CN112393641A - 一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，包括以下步骤：S1、给激光目标模拟器供电；S2、激光与导引头对准；S3、计算能量衰减器的第二光楔的移动速度；S4、移动匀速运动平移台，将步骤S3计算匹配得到的匀速运动平移台的移动速度由总控单元发送给激光能量模拟控制单元，由所述激光能量模拟控制单元控制匀速运动平移台，使第二光楔按移动速度按匹配的移动速度进行移动，实现对激光目标模拟器能量连续衰减匹配模拟。本发明的方法实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者的激光能量衰减程度情况一致。

Description

一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法

技术领域

本发明属于高精度大范围激光目标模拟技术领域，具体涉及一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法。

背景技术

在激光制导武器传统的型号研制流程中，存在新技术研制周期长和传统实验室测试非常局限这两个阻碍激光制导武器发展的严重问题。为了解决这两大问题，需要建立激光目标模拟系统或激光目标模拟器，为导引头研制开发以及性能测试提供可靠的测试平台，对于加快产品的研制与定型，在系统的设计、样机研制和交付使用等不同阶段都有很大的作用。激光目标模拟系统作为半实物仿真系统的核心，其精度直接关系到被测设备的可靠性和结果的准确性。随着科技的进步和国家军事实力的提升，战场环境也越来越复杂；所以实战环境下的激光光学特性指标越来越高，对激光目标模拟系统的性能指标要求也越来越高。

目前国内搭建的激光目标模拟(器)系统产生的激光脉冲能量密度只能匀速衰减或者衰减过程极易出现能量跳变等缺陷，所使用的能量衰减模拟方法不能实现激光能量均匀衰减同时保持激光光斑能量整体均匀衰减，而且激光目标模拟器输出能量衰减程度与导弹实际飞行过程中的情况不一致，具体地即是：激光目标模拟器输出能量衰减程度与导弹实际飞行过程中目标反射激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，两者激光能量衰减程度的情况不一致。通常激光目标模拟器包括供电单元、电缆、总控单元、激光驱动电路、激光器、激光能量模拟控制单元、能量衰减器，所述供电单元、电缆用于供电，电缆用于供电单元与总控单元、激光驱动电路、激光能量模拟控制单元、能量衰减器的供电电路连接；所述总控单元包括总控硬件电路和信号处理软件，是整个模拟器的信息处理和交换的中枢；激光能量模拟控制单元包括激光能量模拟控制电路和软件，接收并保存总控单元发送的数据，根据此数据控制所述能量衰减器模拟导引头能量衰减过程。 CN201811546213专利“一种激光运动目标模拟器”中，能量衰减器结构为四孔旋转靶轮结构设计，衰减片切换过程中易导致光在系统内部被结构反射导致能量发生突变。CN201110360472专利“基于双光楔的双波段模拟器”中，随着光楔左右移动将导致光在吸收体内传输光路发生改变，进而经衰减后的激光输出位置不固定，导致后端光学系统复杂，整体实现困难。

发明内容

为解决上述问题，实现激光能量均匀衰减同时保持激光光斑能量整体均匀衰减，实现激光目标模拟器输出能量衰减程度与导弹实际飞行过程中的情况一致，本发明提供一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，所述激光目标模拟器包括供电单元、电缆、总控单元、激光驱动电路、激光器、激光能量模拟控制单元、能量衰减器，

所述供电单元、电缆用于供电，电缆用于供电单元与总控单元、激光驱动电路、激光能量模拟控制单元、能量衰减器的供电电路连接；

所述总控单元包括总控硬件电路和信号处理软件，是整个模拟器的信息处理和交换的中枢；

激光能量模拟控制单元包括激光能量模拟控制电路和软件，接收并保存总控单元发送的数据，根据此数据控制所述能量衰减器模拟导引头能量衰减过程；

所述能量衰减器包括匀速运动平移台、第一光楔(光楔19)、第二光楔(光楔18)和第三光楔(光楔17)组成，其中，第一光楔和第三光楔形状大小以及材料均一致，均由中性暗色玻璃(也称AB₂材料)制成且均为等腰直角三角形，以腰边平行的方式相对固定在同一个平面上，第二光楔与第三光楔和第一光楔的材料一致，等腰直角三角形的腰边长度等于第三光楔和第一光楔斜边长度；第二光楔放置在第一光楔和第三光楔之间的同一个平面上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下一定空气间隔；所述第二光楔固定设置在匀速运动平移台上，使得所述第二光楔沿其斜边的垂直方向移动；

所述激光器由激光驱动电路驱动发出激光，所述激光射入所述第一光楔的一条腰边，经过第一光楔的斜边后出射，进入第二光楔的一条腰边后从另一条腰边出射，再进入第三光楔的斜边，最后从第三光楔的一条腰边出射，实现激光能量的衰减，输出能量衰减后的激光；

所述激光能量模拟控制单元根据接收总控单元发送来的运动速度值控制匀速运动平移台沿第二光楔斜边的垂直方向水平匀速运动，带动第二光楔也水平匀速运动；使传输的激光经过能量衰减器后能量连续衰减，实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射的激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者激光能量衰减程度的情况一致；

所述匀速运动平移台为精密二维位移平移台，一般市购；

其特征在于所述激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法包括以下步骤：

S1、给激光目标模拟器供电

将激光目标模拟器构建在实验台上，供电；

S2、激光与导引头对准

激光驱动电路驱动激光器发出激光，与导引头对准；

S3、计算能量衰减器的第二光楔的移动速度

通过总控单元，输入指示环境、导引头的实际飞行速度和前后距离值，以及计算出目标能量衰减曲线值，利用信号处理软件计算匹配出匀速运动平移台的移动速度即第二光楔的移动速度；

S4、移动匀速运动平移台

将步骤S3计算匹配得到的匀速运动平移台的移动速度由总控单元发送给激光能量模拟控制单元，由所述激光能量模拟控制单元控制匀速运动平移台，使第二光楔按移动速度按匹配的移动速度进行移动，实现对激光目标模拟器能量连续衰减匹配模拟。

进一步地，所述步骤S1中将激光目标模拟器构建在实验台上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下一定空气间隔，调整一定空气间隔的宽度为0.5cm-1.5cm。

进一步地，所述步骤S2中发出激光与导引头对准，对准过程通过设置指示光激光器驱动电源、指示光激光器，所述指示光激光器由指示光激光器驱动电源驱动发出指示光激光，所述指示光激光器需与激光器的出光口相距2.5-3.5cm 并相互平行，与导引头对准。

具体地，步骤S3中，计算出目标能量衰减曲线方法如下：

在实际的激光半主动寻的制导过程中，包括有目标、激光导引头和激光目标指示器，激光目标指示器发出的光射到目标上再反射到导引头的光束，就相当于激光目标模拟器中的激光器发出的光经过目标模拟器光路的光束，该光束要求跟导引头对准；实际制导过程中，激光目标指示器发出的激光通过第一光路到达目标，目标反射激光通过第二光路最终到达激光导引头，当假定目标为朗伯型时，即目标反射能量在各个方向上亮度值相等，对于有效反射截面比激光光斑尺寸大的目标而言，导引头探测到的激光能量密度与激光目标指示器发出的激光能量之间的关系可以用下面的方程来表示：

式中：

P-导引头探测到的目标回波信号能量密度；

P₀-激光目标指示器发射的激光能量；

σ_S-地面目标的漫反射系数；

l-导引头与目标之间的距离；

τ₁-第一光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

τ₂-第二光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

ERF-误差函数

W_i-水蒸气含量；

V-大气能见度；

λ₀-参考波长

λ-激光目标指示器发射的激光波长

q-经验常数

L₁-激光目标指示器距离目标的距离

L₂-导引头距离目标的距离

则

(与公式(1)相同，其中R就是l)

假设前后输入的两个距离值分别为r₁、r₂(R取值为r₁和r₂)，(r₁＞r₂)则

则导引头飞行过程中接收的能量变化倍率β与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

则导引头飞行过程中接收的能量变化dB数与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

此关系式就是目标能量衰减曲线，即目标距离导引头的距离为r₁、r₂(r₁＞r₂) 时的导引头飞行过程中接收的能量变化dB数；

具体地，步骤S3中计算匹配出匀速运动平移台的移动速度，方法如下：

基于朗伯定律：

I＝I₀exp(γR) (9)

I₀为入射前光能量值，I为经过衰减后的能量值，γ为材料特有的衰减系数， R为光在物质中通过的路程。

三个光楔材料相同，均为等腰直角三角形，三者摆放成矩形。投射光垂直第一光楔直角边射入第一光楔，由于三个光楔的材料和角度均相同，且光楔相对的边两两平行，则光经各个面折射后，将垂直于第三光楔射出，光在第一光楔和第三光楔中传输的路程相同，保持入射位置固定，则出射位置相对固定。

已知投射光能量为I₀，垂直射入第一光楔，在第一光楔中经历的路程为L₁, 则出射第一光楔的能量I₁为：

出射能量为I₁的光从第一光楔射入第二光楔时，在第二光楔中经历的路程为 S。当第二光楔以速度v向右运动t(s),移动距离为ΔL时，光在第二光楔中经历的路程的变化值为2ΔL，则光出射第二光楔的能量I₂为：

I₂＝I₁e^γR＝I₁e^γ(S-2ΔL) (11)

出射能量为I₂的光从第二光楔射入第三光楔时,在第三光楔中经历的路程为 L₁,则光出射第三光楔的能量I₃为：(第二光楔和第三光楔空气间隙为1cm，另一个实施例中为0.5cm，再另一个实施例中为1.5cm，因距离较短，大气衰减较小，对能量I₂影响可忽略不计)

综上所述，光垂直于第一光楔射入，垂直第三光楔出射，当第二光楔以速度v向右移动ΔL，能量变化的倍率α随运动距离变化的关系式为：

能量变化的dB数随运动距离变化的关系式为：

因此，根据公式(8)和(14)得出光楔18的移动速度v与t时间内导引头和目标之间的前后距离之间的关系如下式所示：

本发明的激光目标模拟器克服以往激光目标模拟器产生的激光脉冲能量密度只能匀速衰减或者衰减过程极易出现能量跳变以及经衰减后光斑能量呈梯度变化等缺陷，提出的激光能量衰减匹配模拟的方法可实时的连续调节模拟器输出能量的变化，实现激光能量均匀衰减同时保持激光光斑能量整体均匀衰减，因激光能量与在吸收体(第二光楔)内部通过的距离成自然底数指数衰减，导引头在飞行过程中也是随距离成自然底数指数衰减，所以两者可以匹配出吸收体(第二光楔)的运动速度，保证激光目标模拟器的输出能量衰减程度与导弹实际飞行过程中的情况一致，即实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者的激光能量衰减程度情况一致。

附图说明

图1是实施例的激光目标模拟器的系统总框图；

图2是激光能量模拟控制单元和能量衰减器组成情况图；

图3是能量衰减原理图；

图4激光光程随第二光楔移动的变化图；

图5实际激光半主动寻的制导过程中激光传输光路图；

图6能量衰减dB数随吸收体(第二光楔)运动距离的变化图；

图7激光在能量衰减器中的传输图。

图中，1-总控单元，2-红光指示光源驱动电路，3-红光激光器，4-1064nm 激光驱动电路，5-1064nm激光器，6-激光能量模拟控制单元(电路)，7-能量衰减器，10-供电单元，12-线缆，13-尾纤，14-出射光纤，15-固定台，16-匀速运动平移台，17-第三光楔，18-第二光楔，19-第一光楔，1a-第一光路，2a-第二光路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于帮助理解本发明，并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，如图1所示，所述激光目标模拟器包括供电单元、电缆、总控单元、激光驱动电路、激光器、激光能量模拟控制单元、能量衰减器，

所述供电单元、电缆用于供电，电缆用于供电单元与总控单元、激光驱动电路、激光能量模拟控制单元、能量衰减器的供电电路连接；

所述总控单元包括总控硬件电路和信号处理软件，是整个模拟器的信息处理和交换的中枢；

如图2所示，为激光能量模拟控制单元和能量衰减器组成情况。

激光能量模拟控制单元包括激光能量模拟控制电路和软件，接收并保存总控单元发送的数据，根据此数据控制所述能量衰减器模拟导引头能量衰减过程；

所述能量衰减器包括匀速运动平移台、第一光楔(光楔19)、第二光楔(光楔18)和第三光楔(光楔17)组成，其中，第一光楔和第三光楔形状大小以及材料均一致，均由中性暗色玻璃(也称AB₂材料)，制成且均为等腰直角三角形，以腰边平行的方式相对固定在同一个平面上，第二光楔与第三光楔和第一光楔的材料一致，等腰直角三角形的腰边长度等于第三光楔和第一光楔斜边长度；第二光楔放置在第一光楔和第三光楔之间的同一个平面上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下一定空气间隔，本实施例中的空气间隔为1cm，另一个实施例中为0.5cm，又一个实施例中为1.5cm，因距离较短，大气衰减较小，对能量I₂影响可忽略不计；所述第二光楔固定设置在匀速运动平移台上，使得所述第二光楔沿其斜边的垂直方向移动；

所述激光器由激光驱动电路驱动发出激光，所述激光通过尾纤射入所述第一光楔的一条腰边，经过第一光楔的斜边后出射，进入第二光楔的一条腰边后从另一条腰边出射，再进入第三光楔的斜边，最后从第三光楔的一条腰边通过出射光纤出射，实现激光能量的衰减，输出能量衰减后的激光；

所述激光能量模拟控制单元根据接收总控单元发送来的运动速度值控制匀速运动平移台沿第二光楔斜边的垂直方向水平匀速运动，带动第二光楔也水平匀速运动；使传输的激光经过能量衰减器后能量连续衰减，实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射的激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者激光能量衰减程度的情况一致；

所述匀速运动平移台为精密二维位移平移台，一般市购；

所述激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法包括以下步骤：

S1、给激光目标模拟器供电

将激光目标模拟器构建在固定台上，供电；

S2、激光与导引头对准

为了便于1064nm激光与导引头对准，本实施例中还包括指示激光驱动电路，所述指示激光驱动电路驱动指示激光器(为红光激光器)发出红光激光，激光驱动电路驱动激光器发出1064nm激光，红光激光器与1064nm激光器出光口相距3cm，两光轴相互平行，与导引头对准；

S3、计算能量衰减器的第二光楔的移动速度

通过总控单元，输入指示环境、导引头的实际飞行速度和前后距离值，指示环境值为大气能见度V，激光目标指示器发射的激光波长，前后距离值为r1、 r2，以及计算出目标能量衰减曲线值，利用信号处理软件计算匹配出匀速运动平移台的移动速度即第二光楔的移动速度；

S4、移动匀速运动平移台

将步骤S3计算匹配得到的匀速运动平移台的移动速度由总控单元发送给激光能量模拟控制单元，由所述激光能量模拟控制单元控制匀速运动平移台，使第二光楔按移动速度按匹配的移动速度进行移动，实现对激光目标模拟器能量连续衰减匹配模拟。

所述步骤S1中将激光目标模拟器构建在固定台上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下1cm空气间隔。

所述步骤S2中发出激光与导引头对准，对准过程通过设置指示光激光器驱动电源、指示光激光器，所述指示光激光器由指示光激光器驱动电源驱动发出指示光激光，所述指示光激光器发射出的指示光需与激光器发出的激光相距3 厘米且相互平行，另一个实施例中相距2.5cm，又一个实施例中相距3.5cm，用于导引头对准。

步骤S3中，计算出目标能量衰减曲线方法如下：

如图5所示，在实际的激光半主动寻制导过程中，包括有目标、激光导引头和激光目标指示器，激光目标指示器发出的光射到目标上再反射到导引头的光束，就相当于激光目标模拟器中的激光器发出的光经过目标模拟器光路的光束，该光束要求跟导引头对准；实际制导过程中，激光目标指示器发出的激光通过第一光路到达目标，目标反射激光通过第二光路最终到达激光导引头，当假定目标为朗伯型时，即目标反射能量在各个方向上亮度值相等，对于有效反射截面比激光光斑尺寸大的目标而言，导引头探测到的激光能量密度与激光目标指示器发出的激光能量之间的关系可以用下面的方程来表示：

式中：

P-导引头探测到的目标回波信号能量密度；

P₀-激光目标指示器发射的激光能量；

σ_S-地面目标的漫反射系数；

l-导引头与目标之间的距离；

τ₁-第一光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

τ₂-第二光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

ERF-误差函数

W_i-水蒸气含量；

V-大气能见度；

λ₀-参考波长

λ-激光目标指示器发射的激光波长

q-经验常数

L₁-激光目标指示器距离目标的距离

L₂-导引头距离目标的距离

则

(与公式(1)相同，R就是l)

假设前后输入的两个距离值分别为r₁、r₂(R取值为r₁和r₂)，(r₁＞r₂)则

则导引头飞行过程中接收的能量变化倍率β与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

则导引头飞行过程中接收的能量变化dB数与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

此关系式就是目标能量衰减曲线，即目标距离导引头的距离为r₁、r₂(r₁＞r₂) 时的导引头飞行过程中接收的能量变化dB数；

具体地，步骤S3中计算匹配出匀速运动平移台的移动速度，方法如下：

基于朗伯定律：

I＝I₀exp(γR) (9)

I₀为入射前光能量值，I为经过衰减后的能量值，γ为材料特有的衰减系数， R为光在物质中通过的路程。

如图3所示能量衰减原理，三个光楔材料相同，为中性暗色玻璃(也称AB₂材料)，均为等腰直角三角形，三者摆放成矩形。投射光垂直第一光楔直角边射入第一光楔，由于三个光楔的材料和角度均相同，且光楔相对的边两两平行，则光经各个面折射后，将垂直于第三光楔射出，光在第一光楔和第三光楔中传输的路程相同，保持入射位置固定，则出射位置相对固定。

已知投射光能量为I₀，垂直射入第一光楔，在第一光楔中经历的路程为L₁, 则出射第一光楔的能量I₁为：

出射能量为I₁的光从第一光楔射入第二光楔时，在第二光楔中经历的路程为 S。当第二光楔以速度v向右运动t(s),移动距离为ΔL时，光在第二光楔中经历的路程的变化值为2ΔL，如图4所示，则光出射第二光楔的能量I₂为：

I₂＝I₁e^γR＝I₁e^γ(S-2ΔL) (11)

出射能量为I₂的光从第二光楔射入第三光楔时,在第三光楔中经历的路程为L₁,则光出射第三光楔的能量I₃为：(第二光楔和第三光楔空气间隙为1cm，另一个实施例中为0.5cm，再另一个实施例中为1.5cm，因距离较短，大气衰减较小，对能量I₂影响可忽略不计)

综上所述，光垂直于第一光楔射入，垂直第三光楔出射，当第二光楔以速度v向右移动ΔL，能量变化的倍率α随运动距离变化的关系式为：

能量变化的dB数随运动距离变化的关系式为：

因此，根据公式(8)和(14)得出第二光楔(光楔18)的移动速度v与t 时间内导引头和目标之间的前后距离之间的关系如下式所示：

即上式具体表达了：t时间内导引头和目标之间的前后距离，与第二光楔(光楔18)的移动速度v之间的关系，其物理意义是：t时间内导引头和目标之间的不同的前后距离就对应第二光楔的移动速度v在t时间内第二光楔的移动前后距离发生的变化值，对应导引头t时间内能量变化的dB数；t时间内第二光楔的移动速度v发生变化，使第二光楔的移动前后距离发生变化，这样就保证了模拟器的输出能量衰减程度(能量变化的dB数)与导弹实际飞行过程中的情况一致；因激光能量与在吸收体(第二光楔)内部通过的距离成自然底数指数衰减，导引头在飞行过程中目标反射的激光目标指示器发出的激光最终到达导引头的激光能量也是随距离成自然底数指数衰减，所以两者可以匹配出吸收体 (第二光楔)的运动速度，保证激光目标模拟器的输出能量衰减程度与导弹实际飞行过程中的情况一致，即实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射的激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者的激光能量衰减程度情况一致。

本实施例如图7所示的激光在能量衰减器中的传输图，三个光楔均为等腰直角三角形，材料相同。摆放位置如图所示，第一光楔和第二光楔的腰边均与第三光楔直角边平行。激光尾纤垂直于第一光楔的直角边入射，光斑直径为 200μm，经光楔折射后，平行于透射光出射。光线传输如图所示，光斑的边缘光线a，b垂直入射，经三个光楔折射后，光线平行出射，a，b光线在吸收材料中的总光程相等，光束经三个光楔衰减后，光线a,b的能量调节程度一致，因此，具备一定直径的光束经能量衰减器后，出射光斑的能量并没有出现阶梯性变化光斑能量均匀衰减。

本实施例中，已知R为2mm时，透过率为3％，则衰减系数γ为-1.7533×10³。激光输出功率衰减60dB，则光在物质中通过的路程最大为7.9mm。假设L₁为0.3mm， S为8mm，则ΔL范围为0-4mm，楔角45°。能量衰减dB数随第二光楔运动距离的变化如图6所示。

由图6可知，能量衰减dB数随运动距离成线性衰减，衰减dB数范围为 4.57-65.5dB，其中第一光楔、17产生的固定衰减dB数为4.57。衰减器的起始位置处，光在第二光楔中通过的行程最大，衰减dB数最大，达到65.5dB，向右运动第二光楔时，能量衰减dB数线性下降，输出光的能量成指数逐渐增大。线性规律公式为

dB＝-1.523×10⁴L+65.48

导引头飞行速度约为272m/s，脉冲时间间隔为50ms，则在脉冲时间间隔内飞行的距离为13.6m。由于导引头与目标相距越近，衰减变化率越大，取导引头在脉冲时间间隔为50ms内从距目标63.6m处飞向距目标50m，得到最大衰减为2.14dB，取导引头在脉冲时间间隔为50ms 内从距目标3013.6m处飞向距目标3000m，得到最小衰减为0.0854dB。

根据激光能量模拟单元衰减dB数随距离的变化关系式可知，衰减2.14dB，位移单元需移动1.41×10^-4m，则最大位移速度为2.82mm/s；衰减为 0.0854dB，位移单元需移动5.61×10^-6m，最小位移速度为0.112mm/s。

Claims (5)

1.一种激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，所述激光目标模拟器包括供电单元、电缆、总控单元、激光驱动电路、激光器、激光能量模拟控制单元、能量衰减器，

所述供电单元、电缆用于供电，电缆用于供电单元与总控单元、激光驱动电路、激光能量模拟控制单元、能量衰减器的供电电路连接；

所述总控单元包括总控硬件电路和信号处理软件，是整个模拟器的信息处理和交换的中枢；

激光能量模拟控制单元包括激光能量模拟控制电路和软件，接收并保存总控单元发送的数据，根据此数据控制所述能量衰减器模拟导引头能量衰减过程；

所述能量衰减器包括匀速运动平移台、第一光楔、第二光楔和第三光楔组成，其中，第一光楔和第三光楔形状大小以及材料均一致，均由中性暗色玻璃，制成且均为等腰直角三角形，以腰边平行的方式相对固定在同一个平面上，第二光楔与第三光楔和第一光楔的材料一致，等腰直角三角形的腰边长度等于第三光楔和第一光楔斜边长度；第二光楔放置在第一光楔和第三光楔之间的同一个平面上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下一定空气间隔；所述第二光楔固定设置在匀速运动平移台上，使得所述第二光楔沿其斜边的垂直方向移动；

所述激光器由激光驱动电路驱动发出激光，所述激光射入所述第一光楔的一条腰边，经过第一光楔的斜边后出射，进入第二光楔的一条腰边后从另一条腰边出射，再进入第三光楔的斜边，最后从第三光楔的一条腰边出射，实现激光能量的衰减，输出能量衰减后的激光；

所述激光能量模拟控制单元根据接收总控单元发送来的运动速度值控制匀速运动平移台沿第二光楔斜边的垂直方向水平匀速运动，带动第二光楔也水平匀速运动；使传输的激光经过能量衰减器(光楔组)后能量连续衰减；实现所述激光目标模拟器输出激光能量衰减程度，与导弹实际飞行过程中目标反射的激光目标指示器发出的激光最终到达激光导引头的激光能量衰减程度，进行匹配模拟，使两者激光能量衰减程度的情况一致；

所述匀速运动平移台为精密二维位移平移台，一般市购；

其特征在于所述激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法包括以下步骤：

S1、给激光目标模拟器供电

将激光目标模拟器构建在实验台上，供电；

S2、激光与导引头对准

激光驱动电路驱动激光器发出激光，与导引头对准；

S3、计算能量衰减器的第二光楔的移动速度

通过总控单元，输入指示环境、导引头的实际飞行速度、能量和距离值，以及计算出目标能量衰减曲线值，利用信号处理软件计算匹配出匀速运动平移台的移动速度即第二光楔的移动速度；

S4、移动匀速运动平移台

将步骤S3计算匹配得到的匀速运动平移台的移动速度由总控单元发送给激光能量模拟控制单元，由所述激光能量模拟控制单元控制匀速运动平移台，使第二光楔按移动速度按匹配的移动速度进行移动，实现对激光目标模拟器能量连续衰减定量模拟。

2.根据权利要求1所述的激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，其特征在于所述步骤S1中将激光目标模拟器构建在实验台上，第二光楔的腰边分别与第一光楔和第三光楔的斜边平行，中间留下一定空气间隔，调整一定空气间隔的宽度为0.5cm-1.5cm。

3.根据权利要求2所述的激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，其特征在于所述步骤S2中发出激光与导引头对准，对准过程通过设置指示光激光器驱动电源、指示光激光器，所述指示光激光器由指示光激光器驱动电源驱动发出指示光激光，所述指示光激光器需与激光器的出光口相距2.5-3.5cm并相互平行，与导引头对准。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，其特征在于步骤S3中，计算出目标能量衰减曲线方法如下：

在激光半主动寻的实际制导过程中，激光目标指示器发出的激光通过第一光路到达目标，目标反射激光通过第二光路最终到达激光导引头，当假定目标为朗伯型时，即目标反射能量在各个方向上亮度值相等，对于有效反射截面比激光光斑尺寸大的目标而言，导引头探测到的激光能量密度与激光目标指示器发出的激光能量之间的关系可以用下面的方程来表示：

式中：

P-头探测到的目标回波信号能量密度；

P₀-激光目标指示器发射的激光能量；

σ_S-地面目标的漫反射系数；

l-头与目标之间的距离；

τ₁-第一光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

τ₂-第二光路中大气对激光的透射率，见公式(2)

ERF-误差函数

W_i-水蒸气含量；

V-大气能见度；

λ₀-参考波长

λ-激光目标指示器发射的激光波长

q-经验常数

L₁-激光目标指示器距离目标的距离

L₂-头距离目标的距离

则

(与公式(1)相同，其中R就是l)

假设前后输入的两个距离值分别为r₁、r₂(R取值为r₁和r₂)，(r₁＞r₂)则

则导引头飞行过程中接收的能量变化倍率β与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

则导引头飞行过程中接收的能量变化dB数与前后距离r₁、r₂，(r₁＞r₂)的关系式为

此关系式就是目标能量衰减曲线，即目标距离导引头的距离为r₁、r₂(r₁＞r₂)时的导引头飞行过程中接收的能量变化dB数。

5.根据权利要求4所述的激光目标模拟器能量衰减匹配模拟方法，其特征在于步骤S3中计算匹配出匀速运动平移台的移动速度，方法如下：

基于朗伯定律：

I＝I₀exp(γR) (9)

I₀为入射前光能量值，I为经过衰减后的能量值，γ为材料特有的衰减系数，R为光在物质中通过的路程；

如图3所示，三个光楔材料相同，均为等腰直角三角形，三者摆放成矩形。投射光垂直第一光楔直角边射入第一光楔，由于三个光楔的材料和角度均相同，且光楔相对的边两两平行，则光经各个面折射后，将垂直于第三光楔射出，光在第一光楔和第三光楔中传输的路程相同，保持入射位置固定，则出射位置相对固定；

已知投射光能量为I₀，垂直射入第一光楔，在第一光楔中经历的路程为L₁,则出射第一光楔的能量I₁为：

出射能量为I₁的光从第一光楔射入第二光楔时，在第二光楔中经历的路程为S。当第二光楔以速度v向右运动t(s),移动距离为ΔL时，光在第二光楔中经历的路程的变化值为2ΔL，如图4所示，则光出射第二光楔的能量I₂为：

I₂＝I₁e^γR＝I₁e^γ(S-2ΔL) (11)

出射能量为I₂的光从第二光楔射入第三光楔时,在第三光楔中经历的路程为L₁,则光出射第三光楔的能量I₃为：

综上所述，光垂直于第一光楔射入，垂直第三光楔出射，当第二光楔以速度v向右移动ΔL，能量变化的倍率α随运动距离变化的关系式为：

能量变化的dB数随运动距离变化的关系式为：

因此，根据公式(8)和(14)得出光楔18的移动速度v与t时间内导引头和目标之间的前后距离之间的关系如下式所示：

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