南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室，江苏 南京 210094
针对云雾环境对激光近程探测系统测距精度的影响，提出了一种变步长自适应滤波方法。首先结合脉冲激光近程传输理论和Mie散射理论，建立脉冲激光云雾传输后向散射模型，在此基础上甄别、分离出云雾环境下脉冲激光回波的干扰信号；然后根据干扰信号的特征，采用自适应滤波方法滤除云雾干扰回波信号，研究了云雾干扰下激光回波的脉宽、峰值和回波时刻这三种随机干扰因素对滤波性能的影响；最后在实验室云雾环境下验证了所提滤波方法的效果。结果表明：在不同的激光回波脉宽、功率以及回波时刻下，所提自适应滤波方法具有良好的滤波效果和抗干扰性能，能有效提高脉冲激光近程探测系统在云雾环境下的测距精度。
测量 脉冲激光 近程探测 云雾干扰 自适应滤波 探测精度
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室，江苏 南京 210094
针对常用Henyey-Greenstein散射相函数(H-G散射相函数)在描述单个粒子前向及后向散射特性时的不准确性，提出将基于T矩阵法的散射相函数用于激光烟尘散射研究的方法。通过T矩阵法计算烟尘粒子单次散射特性，并提出基于离散散射相函数的散射角抽样方法，利用随机数描述多重散射的散射分布，结合光子的半解析接收方法，建立了激光引信在烟尘环境下发射及接收的理论模型。为验证理论模型的正确性，通过封闭烟尘环境实验室，对激光引信在实际烟尘环境下的接收能力进行测试，分析不同烟尘浓度及湿度条件对回波的影响，并与采用H-G散射相函数理论模型的计算结果进行对比。结果表明，随着烟尘浓度和湿度的增加，激光回波幅度也相应增大，且基于T矩阵散射相函数的回波仿真方法与实验结果更吻合，尤其是烟尘浓度较大的情况，实验与理论分析结果一致。
T矩阵 散射相函数 后向散射 激光引信 T-matrix scattering phase function backscattering laser fuze 红外与激光工程
2021, 50(5): 20200319
红外与激光工程
2020, 49(4): 0403001
南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094
针对水下近程来袭目标的探测问题,提出一种利用流体动力驱动的随机定位方法;利用航行水动力驱动单光束脉冲激光进行动态扫描,利用磁传感器记录扫描周期;基于重尾函数推导目标回波方程,建立磁探测系统磁偶极子等效模型,采用峰值和阈值检测法分别解算光磁信号;建立水下近程目标捕获模型和方位探测精度等效模型,研究激光发射功率、脉宽、阈值和噪声对测量精度的影响机理。结果表明:方位角测量精度和目标捕获率随着激光发射功率的增大而提高,随着脉宽和接收电路噪声电压的增大而降低;方位角测量精度在检测阈值为300 mV时达到最大,目标捕获率随着阈值的增大有轻微变化,当阈值接近回波脉冲峰值时,目标捕获率迅速降低。
测量 随机定位 流体驱动 水下探测 探测精度 目标捕获
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
为保证激光引信在近程的测距精度, 文中针对恒比定时法在激光接收器饱和时会发生跳变点前移的现象, 提出一种基于回波功率方程的误差补偿算法。通过线性化模型描述脉冲信号, 推导了饱和漂移误差的解析表达式, 分析了其随回波信号上升沿斜率的变化规律。根据回波功率方程, 在小角度入射特定目标的条件下, 建立饱和漂移误差补偿数学模型; 通过实验标定误差补偿表达式, 得到修正后的测距公式, 验证了饱和漂移误差补偿方法的有效性。实验结果表明: 激光引信在回波信号饱和时测距有较大偏差, 最大偏差达到1.4 m; 采用误差补偿方法后, 可使偏差控制在±0.5 m以内。研究可为小型化高精度激光引信测距系统设计提供理论参考。
激光近炸引信 误差补偿模型 饱和漂移误差 恒比定时法 laser proximity fuze error compensation model saturation drift error CFD 红外与激光工程
2018, 47(12): 1206006
南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
基于光路复用机理，提出了一种激光近程动态扫描探测方法。基于重尾函数建立了一种脉冲激光发射波形数学模型，推导了脉冲激光近程动态探测冲击响应及回波方程。建立了一种脉冲激光测距概率统计分布模型，研究了脉冲激光发射功率/脉宽、阈值检测电压、等效均方根噪声电压以及激光出射角对测距概率分布的影响机理。结果表明：随着发射功率的增加，测距精度提高且分布曲线逐渐偏离真实值；测距精度随着激光发射脉宽的增加而递减；随着阈值电压的提高，分布曲线向右移动；距离测量分布曲线随着等效均方根噪声电压的增加而宽度增加、幅值减小；随着激光出射角度的增加，测距分布曲线向右移动，测距精度随之降低。
激光光学 脉冲激光 近程探测 动态测距 光路复用 概率密度分布 中国激光
2018, 45(11): 1104006
南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
为了解决目前目标识别方法应用平台难以实现小体积、低成本的问题,利用线扫描完成激光引信的探测成像,得到了DHGF算法的样本矩阵,建立了基于激光线扫描成像引信的四元评价算法对典型目标的识别模型。该模型使用德尔菲法确定目标轮廓相似度指标集;采用层次分析法确定指标权重分配;运用灰色系统理论确定评价灰类,得到单因素模糊评判矩阵;通过模糊数学理论得出目标识别的评价结果。该算法克服了在小样本数据的情况下,目标识别过程中的模糊性、不确定性等问题,并完成了对典型目标的仿真。仿真结果表明:该算法具备对典型目标的识别能力,可为激光扫描成像引信目标识别提供参考。
测量 目标识别 激光引信 DHGF算法 灰色系统理论 模糊数学理论
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
几何截断定距激光引信因其结构简单、定距精度高、抗干扰能力较好, 在低成本弹药中有较大的应用需求, 其定距距离和精度与系统参数设计密切相关。为设计满足要求的几何截断定距激光引信系统参数, 建立几何截断定距回波功率模型,分析系统参数的变化对工作距离的影响, 揭示工作距离与系统参数的关系, 并计算得到满足条件的系统参数取值区间, 对比分析后得到理论上的最优系统参数d=63 mm、θr=35 mrad、θt=10 mrad、αr=0.5π rad、αt=0.45π rad, 设计激光定距模拟实验平台验证设计结果, 实验结果与理论一致, 表明设计参数能够满足系统要求, 该研究可为几何截断定距激光引信的参数设计提供参考。
激光近炸引信 几何截断定距 回波功率 参数优化 laser proximity fuze geometry intercepting ranging echo power parameter optimization 红外与激光工程
2018, 47(8): 0806001
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
针对对地攻击火箭弹单发毁伤概率低的问题, 设计了一种激光周向探测系统, 旨在提高对地攻击火箭弹的目标捕获概率。推导了平面目标脉冲激光回波波形的解析式及最小可探测光功率, 并结合对地攻击火箭弹的末端弹道特性, 建立了激光周向探测系统的弹目交会模型。运用蒙特卡罗算法仿真分析了对地攻击火箭弹采用不同探测系统时目标捕获概率随脉冲激光重复频率和扫描转速的变化规律, 探讨了弹速和命中精度对于目标捕获概率的影响, 获得最佳激光重复频率与扫描转速。仿真结果表明: 当脉冲激光重复频率为5 kHz, 扫描转速为10 000 r/min时能实现目标的有效捕获; 采用激光周向探测系统能有效提高目标捕获概率, 提升单发毁伤效能, 为激光周向探测系统在对地攻击火箭弹上的应用提供了理论依据。
脉冲激光 目标捕获 蒙特卡罗 双向反射分布函数 目标回波 pulsed laser target acquisition Monte Carlo BRDF target echo 红外与激光工程
2018, 47(2): 0206001
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
为全面评价激光定距引信的探测能力, 确定其随距离变化的规律, 通过推导脉冲激光测距回波方程, 建立脉冲激光测距数据分布解析方程并提出误差量化评价方法。仿真分析并评估了探测距离对回波信号及探测能力各指标的影响, 最后通过试验得到验证。结果表明: 可靠测程内, 引信可实现可靠探测, 随探测距离减小, 测距随机误差先减小后增加, 系统误差逐渐增加; 引信最大可靠测程为84.8 m, 测程内随机误差为0.22~0.73 m, 满足引信远程定距的需求; 提高阈值可明显改善测距误差, 但会造成可靠测程减小。所得探测能力变化规律与评价方法可为脉冲激光引信设计与应用提供理论依据。
激光引信 探测能力 测距误差 探测距离 laser fuze detection capability range error detection distance 红外与激光工程
2018, 47(3): 0303005
