CN113701577B - 主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法 - Google Patents

主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，属于激光引信抗干扰领域。本发明充分利用主动激光与主动毫米波复合探测的体制优势，毫米波探测对云烟雾干扰不敏感，激光探测对有源电子干扰和箔条干扰不敏感，通过在一个结构内布局激光发射和接收的扇形光学视场、毫米波发射和接收扇形视场、收发光路和收发天线形成同等或接近的倾斜角度，以及结构上激光上下布局、毫米波收发天线对称分布在激光窗口左右，形成激光探测和毫米波探测的共口径探测布局方式，提高了激光引信复杂云烟雾背景下的性能，同时具有抗有源电子干扰和箔条干扰的能力。经试验验证，证明效果良好。

Description

主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法
技术领域
本发明属于激光引信抗干扰领域，具体涉及一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，尤其涉及对主动光学探测装置和主动毫米波探测装置的发射光学视场、接收光学视场、毫米波发射场；毫米波接收场；激光收发视场和毫米波收发视场的配合。
背景技术
国内、外现有的激光引信抗云烟雾干扰措施，主要采用辅助视场法、形体识别方法和复合毫米波探测手段等。
辅助视场法抗云烟雾干扰，主要是在主探测视场的基础上，附加另外的接收视场。理论上，如果是实体目标，则根据漫反射定律，附加的接收视场接收不到主探测视场中发射的激光回波信号；如果是云烟雾干扰，则附加的接收视场可接收到主探测视场中发射的激光回波信号。其缺点是有时候附加的接收视场接收到主探测视场中发射的激光回波信号比较弱，不能够形成干扰信号，从而引起激光引信在云烟雾干扰条件下误动作。
形体识别方法抗云烟雾干扰，其判别过程为：先对接收回波脉冲进行方位选通处理，利用距离变化率、目标宽度特征和后沿启动三种信息进行目标识别，如果三种方式均可以满足目标形体特征，就判定为目标，否则为非目标。这种方法的缺点，一是对抗云雾和沙尘干扰的能力低；二是对烟雾中的目标识别能力差，影响杀伤效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，以解决现有的抗云雾干扰方法对抗云雾和沙尘干扰的能力低；对烟雾中的目标识别能力差，影响杀伤效果的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：扇形激光接收视场的形成：
激光接收机(1)以弧矢面内角度βL1×子午面内角度LR的扇形接收光场接收激光，送入激光发射电路和接收电路(3)进行后续处理；激光接收机(1)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1；
步骤二：扇形激光发射视场的形成：
激光发射机(2)在激光发射电路和接收电路(3)的驱动下辐射出发散角度为弧矢面内βL2×子午面内LT的扇形激光光束；激光发射机(2)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2；
步骤三：扇形毫米波接收场的形成:
接收天线(4)以角度为弧矢面内βM1×子午面内MR的扇形接收场接收毫米波回波，送入毫米波射频电路和中频电路(6)进行后续处理；接收天线(4)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1；
步骤四：扇形毫米波发射场的形成:
发射天线(5)在毫米波射频电路和中频电路(6)的驱动下辐射出发散角度为弧矢面内βM2×子午面内MT的扇形毫米波波束；发射天线(5)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2；
步骤五：激光收发视场的上下布局:
激光接收机(1)和激光发射机(2)以间距L1在圆柱体表面进行上下布局；
步骤六：毫米波收发视场在激光窗口两边布局:
接收天线(4)和发射天线(5)以间距L在圆柱体表面进行左右布局，并且对称分布在激光接收机(1)和激光发射机(2)的两侧。
进一步地，βL1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL1＝360°/N1；LR的取值原则是满足大于LT的要求；αL1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
进一步地，βL2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL2＝360°/N1；LT的取值原则是不大于LR；αL2的取值原则是等于或稍大于αL1。
进一步地，βM1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM1＝360°/N1；MR的取值原则是满足大于等于MT的要求；αM1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
进一步地，βM2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM2＝360°/N1；MT的取值原则是不大于MR；αM2的取值原则是等于αM1。
进一步地，整个圆周可安装该组件的数量N1可选
Figure BDA0003225026470000031
组。
进一步地，L1的取值原则为不小于激光收发窗口中心距尺寸+6mm。
进一步地，L的取值原则为不小于激光收发窗口的较大的尺寸。
进一步地，扇形接收光场βL1选15°～130°，LR选0.5°～5°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1选0°～50°；扇形发射光场βL2选15°～130°，LR选0.1°～3°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2选0°～50°；扇形毫米波接收场βM1选15°～150°，MR选3.5°～15°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1选-30°～30°；扇形毫米波发射场βM2选15°～130°，MT选3.5°～15°；相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2选-30°～30°。
进一步地，上下布局的激光发射场中心和激光接收场中心间距L1选10mm～80mm；对称分布在激光收发窗口的左右两侧的毫米波收发天线间距L选18mm～63mm。
(三)有益效果
本发明提出一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，本发明充分利用主动激光与主动毫米波复合探测的体制优势，毫米波探测对云烟雾干扰不敏感，激光探测对有源电子干扰和箔条干扰不敏感，通过在一个结构内布局激光发射和接收的扇形光学视场、毫米波发射和接收扇形视场、收发光路和收发天线形成同等或接近的倾斜角度，以及结构上激光上下布局、毫米波收发天线对称分布在激光窗口左右，形成激光探测和毫米波探测的共口径探测布局方式，提高了激光引信复杂云烟雾背景下的性能，同时具有抗有源电子干扰和箔条干扰的能力。经试验验证，证明效果良好。
附图说明
图1为本发明激光与毫米波共口径复合探测装置视场配合布局图；
图2为激光收发视场布局图；
图3为毫米波收发视场布局图。
其中，1是激光接收机，2是激光发射机，3是激光发射电路和接收电路，4是接收天线，5发射天线，6是毫米波射频电路和中频电路。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法,实现主动激光与主动毫米波共口径复合探测，利用毫米波探测对云烟雾不敏感的特性，从而降低激光引信在云烟雾中的虚警率，提高激光引信复杂云烟雾背景下的性能，并且能够提高引信抗有源电子干扰和箔条干扰的能力。
本发明涉及对主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的集成布局方法。本发明识别的步骤为：激光扇形发射视场；激光扇形接收视场；毫米波扇形发射场；毫米波扇形接收场；激光收发视场的上下布局；毫米波收发视场在激光窗口两边对称布局。该集成探测装置经抗烟雾干扰、有源无线电干扰和箔条干扰测试试验，证明效果良好。
本发明充分利用主动激光与主动毫米波复合探测的体制优势，毫米波探测对云烟雾干扰不敏感，激光探测对有源电子干扰和箔条干扰不敏感，通过在一个结构内布局激光发射和接收的扇形光学视场、毫米波发射和接收扇形视场、收发光路和收发天线形成同等或接近的倾斜角度，以及结构上激光上下布局、毫米波收发天线对称分布在激光窗口左右，形成激光探测和毫米波探测的共口径探测布局方式，提高了激光引信复杂云烟雾背景下的性能，同时具有抗有源电子干扰和箔条干扰的能力。经试验验证，证明效果良好。
如图1-3所示，一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，基于在一个结构内布局激光发射和接收的扇形光学视场、毫米波发射和接收扇形视场、轴向收发光路和收发天线形成同等或接近的倾斜角度，以及结构上激光上下布局、毫米波收发天线对称分布在激光窗口左右，形成了激光探测和毫米波探测的共口径探测布局方式，其特征在于：
步骤一：扇形激光接收视场的形成：
激光接收机(1)以角度βL1(弧矢面内)×LR(子午面内)的扇形接收光场接收激光，送入激光发射电路和接收电路(3)进行后续处理；激光接收机(1)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1。βL1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL1＝360°/N1；LR的取值原则是满足大于LT的要求；αL1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
步骤二：扇形激光发射视场的形成：
激光发射机(2)在激光发射电路和接收电路(3)的驱动下辐射出发散角度为βL2(弧矢面内)×LT(子午面内)的扇形激光光束；激光发射机(2)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2。βL2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL2＝360°/N1；LT的取值原则是不大于LR；αL2的取值原则是等于或稍大于αL1。
步骤三：扇形毫米波接收场的形成:
接收天线(4)以角度为βM1(弧矢面内)×MR(子午面内)的扇形接收场接收毫米波回波，送入毫米波射频电路和中频电路(6)进行后续处理；接收天线(4)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1。βM1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM1＝360°/N1；MR的取值原则是满足大于等于MT的要求；αM1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
步骤四：扇形毫米波发射场的形成:
发射天线(5)在毫米波射频电路和中频电路(6)的驱动下辐射出发散角度为βM2(弧矢面内)×MT(子午面内)的扇形毫米波波束；发射天线(5)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2。βM2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM2＝360°/N1；MT的取值原则是不大于MR；αM2的取值原则是等于αM1。
步骤五：激光收发视场的上下布局:
激光接收机(1)和激光发射机(2)以间距L1在圆柱体表面进行上下布局。L1的取值原则为不小于激光收发窗口中心距尺寸+6mm。
步骤六：毫米波收发视场在激光窗口两边布局:
接收天线(4)和发射天线(5)以间距L在圆柱体表面进行左右布局，并且对称分布在激光接收机(1)和激光发射机(2)的两侧。L的取值原则为不小于激光收发窗口的较大的尺寸。
实施例1
在本发明的一个实施例中，扇形接收光场βL1为90°，LR为3°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL为25°；扇形发射光场βL2为90°，LT为1°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2为25°；扇形毫米波接收场βM1为90°，MR为9°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1为25°；扇形毫米波发射场βM2为90°，MT为9°；相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2为25°；上下布局的激光发射场中心和激光接收场中心间距L1为24.5mm；对称分布在激光收发窗口的左右两侧的毫米波收发天线间距L为36mm；整个圆周可安装该组件的数量N1为4组。
实施例2
一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，:包括以下步骤：
步骤一：扇形激光接收视场的形成：
激光接收机(1)以角度βL1(弧矢面内)×LR(子午面内)的扇形接收光场接收激光，送入激光发射电路和接收电路(3)进行后续处理；激光接收机(1)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1。βL1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL1＝360°/N1；LR的取值原则是满足大于LT的要求；αL1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
步骤二：扇形激光发射视场的形成：
激光发射机(2)在激光发射电路和接收电路(3)的驱动下辐射出发散角度为βL2(弧矢面内)×LT(子午面内)的扇形激光光束；激光发射机(2)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2。βL2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL2＝360°/N1；LT的取值原则是不大于LR；αL2的取值原则是等于或稍大于αL1。
步骤三：扇形毫米波接收场的形成:
接收天线(4)以角度为βM1(弧矢面内)×MR(子午面内)的扇形接收场接收毫米波回波，送入毫米波射频电路和中频电路(6)进行后续处理；接收天线(4)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1。βM1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM1＝360°/N1；MR的取值原则是满足大于等于MT的要求；αM1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
步骤四：扇形毫米波发射场的形成:
发射天线(5)在毫米波射频电路和中频电路(6)的驱动下辐射出发散角度为βM2(弧矢面内)×MT(子午面内)的扇形毫米波波束；发射天线(5)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2。βM2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM2＝360°/N1；MT的取值原则是不大于MR；αM2的取值原则是等于αM1。
步骤五：激光收发视场的上下布局:
激光接收机(1)和激光发射机(2)以间距L1在圆柱体表面进行上下布局。L1的取值原则为不小于激光收发窗口中心距尺寸+6mm。
步骤六：毫米波收发视场在激光窗口两边布局:
接收天线(4)和发射天线(5)以间距L在圆柱体表面进行左右布局，并且对称分布在激光接收机(1)和激光发射机(2)的两侧。L1的取值原则为不小于激光收发窗口的较大的尺寸。
其中，扇形接收光场βL1可选15°～130°，LR可选0.5°～5°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1可选0°～50°；扇形发射光场βL2可选15°～130°，LR可选0.1°～3°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2可选0°～50°；扇形毫米波接收场βM1可选15°～150°，MR可选3.5°～15°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1可选-30°～30°；扇形毫米波发射场βM2可选15°～130°，MT可选3.5°～15°；相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2可选-30°～30°；上下布局的激光发射场中心和激光接收场中心间距L1可选10mm～80mm；对称分布在激光收发窗口的左右两侧的毫米波收发天线间距L可选18mm～63mm；整个圆周可安装该组件的数量N1可选
Figure BDA0003225026470000071
组。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：扇形激光接收视场的形成：
激光接收机(1)以弧矢面内角度βL1×子午面内角度LR的扇形接收光场接收激光，送入激光发射电路和接收电路(3)进行后续处理；激光接收机(1)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1；
步骤二：扇形激光发射视场的形成：
激光发射机(2)在激光发射电路和接收电路(3)的驱动下辐射出发散角度为弧矢面内角度βL2×子午面内角度LT的扇形激光光束；激光发射机(2)相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2；
步骤三：扇形毫米波接收场的形成:
接收天线(4)以角度为弧矢面内角度βM1×子午面内角度MR的扇形接收场接收毫米波回波，送入毫米波射频电路和中频电路(6)进行后续处理；接收天线(4)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1；
步骤四：扇形毫米波发射场的形成:
发射天线(5)在毫米波射频电路和中频电路(6)的驱动下辐射出发散角度为弧矢面内角度βM2×子午面内角度MT的扇形毫米波波束；发射天线(5)相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2；
步骤五：激光收发视场的上下布局:
激光接收机(1)和激光发射机(2)以间距L1在圆柱体表面进行上下布局；
步骤六：毫米波收发视场在激光窗口两边布局:
接收天线(4)和发射天线(5)以间距L在圆柱体表面进行左右布局，并且对称分布在激光接收机(1)和激光发射机(2)的两侧。
2.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，βL1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL1＝360°/N1；LR的取值原则是满足大于LT的要求；αL1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
3.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，βL2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βL2＝360°/N1；LT的取值原则是不大于LR；αL2的取值原则是等于或稍大于αL1。
4.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，βM1的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM1＝360°/N1；MR的取值原则是满足大于等于MT的要求；αM1的取值原则是垂直于圆柱面轴线或前倾。
5.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，βM2的取值原则是该探测装置在一个圆周上安装N1只，则βM2＝360°/N1；MT的取值原则是不大于MR；αM2的取值原则是等于αM1。
6.如权利要求2-5任一项所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，整个圆周安装该探测装置的数量N1为
Figure FDA0004087079960000021
7.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，L1的取值原则为不小于激光收发窗口中心距尺寸+6mm。
8.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，L的取值原则为不小于激光收发窗口的较大的尺寸。
9.如权利要求1所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，扇形接收光场βL1选15°～130°，LR选0.5°～5°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL1选0°～50°；扇形发射光场βL2选15°～130°，LR选0.1°～3°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αL2选0°～50°；扇形毫米波接收场βM1选15°～150°，MR选3.5°～15°，相对于圆柱体轴线倾斜角度αM1选-30°～30°；扇形毫米波发射场βM2选15°～130°，MT选3.5°～15°；相对于圆柱体轴线倾斜角度αM2选-30°～30°。
10.如权利要求9所述的主动激光与主动毫米波共口径复合探测装置的布局方法，其特征在于，上下布局的激光发射场中心和激光接收场中心间距L1选10mm～80mm；对称分布在激光收发窗口的左右两侧的毫米波收发天线间距L选18mm～63mm。
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