CN112612035A - 一种脉冲激光引信抗干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种脉冲激光引信抗干扰方法，属于激光引信技术领域。所述方法包括：首先将发射激光调制为窄脉冲信号；然后接收激光回波信号；将所述激光回波信号进行高速A/D采样，保存采样点的回波强度，将采样后信号分为两路送入信号处理系统分别进行处理；利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算出弹目距离信息；同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读；利用所述回波包络幅值变化率特征并融合以弹目距离信息作为辅助完成目标识别；判定为目标之后，根据引战配合规律延迟合适的时间，输出引爆信号。本申请提供的方法能够解决激光引信受气溶胶干扰问题，提高目标的探测准确率。

Description

一种脉冲激光引信抗干扰方法
技术领域
本发明属于激光引信技术领域，具体涉及一种融合距离与回波包络的脉冲激光引信抗干扰方法。
背景技术
激光引信是以激光为信息载体对近距目标进行感知和探测，通过对回波信号进行处理后获取目标信息从而控制战斗部适时起炸以达到最大程度的损伤目标的武器子系统。激光引信以其具有抗电磁干扰能力强、定角/测距精度高、良好的距离截止特性、系统体积小等优点得以广泛应用于精确制导弹药中。但激光引信易受云雾等气溶胶系统干扰使得引信探测性能下降，遇见浓密云雾时导致虚警甚至失效。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种融合距离与回波包络的脉冲激光引信抗干扰方法，能够解决激光引信受气溶胶干扰问题，提高目标的探测准确率。
一种脉冲激光引信抗干扰方法，所述方法实现步骤如下：
步骤一、将发射激光调制为窄脉冲信号；
步骤二、接收激光回波信号；
步骤三、将所述激光回波信号进行高速A/D采样，并保存采样点的回波强度，将采样后信号分为两路(第一路回波信号，第二路回波信号)送入信号处理系统分别进行处理；
步骤四、利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算出弹目距离信息；
步骤五、同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读；
步骤六、利用所述回波包络幅值变化率特征并融合以另一路的弹目距离信息作为辅助完成目标识别；
步骤七、判定为目标之后，根据引战配合规律延迟合适的时间，输出引爆信号。
优选的，完成回波包络幅值变化率和弹目距离信息的计算及后续根据所述回波包络幅值变化率和弹目距离信息进行包络判读由两套信号处理单元完成，完成激光信号发射和接收回波信号由一套收发系统完成。
优选的，所述步骤一中窄脉冲信号半高宽度(FWHM)不小于40ns，激光脉冲重复频率大于等于10KHz。
优选的，所述步骤三中设定高速A/D采样阈值高于噪声门限阈值nmax，高速采样频率不小于500MHz，且将采样后信号分为两路送入信号处理系统分别进行处理。
优选的，所述步骤四中一路计算弹目距离的过程为：首先对所述采样后的第一路回波信号和发射窄脉冲信号分别完成匹配滤波，再对匹配滤波得到的信号各自延迟1/2(FWHW)，最后减去对应的延迟前信号，得到S型信号，并将S型信号的过零点作为鉴别时刻，得出激光飞行时间完成弹目距离信息解算，依次解算后并保存。
优选的，所述步骤五中同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读的具体过程包括：通过判读回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率特征，根据所述回波包络幅值变化率特征并融合另一路弹目距离信息后对目标进行确认。
优选的，根据所述回波包络幅值变化率特征并融合另一路弹目距离信息后对目标进行确认，具体包括：若第二路回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，连续上升次数大于等于第一次预设次数N，且引信回波信号每次的上升幅度值大于等于连续上升间隔值ss1；并且第一路回波信号解算出的N个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
优选的，根据所述回波包络幅值变化率特征融合弹目距离信息对目标进行确认，具体包括：若第二路回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，之后相邻第一个激光回波信号的上升幅值大于直入饱和上升间隔值ss2，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的(M+1)个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。若第二路回波信号的幅值小于等于噪声门限阈值nmax，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的M个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
优选的，若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且小于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值不变；若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且大于等于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值设置为：之后相邻第一个激光回波信号的幅值-信号浮动值fd。
可选的，噪声门限阈值nmax的取值范围为100mV-1.5V；连续上升间隔值ss1的取值范围为80mV-500mV；第一次预设次数N的取值范围为3-15。
可选的，直入饱和上升间隔值ss2的取值范围为200mV-900mV；饱和门限值bhmax的取值范围为1.0V-3.5V；M的取值范围为3-15。
可选的，饱和参考值bhck的取值范围为1.2V-4.0V；信号浮动值fd的取值范围为40mV-400mV。
有益效果：
综上，本发明提供的一种脉冲激光引信抗干扰方法，利用“软硬”目标回波信号在回波包络幅值变化率特征与弹目距离距离变化信息的差异进行目标识别，从而解决激光引信受气溶胶干扰问题，提高了目标的探测准确率。
附图说明
图1为本发明一种脉冲激光引信抗干扰方法流程图；
图2为本发明实施例提供的弹目距离解算示意图；
图3为本发明实施例提供的利用回波包络幅值变化率特征进行回波包络判读示意图；
图4为本发明实施例提供的利用回波包络幅值变化率特征进行回波包络判读bh1<bhck时的示意图；
图5为本发明实施例提供的利用回波包络幅值变化率特征进行回波包络判读bh2≥bhck时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供一种脉冲激光引信抗干扰方法，通过以下两个实施例进行说明。
实施例一
S101：将发射激光调制为半高宽度为40ns，激光脉冲重复频率为10KHz；
S102：接收激光回波信号并完成初级放大；
S103：将所述激光回波信号进行高速A/D采样，设置采样阈值高于噪声门限阈值nmax，高速采样频率为500MHz，并保存采样点的回波强度，将采样后信号分为两路(第一路回波信号，第二路回波信号)送入信号处理系统分别进行处理；
S104：利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算出弹目距离信息，如图2所示。
S105：同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读；
S106：利用所述回波包络幅值变化率特征并融合以另一路的弹目距离信息作为辅助完成目标识别；
S107：判定为目标之后，根据引战配合规律延迟合适的时间，输出引爆信号。
具体的，S106包括：通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算出回波信号的回波包络幅值变化率特征，若激光回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，连续上升次数大于等于第一次预设次数N，且引信回波信号每次的上升幅度值大于等于连续上升间隔值ss1；并且第一路回波信号解算出的N个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
可选的，噪声门限阈值nmax的取值范围为100mV-1.5V；连续上升间隔值ss1的取值范围为80mV-500mV；第一次预设次数N的取值范围为3-15。
举例来说，第二路回波信号过噪声门限阈值nmax后，信号连续上升(即本次信号比上次信号大于等于ss1)3次后，且第一路回波信号解算出的3个弹目距离值(d1，d2，d3)均匀单调不增，则判定为目标，此时开始适时给出引爆信号，示意如图3。
实施例二
S201：将发射激光调制为半高宽度为40ns，激光脉冲重复频率为10KHz；
S202：接收激光回波信号并完成初级放大；
S203：将所述激光回波信号进行高速A/D采样，设置采样阈值高于噪声门限阈值nmax，高速采样频率为500MHz，并保存采样点的回波强度，将采样后信号分为两路(第一路回波信号，第二路回波信号)送入信号处理系统分别进行处理；
S204：利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算出弹目距离信息，如图2所示。
S205：同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读；
S206：利用所述回波包络幅值变化率特征并融合以另一路的弹目距离信息作为辅助完成目标识别；
S207：判定为目标之后，根据引战配合规律延迟合适的时间，输出引爆信号。
具体的，S206包括：通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率特征，若激光回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，之后相邻第一个激光回波信号的上升幅值大于直入饱和上升间隔值ss2，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的(M+1)个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
或者，S206包括：通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率信息，若激光回波信号的幅值小于等于噪声门限阈值nmax，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的M个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
需要说明的是，为了防止信号进入饱和状态导致包络判读失效，饱和点值设置如下：
若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且小于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值不变，示意图如图4；若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且大于等于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值设置为：之后相邻第一个激光回波信号的幅值-信号浮动值fd，示意图如图5。
可选的，噪声门限阈值nmax的取值范围为100mV-1.5V；直入饱和上升间隔值ss2的取值范围为200mV-900mV；饱和门限值bhmax的取值范围为1.0V-3.5V；M的取值范围为3-15；
可选的，饱和参考值bhck的取值范围为1.2V-4.0V；信号浮动值fd的取值范围为40mV-400mV。
举例来说，
1)回波信号幅值第一次高于噪声门限阈值nmax，之后回波信号迅速上升，满足直入饱和间隔ss2(第二次回波幅值比第一次回波幅值超过ss2)，且之后连续3次回波信号幅值均超过bhmax，示意如图4，图5中A状态，并且另一路解算出的4(d1，d2，d3，d4)个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；
2)回波信号幅值开始低于噪声门限阈值nmax，后直接进入饱和状态值bh1或bh2(超过bhmax)，且此状态持续大于等于4次，示意如图4，图5中B状态，并且另一路解算出的4(d1，d2，d3，d4)个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；
此时开始适时给出引爆信号。
综上所述，本发明通过融合“软硬”目标回波信号在回波包络幅值变化率特征与弹目距离距离变化信息的差异进行目标识别，从而解决激光引信受气溶胶干扰问题，提高了目标的探测准确率。

Claims (9)

1.一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，所述方法实现步骤如下：
步骤一、将发射激光调制为窄脉冲信号；
步骤二、接收激光回波信号；
步骤三、将所述激光回波信号进行高速A/D采样，并保存采样点的回波强度，将采样后信号分为两路(第一路回波信号，第二路回波信号)送入信号处理系统分别进行处理；
步骤四、利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算出弹目距离信息；
步骤五、同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读；
步骤六、利用所述回波包络幅值变化率特征并融合以另一路的弹目距离信息作为辅助完成目标识别；
步骤七、判定为目标之后，根据引战配合规律延迟合适的时间，输出引爆信号。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，完成回波包络幅值变化率特征和弹目距离信息的计算及后续根据所述回波包络幅值变化率特征和弹目距离信息进行包络判读由两套信号处理单元完成，完成激光信号发射和接收回波信号由一套收发系统完成。
3.根据权利要求2所述的一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，所述步骤一中窄脉冲信号半高宽度(FWHM)不小于40ns。
4.根据权利要求4所述的一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，所述步骤三中设定高速A/D采样阈值高于噪声门限阈值nmax，高速采样频率不小于500MHz，且将采样后信号分为两路(第一路回波信号，第二路回波信号)送入信号处理系统分别进行处理。
5.根据权利要求5所述的一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，所述步骤四中利用匹配滤波结合恒比鉴别过零检测算法作为所述采样后的第一路回波信号的回波时刻鉴别算法模型，计算弹目距离的过程为：首先对所述采样后的第一路回波信号和发射窄脉冲信号分别完成匹配滤波，再对匹配滤波得到的信号各自延迟1/2(FWHW)，最后减去对应的延迟前信号，得到S型信号，并将S型信号的过零点作为鉴别时刻，得出激光飞行时间完成弹目距离信息解算，依次解算后并保存。
6.根据权利要求6所述的一种脉冲激光引信抗干扰方法，其特征在于，所述步骤五中同时对采样后的第二路回波信号依次取其峰值采样回波强度值进行包络积累后计算出回波信号的回波包络幅值变化率完成回波包络判读具体过程包括：通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率特征，根据所述回波包络幅值变化率特征并融合另一路弹目距离信息后对目标进行确认。
7.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率特征，根据所述回波包络幅值变化率特征并融合另一路弹目距离信息后对目标进行确认具体包括：
若第二路回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，连续上升次数大于等于第一次预设次数N，且第二路回波信号每次的上升幅度值大于等于连续上升间隔值ss1；并且第一路回波信号解算出的N个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
8.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过判读第二路回波信号的连续上升次数及对应的上升幅度计算回波信号的回波包络幅值变化率特征，根据所述回波包络幅值变化率特征融合弹目距离信息对目标进行确认具体包括：
若第二路回波信号的幅值大于等于噪声门限阈值nmax，之后相邻第一个激光回波信号的上升幅值大于直入饱和上升间隔值ss2，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的(M+1)个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰；
若第二路回波信号的幅值小于等于噪声门限阈值nmax，且之后相邻连续的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，并且第一路回波信号解算出的M个弹目距离值均匀单调不增，则判定为目标；否则，判定为干扰。
9.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且小于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值不变；
若之后相邻连续的的至少M个激光回波信号的幅值均大于等于饱和门限值bhmax，且大于等于饱和参考值bhck，则当前饱和门限值设置为：之后相邻一个激光回波信号的幅值-信号浮动值fd。
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