CN109631673B - 半主动激光探测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半主动激光探测方法和系统，其中，该方法包括：收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将激光反射信号转换为第一电压信号；通过自动增益控制放大电路的增益值，调整第一电压信号至第二电压信号；根据第二电压信号，确定收集到的激光反射信号是否有效；在确定有效的情况下，采用A/D转换将第二电压信号转换为数字信号；最后根据该数字信号，计算攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定攻击目标的位置。本发明解决了相关技术中捷联激光导引头探测组件中元器件分立且成本高的技术问题，实现了结构简单、成本低、兼容性好的技术效果。

Description

半主动激光探测方法和系统
技术领域
本发明属于制导武器控制领域，涉及一种半主动激光探测方法和系统。
背景技术
精确制导武器已成为当今信息化战争中不可或缺的打击手段之一，其中激光制导武器近年来已成为各个国家争相发展的武器装备。半主动式激光制导技术因具有打击精度高、低成本、作战灵活、结构简单等特点，广泛应用于导弹、火箭弹、炸弹等各种常规武器上。
而相关技术中，国内常用的捷联激光导引头都存在抗后向散射光能力弱、测角精度低、内部机理保密等问题，无法完全满足精确制导武器的总体使用需求。针对其关键技术，国内厂家多采用多块高性能分立元器件以及探测组件通过板级系统实现，未出现专用的激光数字化探测组件。而采用分立元器件存在元器件数量多、系统电路设计复杂、体积大、可靠性低、信号引入噪声大、抗干扰能力差等诸多问题。故虽国内厂家众多，但直接适合于炸弹的低成本捷联激光导引头尚待研制改进。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种半主动激光探测方法和系统，以至少解决相关技术中捷联激光导引头探测组件中元器件分立且成本高的技术问题。
本发明的技术解决方案是：一种半主动激光探测处理方法，包括：收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将所述激光反射信号转换为第一电压信号；通过自动增益控制放大电路的增益值，调整所述第一电压信号至第二电压信号；根据所述第二电压信号，确定所述激光反射信号是否有效；在确定有效的情况下，采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号；根据所述数字信号，计算所述攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定所述攻击目标的位置。
可选的，通过所述自动增益控制放大电路的增益值，调整所述第一电压信号至所述第二电压信号，包括：根据上一时刻的第二电压信号，调节所述自动增益控制放大电路的增益值；根据所述增益值，调整所述第一电压信号至所述第二电压信号；其中，所述自动增益控制放大电路为程控增益放大电路，所述增益值在被调节过程中是连续可变的。
可选的，所述程控增益放大电路包括芯片VCA824。
可选的，根据所述第二电压信号和所述门限阈值信号，确定所述激光反射信号是否有效，包括：所述第二电压信号有多个，计算多个第二电压信号的均值；在所述均值高于门限阈值信号时，生成中断信号；在所述中断信号处于波门电路控制的波门开启时段内时，确定所述激光反射信号有效；其中，所述门限阈值信号为对电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值。
可选的，在确定有效的情况下，采用A/D转换将所述第二电压信号转换为所述数字信号，包括：在确定所述激光反射信号有效的情况下，生成同步信号；根据所述同步信号，采用窄脉冲峰值保持法对所述第二电压信号进行展宽；采用A/D转换将展宽后的第二电压信号转换为所述数字信号。
根据本发明的另一方面，还提出了另一种技术解决方案：一种半主动激光探测系统，包括：激光信号采集单元、自动增益控制放大电路、波门电路、采样电路和控制器，其中，所述激光信号采集单元，用于收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将所述激光反射信号转换为第一电压信号；所述第一电压信号根据自动增益控制放大电路的增益值，以增益值倍数放大的方式被调整为第二电压信号；根据所述第二电压信号，所述波门电路确定所述激光反射信号是否有效；在确定所述激光反射信号有效的情况下，采样电路采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号；根据所述数字信号，所述控制器计算所述攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定所述攻击目标的位置。
可选的，所述自动增益控制放大电路为程控增益放大电路，所述增益值是由所述控制器根据上一时刻的第二电压信号所调节的，其中，所述增益值在被调节过程中是连续可变的。
可选的，所述波门电路包括比较电路和触发器，其中，所述比较电路用于将所述第二电压信号与门限阈值信号进行比较，在高于所述门限阈值信号时，确定所述激光反射信号为备用有效信号，并通过触发器触发中断信号；在所述中断信号处于波门开启时段内时，所述波门电路确定所述激光反射信号有效；其中，所述门限阈值信号为对系统中电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值；所述系统还包括峰值保持电路，所述峰值保持电路用于在所述波门电路确定所述激光反射信号有效之后，所述采样电路采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号之前，采用窄脉冲峰值保持法展宽所述第二电压信号。
可选的，所述激光信号采集单元包括四象限探测器和前放电路，其中，所述四象限探测器用于收集激光反射的回波信号，并将汇聚在靶面上的光斑转换为光电流信号；所述前放电路用于将所述光电流信号转换为电压信号，并进行电压放大。
可选的，所述系统还包括求和电路，所述求和电路用于将根据所述四象限探测器中的四路电压信号得到的四个第二电压信号进行求和及均值计算；其中，所述波门电路用于根据所述四个第二电压信号的均值确定所述激光反射信号是否有效。
本发明设计了一种包含激光信号采集单元、自动增益控制放大电路、波门电路、峰值保持电路、采样电路和控制器的半主动激光探测系统，通过收集制导武器攻击目标的激光反射信号，并将其进行电压转换、放大、求和、比较、展宽、A/D转换等一系列处理变换，生成可用于计算攻击目标偏航角和俯仰角，进而确定攻击目标位置的数字信号。本发明通过上述系统运行机制，可以实现高速、大动态范围激光脉冲信号的采样及数字化处理，通过迅速判断激光信号有效性和获取目标空间坐标，为精确制导武器提供实时制导信号。同时，本发明中的系统结构简单、成本低、兼容性好，且采用的控制器将相关技术中常用的单片机改为DSP处理器，使功能可扩展性提高，能够直接增加伺服控制等功能，进而适用于各种类型制导系统，解决了相关技术中捷联激光导引头探测组件中元器件分立且成本高的技术问题。
附图说明
图1是根据本发明实施例的半主动激光探测处理方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的信号时序图；
图3是根据本发明优选实施例的半主动激光探测处理方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的半主动激光探测处理系统结构图；
图5是根据本发明优选实施例的自动增益调节机制原理图；
图6是根据本发明优选实施例的半主动激光探测处理系统结构及信号流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图描述本发明实施例。
根据本发明实施例，提供了一种半主动激光探测处理的方法实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的半主动激光探测处理方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将激光反射信号转换为第一电压信号；
步骤S102，通过自动增益控制放大电路的增益值，调整第一电压信号至第二电压信号；
步骤S103，根据第二电压信号，确定激光反射信号是否有效；
步骤S104，在确定有效的情况下，采用A/D转换将第二电压信号转换为数字信号；
步骤S105，根据数字信号，计算攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定攻击目标的位置。
通过上述步骤，可以实现在本发明实施例中，采用控制增益自动调节和转化为数字信号进行处理的方式，通过收集制导武器攻击目标的激光反射信号，并将其进行电压转换、放大、求和、比较、展宽、A/D转换等一系列处理变换，生成可用于计算攻击目标偏航角和俯仰角，进而确定攻击目标位置的数字信号。本发明实施例可以实现高速、大动态范围激光脉冲信号的采样及数字化处理，通过迅速判断激光信号有效性和获取目标空间坐标，为精确制导武器提供实时制导信号。同时，本发明实施例的实现系统结构简单、成本低、兼容性好，适用于各种类型制导系统，解决了相关技术中捷联激光导引头探测组件中元器件分立且成本高的技术问题。
优选的，通过自动增益控制放大电路的增益值，调整第一电压信号至第二电压信号，可以包括：根据上一时刻的第二电压信号，调节自动增益控制放大电路的增益值；根据增益值，调整第一电压信号至第二电压信号；其中，自动增益控制放大电路为程控增益放大电路，增益值在被调节过程中是连续可变的。
需要说明的是，可以采用四象限探测器收集制导武器攻击目标的激光反射信号，并将激光反射信号转换为第一电压信号，所以该第一电压信号有四个。其中，由于激光能量在大气中的衰减很严重，四象限探测器离目标远段光功率很弱，近段光功率很强，所以本发明实施例的动态应用范围一般很大。
通常若制导距离为几千米，动态范围要求在几万倍以上，对于信号强度的大幅度变化，通常是采用调整信号增益的方法来应对，即要通过对激光反射信号对应的第一电压信号进行放大，才可以进行后期的顺利处理。对于激光半主动制导导弹的导引头从远处捕获目标到击中目标的全过程，实现信号放大自动增益控制的方法有多种，由于对四象限探测器中四个象限的输出信号需在后期与门限阈值信号比较幅值大小，所以四路信号放大系统增益控制需同时切换，故优选的，可以通过程控增益放大电路采用放大器增益分段控制的方法，即接收到的目标信号由弱到强可以变换多个数量级。
其中，采用的程控增益放大电路，可以包含芯片VCA824。VCA824是一款宽带宽、电压线性、连续可变的电压控制增益放大器，信号带宽可以达到420MHz。本发明实施例采用控制器根据数字信号，计算攻击目标的偏航角和俯仰角，进而确定攻击目标的位置，还通过控制器调节VCA824的增益值，主要是根据电压调节VCA824引脚电压，进而间接调节程控增益放大电路放大倍数的方式。即当外部信号输入时，控制器通过采样电路中的D/A转换模块输出电压控制放大倍数，这样信号就被控制在一定范围之内，该方式可以实现放大倍数近乎连续的变化，是程控增益放大电路最大的优势。
需要说明的是，上述增益值被调节过程可以为：每一时刻的第二电压信号经峰值保持和A/D转换后，输出Vout传输给控制器，控制器实时对输出值Vout与预定的期望值进行检测比较，如果输出值Vout大于设定期望值时，控制器自动下调Vg值，使下一时刻的Vout减小，反之，输出值Vout小于设定期望值时，控制器自动上调Vg值，使下一时刻的Vout增大。进而控制器持续的对每一时刻的Vout进行检测，根据比较的结果，再对Vg值调整，保持Vout的大小持续在期望值范围内。故本发明实施例优选为根据上一时刻的第二电压信号，调节所述自动增益控制放大电路的增益值，其中，上述控制器可以为DSP。
其中，根据上述第二电压信号和门限阈值信号，确定激光反射信号是否有效，包括：第二电压信号有多个，计算多个第二电压信号的均值；在均值高于门限阈值信号时，生成中断信号；在中断信号处于波门电路控制的波门开启时段内时，确定激光反射信号有效。
优选的，上述门限阈值信号为对电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值。即将实现本发明实施例的电路系统初始化时，控制器将测出的电路噪声信号经过相关处理，再将其D/A转换值设置为门限阈值信号。
因本发明实施例可以采用四象限探测器收集制导武器攻击目标的激光反射信号，故第一电压信号有四个，第二电压信号也有四个。在确定激光反射信号是否有效时，可以先通过求和电路，将四个第二电压信号相加求和，再通过和值计算平均值，将该均值与门限阈值信号通过比较电路进行比较。其中，高于门限阈值信号时，将采集的激光反射信号认定为备用有效信号，低于门限阈值信号时，将采集的激光反射信号认定为噪声。进一步的再根据该备用有效信号，通过触发器生成中断信号，在该中断信号处于波门电路控制的波门开启时段内时，确定该备用有效信号有效，即上述高于门限阈值信号的激光反射信号有效。
其中，上述波门电路可以通过比较激光反射信号的编码与预定编码是否相同的方式控制波门开启，即两者相同时，开启波门，两者不同时，不开启波门，将激光反射信号认定为噪声。具体可以包括：将收到的激光反射信号中的第一个脉冲信号时刻记为T1，第二个脉冲信号时刻记为T2，第三个脉冲信号时刻记为T3，当T3-T2＝T2-T1，且上述两时间间隔与预设的激光编码周期相同时，判定收到的此束激光反射信号即为正确的激光信号，进而开启波门电路，并将将T3时刻记为波门电路开启的T’0时刻。
同时，针对四象限探测器，实现本发明实施例的电路系统的四路数据一致性，也是影响电路性能的一方面。因四象限探测器输出的数据主要是电压值，而由于电路板的工艺问题、电容电阻等元器件的不一致性等等因素常常导致四路不一致，因此还可以在确定激光反射信号是否有效之前，对电路系统的四路一致性进行校准。校准方法可以利用不同数量的衰减片模拟导引头相对目标的各个距离，然后使电路系统在各种衰减能量下，将镜头正对目标时偏航角度和俯仰角度回归零位，利用转台转动的实际角度与控制器测得的角度进行校准。
优选的，在确定激光反射信号有效的情况下，采用A/D转换将第二电压信号转换为数字信号，可以包括：在确定激光反射信号有效的情况下，生成同步信号；根据同步信号，采用窄脉冲峰值保持法对第二电压信号进行展宽；采用A/D转换将展宽后的第二电压信号转换为数字信号。
图2是根据本发明实施例的波门开启后信号时序图，如图2所示，波门宽度为±10us，即波门开启时段为20us，激光反射信号的激光编码为50000us。根据该激光编码生成同步信号，进一步根据该同步信号和波门，采用窄脉冲峰值保持法对第二电压信号进行展宽，可以包括：以T’0时刻为起点，控制器中计时器开始以50000us为周期计时，每当计时到49990us时，波门电路打开波门，触发引脚置高电平，给峰值保持电路使能，开始采用窄脉冲峰值保持法通过波门确定的有效激光反射信号进行峰值保持；每当计时到50010us时，波门电路关闭波门，触发引脚置低电平，控制峰值保持电路停止工作。
其中，上述峰值保持电路用于获取激光反射信号的峰值电压，并保持一段时间，使A/D转换模块(采样率为Mbit/s级)能够读取电压峰值，以获取信号的幅值信息。脉冲激光反射信号脉宽窄(通常接近15ns)，为了实现精准目标跟踪，对电路系统的处理实时性要求较高，因此峰值保持电路必须适用于窄脉宽信号，且响应时间短。其中，在激光末制导电路系统中，指标设计要求需对脉宽约15ns、峰值1～2V的脉冲信号进行峰值保持。
最后，采样电路中的A/D转换模块对峰值保持处理后的信号进行采样，并将采样后的信号送入控制器进行数字信号处理，解算偏差角并生成武器制导指令。因激光反射信号有固定的编码，为达到波门和激光的到来同步，可以利用定时器的比较中断和周期中断，以比较时间和周期时间作为开波门时间，动态的调整波门开关时间，从而达到有效的激光反射信号的准确采集。
需要说明的是，对四象限探测器中得到的激光光斑位置解算可以采用归一化加减运算的方式，将四象限探测器的光标轴与测量系统基准线重合。四象限探测器有A、B、C、D四部分，入射的激光反射信号形成的光斑被四象限分成四个部分，当光斑中心在四象限探测器上的位置改变时，光敏面各象限上的光斑面积也会改变，从而引起四象限探测器各象限输出电流强度及光斑能量中心偏移量的变化。
其中，光斑能量中心的偏移量信号δx和δy解算如公式(1)所示：
Figure BDA0001927823040000091
Figure BDA0001927823040000092
其中EA、EB、EC和ED分别表示入射到四个象限的光斑总能量，SA、SB、SC和SD分别表示入射到四个象限的光斑面积。
进一步的，为方便处理实现本发明实施例的电路中的参数解算，将上述公式化为四路激光信号和角度信息，即偏航角和俯仰角，公式(2)如下所示：
Figure BDA0001927823040000093
Figure BDA0001927823040000094
其中Vin1、Vin2、Vin3、Vin4分别表示入射的四路激光电压值，Vyaw、Vpitch分别表示偏航角、俯仰角。
图3是根据本发明优选实施例的半主动激光探测处理方法的流程图，如图3所示，实现本发明优选实施例的电路系统初始化后，四象限探测器正常启动，四象限探测器中采集的激光反射信号高于电路初始化系统噪声门限阈值时认定为备选有效信号。上述备选信号致触发器输出高电平，触发DSP生成中断信号。将中断信号与波门进行比较，如果中断信号不在波门开启时段内，则该备选有效信号为噪声信号，如果中断信号在波门开启时段内，则认定该备选有效信号为有效信号，DSP启动峰值保持电路，对该有效信号进行展宽，A/D采样模块进行采集，采集的激光反射信号进一步发送DSP进行偏航角、俯仰角的解算，同时根据该有效信号与自适应增益放大控制模块预定的期望值进行比较，通过DSP控制自适应增益放大控制模块的Vg值来连续实时调整模块的放大倍数，使电压信号始终处于预期范围内，最后数据处理结束后与上位机进行通讯，并结束。
根据本发明实施例，还提供了一种半主动激光探测处理的系统实施例，图4是根据本发明实施例的半主动激光探测处理系统结构图，如图4所示，该系统包括：激光信号采集单元1、自动增益控制放大电路2、波门电路3、采样电路4和控制器5，其中，
激光信号采集单元1，用于收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将激光反射信号转换为第一电压信号；第一电压信号根据自动增益控制放大电路2的增益值，以增益值倍数放大的方式被调整为第二电压信号；根据第二电压信号，波门电路确定激光反射信号是否有效；在确定激光反射信号有效的情况下，采样电路4采用A/D转换将第二电压信号转换为数字信号；根据该数字信号，控制器5计算攻击目标的偏航角和俯仰角，进而确定攻击目标的位置。
其中，自动增益控制放大电路2可以根据激光光强的强弱变化，通过增益值的大小变化来保证不同功率的激光采集电压信号保持在一定范围内。优选的，自动增益控制放大电路2可以为程控增益放大电路，其中，上述增益值是由控制器5根据上一时刻的第二电压信号所调节的，且在被调节过程中是连续可变的。
图5是根据本发明优选实施例的自动增益调节机制原理图，如图5所示，上述增益值被调节过程可以为：第一电压信号经自动增益控制放大电路2输出Vout传输给控制器5，控制器5实时对输出值Vout与预定的期望值进行检测比较，如果输出值Vout大于设定期望值时，控制器5自动下调Vg值，使Vout减小，反之，输出值Vout小于设定期望值时，控制器5自动上调Vg值，使Vout增大。接着控制器5再对Vout进行下一轮检测，根据比较的结果，再对Vg值调整，直至将Vout调整到期望值范围内。其中，上述控制器5将相关技术中常用的单片机改为DSP，可以用于后续拓展激光探测系统的功能，如驱动伺服系统等。
需要说明的是，制导武器中激光目标指示器向攻击目标连续不断地发射激光指示信号，不仅功率过高，影响指示器的工作，而且也容易暴露威胁源自己；另外导引头与指示器分离，使得制导信号的发射与接收难于在时序上严格同步，从而容易使导引头受到欺骗干扰。故本发明实施例采用波门电路3，通过实时波门选通信号技术，在系统上设置脉冲录取波门，目标指示信号采用编码方式，在系统瞬时视场内出现多批制导信号和干扰信号的情况下能准确分辨己方的制导信号，并使系统只有在己方的制导信号到达的时刻才开启波门，而在波门关闭期间不接收任何信号。故波门电路3根据发射激光的预定编码，通过自动波门选通正确的有效激光信号，剔除错误的激光信号，从而有效提高系统抗杂光干扰的能力。
进一步的，为了提高噪声筛选精度，增大有效信号认定效率，波门电路3可以包括比较电路31和触发器32，其中，比较电路31用于将第二电压信号与门限阈值信号进行比较，在高于门限阈值信号时，确定激光反射信号为备用有效信号，并通过触发器32触发中断信号；从而在中断信号处于波门开启时段内时，波门电路3才确定激光反射信号有效。其中，上述门限阈值信号为对系统中电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值。
优选的，激光信号采集单元1可以包括四象限探测器11和前放电路12，其中，四象限探测器11用于收集激光反射的回波信号，并将汇聚在靶面上的光斑转换为光电流信号；前放电路12用于将光电流信号转换为电压信号，并进行电压初步放大，生成第一电压信号，其中，前放电路12可以为前置放大器。
针对激光信号采集单元1通过四象限探测器11采集生成的四路电压信号，优选的，上述系统还可以包括求和电路6，求和电路6用于将根据四象限探测器11中的四路电压信号得到的四个第二电压信号进行求和及均值计算；进一步的，波门电路3用于根据四个第二电压信号的均值确定激光反射信号是否有效。
同时，由于激光反射信号通常在ns量级，为了精确采集脉冲峰值电压，需采用窄脉冲峰值保持法将脉冲信号展宽，降低A/D采样的难度。故优选的，上述系统还可以包括峰值保持电路7，该峰值保持电路7用于在波门电路确定激光反射信号有效之后，采样电路采用A/D转换将第二电压信号转换为数字信号之前，采用窄脉冲峰值保持法展宽第二电压信号。
图6是根据本发明优选实施例的半主动激光探测处理系统结构及信号流程图，如图6所示，本发明优选实施例中的系统，连接电源模块进行供电初始化后，可自动对收集到的激光反射信号进行噪声检测、自增益放大、阈值比较、信号采集、参数解算与系统通信，完成了激光探测、激光解码、测角信息解算及对外通信等功能，且一体化结构简单、成本低、兼容性好，适用于各种类型制导系统，故可以解决相关技术中捷联激光导引头探测组件中元器件分立且成本高的技术问题。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种半主动激光探测处理方法，其特征在于，包括：
收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将所述激光反射信号转换为第一电压信号；
通过自动增益控制放大电路的增益值，调整所述第一电压信号至第二电压信号；
根据所述第二电压信号，确定所述激光反射信号是否有效；
在确定有效的情况下，采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号；
根据所述数字信号，计算所述攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定所述攻击目标的位置；
其中，根据所述第二电压信号，确定所述激光反射信号是否有效，包括：所述第二电压信号有多个，计算多个第二电压信号的均值；在所述均值高于门限阈值信号时，生成中断信号；在所述中断信号处于波门电路控制的波门开启时段内时，确定所述激光反射信号有效；其中，所述门限阈值信号为对电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值；
在确定有效的情况下，采用A/D转换将所述第二电压信号转换为所述数字信号，包括：在确定所述激光反射信号有效的情况下，生成同步信号；根据所述同步信号，采用窄脉冲峰值保持法对所述第二电压信号进行展宽；采用A/D转换将展宽后的第二电压信号转换为所述数字信号；
其中，所述波门电路包括比较电路和触发器，所述比较电路用于将所述第二电压信号与所述门限阈值信号进行比较，在高于所述门限阈值信号时，确定所述激光反射信号为备用有效信号，并通过所述触发器触发中断信号；在所述中断信号处于波门开启时段内时，所述波门电路确定所述激光反射信号有效；
采用峰值保持电路展宽所述第二电压信号，其中，所述峰值保持电路在所述波门电路确定所述激光反射信号有效之后，采用采样电路进行A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号之前，采用窄脉冲峰值保持法展宽所述第二电压信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述自动增益控制放大电路的增益值，调整所述第一电压信号至所述第二电压信号，包括：
根据上一时刻的第二电压信号，调节所述自动增益控制放大电路的增益值；
根据所述增益值，调整所述第一电压信号至所述第二电压信号；
其中，所述自动增益控制放大电路为程控增益放大电路，所述增益值在被调节过程中是连续可变的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述程控增益放大电路包括芯片VCA824。
4.一种半主动激光探测系统，其特征在于，包括：激光信号采集单元、自动增益控制放大电路、波门电路、采样电路和控制器，其中，
所述激光信号采集单元，用于收集制导武器攻击目标的激光反射信号，将所述激光反射信号转换为第一电压信号；所述第一电压信号根据自动增益控制放大电路的增益值，以增益值倍数放大的方式被调整为第二电压信号；根据所述第二电压信号，所述波门电路确定所述激光反射信号是否有效；在确定所述激光反射信号有效的情况下，采样电路采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号；根据所述数字信号，所述控制器计算所述攻击目标的偏航角和俯仰角，并确定所述攻击目标的位置；
其中，所述波门电路包括比较电路和触发器，其中，所述比较电路用于将所述第二电压信号与门限阈值信号进行比较，在高于所述门限阈值信号时，确定所述激光反射信号为备用有效信号，并通过触发器触发中断信号；在所述中断信号处于波门开启时段内时，所述波门电路确定所述激光反射信号有效；其中，所述门限阈值信号为对系统中电路初始供电时检测出的电路噪声信号的D/A转换值；所述系统还包括峰值保持电路，所述峰值保持电路用于在所述波门电路确定所述激光反射信号有效之后，所述采样电路采用A/D转换将所述第二电压信号转换为数字信号之前，采用窄脉冲峰值保持法展宽所述第二电压信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自动增益控制放大电路为程控增益放大电路，所述增益值是由所述控制器根据上一时刻的第二电压信号所调节的，其中，所述增益值在被调节过程中是连续可变的。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述激光信号采集单元包括四象限探测器和前放电路，其中，
所述四象限探测器用于收集激光反射的回波信号，并将汇聚在靶面上的光斑转换为光电流信号；
所述前放电路用于将所述光电流信号转换为电压信号，并进行电压放大。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括求和电路，所述求和电路用于将根据所述四象限探测器中的四路电压信号得到的四个第二电压信号进行求和及均值计算；
其中，所述波门电路用于根据所述四个第二电压信号的均值确定所述激光反射信号是否有效。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021042309A1 (zh) * 2019-09-04 2021-03-11 Oppo广东移动通信有限公司 前端电路及传输信号的校准方法
CN111123288A (zh) * 2020-01-13 2020-05-08 西安深瞳智控技术有限公司 一种远距离随动激光导引头及控制方法
CN111510145B (zh) * 2020-04-24 2021-05-25 国科天成科技股份有限公司 应用于激光制导的直采电路
CN111934779B (zh) * 2020-07-06 2021-07-16 杭州电子科技大学 激光信号恢复模块、多点对准的水下激光通信系统及方法
CN112197656B (zh) * 2020-10-30 2022-11-18 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 一种基于微系统的制导子弹
CN112505650B (zh) * 2020-11-23 2023-11-03 湖北航天飞行器研究所 一种激光半主动导引头抗干扰方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3723005A (en) * 1965-12-13 1973-03-27 Gen Electric Wide angle sighting apparatus
CN103148744A (zh) * 2013-01-30 2013-06-12 中国航天空气动力技术研究院 一种用于激光半主动导引头的抗后向散射方法
CN103499819A (zh) * 2013-09-22 2014-01-08 中国科学院光电技术研究所 一种目标视线角偏移量及距离的测量装置和方法
CN108173523A (zh) * 2017-12-19 2018-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光半主动导引头自动增益控制电路及控制方法
CN207638643U (zh) * 2017-09-28 2018-07-20 武汉万集信息技术有限公司 一种激光探测的自增益接收放大电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3723005A (en) * 1965-12-13 1973-03-27 Gen Electric Wide angle sighting apparatus
CN103148744A (zh) * 2013-01-30 2013-06-12 中国航天空气动力技术研究院 一种用于激光半主动导引头的抗后向散射方法
CN103499819A (zh) * 2013-09-22 2014-01-08 中国科学院光电技术研究所 一种目标视线角偏移量及距离的测量装置和方法
CN207638643U (zh) * 2017-09-28 2018-07-20 武汉万集信息技术有限公司 一种激光探测的自增益接收放大电路
CN108173523A (zh) * 2017-12-19 2018-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光半主动导引头自动增益控制电路及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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激光半主动导引头数字信号处理系统研究;张晓荣;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20140815;正文第7-24页 *

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