半導(dǎo)體激光二極管為基礎(chǔ)的目標(biāo)模擬器研究

焦宇雷　衛(wèi)龍龍

摘? 要：鐳射攻擊對象仿真裝置是鐳射高能量激光引導(dǎo)型武器裝備開發(fā)、制造和部分實體模擬驗證時的主要試驗裝備之一，該裝備能夠模擬仿真伴隨氣候因素、攻擊對象波形反饋特點和移動位置變動而隨之反應(yīng)的鐳射高能量激光脈沖數(shù)據(jù)信息，為鐳射能量引導(dǎo)型武器裝備供應(yīng)和真實作戰(zhàn)條件比較相似的鐳射攻擊對象波形反饋數(shù)據(jù)信息，方便考查鐳射制導(dǎo)探頭的追蹤能力。文章選取了1065nm半導(dǎo)體鐳射二極管為基礎(chǔ)的鐳射攻擊對象仿真裝置規(guī)劃解決方法，模仿真實戰(zhàn)場上收到的鐳射攻擊對象的反饋波形，可能符合多類型鐳射半自動制導(dǎo)探頭開發(fā)要求。

關(guān)鍵詞：鐳射攻擊對象仿真裝置;半自動制導(dǎo)探頭;攻擊對象反饋信息;研究

中圖分類號：TJ765.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0078-02

Abstract： The laser target simulation device is one of the main test equipment for the development， manufacture and simulation verification of laser high energy laser-guided weapon equipment. The equipment can simulate the laser high energy laser pulse data information which is accompanied by climatic factors， the waveform feedback characteristics of the target and the change of moving position. It is convenient to check the tracking capability of the laser guidance probe by feedback the data for the laser target whose supply of laser energy-guided weapons and equipment is similar to the real combat conditions. In this paper， the planning solution of laser target simulation device based on 1065nm semiconductor laser diode is selected to imitate the feedback waveform of laser target received in the real battlefield， which may meet the development requirements of multi-type laser semi-automatic guidance probe.

Keywords： laser target simulation device; semi-automatic guidance probe; target feedback information; research

引言

鐳射激光導(dǎo)引武器裝備因其引導(dǎo)精準(zhǔn)度高、抵抗干擾性能好、整體構(gòu)造簡易、造價不高的優(yōu)點逐漸獲取了區(qū)域戰(zhàn)爭中主要的戰(zhàn)術(shù)位置，得到了愈發(fā)大范圍的關(guān)注。伴隨著鐳射激光精確制準(zhǔn)引導(dǎo)解決方案愈發(fā)地使用在導(dǎo)彈裝備武器體系中，鐳射激光半自動制導(dǎo)頭的開發(fā)設(shè)計要求持續(xù)提升。怎樣完整客觀地校驗鐳射半自動制導(dǎo)探頭的功能參數(shù)，是困擾制導(dǎo)探頭開發(fā)制造進程中相關(guān)科研工作者的主要難點之一。外部實驗場地進行的實驗往往是采用攻擊真實的攻擊對象測試的形式，該方案一般情況下需要耗費大量資金，經(jīng)濟性指標(biāo)不能滿足設(shè)計規(guī)劃的需要。然而鐳射攻擊對象仿真裝置能夠給鐳射半自動制導(dǎo)探頭供應(yīng)鐳射波形反饋信息，以此檢驗制導(dǎo)探頭的精度、數(shù)字信號識別程度、捕捉飛行角速度和變動數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出特點等等功能參數(shù)，并且針對制導(dǎo)探頭全面功能指標(biāo)給出了科學(xué)合理完整的評估。經(jīng)過歸納鐳射半自動制導(dǎo)探頭開發(fā)進程中需要通過的模擬驗證要求，文章給出了一項能夠調(diào)節(jié)能量大小型的鐳射攻擊對象仿真數(shù)據(jù)信息源頭的設(shè)計理念，采用調(diào)整信息源頭輸出能量值及光點的面積來給制導(dǎo)探頭供給引導(dǎo)數(shù)據(jù)信號源，謀求符合制導(dǎo)探頭調(diào)整、試驗、部分實體目標(biāo)模擬武器裝備各種動作時對仿真數(shù)據(jù)信息源頭的要求。

1 鐳射半自動制導(dǎo)探頭試驗裝置系統(tǒng)

鐳射半自動制導(dǎo)探頭進行試驗的同時，把制導(dǎo)探頭設(shè)置于旋轉(zhuǎn)平臺的固定基礎(chǔ)底座上，鐳射攻擊對象仿真裝置的光線發(fā)射口設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺支撐架上，保證制導(dǎo)探頭的光線軸向中心和鐳射攻擊對象仿真裝置的光線發(fā)射口的中心維持在同一中心的狀態(tài)。鐳射攻擊對象仿真裝置釋放的平行分布的鐳射激光束與制導(dǎo)探頭光軸形成的夾角（銳角）就是制導(dǎo)探頭光軸與攻擊對象觀察視線之間存在的角度。監(jiān)控指揮中心操縱旋轉(zhuǎn)平臺控制器指揮旋轉(zhuǎn)平臺支撐架旋轉(zhuǎn)運動，連帶操縱鐳射攻擊對象仿真裝置相對制導(dǎo)探頭的觀察角度進行動作，以此來模仿攻擊對象觀察視線與制導(dǎo)探頭觀測軸線之間的空間相對位置狀況[1]，達(dá)到模仿制導(dǎo)探頭瞬間視角、追蹤目標(biāo)范圍、追蹤反應(yīng)時間等等諸多性能參數(shù)的試驗?zāi)康摹２捎谜{(diào)整鐳射攻擊對象仿真裝置釋放的鐳射激光的能量的方法，能夠模擬現(xiàn)場作戰(zhàn)進程中制導(dǎo)探頭捕捉到的鐳射激光附帶的能量多少，并且以此來檢測制導(dǎo)探頭的精度、信號變化范疇和變化模擬功效。經(jīng)過配置鐳射攻擊對象仿真裝置發(fā)光周期和解碼策略，校驗制導(dǎo)探頭精準(zhǔn)解碼追蹤效果。采用配置鐳射攻擊對象仿真裝置發(fā)光波形信息，校驗制導(dǎo)探頭的波形操控能力。

2 鐳射攻擊對象仿真裝置功效和構(gòu)成

鐳射攻擊對象仿真裝置是一類鐳射半自動制導(dǎo)探頭調(diào)整、測試和部分實體目標(biāo)模擬動作時的關(guān)鍵試驗設(shè)備，該裝備的核心能力是釋放鐳射激光半自動制導(dǎo)探頭試驗、模擬進程中和光學(xué)信號接收裝置有關(guān)的諸多試驗用輸入數(shù)據(jù)信息，能夠釋放規(guī)定的激光脈沖數(shù)據(jù)信息、精準(zhǔn)解碼激光脈沖數(shù)據(jù)信息、鐳射聚焦同步電子脈沖數(shù)據(jù)信息等等，并且模仿各種各樣峰值功率密度的激光脈沖數(shù)據(jù)信息。與此同時，鐳射攻擊對象仿真裝置可使用RS242通信數(shù)據(jù)端口和上位機互聯(lián)互通，借此來實現(xiàn)針對制導(dǎo)探頭的智能化試驗。鐳射攻擊對象仿真裝置專為1065nm的波長優(yōu)化設(shè)計理念，一般是由鐳射仿真裝置系統(tǒng)、鐳射光源調(diào)整裝置及光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)中，鐳射攻擊對象仿真裝置系統(tǒng)能夠供給擁有特定能量密度和光點面積可調(diào)整的鐳射攻擊對象模擬光束，光源控制系統(tǒng)控制目標(biāo)通道和激光器生成彈接近過程中激光光斑尺寸和能量變化情況，光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)能夠把鐳射光束轉(zhuǎn)化為平行光束后釋放出來，從而給制導(dǎo)探頭供應(yīng)超遠(yuǎn)視距并且現(xiàn)實的鐳射反饋數(shù)據(jù)信息[2]。

3 鐳射標(biāo)靶仿真裝置重要零組件規(guī)劃

在鐳射標(biāo)靶仿真裝置的理論規(guī)劃進程中，非常重要的是鐳射脈沖數(shù)據(jù)的輸出、鐳射數(shù)據(jù)能效的改進、鐳射數(shù)據(jù)的擴容能力和光能的功能管控。

3.1 鐳射脈沖數(shù)據(jù)輸出模組

激光脈沖信號發(fā)生模塊采用激光二極管設(shè)計1065nm半導(dǎo)體光源驅(qū)動電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)1065nm波長脈沖光源信號，激光二極管是一種高功率密度并具有極高量子效率的器件，輸出激光功率強弱由注入電流的大小決定，通過儲能電容器對激光二極管快速放電控制激光脈寬寬度，與此同時經(jīng)過針對供電電流采集反應(yīng)操控蓄能電池容量的蓄能電壓，進而實現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)出供電電流的目的。與此同時，發(fā)光二極管構(gòu)造內(nèi)部搭載半導(dǎo)體熱能電能冷卻裝置，經(jīng)過光能操控模組操控外面溫度控制電子線路，確保發(fā)光二極管發(fā)出的波型長度與能效平穩(wěn)恒定。

3.2 鐳射數(shù)據(jù)能效可調(diào)系統(tǒng)

鐳射仿真模仿的是鐳射制導(dǎo)頭收發(fā)的鐳射標(biāo)靶回波數(shù)據(jù)，所以要求掌握真實戰(zhàn)爭進程中回波信息狀況。在鐳射攻擊對象仿真裝置的全部作業(yè)進程中，鐳射在空氣中發(fā)出的激光傳輸光路圖（見圖1）[3]。鐳射信息能效控制模組經(jīng)過多重光能減弱裝置驅(qū)使電子線路使光能減弱裝置供應(yīng)特定能效的電子參數(shù)來管控發(fā)出能效減弱數(shù)值，使輸出功率動態(tài)范圍≥55dB，高精準(zhǔn)度電壓控制電路以及大電流驅(qū)動電路，確保光學(xué)衰減器的衰減控制精度和衰減范圍，以測試導(dǎo)引頭的靈敏度和動態(tài)范圍。

3.3 光源操控系統(tǒng)

鐳射標(biāo)靶仿真裝置具備很多作業(yè)狀態(tài)，依照導(dǎo)制導(dǎo)頭作業(yè)狀態(tài)一般分成機照狀態(tài)與地照狀態(tài);依照制導(dǎo)頭試驗要求一般分為試驗狀態(tài)與模擬狀態(tài)。試驗狀態(tài)下，鐳射標(biāo)靶仿真裝置發(fā)出的光脈沖信息能效頻率等數(shù)據(jù)能夠采用操控端口進行設(shè)置;在模擬狀態(tài)下，鐳射標(biāo)靶仿真裝置依據(jù)選取的模擬曲線自行發(fā)出時長-能效變化參數(shù)趨近現(xiàn)實運行狀況下的光脈沖信息;在打開機照情況下，鐳射標(biāo)靶仿真裝置發(fā)出時的順序嚴(yán)厲管控的鐳射發(fā)出相同一致的信息，能夠針對制導(dǎo)頭實行更加完全地仿真試驗。

3.4 鐳射標(biāo)靶仿真裝置硬件構(gòu)成

激光標(biāo)靶仿真裝置的主要電器電子元件的線路一般含有發(fā)光二極管、光能量驅(qū)動電子線路、光譜可調(diào)節(jié)式裝置、同步參數(shù)調(diào)節(jié)電子線路、光能管控電子線路等等。

3.5 鐳射打擊標(biāo)靶仿真程序

參照激光半自動制導(dǎo)頭的試驗時間先后順序，確保激光標(biāo)靶仿真程序的作業(yè)規(guī)程，并且實行程序研發(fā)項目。激光標(biāo)靶仿真程序用電體系檢測以后，收發(fā)上位機的輸出端口信號實行對應(yīng)的處置，發(fā)出相關(guān)應(yīng)的鐳射脈沖指令。激光標(biāo)靶仿真程序包含智能操控程序與即時通信程序。裝在工控機中實現(xiàn)對激光目標(biāo)模擬器的遠(yuǎn)程控制?？刂栖浖贒SP數(shù)據(jù)處理技術(shù)，采用C語言開發(fā)，主要負(fù)責(zé)從接收的串口指令中提取工作模式等參數(shù)設(shè)置信息，并控制程序測試流程，對硬件部分輸出命令與參數(shù)，進而把監(jiān)測數(shù)據(jù)輸送給通信程序中心。

4 實踐使用

依照本文提到的規(guī)劃解決方案展開鐳射目標(biāo)模擬器的開發(fā)設(shè)計， 并且經(jīng)過了試驗論證，實際功率周期等參數(shù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)劃需求，已經(jīng)在很多鐳射半自動制導(dǎo)頭的開發(fā)制造工藝過程中得到廣泛使用。鐳射半自動制導(dǎo)頭試驗?zāi)M進程中收到的動能參照圖，橫向水平坐標(biāo)是模擬仿真時長，縱向垂直坐標(biāo)是動能回收規(guī)整數(shù)值。鐳射半自動制導(dǎo)頭現(xiàn)實彈道實驗進程中目標(biāo)動能回收參照圖，橫向水平坐標(biāo)是時長，縱向垂直坐標(biāo)是動能回收規(guī)整數(shù)值。

5 結(jié)論

綜上所述，文章描述了鐳射攻擊對象仿真裝置的主要作用和工作原理，給出了一類常規(guī)鐳射攻擊對象仿真裝置規(guī)劃手段，能夠模仿實地戰(zhàn)爭情況下的鐳射攻擊對象反饋信息，更加完善地完成針對鐳射高性能激光制導(dǎo)探頭的作用和能效校驗，能夠使用在若干類型鐳射高性能激光半自動制導(dǎo)探頭的開發(fā)、試驗、校核和模擬實驗中，提升制導(dǎo)頭的開發(fā)量產(chǎn)功效與定位精準(zhǔn)度，與此同時大幅度地降低了試驗預(yù)算。

參考文獻(xiàn)：

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