發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 03:38

　　 對敵方來襲彈藥的攔截,常采用主動防護(hù)系統(tǒng),通過主動探測并有效攔截來襲目標(biāo),是提升要地、重要目標(biāo)戰(zhàn)場生存的有效途徑。受常規(guī)彈藥引信發(fā)射過載、幾何空間、系統(tǒng)功耗以及制造成本等因素的約束,國內(nèi)外主動防護(hù)系統(tǒng)對目標(biāo)的攔截主要采用導(dǎo)彈等一系列高價(jià)值彈藥。通過對常規(guī)彈藥配激光近程周向探測引信理論與實(shí)驗(yàn)研究,解決主動防護(hù)系統(tǒng)中常規(guī)彈藥彈目交會的諸多關(guān)鍵問題,對于改善目前國內(nèi)主動防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用常規(guī)彈藥的薄弱現(xiàn)狀,拓展引信技術(shù)的應(yīng)用空間,推動常規(guī)彈藥引信的發(fā)展以及提高我國武器裝備水平具有重要的軍事意義。本文以真中大口徑常規(guī)彈藥實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)主動防護(hù)為研究背景,以常規(guī)彈藥激光近炸引信為研究對象,結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外激光近炸引信技術(shù)和激光引信周向探測技術(shù),通過理論研究與建模、仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,研究脈沖激光單發(fā)單收周向動態(tài)掃描探測中的理論問題和關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)主動防護(hù)系統(tǒng)常規(guī)彈藥炸點(diǎn)控制的引信小型化和低成本應(yīng)用。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:建立了含有時(shí)空特性的彈目交會與二次掃描最佳起爆模型。仿真分析了不同參數(shù)對周向探測系統(tǒng)目標(biāo)探測概率的影響,獲取最佳脈沖頻率與電機(jī)掃描轉(zhuǎn)速及匹配規(guī)律,為脈沖激光周向探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù);仿真分析了不同參數(shù)對最佳起爆延時(shí)和起爆方位角的影響,提出了最佳起爆策略,為提升對來襲目標(biāo)的最佳毀傷效能提供更加精確的炸點(diǎn)控制理論。結(jié)合目標(biāo)表面特性和脈沖激光時(shí)空分布,改進(jìn)了回波功率理論方程。通過實(shí)驗(yàn)對典型目標(biāo)的理論模型進(jìn)行了驗(yàn)證,理論模型及其回波功率方程具有更廣泛的適用性,為研究脈沖激光周向探測性能提供理論依據(jù)。揭示了不同探測方式下目標(biāo)表面特性等因素影響測距精度的規(guī)律。推導(dǎo)了脈沖激光測距估計(jì)方差的Cramer-Rao下界,全面分析了影響系統(tǒng)探測距離精度的因素;推導(dǎo)了恒閾值和恒比定時(shí)時(shí)探測時(shí)平面目標(biāo)測距概率密度函數(shù),通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析了兩種探測方式受目標(biāo)表面特性等因素的影響,得出恒比定時(shí)探測更能有效抑制平面角度變化對測距統(tǒng)計(jì)特性分布的影響,為提升脈沖激光周向探測的測距精度提供理論依據(jù)。提出了基于改進(jìn)梯度粒子群的提升小波去噪算法的隨機(jī)閾值探測方法。仿真分析單脈沖固定閾值、可變閾值和隨機(jī)閡值探測的探測概率與虛警率,結(jié)果表明:在低信噪比條件下,采用隨機(jī)閡值探測能獲得恒定虛警率,提升目標(biāo)探測概率;提出基于改進(jìn)梯度粒子群的提升小波自適應(yīng)非線性去噪算法,通過仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,算法能彌補(bǔ)隨機(jī)閾值探測的固有缺陷并有效提高回波信噪比。為微弱回波信號探測提供理論基礎(chǔ)與實(shí)現(xiàn)方法。優(yōu)選脈沖激光周向探測光束布局方案,設(shè)計(jì)了脈沖激光周向探測系統(tǒng),包括:物理隔離型扁平化光學(xué)系統(tǒng)、脈沖寬度可調(diào)型高頻窄脈沖激光驅(qū)動電源、微弱回波信號放大電路、PWM和PFM混合調(diào)制式APD高壓供電電源、高精度時(shí)間間隔測距模塊、應(yīng)用上升沿閾值周期檢測算法的高精度磁電檢測模塊等各個(gè)子系統(tǒng)。加工了原理樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:脈沖激光周向探測系統(tǒng)具有小型化、低成本、抗高過載特征,各子系統(tǒng)完全按光電信息傳遞規(guī)律和預(yù)設(shè)機(jī)制工作,系統(tǒng)的電磁干擾被有效抑制、系統(tǒng)探測距離能力大于3m、方位角測量誤差為±2°、抗沖擊加速度能力達(dá)34000g。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TJ439.2
【部分圖文】：

國外激光近炸引信于２０世紀(jì)６０年代末開始研制。２０世紀(jì)７０年代先后出現(xiàn)了用于??地空、空空導(dǎo)彈的激光近炸引信。其中，ＡＩＭ－９Ｌ型“響尾蛇”空空導(dǎo)彈是典型應(yīng)川??之－？，其配備了?ＤＳＵ－１５Ａ／Ｂ？激光近炸引信胃１３］，如圖１．１所示。??－夕?１??圖１．１?ＡＩＭ－９Ｌ型“響尾蛇”空空導(dǎo)彈??隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在２０世紀(jì)８０年代，帶有ＧａＡｓ半導(dǎo)休激光器的激??光引倍被成功應(yīng)川于導(dǎo)彈中，如ＡＤＡＴＳ防空－反坦克導(dǎo)彈和“馬特拉”導(dǎo)彈，激光器的??峰值功率在數(shù)十瓦左右。瑞典的埃里克森公司，研制了新型激光引信，其發(fā)射機(jī)采用極??窄脈沖激光，不易被其他目標(biāo)探測到，可抗陽光、云霧、雨雪等環(huán)境干擾。在２０世紀(jì)??９０年代，美國的ＡＩＭ－９Ｘ、俄羅斯的Ｒ－７３Ｍ均配置了激光近炸引信［１３］。??２０１２年，法國泰雷茲（ＴＨＡＬＥＳ）公司研制了新型脈沖激光引信，如圖１．２所示。??該激光引信采用雙路高速ＡＤＣ芯片采集脈沖激光回波信號，基于高速采樣的回波信號，??采用自適應(yīng)閾值算法有效抑制云霧散射

國外激光近炸引信于２０世紀(jì)６０年代末開始研制。２０世紀(jì)７０年代先后出現(xiàn)了用于??地空、空空導(dǎo)彈的激光近炸引信。其中，ＡＩＭ－９Ｌ型“響尾蛇”空空導(dǎo)彈是典型應(yīng)川??之－？，其配備了?ＤＳＵ－１５Ａ／Ｂ？激光近炸引信胃１３］，如圖１．１所示。??－夕?１??圖１．１?ＡＩＭ－９Ｌ型“響尾蛇”空空導(dǎo)彈??隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在２０世紀(jì)８０年代，帶有ＧａＡｓ半導(dǎo)休激光器的激??光引倍被成功應(yīng)川于導(dǎo)彈中，如ＡＤＡＴＳ防空－反坦克導(dǎo)彈和“馬特拉”導(dǎo)彈，激光器的??峰值功率在數(shù)十瓦左右。瑞典的埃里克森公司，研制了新型激光引信，其發(fā)射機(jī)采用極??窄脈沖激光，不易被其他目標(biāo)探測到，可抗陽光、云霧、雨雪等環(huán)境干擾。在２０世紀(jì)??９０年代，美國的ＡＩＭ－９Ｘ、俄羅斯的Ｒ－７３Ｍ均配置了激光近炸引信［１３］。??２０１２年，法國泰雷茲（ＴＨＡＬＥＳ）公司研制了新型脈沖激光引信，如圖１．２所示。??該激光引信采用雙路高速ＡＤＣ芯片采集脈沖激光回波信號，基于高速采樣的回波信號，??采用自適應(yīng)閾值算法有效抑制云霧散射

激光近炸引信在火箭彈屮也成功獲得應(yīng)用，２０世紀(jì)７０年代初期，美國就出現(xiàn)了?２．７５??英十的火箭彈用激光引信。１９９７年開始研制的“阿布拉姆”（ＡＢＲＡＨＡＭ）防空火箭彈??Ｌｉ測試成功并投入國際市場�！鞍⒉祭�姆”（ＡＢＲＡＨＡＭ）防空火箭彈如圖１．４所示。其??激光近炸引信設(shè)置在火箭彈體的中后部，采用雙路Ｔ．作方式，有較強(qiáng)的抗干擾能力。前??向支路和后向支路各心三纟丨［脈沖激光探測系統(tǒng)，且互成一定角度。前后支路利用彈體自??訝的高速旋轉(zhuǎn)完成３６０°周向探測。怛兩個(gè)支路只能按照預(yù)先設(shè)定的起爆準(zhǔn)則引爆戰(zhàn)斗??部，防止非目標(biāo)小物體的十?dāng)_［１８１。??Ｉｋ??ＣＪ?ｆｅｗ?「＾??圖１．３?ＰＸ５８１迫彈Ｍｆｆｌ激光近炸引倌?圖１．４?“阿布拉姆”（ＡＢＲＡＨＡＭ）防空火箭彈??我國激光近炸引倍的研宂工作始于２０阯紀(jì)６０年代，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)一直處??Ｐ技術(shù)研宄階段。隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)的單導(dǎo)介質(zhì)、人光腔、量子阱的發(fā)展，８０年代末，??我國的激光引信技術(shù)逐漸成熟�！鞍宋濉遍_始，逐漸步入應(yīng)用階段，相繼開展了?“ＡＦＴ－９??激光以及磁復(fù)合近炸引信”和“迫彈激光多選擇引信敏感裝置”的研宄工作，并成功研??制／?“ＡＦＴ－９重型反坦克導(dǎo)彈引信精確電＋延時(shí)部件”?ｆｌ９Ｌ?８３５８所研制某型反艦導(dǎo)彈的??激光近炸引信作用距離控制在２０ｍ
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2892466