脉冲激光探测系统应用于常规弹药过程中，单光束前向探测结构无法满足周向定位需求。同时，系统结构要求尽量简单，故传统的光束布局方式无法直接应用。为此，提出了一种多光束大视场脉冲激光周向探测方案。根据激光收发系统光场特性与探测需求，基于非球面光学设计理论，设计出激光整形扩束与大视场接收的阵列透镜光学系统，并设计了窄脉冲大电流脉冲激光驱动电路和高灵敏度高信噪比光电放大电路。提出基于FPGA目标方位判别和抗干扰策略，有效提高了系统抗干扰能力，建立了弹目交会模型，并进行了目标捕获率分析。加工制作了原理样机并进行静态实验，结果表明，样机能有效探测不小于5 m的近程目标，实现常规弹药激光近炸引信360°大视场周向探测。

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。

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。

为提高反辐射导弹近炸引信目标识别能力, 提出了一种融合导引头信息与激光近炸引信信息的目标识别方法。在分析导引头与引信信息的一致性与冲突基础上, 应用D-S证据理论综合利用导引头与引信信息判定导弹从目标上方掠过或落于目标前方; 对于导弹掠过目标的情况, 采用Dempster规则融合导引头与激光近炸引信测得的目标信息, 以正确识别出目标雷达。研究结果表明, 基于D-S理论的制导与引信信息融合方法, 可以有效地判别弹目交会情况并以较高的概率识别出目标。

针对鱼雷激光近炸引信探测水下近场目标的需求, 开展了水下激光引信回波蒙特卡洛仿真方法研究.结合水下激光引信探测特点建立水下目标回波的蒙特卡洛仿真模型.为了提高水中非朗伯目标表面回波仿真的准确度, 推导了基于双向反射函数的光子反射方向概率分布, 根据概率分布随机抽样光子反射方向.仿真了不同距离和入射角度条件下的水中目标回波信号.仿真结果表明: 目标回波幅度随目标距离和入射角度的增大迅速下降, 目标距离在6~12 m内变化时, 信号峰值动态范围为11.5 dB; 目标距离为8 m, 激光入射角在0~45°内变化时, 信号峰值动态范围为9.2 dB.为验证仿真方法的正确性, 在水池中进行水中目标蓝绿激光探测实验, 实验结果和仿真结果一致.研究成果可为解决传统蒙特卡洛方法在水中非朗伯面目标回波仿真中的适用性问题及水下激光引信优化设计提供参考.

针对采用激光近炸引信与触发引信体制的飞行器, 研究了探测海面舰船雷达目标的建模分析方法, 并进行了引战配合仿真及优化研究。通过建立激光近炸探测装置与目标间的空间交汇运动模型, 可在激光近炸引信探测光束与飞行器空间运动强耦合, 且舰船外型面复杂多样的情况下进行毁伤效率分析。采用同制导精度计算一致的误差干扰模型及蒙特卡罗打靶方法, 统计了复合引信体制下不同引战配合方式对舰船雷达毁伤概率的影响, 为优化引战配合效率、增大毁伤概率提供可靠依据。该方法可对任意支路激光近炸引信探测任何复杂舰船型面进行建模分析及毁伤概率计算, 也可适用于针对其他类型目标的分析计算, 具有良好的通用性和扩展性。

针对激光近炸引信探测系统对激光脉冲前沿速率、激光脉宽和功率的需求,通过RLC放电回路理论分析,采用双晶体三极管互补驱动高速金属氧化物半导体场效应晶体管作为高速开关,应用微处理器C8051FXXX产生脉冲触发信号,设计出激光近炸引信高速窄脉冲大功率驱动电源.通过PSPICE软件分析与实验验证,结果表明该电源脉冲前沿上升时间约为4 ns,脉宽10 ns左右,激光峰值电流可以达50 A.该研究有效提高了系统探测距离与抗云雾烟尘干扰的能力.

针对激光近炸引信发射光束发散角大和远距离目标回波信号微弱等问题，通过分析大视场激光近炸引信光学结构特点，结合激光近炸引信定距影响因素，应用Zemax软件，根据非球面光学设计理论，设计出激光发射系统多级非球面准直透镜。仿真结果显示，相对于传统单级非球面准直透镜，利用多级透镜可将中心辐照亮度提高近10倍，光斑尺寸得以减小，能量集中。最后，根据设计加工非球面透镜并进行实验，结果表明该准直系统可有效压缩发射激光束光斑尺寸，提高系统探测距离。

为了测量了近炸引信对空中目标引炸的炸点位置，提出了采用基于定目标为参照的双面阵相机交汇摄像法来获取高空弹丸炸点三维坐标参数。根据试验测试要求，分析了相机交汇摄像原理与方法，建立了弹丸炸点三维坐标位置计算模型; 利用交汇相机的空间几何关系、图像处理技术与模拟目标实际尺寸，研究弹丸炸点相对模拟目标的空间三维坐标算法，并分析了坐标参数修正方法; 利用微分法对参数进行误差分析。分析计算显示，坐标误差均小于40 mm; 实弹试验和图像处理显示，相机交汇摄像法可以获得弹丸炸点三维坐标。对四光幕法与摄像法的对比表明，两种方法在高低方向所测数值平均差为0.158 m，左右方向数值平均差为0.114 m。

针对飞行弹丸对空中目标近炸炸点位置测量，提出了多幕光学法测量技术。根据试验特点，分析了多光幕交汇测量弹丸炸点位置存在的问题，研究了采用侧向相机辅助多光幕交汇测量技术。通过相机采集到的炸点图像，建立相机、模拟目标和多光幕交汇光幕阵列空间几何计算模型。利用弹丸的飞行轨迹和弹丸炸点图像平面坐标，研究了弹丸炸点侧向空间坐标的计算方法和多光幕交汇测量系统二维坐标修正原理，给出了弹丸炸点坐标计算函数。利用微分法从交汇光幕夹角、光幕幕厚、测时和测距等方面分析测量误差。经计算分析，模拟目标中心高度小于50 m时，炸点三维坐标的误差小于40 mm。