CN104534927B - 激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统 - Google Patents

Abstract

激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统涉及一种激光技术领域。包括一攻击性激光器系统、一雷达系统，攻击性激光器系统包括攻击性激光器、火控系统。雷达系统包括一激光雷达系统，激光雷达系统包括一辐射源激光器、一激光雷达接收系统。攻击性激光器的发射方向与辐射源激光器的激光发射方向一致；激光雷达接收系统连接火控系统，为火控系统提供进行攻击型激光束发射的参考信号。通过上述设计将激光雷达的辐射源激光器与攻击性激光器关联起来。瞄准过程中不再需要精准的分析大气层中的各个气流层的气流情况，能够有效的减少所需要分析的数据，降低瞄准难度，提高射击反应速度。

Description

激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统

技术领域

本发明涉及一种激光技术领域，具体为一种激光瞄准系统。

背景技术

宇宙中小行星或其他飞行物，有时会对地球造成威胁。经常会有流星闯入大气层，形成陨石对地面造成微弱撞击。近代已经有几颗体积较大的小行星与地球擦肩而过，好在有惊无险。俄罗斯科学家推算，小行星″阿波菲斯″有可能在2032年撞击地球。美国国家航空航天局对这一计算表示怀疑，认为相撞不太可能，指出即便到2068年，″阿波菲斯″撞击地球的几率只有三十三万分之一。

不管科学家们对于″阿波菲斯″撞击地球的推算是否准确，构建应对小行星撞击的技术方案必不可少。

随着激光技术的发展，激光武器是作为攻击对地球构成威胁的小行星的首先工具之一。由于距离小行星较远，并且大气层中不同的气流层会对所发射的激光束造成难以预测的折射，并且折射情况可能瞬息万变，因此很难实现对小行星的瞄准射击。另外，由于小行星运行速度很快，即使通过已有的瞄准系统对小行星进行了瞄准，从确认瞄准，到启动激光武器完成发射，因为存在时间延迟，也很可能无法完成准确射击。

除小行星外，其他构成威胁的飞行物同样存在上述问题。比如卫星，特别是已经损毁的卫星，或者其他太空垃圾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，以解决上述技术问题。

激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统包括一攻击性激光器系统、一雷达系统，所述攻击性激光器系统包括攻击性激光器、火控系统，其特征在于，所述雷达系统包括一激光雷达系统，所述激光雷达系统包括一辐射源激光器、一激光雷达接收系统；

所述攻击性激光器的发射方向与所述辐射源激光器的激光发射方向一致；

所述激光雷达接收系统连接所述火控系统，为所述火控系统提供进行攻击型激光束发射的参考信号。

通过上述设计将激光雷达的辐射源激光器与攻击性激光器关联起来。在所述辐射源激光器发射的激光信号照射到目标物体时，目标物体会反射(往往是漫反射)回激光信号，反射回的激光信号(这时的激光信号很可能已经以不连续的光子的形式存在)被激光雷达接收系统所接收，并进行确认。在激光雷达接收系统在确认接收到目标物所反射回的激光信号时，因为辐射源激光器与攻击性激光器产生的激光光束光路相近甚至相同，所以可以认为攻击型激光器也已经瞄准目标物。只要迅速启动攻击性激光器，便可以准确的击中目标物。上述瞄准过程中不再需要精准的分析大气层中的各个气流层的气流情况，能够有效的减少所需要分析的数据，降低瞄准难度，提高射击反应速度。

所述雷达系统还包括一电磁波雷达系统，首先用电磁波雷达系统，测定目标物的大体位置；然后用激光雷达系统在电磁波雷达系统所测定目标物的大体位置的基础上，精确测定目标物位置。通过电磁波雷达系统和激光雷达系统相配合，以减少精确瞄准时间。通过激光雷达系统最好只是对所述攻击性激光器的发射方向进行微调。

所述攻击性激光器与所述辐射源激光器共用一谐振腔。在共用一谐振腔的情况下，便于保证所述攻击性激光器的发射方向与所述辐射源激光器的激光发射方向精确一致。进而保证射击的精确性，以满足射击远程高速移动目标物的要求。

所述激光雷达系统设有一目标物扫瞄系统，所述目标物扫瞄系统包括一动作执行系统，所述动作执行系统的动作机构连接所述辐射源激光器和所述攻击性激光器，并驱动所述辐射源激光器和所述攻击性激光器移动。

所述激光雷达接收系统还包括一天线，所述天线链接一信号处理系统，所述信号处理系统连接火控系统，通过火控系统控制所述攻击性激光器发射激光束。

所述信号处理系统分析出激光雷达系统接收到来自目标物反射回的激光信号后，向火控系统发出控制信号，进而控制攻击性激光器发射出攻击性激光束。激光雷达系统只是对所述攻击性激光器的发射方向进行微调，所以执行扫瞄动作的所述动作执行系统，允许以较慢的动作运行，所以短时间间隔内攻击性激光器发射角度变化可以忽略不计，或者也可以引入适当的修正值进行修正。

还可以，通过所述雷达系统所获得的数据，预测目标物将要经过的位置，然后使辐射源激光器朝向该位置，并静止；同时根据所述雷达系统所获得的数据为所述攻击性激光器发射激光束发射方向引入一修正值；在目标物经过所预测位置时，信息被所述激光雷达系统捕获，然后通过火控系统控制所述攻击性激光器发射激光束。并通过所引入的修正值提高射击精度。

所述攻击性激光器和所述辐射源激光器共用激光工作介质和激励源，所述激励源连接一功率控制系统，所述功率控制系统具有小功率工作状态和大功率工作状态；所述功率控制系统处于小功率工作状态时，产生所述辐射源激光器的激光信号；所述功率控制系统处于大功率工作状态时，产生所述攻击性激光器的攻击性激光束。

通过相同的激光工作介质产生的激光的波长相同，因此在大气层的影响下产生的折射情况相同，以便进一步提高射击精度。

附图说明

图1为本发明的基本结构示意图；

图2攻击性激光器与辐射源激光器共用一谐振腔、激光工作介质时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1，激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统包括一攻击性激光器系统、一雷达系统，攻击性激光器系统包括攻击性激光器21、火控系统22。雷达系统包括一激光雷达系统。激光雷达系统包括一辐射源激光器11、一激光雷达接收系统12。攻击性激光器21的发射方向与辐射源激光器11的激光发射方向一致(平行或重叠)。激光雷达接收系统12连接火控系统22，为火控系统22提供进行攻击型激光束发射的参考信号。

通过上述设计将激光雷达的辐射源激光器11与攻击性激光器21关联起来。在辐射源激光器11发射的激光信号照射到目标物体时，目标物体会反射(往往是漫反射)回激光信号，反射回的激光信号(这时的激光信号很可能已经以不连续的光子的形式存在)被激光雷达接收系统22所接收，并进行确认。在激光雷达接收系统22在确认接收到目标物所反射回的激光信号时，因为辐射源激光器11与攻击性激光器21产生的激光光束光路相近甚至相同，所以可以认为攻击型激光器21也已经瞄准目标物。只要迅速启动攻击性激光器21，便可以准确的击中目标物。上述瞄准过程中不再需要精准的分析大气层中的各个气流层的气流情况，能够有效的减少所需要分析的数据，降低瞄准难度，提高射击反应速度。

雷达系统还包括一电磁波雷达系统，首先用电磁波雷达系统，测定目标物的大体位置，然后用激光雷达系统在电磁波雷达系统所测定目标物的大体位置的基础上，精确测定目标物位置。通过电磁波雷达系统和激光雷达系统相配合，以减少精确瞄准时间。通过激光雷达系统最好只是对所述攻击性激光器的发射方向进行微调。

参照图2，攻击性激光器21与辐射源激光器11共用一谐振腔3。在共用一谐振腔3的情况下，便于保证攻击性激光器21的发射方向与辐射源激光器11的激光发射方向精确一致。进而保证射击的精确性，以满足射击远程高速移动目标物的要求。

攻击性激光器21和辐射源激光器11共用激光工作介质4和激励源。激励源连接火控系统22。火控系统22中设有一功率控制系统，功率控制系统具有小功率工作状态和大功率工作状态。功率控制系统处于小功率工作状态时，产生辐射源激光器11的激光信号。功率控制系统处于大功率工作状态时，产生攻击性激光器21的攻击性激光束。通过相同的激光工作介质4产生的激光的波长相同，因此在大气层的影响下产生的折射情况相同，以便进一步提高射击精度。

激光雷达系统设有一目标物扫瞄系统，目标物扫瞄系统包括一动作执行系统。动作执行系统的动作机构连接辐射源激光器11和攻击性激光器21，并驱动辐射源激光器11和攻击性激光器21移动。激光雷达接收系统12还包括一天线，天线链接一信号处理系统，信号处理系统连接火控系统22，通过火控系统22控制攻击性激光器21发射激光束。

信号处理系统分析出天线接收到来自目标物反射回的激光信号后，向火控系统22发出控制信号，进而控制攻击性激光器21发射出攻击性激光束。激光雷达系统只是对攻击性激光器21的发射方向进行微调，执行扫瞄动作的动作执行系统，允许以较慢的动作运行，所以短时间间隔内攻击性激光器21发射角度变化可以忽略不计，或者也可以引入适当的修正值进行修正。

还可以，通过雷达系统所获得的数据，预测目标物将要经过的位置，然后使辐射源激光器朝向该位置，并静止；同时根据雷达系统所获得的数据为攻击性激光器21发射激光束发射方向引入一修正值；在目标物经过所预测位置时，信息被激光雷达系统捕获，然后通过火控系统22控制攻击性激光器21发射激光束。并通过所引入的修正值提高射击精度。

为了进一步提高本发明的灵活性和精度，首先利用电磁波雷达系统或望远镜系统获得目标物的运动轨迹，并对目标物今后的运动轨迹进行预测；然后利用激光雷达系统沿着与所述目标物运动方向进行逐行扫瞄；逐行扫描次序为，自一侧向另一侧逐行扫瞄。因为常见的目标物的速度与光速相差甚远，所以可以认为常见的快速移动的目标物及时在突然转向的情况下，都是做平滑的曲线运动，其运动轨迹均可预测。

在激光雷达系统捕获到目标物的信息后，通过火控系统22控制攻击性激光器21发射激光束。在激光束发射过程中，攻击性激光器21会沿着目标物的运动轨迹扫射，能够进一步保证命中率，和提高激光对目标物的照射时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，包括一攻击性激光器系统、一雷达系统，所述攻击性激光器系统包括攻击性激光器、火控系统，其特征在于，所述雷达系统包括一激光雷达系统，所述激光雷达系统包括一辐射源激光器、一激光雷达接收系统；

所述攻击性激光器的发射方向与所述辐射源激光器的激光发射方向一致；

所述激光雷达接收系统连接所述火控系统，为所述火控系统提供进行攻击型激光束发射的参考信号；

所述攻击性激光器与所述辐射源激光器共用一谐振腔；在共用一谐振腔的情况下，便于保证所述攻击性激光器的发射方向与所述辐射源激光器的激光发射方向精确一致，进而保证射击的精确性；

所述激光雷达系统设有一目标物扫瞄系统，所述目标物扫瞄系统包括一动作执行系统，所述动作执行系统的动作机构连接所述辐射源激光器和所述攻击性激光器，并驱动所述辐射源激光器和所述攻击性激光器移动；所述激光雷达接收系统还包括一天线，所述天线连接一信号处理系统，所述信号处理系统连接火控系统，通过火控系统控制所述攻击性激光器发射激光束；所述信号处理系统分析出激光雷达系统接收到来自目标物反射回的激光信号后，向火控系统发出控制信号，进而控制攻击性激光器发射出攻击性激光束。

2.根据权利要求1所述的激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，其特征在于，所述攻击性激光器和所述辐射源激光器共用激光工作介质和激励源，所述激励源连接一功率控制系统，所述功率控制系统具有小功率工作状态和大功率工作状态；所述功率控制系统处于小功率工作状态时，产生所述辐射源激光器的激光信号；所述功率控制系统处于大功率工作状态时，产生所述攻击性激光器的攻击性激光束。

3.根据权利要求1所述的激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，其特征在于，所述雷达系统还包括一电磁波雷达系统，首先用电磁波雷达系统，测定目标物的大体位置；然后用激光雷达系统在电磁波雷达系统所测定目标物的大体位置的基础上，精确测定目标物位置。

4.根据权利要求3所述的激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，其特征在于，通过所述雷达系统所获得的数据，预测目标物将要经过的位置，然后使辐射源激光器朝向该位置，并静止；同时根据所述雷达系统所获得的数据为所述攻击性激光器发射激光束发射方向引入一修正值；在目标物经过所预测位置时，信息被所述激光雷达系统捕获，然后通过火控系统控制所述攻击性激光器发射激光束。

5.根据权利要求3所述的激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，其特征在于，首先利用电磁波雷达系统或望远镜系统获得目标物的运动轨迹，并对目标物今后的运动轨迹进行预测；然后利用激光雷达系统沿着与所述目标物运动方向进行逐行扫瞄；逐行扫描次序为，自一侧向另一侧逐行扫瞄。

6.根据权利要求3所述的激光雷达与攻击性激光器共用谐振器的瞄准系统，其特征在于，首先利用电磁波雷达系统或望远镜系统获得目标物的运动轨迹，并对目标物今后的运动轨迹进行预测；然后利用激光雷达系统沿着与所述目标物运动方向进行逐行扫瞄；逐行扫描次序为，自一侧向另一侧逐行扫瞄。