半主动激光制导中光斑参数分析

李响 安岩 王超 谢欣欣

摘要：在激光制导广泛应用于各国的背景下，由于试验场所要求复杂，天气影响等问题，提出半主动激光制导方式，在整个试验当中，激光光斑的分析至关重要，决定着整个试验的成败，分析了影响激光光斑变化的影响因素，从而采取相关措施进而提高试验的总体性能。

关键词：激光制导；激光半主动导引头；半实物仿真；光斑尺寸；

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（B）-0000-00

1激光半主动制导的发展意义

由于激光具有单色性好、方向性好，发射束散角小等优点，所以敌方很难进行有效的电子信息干扰。可采取多种编码的方式，使得不同武器拥有同时攻击很多目标的杀伤性能力。半主动制导导弹的实战效率高，它也存在一些问题，比如容易受到天气和战场条件的影响。世界各国正加速研制高性能的目标捕获、跟踪系统，从而在未来战争里发挥最大的优势。

2光斑尺寸分析：

半主动激光制导中，光斑的尺寸分析以及变化特别重要，直接影响激光制导的参数。本文采用不同波段的光源进行分析。光斑尺寸的变化由分析可知，主要由两个方面引起，首先是激光照射器与攻击目标间的距离会引起光斑的大小发生改变，激光照射器发射激光照到目标后，其光斑的大小由激光照射器的发射束散角决定，由于目标距离的变化使得导引头所接收到的光斑尺寸也在变化。按基本的几何光学设计，可仿真出下图1（a）的结果：

（a）光斑尺寸随导弹距离变化曲线 （b） 光斑尺寸随导弹距离的变化速率

但是由于实际情况会有些出入，对于导引头的探测器的四象限光电探测器，在捕获阶段，目标进入探测器视场，如果跟踪稳定，光斑应该集中在某一象限上，它只可以检测出大致的方位，但是由于检测精度比较差，需调节导弹的视轴角度，进而将光斑引入到探测器的中心位置，之后再引入跟踪部分。当光斑的尺寸很小难以观测时，视轴的检测精度比较高，但是检测的范围有限、较小，光斑过小，在探测器的死区内，信号将会丢失，捕获失败，通常取光斑的大小为近似四象限探测器的光敏面，这样可以保证效果，当导引头的距离与目标间隔比较远时，成像在探测器光敏面的光斑非常小，至少要大于探测器的沟道宽度，所以需要安装变焦系统，解决离焦或散斑问题，使得光斑的大小变化成线性关系，由于视轴检测精度的降低，却增加了检测范围。通过对总体系统中导引头接收到的光斑尺寸的理论数据可知，影响导引头接收到光斑尺寸变化的主要因素为：导弹距目标的实际距离以及导弹的地平角。可以通过计算机仿真得出下图2（b）的结果。

从图中我们可以得到以下的结论，导引头接收到的光斑尺寸会随着导弹距离的减小而增大，当距离特别大时，光斑的尺寸变化比较缓慢，有一个平缓的过程，当距离小于盲区后，光斑尺寸会迅速的变大，曲线特别陡，上图进一步证明了上述观点。

3不同波段光斑特性分析

本文选择1064nm和650nm波长的光源进行试验，由于两个波长一个是不可见光，一个是可见光，这样给试验的理论以及实际论证提供了很大的参考价值。

上面三幅图片中，图a是经过光纤的激光最大光斑图，图b图c分别是激光器经过能量衰减最强和最弱的最大光斑图片，从图片中可明显看出激光器激光图片的杂散光比较强，光斑信号强度分布相对不均匀。下图3为图像处理后激光器输出所对应的图片。

4结束语

本文从实际情况出发，结合了本实验室的条件进行了实验，得出了导引头接收不同波段激光的光斑大小，亮度变化，以及分析了影响导弹导引头接收光斑尺寸变化的因素，符合半主动激光制导的要求，具有进一步研究的意义。

参考文献：

[1]高志杰，张安京，史国华.风标式激光导引头光电建模与仿真[J].光电工程，2007，34（1）：4-8.

[2]刘志国，张金生，王仕成.激光制导炸弹数字仿真研究[J]. 系统仿真学报，2005，17（7）：1757-1759.

[3]张金生，王仕成.激光制导武器仿真系统视线角精确控制研究[J]. 电光与控制，2005，12（4）：19-23.

[4]施德恒，熊水英.激光半主动寻的制导导弹发展综述.红外技术，2000，22（5）

[5]郭修煌.精确制导技术.国防工业出版社，1999