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。

针对激光引信常用的恒比定时时刻鉴别法的饱和漂移误差问题, 提出了一种前沿判别与恒比定时复合的时刻鉴别方法及其误差补偿模型。建立了恒比定时时刻鉴别的漂移误差模型, 分析了饱和漂移误差随回波信号理论峰值电压的变化规律; 提出了基于复合时刻鉴别法的漂移误差补偿方法, 建立了复合时刻鉴别的漂移误差补偿数学模型, 得到了修正的脉冲激光测距公式, 并进行了测距精度验证实验。结果表明, 复合时刻鉴别及误差补偿修正方法可有效减小系统误差, 测距精度可控制在±0.3 m以内。

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。

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。

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.

针对水下单光束扫描探测系统探测水中近场目标的需求, 为抑制海水后向散射干扰, 提高系统信噪比, 对系统光路参数进行了优化设计。通过推导系统盲区距离公式、水中目标回波和后向散射功率方程, 分析了系统探测区域和信噪比同光路参数的关系。在不同水质条件下, 基于粒子群算法(PSO)对光路参数进行了优化计算。结果表明: 对探测区域为6-10 m的系统, 当发射光束与接收视场平行, 接收视场半角为9 mrad, 收发间距为10.6 cm时, 系统信噪比达到最佳。为验证理论模型的正确性, 设计了水下激光探测光路模拟系统, 测试不同光路参数下系统信噪比, 实验结果与理论值一致。优化结果可为水下单光束扫描探测系统光路设计提供理论依据。

为了提高反鱼雷鱼雷（ATT）激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和姿态时目标回波功率计算方法。根据系统最小探测功率,建立了水中单光束扫描激光引信捕获率蒙特卡罗仿真模型,仿真了系统捕获率随激光脉冲频率的变化关系,获得了探测不同距离目标的最大捕获率和相应的激光扫描频率和脉冲频率。结果表明：当激光扫描频率为15 Hz,脉冲频率为4 kHz,系统能可靠捕获距离9 m内目标。所得系统捕获率仿真模型和结果可为ATT单光束扫描激光引信系统设计提供理论参考。