｅ ｎ ｎ ａ ｅ ａ ｐｉ ｏ ｈ ｔ ｒ ｂ ａ ｏ ｂ ｉ ｍｐ ｅ
（ 北京理 工大学机 电工程学 院 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ １
摘要： 该文针 对某 型激光制导航空 炸弹系统 ， 在加入各种干扰 因素的基础上进行 了全 弹道计 算机数学 仿真 ， 采用 蒙特卡洛法 估算了该 激光制导航空炸弹在各种干扰下对 目标的捕获概率 ， 分析 了风场 、 投弹篮框 和初始 离轴发射角 三种扰 动因素对 目
激光半主动制导武器半实物仿真系统能量链研究
输 的主要 因素 ， 包括 气 象条件 、 目标反 射 系数 以及 弹 目距 离等 ， 立 了理论模 型及计 算 方法 。结合 实 建 战条 件 下导 引头接收 到的功 率密度 的对 比， 行 了半 实物仿真 条件 下激 光能量链 的计 算 ， 进 为激光 制导
ｓｍ ｕａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｕｄ ｎ ｉｓｌ ｉ ｌｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｇ ｉｉ ｇ ｍ ｓｉ ｏ ｅ．Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｈ ｗｏ ｋ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｏ ａ ｅ ｕ ｄ ｄ ｗｅ ｐ ｎ ｃ ｒｉ ｇ ｔ ｔｅ ｒ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ｓ ｆ ｌｓ ｒ ｇ ｉ ｅ ａ ｏ ｉ ｓｍ ｕ ａ ｏ ｙ ｔｍ ，ｔｅ ｍｐ ｃ ｆ ｌｓ ｒ ｅ ｅｇ ｈ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ａｄ ｒ —ｎ ｔｅ ｌｏ ｓｍｕ ａｉｎ ｉ ｌ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｉ ｈ ｉ ａ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｒ ｙ ｃ ａｎ ｏ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｉ — —ｏ ｐ ｉ ｌｔ ｈ ｈ ｏ
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激光制导武器 [激光制导武器发展现状]
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。
导弹的导引方式[教育]
导弹制导Missile guidance按预定导引规律对导弹进行导引和控制，使之沿选定路线飞行的过程。
导引是将导弹按一定的导引规律导向所需的方位和位置。
导引过程中需获取和处理信息，并按照导引规律形成控制指令。
控制过程中导弹按照控制信号对导弹进行稳定和控制。
按照工作原理，导弹的制导可分为：制导按照所获取信息源的不同，可分为红外制导，激光制导、无线电制导、毫米波制导、电视制导以及红外成像制导等。
按信息传输方式，还可分为利用导线传输信息的有线制导、利用光导纤维传输信息的光纤制导和利用电磁波传输信息的无线电制导。
为了发挥不同制导方式的优点，提高导引精度和抗干扰能力，有些导弹采用复合制导的方式。
制导系统guidance system;guiding system测量和计算导弹对目标或空间基准线的相对位置，以预定的导引规律控制导弹飞达目标的系统。
一般由导引装置、控制装置与被控对象(导弹)组成。
工作原理见图。
导引装置测量导弹与(或)目标的空间位置，按照预定的导引规律形成制导误差信号。
信号经过变换处理、校正综合、功率放大后送到执行机构，使操纵面相应动作产生需要的控制力控制导弹飞行。
导弹按导引规律的要求改变飞行姿态从而改变速度向量，使导弹沿着适当的弹道飞行，直至命中目标。
空间运动学环节表示导弹与目标相对位置的变化等。
制导系统的主要技术要求是稳定性、静态精度、动态精度和抗干扰性等。
制导系统包括模拟式制导系统和数字式制导系统两类。
数字制导系统digital guidance system又称计算机制导系统(computer guid-alice system)。
装有数字控制器或用微机形成制导指令的制导系统。
20世纪70年代以前，制导系统的计算装置是模拟式的，计算精度不够高。
由于计算机技术的发展，尤其自从70年代初期出现微型计算机以来，微机的尺寸不断减小。
集成度、可靠性和运算速度不断提高，成本不断降低。
这就使计算机应用于导弹制导成为可能。
第6章 光学制导 0910tmp
红外点源制导的特点：
弹上制导设备简单，体积小（<200mm），质量轻，造价便宜； 分辨率高，导引精度高（角分辨率比雷达头高1-2个数量级），可 “发射后不管”； 无源探测，被动接收，工作隐蔽，不易受电子干扰； 无多径效应影响，可探测低空目标。 易受红外诱饵干扰； 受天气影响大，全天候工作能力较差； 作用距离有限。
优点：
1.制导精度高。对于必须直接命中的精确制导，一般要采用光学和毫 米波制导技术。 2.可实现打了不用管(Fire and forget)。
3.抗电子干扰能力强。
不足： 1.全天候性能差。工作于可见光、红外波段的制导设备比无线电制导 设备更易受到天气条件的影响； 2.电视和红外制导难以获得距离信息。
测角计
搜索 信号 产生 器
比较 变换 放大
位 标 器
角跟踪系统组成及功能
目标 信息 误差形 成环节
信息处 理环节 控制指令 形成环节 自动驾 驶仪
随动控制环节
1.误差形成环节：形成目标失调角，输出与失调角成正比的误差信号。
2.信息处理环节：对含目标角位置信息的误差信号进行放大、滤波、解调和变换。 3.控制指令形成环节：根据导引规律和目标运动特点形成控制指令送给自动驾驶仪， 完成导弹制导。 4.随动控制环节：完成导引头小回路闭环控制，使位标器光轴自动跟踪目标。 功能：实现对目标的实时跟踪，并输出控制指令给自动驾驶仪。
制导中最主要的是角度测量，主要方法有： 调制盘式——在光学系统焦平面上设置一个分析器，使其 后光电探测器获得带有坐标信息的信号。 光点扫描——以极小的视场在一定时间内扫描所要求的视 场。其角度可以从扫描机构的传感器中获得。
光敏面式——光敏面式由于它的各敏感单元各对应空间的 一定范围，只要该范围内有目标，则相应的敏感元件上会 有信号输出，目标位置便可由所在位置经适当处理后获得。
半主动激光制导能量传输与模拟技术
２ 激光制导系统能量传递过程建模
２．１ 激光制导武器工作过程 半主动激光制导系统主要由机载 ／地面激光
照射器、激光传递散射场、目标与激光导引头等组 成［６］，如图 １所示。半主动激光制导武器工作过 程受多种因素影响，较为复杂。导引头与激光照 射器配置于两地，激光照射器发出激光编码脉冲。 在激光光束通过大气传输到达目标过程中会发生 不同程度散射与衰减。此外，根据目标漫反射率 与照射空间角等不同，激光在目标表面也会发生
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｃｈｏｅｎｅｒｇｙｏｆｓｅｍｉａｃｔｉｖｅｌａｓｅｒｇｕｉｄａｎｃｅｉｎａｃｔｕａｌｃｏｍｂａｔｅｎｖｉｒｏｎ
收稿日期：２０１８０６１１；修订日期：２０１８０７１３ 基金项目：国家重点研发计划资助项目（Ｎｏ．２０１６ＹＦＣ０８０３０００）；光电对抗测试评估技术重点实验室开发课题（Ｎｏ．
第 １２卷 第 ２期
中国光学
Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．２
２０１９年 ４月
ＣｈｉｎｅｓｅＯｐｔｉｃｓ
Ａｐｒ．２０１９
文章编号 ２０９５１５３１（２０１９）０２０２５６０９
半主动激光制导能量传输与模拟技术
刘克俭１，苗锡奎２，徐晨阳３，王 烨３，张军强３，４ ，杨 斌４，孙婷婷３
２５８
中国光学
第 １２卷
不同程度漫发射，这些漫反射激光回波再次经过 大气传输后被导引头接收，激光导引头按预置编 码控制波门开关，若与照射器预设编码一致，则激 光四象限探测器能探测出漫反射激光经导引头光 学系统后的能量，并根据和差法计算出光斑重心 位置（即体视线角），并将其输出给制导控制系统 完成导弹制导。
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半主动激光制导导引头光学系统微型化设计与分析
【摘要】文章从半主动激光制导武器的探测原理出发，得出了导引头光学系
统应满足的要求。结合现有工艺和技术设计了一套微型半主动激光制导光学系
统，并通过ZEMAX光学设计软件进行了分析和仿真，实验结果表明，该系统满
足各项参量要求，对导引头小型化的研究具有一定的参考价值。
【关键词】光学系统设计;半主动寻的制导;激光导引头
引言
激光半主动寻的制导武器（LSSGWS）具有制导精度高、抗干扰能力强、结
构简单、成本低、使用方便等优点，因而被广泛应用于武器装备中。激光半主动
寻的制导武器核心器件是激光导引头，导引头由位于前端的光学系统收集激光反
射的回波，利用四象限探测器作为光电探测器件进行制导。通常情况下，目标信
号经光学系统后在四象限探测器靶面上形成一定大小的光斑，通过分析光斑覆盖
在探测器4个不同区域的面积来判断目标的方位。
鉴于激光半主动寻的制导方式在导弹、炮弹等大型武器中的成功使用和良好
效果。如何将其小型化，并应用在小口径武器已成为当今研究的热点。文章根据
四象限探测器目标方位探测的工作原理，对目标信号经过光学系统产生的光斑提
出要求，结合像差对光斑能量分布的影响，利用ZEMAX进行系统设计。然后提
出评价设计结果的方法，对激光半主动寻的制导光学系统的微型化设计具有一定
的参考作用。
1.四象限探测器原理
四象限探测器的原理如图1所示。目标反射的激光信号通过制导武器前端的
光学系统在四象限探测器表面形成一个激光光斑。
图1 四象限探测器原理
图2 光学系统结构示意图
若激光光斑正好落在象限探测器的中心，如图1（a）。那么，A、B、C、D 4
个象限探测器输出的信号经4路放大器放大后的输出VA、VB、VB、VB的辐值
应完全相等，这说明弹丸正好对准了目标[5]。此时有：
（VA+VB）-（VC+VD）=0 （1）
（VA+VD）-（VB+VC）=0 （2）
若弹丸未对准目标，则4个象限输出的电压幅值不相等，进而（1）、（2）式
不成立。利用此偏差信号驱动弹丸的舵面做出调整，直至激光光斑落在探测器中
心，此时，弹丸轴线正对目标飞行。
2.光学系统设计
拟定光学系统设计指标为：
a）波长：940nm;
b）接收透镜通光口径：Φ10mm;
c）接收视场2ω：±2°;
d）探测器：Φ4。
根据系统设计指标，考虑到国内已有导引头的结构形式，微型化的导引头光
学系统采用如图2所示的形式，该结构源于卡塞格伦系统将将校正透镜变为整流
罩，即做矫正之用又能承受弹丸飞行高速运动的风阻。再者，通过在厚透镜两侧
镀反射膜，减少了反射镜的个数，简化了结构的复杂性，体积小、结构紧凑、易
于装配，容易满足微型化要求。
3.光学系统设计结果与分析
3.1 设计结果
通过ZEMAX光学辅助设计软件， 设计了一套激光半主动寻的制导导引头
的光学系统， 并进行优化处理。优化后的光学系统的各项参量为：有效焦距
EFFL=12.5mm，入瞳口径ENPD=5mm，实际工作F数WFNO=2.5，最大瞬时视
场2=±2°，主反射镜直径D1=10mm，整流罩通光孔径D=20mm，厚度z=1mm，
光学系统轴向长度L=12mm，探测器直径2R=4mm。
3.2 成像分析
对于激光半主动寻的制导武器的光学系统，不能单独用像差的大小作为评价
成像质量的标准，而要看像差分布曲线是否具有对称性。如图3（a）所示。
图3（a） 1千米的几何像差曲线
图3（b） 1千米的视场点列图
通过图3（a）中视场角为0o、1o、1.5o、2o的像差特性分布曲线，可以看
出通过光学系统所形成的弥散斑中心像差为零，远离弥散斑中心的像差分布曲线
关于中心对称。调节探测器距离厚透镜的距离可以改变弥散斑在探测器上的成像
直径，根据经验一般取弥散斑的直径D为：D=R。即光斑直径为探测器直径的
一半。
通过图3（b）中视场角为0o、1o、1.5o、2o的光线点列图，可以看出通过
光学系统所形成的弥散斑成像情况。由此可知，在接收视场2ω为2o的时候，
该光学系统满足探测器的要求。
从图2及图3中可以看出， 目标经光学系统所形成的弥散斑半径及其成像
质量（弥散斑能量分布情况）可以满足激光半主动寻的制导引头的使用要求。
4.结论
从导引头的工作机理和结构特点出发，以满足探测器的性能要求为目标，结
合已有导引头光学系统结构，设计了一套满足探测器各项参量要求、具有较高成
像质量的光学系统。同时，该系统具有光学元件少、结构简单、装配容易、体积
小等优点。文中的分析设计结果，较好的满足了拟定设计要求，对今后半主动激
光制导导引头光学系统的微型化设计具有一定的参考价值。
参考文献
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