CN112923798A - 一种激光跟瞄发射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光跟瞄发射系统，属于光电信息对抗技术领域，包括：定向器单元、与定向器单元可拆卸连接的跟瞄单元，由定向器单元发出的激光进入跟瞄单元，其光轴与跟瞄单元的旋转中心轴精确平行，是一种便携式、可拆卸、安装快、布控方便激光拦截系统，可解决低慢小目标的威胁，保障重点地区安全。

Description

一种激光跟瞄发射系统

技术领域

本发明属于光电信息对抗技术领域，具体涉及一种激光跟瞄发射系统。

背景技术

低慢小目标是指具有低空、慢速、小型航空器和空飘物的总称，主要包括浮空气球、低空无人机、航空模型、热气球等。低小慢目标具有成本低廉、操作简单、携带方便、突然性强、不易被侦察发现等优势，能够以极低成本实现光电侦察、投放爆炸物品、投放生化毒剂等功能，严重威胁我国重大活动及重点区域的安全。由于常规武器装备通常有其局限性，无法对其实施有效探测与处置，防范处置低小慢目标的干扰破坏，成为重大活动安防的难题之一。

利用强激光对低慢小目标进行处置拦截，具有速度快(秒杀)，精度高，兼备致盲和摧毁能力，且可进行一对多拦截，拦截效率高，作战效费比高，发展前景大，是当前处置低慢小目标的主要技术手段之一。

目前公开报道的激光拦截系统，如“低空卫士”和“近距净空防御系统”，均有激光跟瞄发射系统，激光跟瞄发射系统主要分为激光跟瞄转台单元、激光定向器单元和激光导光单元三部分。激光定向器置于机(转台)上，随激光跟瞄转台转动；高功率激光由跟瞄转台底部进入，经库德光路导光后，最终由激光定向器发射，在远场形成激光聚焦，拦截目标；激光导光由库德光路实现，由数块反射镜组成，库德光路贯穿激光跟瞄转台单元和激光定向器单元；库德光路装调难度大，系统光轴、视轴、转台方位、俯仰轴系需精确同轴，同轴度在μrad量级，且一经调好后，需保证稳定性，各单元不可拆卸，否则激光跟瞄精度难以重现。两个系统为车载系统，系统庞大，无法进行拆卸、搬运，在城市及特定战场环境中布控受限。

发明内容

从目前技术现状来看，对目标的打击能力一方面取决于出射激光功率大小，另一方面取决于激光发射系统口径；激光功率越大，发射系统光学口径越大，远场激光打击能力越强，激光拦截距离越远。

本发明为了解决激光跟瞄发射各单元之间不可拆卸，为保证系统性能，体积重量较大，无法实现系统快速拆卸、搬运及安装的缺陷，提出了一种激光跟瞄发射系统，该系统是针对低慢小目标，具有便携式、可拆卸、安装快、重量轻等技术优点，可布控在任何复杂环境下，尤其是针对城市复杂环境，可安装城市楼顶天台，视线开阔处，对城市内重点地区实施有效的防御。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种激光跟瞄发射系统，包括：定向器单元、与定向器单元可拆卸连接的跟瞄单元，由定向器单元发出的激光进入跟瞄单元，其光轴与跟瞄单元的旋转中心轴精确平行。

优选地，定向器单元与跟瞄单元通过止口配合，并设置有定位销。

优选地，定向器单元包括：聚焦调焦组件、精跟踪成像组件、合束镜部件、主发射模块和第一库德镜部件；精跟踪成像组件与合束镜部件和主发射模块同轴，第一库德镜部件接收主发射模块出射的激光并将其反射至跟瞄单元。

优选地，合束镜部件位于聚焦调焦组件与精跟踪成像组件的光轴相交位置处，通过调节合束镜部件使激光光轴和精跟踪视轴精确同轴，再由主发射模块共轴发射。

优选地，聚焦调焦组件包括：同轴设置的QBH接口、第一发射镜、第二发射镜和设置在调焦平台上的第三发射镜，通过提前标定第三发射镜的位置，使不同作用距离下远场到靶光斑直径始终最小。

优选地，跟瞄单元包括：第二库德镜部件和第三库德镜部件；第二库德镜部件的镜面与第一库德镜部件的镜面精确平行，用于接收第一库德镜部件的出射光线并反射至第三库德镜部件上；第三库德镜部件设置在第二库德镜部件的出射光路上，用于接收第二库德镜部件的出射光线后，聚焦发射到远场。

优选地，第一库德镜部件为对出射激光实现方位和俯仰两个方向修正的二维摆镜，通过调整第一库德镜部件的工作角度，修正拆装时产生的与第二库德镜部件产生的角位移量，使第一库德镜部件与第二库德镜部件镜面精确平行。

优选地，跟瞄单元还包括：用于实时反馈低慢小目标距离信息的激光测距模块、用于夜晚配合精跟踪成像组件使用的激光照明模块、用于粗跟踪的中波红外热像仪、实现对低慢小目标的闭环跟踪和瞄准的水平轴系电机和垂直轴系电机。

优选地，垂直轴系电机还配有用于实现2π立体角内对目标精确打击的导电滑环。

本发明能够取得以下技术效果：

1、拆卸后激光跟瞄转台和激光定向器可独立运输，搬运及安装极为方便。

2、大大降低系统装调难度，激光光轴、视轴无需与转台方位轴、俯仰轴精确同轴。

3、拆卸后激光跟瞄转台负载轻，体积小，便于进行轻量化设计。

4、拆卸后可使激光聚焦能力的最大化，即在保证运输、搬运便利的情况下，可最大限度地增大激光发射系统口径，提高激光远场聚焦能力。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种激光跟瞄发射系统的流程图；

图2是本发明一个实施例的工作原理示意图；

图3是本发明一个实施例的系统组成示意图；

图4是本发明一个实施例的聚焦调焦组件结构示意图；

图5是本发明一个实施例的跟瞄单元组成示意图；

图6是本发明一个实施例的定向器单元与跟瞄单元安装示意图。

附图标记：

定向器单元1、聚焦调焦组件11、QBH接口111、第一发射镜112、第二发射镜113、第三发射镜114、调焦平台115、精跟踪成像组件12、合束镜部件13、主发射模块14、第一库德镜部件15、

跟瞄单元2、第二库德镜部件21、第三库德镜部件22、激光测距模块23、激光照明模块24、中波红外热像仪25、水平轴系电机26、垂直轴系电机27、

激光器3、定位销4、止口5。

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，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种小型激光跟瞄发射系统是针对低慢小目标，具有便携式、可拆卸、安装快、重量轻等技术优点，可布控在任何复杂环境下，尤其是针对城市复杂环境，可安装城市楼顶天台，视线开阔处，对城市内重点地区实施有效的防御。下面将对本发明提供的一种激光跟瞄发射系统，通过具体实施例来进行详细说明。

如图3所示，本发明的一种激光跟瞄发射系统包括定向器单元1和与定向器单元1可拆卸连接的跟瞄单元2，定向器单元1用于对高功率激光聚焦调焦的发射以及电视成像的精跟踪；跟瞄单元2用于对低慢小目标的粗跟踪、测距、照明以及激光的发射。

如图2所示的系统工作原理，激光器3通过QBH接口111进入定向器单元1，激光依次经过聚焦调焦组件11、合束镜部件13、主发射系统14、第一库德镜部件15后，再由跟瞄转台2中的第二库德镜部件21和第三库德镜部件22导光后，聚焦发射到远场；精跟踪成像组件12位于机下定向器单元1内，通过调节分束镜部件13将激光光轴和精跟踪视轴精确同轴，再由主发射模块14共轴发射。从而实现了光轴和视轴同轴不受跟瞄转台方位轴系、俯仰轴系的影响，大大降低了系统的装调难度；并基于此，实现了定向器单元1与跟瞄单元2的拆卸运输，且复位后不影响激光跟瞄精度。

在本发明的一个优选实施例中，第一库德镜部件15为二维摆镜，通过调节第一库德镜部件15修正出射激光指向，使第一库德镜部件15的镜面与第二库德镜部件21的镜面精确平行。

在本发明的另一个实施例中，第一库德镜部件15与第二库德镜部件21不需要精确同轴，两者之间允许小的平移量，不影响系统性能，因此只需保证两个镜面精确平行即可。

拆卸后重新安装时通过调第一库德镜部件15的工作角度，可以修正拆装时产生的第一库德镜部件15和第二库德镜部件21的角位移量，第一库德镜部件15与第二库德镜部件21精确平行；但初始装调时需要保证由第一库德镜部件15射出的，进入第二库德镜部件21的光轴与跟瞄转台2的旋转中心轴精确平行。

图4示出了用于实现不同距离下激光会聚与输出的聚焦调焦组件11的结构，激光通过QBH接口111入射后，依次经过同轴的第一发射镜112、第二发射镜113和第三发射镜114；其中第三发射镜114设置在调焦平台115上，利用调焦平台提前标定第三发射镜114的位置，可以使不同作用距离下远场到靶光斑直径始终最小，保证系统处于最好聚焦能力。

在本发明的一个优选实施例中，如图5所示，跟瞄单元2还包括：用于实时反馈低慢小目标距离信息的激光测距模块23、用于夜晚配合精跟踪成像组件12使用的激光照明模块24、用于粗跟踪的中波红外热像仪25、通过内部配有力矩电机和编码器，实现对低慢小目标的闭环跟踪、瞄准的水平轴系电机26和垂直轴系电机27；垂直轴系电机27同时还配有导电滑环，用以实现2π立体角内对目标的精确打击。

在本发明的另一个实施例中，为了减小系统重量，跟瞄单元2的骨架采用铝镁合金，轴系采用钛合金材料，并且在结构上进行了轻量化设计。

在本发明的一个优选实施例中，如图6所示，跟瞄单元2位于定向器单元1上方，拆卸时松开固定螺栓，取下定位销，跟瞄单元2即可从激光定向器单元1取下；安装时，先通过预留止口5配合进行粗定位，然后再利用互成180°角两个定位销4进行定位，定位后锁紧固定螺栓，完成系统的快速安装；通过止口5配合，且设计上留有定位销4，可保证跟瞄单元2在重复拆卸、安装时具有足够高重复定位精度。

在本发明的一个优选实施例中，如图1所示的系统工作流程：

第一步，将定向器单元1与跟瞄单元2分别运至防御区附近的视线开阔处，如城市中楼顶天台；

第二步，将跟瞄转台单元2置于定向器单元1上方，止口5配合，销钉复位，系统上电；

第三步，利用粗跟踪红外系统捕获城市中低慢小目标，并确定威胁目标；

第四步，利用精跟踪锁定目标，提取脱靶量信息给伺服系统，伺服系统驱动水平轴系电机26和垂直轴系电机27实现对低慢小威胁目标精跟踪、瞄准；

第五步，同时利用激光测距模块23给出的距离反馈信息，伺服系统驱动聚焦调焦组件11实时修正激光聚焦位置，出射激光，直至击落目标；

第六步，寻找下一个低慢小威胁目标，重复第三步，直至完成对所有低慢小威胁目标的击落。

其中，第三步至第五步为具体闭环跟踪、瞄准过程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光跟瞄发射系统，其特征在于，包括：定向器单元(1)、与所述定向器单元(1)可拆卸连接的跟瞄单元(2)，由所述定向器单元(1)发出的激光进入所述跟瞄单元(2)，其光轴与所述跟瞄单元(2)的旋转中心轴精确平行。

2.根据权利要求1所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述定向器单元(1)与所述跟瞄单元(2)通过止口(5)配合，并设置有定位销(4)。

3.根据权利要求1所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述定向器单元(1)包括：聚焦调焦组件(11)、精跟踪成像组件(12)、合束镜部件(13)、主发射模块(14)和第一库德镜部件(15)；所述精跟踪成像组件(12)与所述合束镜部件(13)和所述主发射模块(14)同轴，所述第一库德镜部件(15)接收主发射模块(14)出射的激光并将其反射至所述跟瞄单元(2)。

4.根据权利要求3所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述合束镜部件(13)位于所述聚焦调焦组件(11)与精跟踪成像组件(12)的光轴相交位置处，通过调节所述合束镜部件(13)使激光光轴和精跟踪视轴精确同轴，再由所述主发射模块(14)共轴发射。

5.根据权利要求4所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述聚焦调焦组件(11)包括：同轴设置的QBH接口(111)、第一发射镜(112)、第二发射镜(113)和设置在调焦平台(115)上的第三发射镜(114)，通过提前标定所述第三发射镜(114)的位置，使不同作用距离下远场到靶光斑直径始终最小。

6.根据权利要求3所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述跟瞄单元(2)包括：第二库德镜部件(21)和第三库德镜部件(22)；所述第二库德镜部件(21)的镜面与所述第一库德镜部件(15)的镜面精确平行，用于接收所述第一库德镜部件(15)的出射光线并反射至所述第三库德镜部件(22)上；所述第三库德镜部件(22)设置在所述第二库德镜部件(21)的出射光路上，用于接收所述第二库德镜部件(21)的出射光线后，聚焦发射到远场。

7.根据权利要求6所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述第一库德镜部件(15)为对出射激光实现方位和俯仰两个方向修正的二维摆镜，通过调整所述第一库德镜部件(15)的工作角度，修正拆装时产生的与所述第二库德镜部件(21)产生的角位移量，使所述第一库德镜部件(15)与所述第二库德镜部件(21)镜面精确平行。

8.根据权利要求6所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述跟瞄单元(2)还包括：用于实时反馈低慢小目标距离信息的激光测距模块(23)、用于夜晚配合所述精跟踪成像组件(12)使用的激光照明模块(24)、用于粗跟踪的中波红外热像仪(25)、实现对低慢小目标的闭环跟踪和瞄准的水平轴系电机(26)和垂直轴系电机(27)。

9.根据权利要求8所述的激光跟瞄发射系统，其特征在于，所述垂直轴系电机(27)还配有用于实现2π立体角内对目标精确打击的导电滑环。

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