CN111765809B - 一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法 - Google Patents

一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法，包括：地面控制站、模拟目标指示器无人机、真目标、模拟导引头无人机和假目标；所述真目标和所述模拟导引头无人机的卫星定位定向设备测量二者的相对位置，所述模拟导引头无人机接收所述假目标漫反射的诱偏激光后转动四象限探测器对准所述假目标并测量相对距离，所述模拟导引头无人机的姿态测量装置测量四象限探测器的转动方位，通过所述真目标和所述模拟导引头无人机协作测量数据，计算实际诱偏距离与理论诱骗距离以及诱偏响应时间。本发明协作测量诱偏距离和响应时间，起到定量评估诱偏性能的作用，为诱偏设备改进提供参考。

Description

一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法
技术领域
本发明涉及光电对抗测试与评估技术领域，具体涉及一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法。
背景技术
随着精确制导武器的快速发展，已研制出了可见光制导、红外制导、激光制导、雷达制导、复合制导等。其中，激光制导是利用激光来进行跟踪和导引物体的制导方法，由于激光优越的性质，使得激光制导有很强的抗干扰性，测量精度更高，结构也相对简单，但不能全天候作战，易受云、雾、烟、雨等其它条件影响。激光制导主要有两种方式：寻的制导和驾束制导，寻的制导根据形式的不同分为主动式制导和半主动式制导，半主动制导是使用位于载机或地面上的激光器照射目标(激光目标指示器)，导弹上的激光导引头接收目标的漫反射激光，从而跟踪目标并引导导弹；主动制导的激光目标指示器安装在导引头上，导弹自行发射激光并接收激光，这种制导方式的导弹自动化程度高，但抗干扰性相对较弱。
为了有效的对抗激光制导武器，提升目标的战场生存能力，各国研究发展了激光、红外、烟幕等防御和干扰技术，其中激光干扰技术主要有激光诱偏干扰和激光压制对抗系统。如美国的AN/GLQ-13车载激光诱偏系统、LATADS激光对抗诱饵系统等是已经装备的激光欺骗性对抗系统，主要用于干扰激光制导武器，另法国研制的DHY322激光对抗系统、英国405型激光诱饵系统、乌克兰TSHU-1等也已经比较成熟。
目前已经进行激光诱偏的实验方案、实验装置以及相关算法研究，但未对诱偏效果的相关指标进行定量说明。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法，针对激光诱偏设备的响应时间和诱偏距离提供一种测量系统和方法，用以对激光诱偏性能进行定量评估，为诱偏设备改进提供参考。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种协作目标激光诱偏参数测量系统与方法，其包括：
地面控制站、模拟目标指示器无人机、真目标、模拟导引头无人机和假目标；
其中，所述地面控制站，用于控制整个协作目标激光诱偏参数测量系统，接收各模块获取的信息和计算结果；
所述模拟目标指示器无人机，用于寻找所述真目标并发射指示激光照射所述真目标，且所述真目标发生漫反射；
所述真目标和所述模拟导引头无人机的卫星定位定向设备测量二者的相对位置；
所述模拟导引头无人机用于接收所述真目标和所述假目标的漫反射激光，所述假目标的漫反射的激光能量强于所述真目标的漫反射的激光能量，实现目标诱偏。
进一步地，所述假目标为空间中与所述真目标和所述模拟导引头无人机均可通视的具有漫反射特性的实体。
进一步地，所述模拟目标指示器无人机上设置有第一控制系统和第一吊舱，所述第一吊舱内设置有可见光摄像机和激光目标指示器；且所述可见光摄像机采用高分辨率可见光摄像机。
进一步地，所述可见光摄像机通过所述第一吊舱的旋转控制视场寻找所述真目标，并可实时传输摄像机图像至所述地面控制站；所述地面控制站对收到的信息进行分析后发送指令到所述第一控制系统，所述第一控制系统根据指令控制所述第一吊舱内的所述激光目标指示器发射带有编码信息的指示激光照射所述真目标。
进一步地，所述真目标上设置有第一卫星定位定向设备、第一激光测距仪和激光诱偏装置；
其中所述激光诱偏装置包括：激光解码器、激光编码器、激光器和第二控制系统。
进一步地，所述真目标上的所述激光解码器对所述模拟目标指示器无人机的指示激光进行解码，同时所述第一卫星定位定向设备实时获取所述真目标的位置信息，且所述第一激光测距仪实时测量所述真目标与预定所述假目标的理论诱偏距离；
其中，所述激光器与所述激光目标指示器发射的激光波长相同，当所述理论诱偏距离大于设定的成功诱偏距离时，所述第二控制系统控制所述激光器经过所述激光编码器编码，发射与所述指示激光相同编码的诱偏激光。
进一步地，所述模拟导引头无人机接收所述假目标漫反射的诱偏激光后转动四象限探测器对准所述假目标并测量相对距离，所述模拟导引头无人机的姿态测量装置测量四象限探测器的转动方位，通过所述真目和所述模拟导引头无人机协作测量数据，计算实际诱偏距离与理论诱骗距离以及诱偏响应时间。
进一步地，所述四象限探测器接收所述真目标或假目标漫反射的激光光斑后，所述第三控制系统控制所述第二吊舱转动，直至激光光斑位于所述四象限探测器中心位置，所述姿态测量装置利用惯性器件获取所述第二吊舱相对于所述模拟导引头无人机的方位信息，所述第二卫星定位定向设备实时获取所述模拟导引头无人机的位置信息，所述第二激光测距仪测量模拟导引头无人机与假目标的距离。
进一步地，测量诱偏距离的步骤包括：
步骤一，所述真目标的所述激光诱偏装置在选定所述假目标时，利用所述第一激光测距仪测量预定所述真目标与所述假目标的所述理论诱偏距离；
步骤二：所述第一卫星定位定向设备和所述第二卫星定位定向设备分别实时测量对卫星的观测数据，采用差分定位的方法测量所述模拟导引头无人机与所述真目标的相对位置信息，定义以所述真目标为坐标原点的东北天本地坐标系，根据卫星差分定位求解出所述模拟导引头无人机相对原点的位置；
步骤三：所述第二卫星定位定向设备测量所述模拟导引头无人机相对东北天本地坐标系的姿态角，在探测到诱偏激光后，所述第二吊舱转换姿态，对准所述假目标，其姿态测量装置利用惯性器件测量所述第二吊舱相对所述模拟导引头无人机载体坐标系所转动的角度，通过坐标转换获得所述模拟导引头无人机与所述假目标之间的单位矢量；
步骤四：所述第二吊舱对准所述假目标后，使用所述第二激光测距仪测量所述模拟导引头无人机至所述假目标的距离；
步骤五：通过所述模拟导引头无人机至所述假目标的距离、所述模拟导引头无人机与所述假目标之间的所述单位矢量和所述模拟导引头无人机的坐标，求解所述假目标坐标；
步骤六：所述地面控制站解算实际诱偏距离。
进一步地，测量响应时间的步骤包括：
步骤一：所述四象限探测器接收到所述真目标漫反射的指示激光时，所述四象限探测器上光电转换的模拟信号发生突变，所述第三控制系统记录信号突变时刻点；
步骤二：所述四象限探测器接收到所述假目标漫反射的诱偏激光时，所述诱偏激光强度大于所述指示激光，所述四象限探测器上光电转换的模拟信号再次发生突变，所述第三控制系统记录信号突变时刻点；
步骤三：所述地面控制站通过两个所述时信号突变时刻点解算出响应时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的激光诱偏测量系统和方法抗干扰性较强，且可以对激光诱偏性能进行定量评估。
附图说明
为了使本发明更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施流程，更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。
图1为协作目标激光诱偏参数测量系统结构框图；
图2为协作目标激光诱偏参数测量系统示意图；
图3为协作目标激光诱偏参数测量系统坐标图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
请参阅图1和图2所示，其为协作目标激光诱偏参数测量系统结构框图。该系统包括地面控制站、模拟目标指示器无人机、真目标、模拟导引头装置和假目标。
其中，地面控制站用于控制整个协作目标激光诱偏参数测量系统，接收各模块获取的信息和计算结果。
模拟目标指示器无人机上设置有第一控制系统和第一吊舱，第一吊舱内设置有可见光摄像机和激光目标指示器。可见光摄像机寻找真目标，第一控制系统内设置的编码器对激光进行编码并控制激光目标指示器发射指示激光照射真目标。
真目标上设置有第一卫星定位定向设备、第一激光测距仪和激光诱偏装置，其中激光诱偏装置包括：激光解码器、激光编码器、激光器和第二控制系统。
模拟导引头无人机上设置有第二卫星定位定向设备、第三控制系统和第二吊舱，其中第二吊舱内设置有四象限探测器、姿态测量装置和第二激光测距仪。
假目标为空间中与真目标和模拟导引头无人机均可通视的具有漫反射特性的实体。
模拟目标指示器无人机上第一吊舱内的可见光摄像机采用高分辨率可见光摄像机，通过第一吊舱的旋转控制视场寻找真目标，并可实时传输摄像机图像至地面控制站。地面控制站对收到的信息进行分析后发送指令到第一控制系统，第一控制系统根据指令控制第一吊舱内的激光目标指示器发射带有编码信息的指示激光照射真目标。
真目标被指示激光照射后发生漫反射，且真目标上的激光解码器对模拟目标指示器无人机的指示激光进行解码，同时第一卫星定位定向设备实时获取真目标的位置信息，且第一激光测距仪实时测量真目标与预定假目标的理论诱偏距离，第二控制系统接收解码信息后和理论诱偏距离信息后，控制激光编码器编制与指示激光相同编码信息的诱偏激光照射假目标。当理论诱偏距离大于设定的成功诱偏距离时第二控制系统控制激光器发射激光；激光器采用与模拟目标指示器无人机上的激光目标指示器同波长的大功率激光器，接收第二控制系统发出的信号后发射与指示激光相同编码的诱偏激光。
模拟导引头无人机接收所述假目标漫反射的诱偏激光后转动四象限探测器对准所述假目标并测量相对距离，所述模拟导引头无人机的姿态测量装置测量四象限探测器的转动方位，通过所述真目和所述模拟导引头无人机协作测量数据，计算实际诱偏距离与理论诱骗距离以及诱偏响应时间。姿态测量装置利用惯性器件获取所述第二吊舱相对于所述模拟导引头无人机的方位信息，第二卫星定位定向设备实时获取模拟导引头无人机的位置信息，第二激光测距仪测量模拟导引头无人机与假目标的距离。
假目标接收真目标激光器发射的诱偏激光，并发生漫反射；由于假目标漫反射的诱偏激光能量比真目标漫反射的指示激光能量更强，导致模拟导引头无人机第二吊舱上的四象限探测器转向能量更强的假目标，从而实现目标诱偏。
请参阅图3所示，在本发明实施例中，测量诱偏距离包括以下步骤：
步骤一，真目标的激光诱偏装置在选定假目标时，利用第一激光测距仪测量预定真目标与假目标的理论诱偏距离|CD′|。
步骤二：第一卫星定位定向设备和第二卫星定位定向设备分别实时测量对卫星的观测数据，采用差分定位的方法测量模拟导引头无人机与真目标的相对位置信息，定义以真目标为坐标原点的东北天本地坐标系，根据卫星差分定位求解出模拟导引头无人机相对原点的位置(xB,yB,zB)。
步骤三：第二卫星定位定向设备测量模拟导引头无人机相对东北天本地坐标系的姿态角，在探测到诱偏激光后第二吊舱转换姿态，对准假目标，其姿态测量装置的角度传感器测量第二吊舱相对无人机载体坐标系所转动的角度，通过坐标转换获得模拟导引头无人机与假目标之间的单位矢量
Figure BDA0002502059810000091
步骤四：第二吊舱对准假目标后，使用第二激光测距仪测量模拟导引头无人机至假目标的距离|BD|。
步骤五：通过模拟导引头无人机至假目标的距离|BD|、模拟导引头无人机与假目标之间的单位矢量
Figure BDA0002502059810000092
以及模拟导引头无人机的坐标(xB,yB,zB)，求解出假目标坐标(xD,yD,zD)。
步骤六：地面控制站解算实际诱偏距离
Figure BDA0002502059810000093
激光诱偏距离的测量方法可以测量真目标激光诱偏装置的理论诱偏距离|CD′|和实际诱偏距离|CD|，通过对比分析实际诱偏距离与理论诱偏距离，可以用来对激光诱偏设备的诱偏性能进行评估。
请继续参阅图3所示，在本发明实施例中，测量响应时间T包括以下步骤：
步骤一：模拟导引头无人机接收真目标漫反射的指示激光，第二吊舱上四象限探测器在接收到指示激光时，四象限探测器上光电转换的模拟信号发生突变，第三控制系统记录信号突变时刻点T0。
步骤二：模拟导引头无人机接收假目标漫反射的诱偏激光，第二吊舱上四象限探测器在接收到诱偏激光时，由于诱偏激光强度大于指示激光，四象限探测器上光电转换的模拟信号再度发生突变，第三控制系统记录信号突变时刻点T1。
步骤三：地面控制站通过两个时信号突变时刻点解算出响应时间T＝T1-T0。
激光诱偏响应时间的测量方法，可以测量真目标激光诱偏装置从接收到模拟目标指示器无人机发射的指示激光开始，经过对指示激光解码、诱偏激光编码到发射诱偏激光的响应时间，可以用来对激光诱偏设备的反应速度进行评估。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种协作目标激光诱偏参数测量方法，其特征在于，包括：
地面控制站、模拟目标指示器无人机、真目标、模拟导引头无人机和假目标；其中，
所述地面控制站，用于控制整个协作目标激光诱偏参数测量系统，接收各模块获取的信息和计算结果；
所述模拟目标指示器无人机，用于寻找所述真目标并发射指示激光照射所述真目标，且所述真目标发生漫反射；
所述真目标和所述模拟导引头无人机的卫星定位定向设备测量二者的相对位置；
所述模拟目标指示器无人机上设置有第一控制系统和第一吊舱，所述第一吊舱内设置有可见光摄像机和激光目标指示器；且所述可见光摄像机采用高分辨率可见光摄像机；
所述真目标上设置有第一卫星定位定向设备、第一激光测距仪和激光诱偏装置；其中所述激光诱偏装置包括：激光解码器、激光编码器、激光器和第二控制系统；
所述模拟导引头无人机上设置有第二卫星定位定向设备、第三控制系统和第二吊舱，其中，所述第二吊舱内设置有四象限探测器、姿态测量装置和第二激光测距仪；
所述模拟导引头无人机接收所述假目标漫反射的诱偏激光后转动四象限探测器对准所述假目标并测量相对距离，所述模拟导引头无人机的姿态测量装置测量四象限探测器的转动方位，通过所述真目标和所述模拟导引头无人机协作测量数据，计算实际诱偏距离与理论诱偏距离以及诱偏响应时间；
测量诱偏距离的步骤包括：
步骤一，所述真目标的所述激光诱偏装置在选定所述假目标时，利用所述第一激光测距仪测量预定所述真目标与所述假目标的所述理论诱偏距离；
步骤二：所述第一卫星定位定向设备和所述第二卫星定位定向设备分别实时测量对卫星的观测数据，采用差分定位的方法测量所述模拟导引头无人机与所述真目标的相对位置信息，定义以所述真目标为坐标原点的东北天本地坐标系，根据卫星差分定位求解出所述模拟导引头无人机相对原点的位置；
步骤三：所述第二卫星定位定向设备测量所述模拟导引头无人机相对东北天本地坐标系的姿态角，在探测到诱偏激光后，所述第二吊舱转换姿态，对准所述假目标，其姿态测量装置的角度传感器测量所述第二吊舱相对无人机载体坐标系所转动的角度，通过坐标转换获得所述模拟导引头无人机与所述假目标之间的单位矢量；
步骤四：所述第二吊舱对准所述假目标后，使用所述第二激光测距仪测量所述模拟导引头无人机至所述假目标的距离；
步骤五：通过所述模拟导引头无人机至所述假目标的距离、所述模拟导引头无人机与所述假目标之间的所述单位矢量和所述模拟导引头无人机的坐标，求解所述假目标坐标；
步骤六：所述地面控制站解算实际诱偏距离；
测量响应时间的步骤包括：
步骤一：所述四象限探测器接收到所述真目标漫反射的指示激光时，所述四象限探测器上光电转换的模拟信号发生突变，所述第三控制系统记录信号突变时刻点；
步骤二：所述四象限探测器接收到所述假目标漫反射的诱偏激光时，所述诱偏激光强度大于所述指示激光，所述四象限探测器上光电转换的模拟信号再次发生突变，所述第三控制系统记录信号突变时刻点；
步骤三：所述地面控制站通过两个所述信号突变时刻点解算出响应时间。
2.根据权利要求1所述的协作目标激光诱偏参数测量方法，其特征在于，所述假目标为空间中与所述真目标和所述模拟导引头无人机均可通视的具有漫反射特性的实体。
3.根据权利要求1所述的协作目标激光诱偏参数测量方法，其特征在于，所述可见光摄像机通过所述第一吊舱的旋转控制视场寻找所述真目标，并可实时传输摄像机图像至所述地面控制站；所述地面控制站对收到的信息进行分析后发送指令到所述第一控制系统，所述第一控制系统根据指令控制所述第一吊舱内的所述激光目标指示器发射带有编码信息的指示激光照射所述真目标。
4.根据权利要求1所述的协作目标激光诱偏参数测量方法，其特征在于，所述真目标上的所述激光解码器对所述模拟目标指示器无人机的指示激光进行解码，同时所述第一卫星定位定向设备实时获取所述真目标的位置信息，且所述第一激光测距仪实时测量所述真目标与预定所述假目标的理论诱偏距离；
其中，所述激光器与所述激光目标指示器发射的激光波长相同，当所述理论诱偏距离大于设定的成功诱偏距离时，所述第二控制系统控制所述激光器经过所述激光编码器编码，发射与所述指示激光相同编码的诱偏激光。
5.根据权利要求1所述的协作目标激光诱偏参数测量方法，其特征在于，所述四象限探测器接收所述真目标或假目标漫反射的激光光斑后，所述第三控制系统控制所述第二吊舱转动，直至激光光斑位于所述四象限探测器中心位置；所述第二卫星定位定向设备实时获取所述模拟导引头无人机的位置信息，所述第二激光测距仪测量所述模拟导引头无人机与所述假目标的距离。
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