CN104457452A - 一种伪随机码体制激光引信系统及其目标识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伪随机码体制激光引信系统及其目标识别方法,该激光引信系统采用六象限探测方案,每一对探测收发系统包括伪随机码发生器、激励电路、激光器、探测器、信号处理电路、发射和接收光学系统,该伪随机码发生器用于产生一定码元宽度和频率的伪码信号,其经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经该激励电路激励后驱动该激光器发射编码的激光脉冲,最后经发该射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,该接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经该探测器完成光电转换和该信号处理电路的信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号。
Description
技术领域
本发明涉及激光引信领域,特别是涉及一种伪随机码体制激光引信系统及其目标识别方法。
背景技术
激光技术是60年代发展起来的高技术之一,40多年来激光技术获得了飞速的发展。由于激光具有方向性尖锐,高亮度,单色性、相干性好等一系列优良特性,因此它在武器系统中得到了广泛的应用,激光引信就是其中之一。目前,激光引信已普遍应用到反坦克导弹、面对空导弹、空对面导弹、空对空导弹、末端弹道修正炮弹、迫击炮弹等精确打击武器及灵巧弹药中。近年来,激光引信在反辐射攻击武器中的应用日益广泛。反辐射武器是专门用来攻击电磁波辐射源的战术武器,是现代战争中不可缺少的硬杀伤武器。它捕获、跟踪雷达电磁信号并进行攻击,所以要求武器系统有突出的抗电磁干扰能力。激光引信由于工作于光频波段,具有天然抗人工电磁辐射的优势,使其能在强电磁战场环境下生存,这一点对反雷达等辐射目标更具现实意义。激光引信发射的窄脉冲激光光谱范围窄(单色性好),方向性好,使得引信能提供非常精确的目标距离和位置信息。在攻击时敌方也很难在极短的时间内完成侦察、截获、干扰的全过程,从而大大提高了引信在现代战争中的信息对抗能力。
当前,激光引信技术研究仍处于初级阶段,普遍采用脉冲体制,一般采用的是单束发射光束,即单象限探测,码长也相对较短,使引信的应用受到一定的限制。
脉冲体制的激光引信虽有优良的抗干扰性能和其它优越性,但它的优越性一般是在减小作用距离、提高工作信噪比、牺牲瞬时性的复杂信号处理能力等 条件下取得的,脉冲体制不能从本质上解决抗干扰问题,尤其是抗有源干扰问题。在地海杂波、云雾、沙暴、强背景光干扰下及越来越复杂的光电干扰下工作都可能产生虚警或堵塞现象,引起导弹早炸或瞎火,丧失作战良机,危及己方安全。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足,本发明之一目的在于提供一种伪随机码体制激光引信系统及其目标识别方法,其通过采用5级M序列伪随机码控制激光脉冲发射,提高了引信抗干扰能力。
本发明之另一目的在于提供一种伪随机码体制激光引信系统及其目标识别方法,其通过于激光器中采用N沟道增强型MOSFET功率开关器件提供大电流脉冲的电路形式的可行方案,从而使激光器获得满足该引信所要求的宽度、幅值和前沿陡度的激励脉冲信号。
本发明之再一目的在于提供一种航空发动机旋转部件的结冰3-D数值模拟方法,其运用目标信号识别准则及抗干扰准达到了在复杂背景及干扰条件下实现准确目标识别的目的。
为达上述及其它目的,本发明提出一种伪随机码体制激光引信系统,该激光引信系统采用六象限探测方案,六对探测收发系统沿弹赤道面圆周方向均匀排列,彼此相差60°,每一对探测收发系统包括伪随机码发生器、激励电路、激光器、探测器、信号处理电路、发射和接收光学系统,该伪随机码发生器用于产生一定码元宽度和频率的伪码信号,其经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经该激励电路激励后驱动该激光器发射编码的激光脉冲,最后经发该射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,该接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经该探测器完成光电转换和该信号处理电路的信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号。
进一步地,该伪随机码发生器利用FPGA实现,在该FPGA中,将该回波随机编码信号与调制后的本地码信号进行离散相关性判断,并输出相关度值给DSP,DSP以该相关度值为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现引信抗干扰。
进一步地,采用CPLD芯片来实现伪随机码电路的设计和伪码波形的产生以提供探测激光发射的控制脉冲,该伪随机码为5级M序列伪随机码。
进一步地,该信号处理电路将回波信号的窄脉冲于峰值点处展宽成μs级的方波,并将由激励电路取出的本地码也展宽成μs级的方波。
进一步地,该激光器采用N沟道增强型MOSFET功率开关器件提供大电流脉冲的电路形式,从而使该激光器获得满足该引信所要求的宽度、幅值和前沿陡度的激励脉冲信号。
进一步地,该激励电路包括两级反相放大电路、一级驱动电路输出级和一级开关放大电路。
为达到上述目的,本发明还提供一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,包括如下步骤:
步骤一,对于任一象限探测收发器,其伪随机码发生器产生一定码元宽度和频率的伪码信号,经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经激励电路激励后驱动激光器发射编码的激光脉冲,最后经发射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,由接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经探测器完成光电转换和信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号;
步骤二,将该回波伪随机编码信号与本地码信号进行离散相关性判断,获得相关度值,以该相关度值为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现引信抗干扰;
步骤三,将六象限探测系统的六路回波伪随机编码信号同时进行处理,完成相关性定距运算,并依据目标信号识别准则,完成对目标的识别;
步骤四,依据目标方位识别准则,完成对目标方位的判别;
步骤五,最终根据弹目交会角、交会速度等信息及引战配合的要求,给出起爆指令。
进一步地,该目标信号识别准则是依据激光探测方程中能量与距离的关系来建立的,通过DSP系统连续记忆回波脉冲信号幅值及其变化规律来判别。
进一步地,该目标方位识别准则建立所依据的基本原理是理想条件下,当大平面目标的几何中心位于相邻A、B两窗口分界线时,两接收器所接收的反射光强必相等,而当目标几何中心偏向A时,A窗口所接收的反射光强必大于B窗口的,故依据任意相邻两接收器的信号强度比,可分区域建立基于导弹赤道面的目标方位识别准则。
进一步地,目标识别与目标方位识别的流程如下:
步骤S1,采样取值、读取伪码相关值;
步骤S2,求取各支路信号有效采样均值;
步骤S3,根据均值判断强信号路数n;
步骤S4,判断n是否大于2;
步骤S4,若是,则认为是房屋等大面积目标,并进入步骤S10;
步骤S5,否则,判断n是否等于1;
步骤S6,若n=1,则进行相关性判断,进入步骤S8,若否,则进入步骤S7;
步骤S7,n=2,判断每路的相关性,是否至少一路相关,若是进入步骤S8;
步骤S8,若相关,则判断是否距离跳变;
步骤S9,若是,则判断为雷达目标,并进入步骤S12,若否,则进入S10;
步骤S10,根据相关值测距;
步骤S11,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S14;
步骤S12,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S13;
步骤S13,进行目标方位判断;
步骤S14,输出起爆信号。
与现有技术相比,本发明具有以下效果:
(1)采用伪码发射体制,使其具有强抗人工干扰的能力,尤其对具有强电磁辐射的雷达目标;
(2)采用六象限探测,结合运用目标方位识别准则可将目标方位识别精度提高到30°以内,为配用定向起爆战斗部进一步提高引战配合效率提供了前提;
(3)运用目标信号识别准则及抗干扰准则达到在复杂背景及干扰条件下实现准确目标识别。
附图说明
图1为本发明一种伪随机码体制激光引信系统的系统框图;
图2为本发明较佳实施例中激光器激励电路电路示意图;
图3为本发明一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法的步骤流程图;
图4为本发明较佳实施例之弹目交会方位关系图
图5为本发明较佳实施例中目标识别与目标方位识别的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种伪随机码体制激光引信系统的系统框图。本发明采用六象限探测方案,六对探测收发系统沿弹赤道面圆周方向均匀排列,彼此相差60°,每一对探测收发系统包括包括伪随机码发生器、激光发射电路、激光接收电路、信号处理电路、发射和接收光学系统。
其中,伪随机码发生器用于产生一定码元宽度和频率的伪码信号,其经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经激励电路激励后驱动激光器发射编码的激光脉冲,最后经发射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标。接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经探测器完成光电转换和信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号。
在本发明中,伪随机码发生器利用FPGA实现,在FPGA中,回波信号与本地码信号进行离散相关性判断,并输出相关度值给DSP。DSP中以此数据为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现引信抗干扰的功能。六路回波信号同时进行处理,完成相关性定距运算,并依据一定的目标信号识别准则,完成对目标的识别;依据一定的目标方位识别准则,完成对目标方位的判别;最终根据弹目交会角、交会速度等信息及引战配合的要求,给出起爆指令。
在本发明较佳实施例中,本发明采用CPLD芯片来实现伪随机码电路的设计和伪码波形的产生以提供探测激光发射的控制脉冲。设计的伪随机码为5级,码元宽度为10μs,调制脉冲宽度为50ns,周期为10μs。使用VHDL语言在MAX+plusⅡ10.0软件平台完成了CPLD软件的设计和调试,并通过了相应的功能仿真。最终在ALTERA公司的CPLD芯片EPM7046S上实现,并获得了PCB板实物波形,最后,对调制后的伪码与原码的自相关性进行了研究,得出了调制后的伪码仍保持了较好的自相关性的结论。
由于发射的激光信号具有一定的规律性,虽然相邻两个脉冲的时间间隔并不确定,但是它们都是码元长度t0即时钟脉冲周期的整数倍。发射系统发射一个激光信号,经过时间t=2R/c(R为激光引信探测的目标距离,c为光的传播速度)后接收系统接收到回波信号。因此,发射时间间隔为nt0的两个激光信号,如果都能接收到回波信号,那么这两个回波信号之间的时间间隔为nt0+ΔR/c(ΔR为这两个回波信号对应距离的差值)。由于发射的激光信号脉宽只有几十纳秒,根 据R=ct/2,发射信号与接收信号相隔1ns对应的距离为0.15m。由于回波信号经过接收系统的处理后产生了一定的变形,加上弹目距离的变化以及各个器件的延时,因此利用延迟线求相关来判断弹目距离,则会产生较大误差。因此本发明采用对回波信号进行采集,信号处理系统对采集的数据进行相应的运算,并根据落角、落速实时计算弹目距离的技术手段。具体如下:
对于几十纳秒的窄脉冲信号,捕捉和再现的方法有两种:等效实时采集和实时高速采集。其中,等效实时采集适合于重复性好的稳定信号,是通过对同一重复信号进行多周期的多次延迟采集来等效实现信号的采集和再现,但不适于采集随机信号,具有很大的局限性;而实时高速采集是利用较高采样率的仪器捕捉信号,根据奈奎斯特定理,为了不丢失信息,其采样频率f与有限带的最高频谱Fm的关系应满足:,工程上一般选f≥5Fm。对本发明而言,采样对象是几十纳秒的窄脉冲,其最高频谱主要由信号的脉冲上升沿时间决定,由于脉冲上升时间tr≈10ns,则:Fm≈0.4/tr=40MHz。从理论上,系统采样应为:f≥80MHz,而工程上应f≥200MHz。上述定理是对连续信号而言,但本发明是重复频率为10KHz的窄脉冲信号,占空比很小,采样对象不可视为连续信号,而只能按单次脉冲信号处理,而且考虑到信号具有的随机性,所以真实捕捉再现该信号,在10ns级脉宽内采样点至少应5个以上,即所用设备的采样率要远大于250MSa/s。这对A/D提出较高的要求。因此在系统设计时,将回波信号的窄脉冲于峰值点处展宽成μs级的方波。与此同时,将由激励电路取出的本地码也展宽成μs级的方波。对展宽后的回波信号和本地码进行采集。
如果接收到的脉冲与已经确认为是回波信号的脉冲之间的时间间隔不是0.1ms的整数倍,则该脉冲视为干扰信号予以删除,查看下一个脉冲。如果时间间隔是0.1ms的整数倍,就认为是满足了回波信号的一个条件。考虑到发送出去的信号有一部分回波信号太弱被滤除了,设最后能够通过比较器的脉冲为总脉冲的75%,则进入信号处理电路的目标信号1个周期内应有32×75%=24个脉冲, 而背景信号经过阈值电路以后减少比较多,就不足24个,依据这一点可有效滤除背景信号。为了更有效地降低干扰的影响,本发明采用计算相关系数的复合判别。当相关系数ρ(0)≥0.7时的信号都可初步认为是目标信号。然后再配合回波信号持续时间判断是否为目标信号。
激光器是激光引信建立获取目标信息所需探测物理场的核心部件,为提高作用距离、接收信号信噪比及抗干扰能力,需用高功率激光器。由于激光器所需阈值电流达数安培,而基准信号源仅提供毫安级电流,远不足以驱动激光器,故高功率激光器激励技术也是关键技术之一。本发明的一个难点是如何提高脉冲上升沿的陡度以提高探测精度,经过反复研究与实验,最终探索出了由N沟道增强型MOSFET功率开关器件提供大电流脉冲的电路形式的可行方案,从而使激光器获得满足该引信所要求的宽度、幅值和前沿陡度的激励脉冲信号
本发明采用六象限探测方案。六对探测收发系统沿弹赤道面圆周方向均匀排列,彼此相差60°。每路发射光束沿弹径方向根据被探测目标的几何尺寸扩散为一定的角度,在保证全向探测的同时又保证足够的激光空间辐射功率。在实际工程中,由于每一象限的激光器发射功率相对较大,而引信所携带电源的功率是有限的,无法同时提供六象限激光器同时工作所需要的功率,因此研究六象限轮流发射机制具有重要意义。
半导体激光器工作时动态电阻很小(一般约0.4Ω),而工作电流又很大,在几十安培左右。为了保证驱动电路的效率,要求驱动电路内阻要小,速度要快。本发明在该电路器件选择时从以下几种进行了比较:(a)选用可控硅驱动:驱动电路复杂,可靠性差;(b)功率场效应管:脉冲体制多采用此管,如VDMOS管;(c)功率晶体管:连续体制的激光器多采用此管。由于激励信号为伪随机码信号,属于脉冲体制,因此本发明采用功率场效应管如VDMOS管作为功率开关器件来完成激励电路的设计。
本发明所设计的可产生50ns量级脉宽的激光器激励电路如图2所示。该电路设计主要器件参数选择如下:
直流电源VDD1和VDD2分别取为15V和40V。开关放大电路由开关管Q5、激光管D2、肖特基快恢复二极管D3、稳压二极管D4、电阻R8、电容C14和均衡阻容网络R7、C13组成,其中开关管采用N沟道增强型功率场效应管IRF630,其所能承受的最大漏源极电压为200V,脉冲工作状态下所能承受的最大漏源极电流为36A,栅源极阈值电压为3V,最大栅源电压为±20V。Q1、Q2组成两级阻容耦合共射极反相放大电路,电阻R1-R3、电容C10和三极管Q1组成第一级反相放大器,电阻R4-R5、电容C11和三极管Q2组成第二级反相放大器,每级输入与输出信号反相,输入的伪码信号经两级放大后输入和输出保持同相。驱动电路输出级由三极管Q3-Q4、电阻R6和电容C12组成,其采用一级推挽放大,以提高电路带负载的能力,晶体三极管选为1815、1015,它们具有良好的互补性输出性能,有利于构成推挽式电路。电容C13为加速电容,加速IRF630的开通;D3为保护二极管,与激光器反向并联,防止激光器承受反压,它选为肖特基快速恢复二极管;D4为稳压二极管,稳压值为15V,防止场效应管IRF630栅、源极被击穿。
调制后的伪码PCODE经隔直电容C10进入三极管Q1基极作反相放大,反相后的信号从Q1集电极输出经隔直电容C11连接至三极管Q2的基极作反相放大,两次反相放大后的信号使用直流耦合连接至推挽三极管Q3、Q4的基极,推挽输出电信号从推挽三极管Q3、Q4的发射极输入经阻容网络R7、C13均衡后进入发射开关管Q5的栅极,发射电信号输出连接至激光管D2的阴极经光电转换后变为激光,激光再通过光学系统发射,图中电阻R1、R2为三极管Q1的基极偏置电路,R4为三极管Q2的基极偏置电路,电阻R3、R5分别为三极管Q1、Q2的集电极负载电路,电阻R1、R3、R4、R5上端连接电源VDD1,电阻R1、R2公共端连接三极管Q1基极,电阻R4下端连接三极管Q2基极,电阻R2下端接地,电阻R3、R5下端分别连接三极管Q1、Q2的集电极,电容C12为米勒电容,其跨接在三极管Q3的集电极和基极间,电阻R6连接在Q3集电极和电源VDD1间用作均衡,电容C15、C16为电源滤波电容,稳压二极管D4 跨接在开关管Q5的栅极和源极间以保护栅源结以免击穿,肖特基快恢复二极管反相并联在激光管D2的两端,电阻R8为限流电阻串接在VDD2和激光管D2的阳极间,电容C14为毛刺消除电容。
本发明以地面辐射雷达为主要探测目标。由于地面辐射雷达几何形状的不规则,加之树、草、云雾、沙暴等背景特性的复杂性和反辐射导弹对引战配合的高要求,均使得其目标信号识别及炸点控制加大了难度。本发明在以六象限激光探测器对“爱国者”辐射雷达目标及典型背景特性定性研究与分析基础上,分别建立目标信号识别(含抗干扰)准则和目标方位识别准则,运用这些准则再结合基于距离门加幅度识别的方法,实现精确炸点控制。目标信号识别准则是依据激光探测方程中能量(信号幅度)与距离的关系来建立,通过DSP系统连续记忆回波脉冲信号幅值及其变化规律来判别。目标方位识别准则建立所依据的基本原理是理想条件下,当大平面目标的几何中心位于相邻A、B两窗口分界线时,两接收器所接收的反射光强必相等,而当目标几何中心偏向A时,A窗口所接收的反射光强必大于B窗口的,故依据任意相邻两接收器的信号强度比,可分区域建立基于导弹赤道面的目标方位识别准则。
图3为本发明一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法的步骤流程图。如图3所示,本发明一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,包括如下步骤:
步骤301,对于任一象限探测收发器,其伪随机码发生器产生一定码元宽度和频率的伪码信号,经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经激励电路激励后驱动激光器发射编码的激光脉冲,最后经发射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,由接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经探测器完成光电转换和信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号;
步骤302,将该回波伪随机编码信号与本地码信号进行离散相关性判断,获得相关度值,以该相关度值为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现 引信抗干扰;
步骤303,将六象限探测系统的六路回波伪随机编码信号同时进行处理,完成相关性定距运算,并依据目标信号识别准则,完成对目标的识别;
步骤304,依据目标方位识别准则,完成对目标方位的判别;
步骤305,最终根据弹目交会角、交会速度等信息及引战配合的要求,给出起爆指令。
图4为本发明弹体接收窗口处截面图,可将接收视场分为多个区域通道。Z1为第一接收信号支路所在区,逆时针方向依次为第二、第三至第六接收信号支路所在区。由于引信六路激光发射器和探测器均匀对称布置,因而只需分析六个区域中的一个。现在以Z1与Z2之间的区域为例,把目标方位按每20°划为一个方位区域。
结合本发明的实际情况,由表1的目标识别准则可知,只有当强信号路数为1或2时有可能捕捉到目标,其它情况一定为非目标信号,因而只需考虑强信号路数为1或2条件下的目标方位。在强信号路数为1时,说明Z1~Z6之中只有一路信号最强,因而可以判断目标即在该路强信号辐射方位附近,可认为目标即在该方向;当强信号路数为2时,即目标的反射光强有两路基本相等,考虑到引信实际工作的环境和状态,可认为两路强信号为彼此相邻的两路,此时目标应位于两路强信号之间的区域上。信号处理电路通过采样0、1区分是否在Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的方位上,即在该方向则为1,不在则为0,这样为方位控制电路的输出带来很大的方便。基于以上的分析方法,建立了表2所示的目标方位识别准则。
表1雷达目标信号识别准则
表2目标方位识别准则
图5为本发明较佳实施例中目标识别与目标方位识别的流程图。具体地说,目标识别与目标方位识别的流程如下:
步骤S1,采样取值、读取伪码相关值;
步骤S2,求取各支路信号有效采样均值;
步骤S3,根据均值判断强信号路数n;
步骤S4,判断n是否大于2;
步骤S5,若是,则认为是房屋等大面积目标,并进入步骤S10,否则,判断n是否等于1;
步骤S6,若n=1,则进行相关性判断,进入步骤S8,若否,则进入步骤S7;
步骤S7,n=2,判断每路的相关性,是否至少一路相关,若是进入步骤S8;
步骤S8,若相关,则判断是否距离跳变;
步骤S9,若是,则判断为雷达目标,并进入步骤S12,若否,则进入S10;
步骤S10,根据相关值测距;
步骤S11,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S14;
步骤S12,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S13;
步骤S13,进行目标方位判断;
步骤S14,输出起爆信号。
与现有技术相比,本发明具有以下效果:
(1)采用伪码发射体制,使其具有强抗人工干扰的能力,尤其对具有强电磁辐射的雷达目标;
(2)采用六象限探测,结合运用目标方位识别准则可将目标方位识别精度提高到30°以内,为配用定向起爆战斗部进一步提高引战配合效率提供了前提;
(3)运用目标信号识别准则及抗干扰准则达到在复杂背景及干扰条件下实现准确目标识别。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰与改变。因此,本发明的权利保护范围,应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:该激光引信系统采用六象限探测方案,六对探测收发系统沿弹赤道面圆周方向均匀排列,彼此相差60°,每一对探测收发系统包括伪随机码发生器、激励电路、激光器、探测器、信号处理电路、发射和接收光学系统,该伪随机码发生器用于产生一定码元宽度和频率的伪码信号,其经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经该激励电路激励后驱动该激光器发射编码的激光脉冲,最后经发该射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,该接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经该探测器完成光电转换和该信号处理电路的信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号。
2.如权利要求1所述的一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:该伪随机码发生器利用FPGA实现,在该FPGA中,将该回波随机编码信号与调制后的本地码信号进行离散相关性判断,并输出相关度值给DSP,DSP以该相关度值为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现引信抗干扰。
3.如权利要求1所述的一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:采用CPLD芯片来实现伪随机码电路的设计和伪码波形的产生以提供探测激光发射的控制脉冲,该伪随机码为5级M序列伪随机码。
4.如权利要求1所述的一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:该信号处理电路将回波信号的窄脉冲于峰值点处展宽成μs级的方波,并将由激励电路取出的本地码也展宽成μs级的方波。
5.如权利要求1所述的一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:该激光器采用N沟道增强型MOSFET功率开关器件提供大电流脉冲的电路形式,从而使该激光器获得满足该引信所要求的宽度、幅值和前沿陡度的激励脉冲信号。
6.如权利要求5所述的一种伪随机码体制激光引信系统,其特征在于:该激励电路包括两级反相放大电路、一级驱动电路输出级和一级开关放大电路。
7.一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,包括如下步骤:
步骤一,对于任一象限探测收发器,其伪随机码发生器产生一定码元宽度和频率的伪码信号,经调制后获得满足激光器脉冲宽度要求的伪码脉冲信号,经激励电路激励后驱动激光器发射编码的激光脉冲,最后经发射光学系统对激光束进行准直或扩展后照射到目标,由接收光学系统接收从目标反射的光学能量,同时完成滤光器的滤光和光束的聚焦,后经探测器完成光电转换和信号预处理后,经阀值比较后得到回波伪随机编码信号;
步骤二,将该回波伪随机编码信号与本地码信号进行离散相关性判断,获得相关度值,以该相关度值为依据判断相关性定距运算的有效性,从而实现引信抗干扰;
步骤三,将六象限探测系统的六路回波伪随机编码信号同时进行处理,完成相关性定距运算,并依据目标信号识别准则,完成对目标的识别;
步骤四,依据目标方位识别准则,完成对目标方位的判别;
步骤五,最终根据弹目交会角、交会速度等信息及引战配合的要求,给出起爆指令。
8.如权利要求7所述的一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,其特征在于:该目标信号识别准则是依据激光探测方程中能量与距离的关系来建立的,通过DSP系统连续记忆回波脉冲信号幅值及其变化规律来判别。
9.如权利要求8所述的一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,其特征在于:该目标方位识别准则建立所依据的基本原理是理想条件下,当大平面目标的几何中心位于相邻A、B两窗口分界线时,两接收器所接收的反射光强必相等,而当目标几何中心偏向A时,A窗口所接收的反射光强必大于B窗口的,故依据任意相邻两接收器的信号强度比,可分区域建立基于导弹赤道面的目标方位识别准则。
10.如权利要求9所述的一种伪随机码体制激光引信系统的目标识别方法,其特征在于,目标识别与目标方位识别的流程如下:
步骤S1,采样取值、读取伪码相关值;
步骤S2,求取各支路信号有效采样均值;
步骤S3,根据均值判断强信号路数n;
步骤S4,判断n是否大于2;
步骤S4,若是,则认为是房屋等大面积目标,并进入步骤S10;
步骤S5,否则,判断n是否等于1;
步骤S6,若n=1,则进行相关性判断,进入步骤S8,若否,则进入步骤S7;
步骤S7,n=2,判断每路的相关性,是否至少一路相关,若是进入步骤S8;
步骤S8,若相关,则判断是否距离跳变;
步骤S9,若是,则判断为雷达目标,并进入步骤S12,若否,则进入S10;
步骤S10,根据相关值测距;
步骤S11,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S14;
步骤S12,判断是否满足定距要求,若是,则进入步骤S13;
步骤S13,进行目标方位判断;
步骤S14,输出起爆信号。
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