王懷立 季冠伯

摘? 要：傳統(tǒng)的激光制導(dǎo)設(shè)備的成本昂貴，體積龐大，在實際的教學(xué)中適用性不強，非常繁瑣，不方便教學(xué)活動的開展，并且教學(xué)效果較差。在此背景下，本文介紹了一種新的模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)，它通過探測模塊探測激光照射模塊發(fā)射的激光信號在目標(biāo)位置處形成的光斑，并由主控制模塊識別光斑在探測模塊視場中的位置信息，從而控制轉(zhuǎn)臺連同設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上的探測模塊轉(zhuǎn)動，調(diào)整探測器的方位，使得探測模塊視場中心點與光斑重合，完成激光制導(dǎo)的模擬過程，整個過程簡單，相應(yīng)迅速，指導(dǎo)精確度較高，非常適于教學(xué)，具體極佳的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：激光制導(dǎo);實驗系統(tǒng);研究;模擬

1 概述

激光制導(dǎo)技術(shù)和各種激光制導(dǎo)武器已有40多年的發(fā)展歷史。最早的研究工作是美國陸軍導(dǎo)彈司令部在1962年開始的，1964年已在實驗室完成了激光制導(dǎo)反坦克導(dǎo)彈的方案研究，而第一個實用的激光制導(dǎo)系統(tǒng)是在激光制導(dǎo)航空炸彈上實現(xiàn)的。由于采用激光制導(dǎo)技術(shù)的武器系統(tǒng)具有制導(dǎo)精度高、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)勢，因而各軍事大國都競相開展研制，尤其是在最近的幾次局部戰(zhàn)爭中激光制導(dǎo)武器顯示出了強大的威力，使其受到了越來越廣泛的重視。激光制導(dǎo)主要采用的是半主動式，由彈外激光目標(biāo)指示器發(fā)射的激光束照射目標(biāo)，彈上激光傳感器接收目標(biāo)漫反射的回波信號，形成對目標(biāo)的跟蹤和對彈的控制信號，從而將彈準(zhǔn)確地導(dǎo)向目標(biāo)。這種方式由于設(shè)備的成本昂貴，體積龐大，在實際的訓(xùn)練教學(xué)中并不太適用，非常繁瑣，不方便教學(xué)活動的開展，并且教學(xué)效果較差。

2 模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)的設(shè)計

模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)如圖1所示，它包括激光照射模塊、探測模塊和主控制模塊。其中：激光照射模塊，用于發(fā)射激光信號，照射目標(biāo)并在目標(biāo)位置處形成光斑;探測模塊設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，用于探測光斑，并識別光斑在視場中的位置信息;主控制模塊，根據(jù)光斑在視場中的位置信息控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，并調(diào)整探測模塊的方位，如此重復(fù)，直至視場中心點與光斑重合，完成制導(dǎo)。

3 模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)進(jìn)一步分析

本模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)的激光照射模塊采用現(xiàn)有的激光照射器，其參數(shù)為：波長532nm，功率10mW，脈寬ns級，時域編碼，束散角1mrad;觀瞄CCD參數(shù)：尺寸150×65×180，最低照度0.05Lx，水平清晰度600線，自動對焦，CCIR或復(fù)合式信號輸出。

本模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)的探測模塊包括四象限探測器、電壓轉(zhuǎn)換電路和位置識別電路;四象限探測器用于識別光斑在視場中的位置，生成四路電流信號;電壓轉(zhuǎn)換電路用于將四路電流信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換處理，得到四路電壓信號;位置識別電路用于根據(jù)四路電壓信號識別光斑的質(zhì)心M的坐標(biāo)M（x，y）。通過探測模塊可以準(zhǔn)確識別光斑的質(zhì)心M的坐標(biāo)，這樣便于后續(xù)根據(jù)光斑的質(zhì)心M和視場中心點O的相對位置，從而便于調(diào)整探測器的方位，為實現(xiàn)跟蹤獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源信號。四象限探測器參數(shù)為：外形尺寸160×80×155，探測口徑Φ6mm，光敏面5mm×5m，響應(yīng)波長400-1100nm，精度0.01nm。位置識別電路采用ARM微處理器。ARM微處理器識別光斑的質(zhì)心在二維空間內(nèi)四個象限中的位置，并以視場中心為坐標(biāo)原點，讀取光斑的質(zhì)心在二維空間中的坐標(biāo)。

本模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)的主控制模塊包括偏移量識別電路、MCU和驅(qū)動電路;偏移量識別電路用于根據(jù)光斑的質(zhì)心M（x，y）與視場中心點O（0，0）生成偏移量，MCU由于根據(jù)偏移量生成驅(qū)動信號，并發(fā)送至驅(qū)動電路;驅(qū)動電路用于根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動轉(zhuǎn)臺連同設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上的探測模塊轉(zhuǎn)動，直至探測模塊視場中心點與光斑重合，完成制導(dǎo)。通過偏移量識別電路可以根據(jù)光斑的質(zhì)心M（x，y）與視場中心點O（0，0）的位置確定探測模塊的偏移量，并通過驅(qū)動電路驅(qū)動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，從而對探測模塊方位的準(zhǔn)確調(diào)整，實現(xiàn)了探測模塊對目標(biāo)的實時跟蹤。轉(zhuǎn)臺內(nèi)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，偏移量識別電路優(yōu)選采用51系列單片機(jī)，驅(qū)動電路優(yōu)選采用THB6064大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片。

主控制模塊還包括編碼器，編碼器用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼格式生成編碼命令，激光照射器根據(jù)編碼命令發(fā)射激光信號。通過編碼器可以對整個制導(dǎo)過程進(jìn)行加密，增強整個制導(dǎo)過程的安全性，便于進(jìn)針對有權(quán)限的己方操控整個制導(dǎo)過程，而對沒有權(quán)限的敵方則不響應(yīng)。

4 結(jié)語

本模擬激光制導(dǎo)實驗系統(tǒng)通過探測模塊探測激光照射模塊發(fā)射的激光信號在目標(biāo)位置處形成的光斑，并由主控制模塊識別光斑在探測模塊視場中的位置信息，從而控制轉(zhuǎn)臺連同設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上的探測模塊轉(zhuǎn)動，調(diào)整探測器的方位，使得探測模塊視場中心點與光斑重合，完成激光制導(dǎo)的模擬過程，整個過程簡單，相應(yīng)迅速，指導(dǎo)精確度較高，非常適于教學(xué)，具體極佳的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

1.王懷立，男，1997年03月，單位：長春理工大學(xué)，學(xué)生，研究方向：光制導(dǎo)。

2.季冠伯，男，1997年05月，單位：長春理工大學(xué)，學(xué)生，研究方向：光制導(dǎo)。