一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置、方法及系统

摘要

本发明公开了一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置、方法及系统。该装置中，干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器、光束变换器和光束投影系统；大气传输模拟器包括偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器；大气传输模拟器设置在光束发生器的输出光路上；光束变换器设置在大气传输模拟器的输出光路上；光束投影系统设置在光束变换器的输出光路上；漫反射板设置在光束投影系统的投射光路上；导引头测试系统设置在漫反射板的反射光路上；人机交互系统分别与干扰光场生成系统和导引头测试系统连接。本发明能够在现场对复杂气象条件进行实时在线模拟，综合分析激光大气传输过程中引入的干扰，提高抗干扰性能的检测精度。

说明书

技术领域

本发明涉及激光制导设备模拟检测技术领域，特别是涉及一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置、方法及系统。

背景技术

激光制导设备的抗干扰性能好坏直接决定打击目标的精度，所以必须要对激光制导设备的抗干扰性能进行全面准确的评估，只有进行准确评估后才能指导激光制导武器的设计定型以及后期的保养和维护，因此准确评估激光制导设备的抗干扰性能对于确保激光制导设备的制导性能具有重要的意义。

激光制导设备的抗干扰性能检测方法主要有三种，一是外场实测法，二是全数字仿真法，三是半实物仿真法，其中半实物仿真法结合了前两种检测方法的优势，已大量的被国内外研究机构所采用。

半实物仿真法是指将被测设备的导引头引入仿真回路中，通过模拟各种干扰手段来测试导引头的实际输出结果，并根据实际输出结果对该导引头进行抗干扰性能的评估。目前已有一些国内外研究机构研制了激光制导设备的半实物仿真系统，如某学院研制的激光半主动制导武器半实物仿真系统以及美国陆军导弹指挥部先进仿真中心的半实物仿真系统。但是目前国内外所研制的半实物仿真系统往往只支持各种主动干扰手段的测试，忽略了激光大气传输过程中引入的干扰。

激光的传输受大气状况影响较大，特别是在大气湍流以及导弹飞行过程中的气动光学效应影响下，激光光斑会发生能量漂移以及光斑闪烁等现象，极大的影响导弹的制导精度。

基于上述问题，如何提高激光制导设备的抗干扰性能的检测精度成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置、方法及系统，综合考虑激光在大气中的传输过程中引入的干扰，以提高抗干扰性能检测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置，包括：干扰光场生成系统、漫反射板、导引头测试系统和人机交互系统；

所述干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器、光束变换器和光束投影系统，所述大气传输模拟器包括偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器；所述光束发生器用于产生激光光束；所述偏振片、所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器依次设置在所述光束发生器的输出光路上，所述大气传输模拟器用于模拟不同气象条件下的激光传输通道，并利用所述通道对所述激光光束进行处理；所述光束变换器设置在所述第二空间光调制器的输出光路上，用于依据导弹的方位、速度和制导距离改变经所述大气传输模拟器处理后的激光光束的大小；所述光束投影系统设置在所述光束变换器的输出光路上，用于将所述光束变换器处理后的激光光束投射到所述漫反射板上；

所述漫反射板设置在所述光束投影系统的投射光路上，用于将经所述光束投影系统投射的激光光束反射到所述导引头测试系统中；

所述导引头测试系统设置在所述漫反射板的反射光路上，用于根据所述漫反射板反射的激光光束产生偏转量；

所述人机交互系统分别与所述干扰光场生成系统和所述导引头测试系统连接，用于控制所述干扰光场生成系统，并依据所述偏转量确定所述激光制导设备的抗干扰性能。

可选的，所述光束投影系统具体为第三空间光调制器。

可选的，所述光束发生器具体包括第一激光二极管、第二激光二极管、第一分束镜和扩束准直光学系统；

所述第一激光二极管用于产生激光制导光束，所述第二激光二极管用于产生指示激光光束，所述第一分束镜设置在所述第一激光二极管和所述第二激光二极管产生的光束的会聚点处，用于将所述激光制导光束和所述指示激光光束合束，所述扩束准直光学系统设置在所述第一分束镜的输出光路上，用于对合束光束进行扩束，形成平行的合束光束。

可选的，所述抗干扰性能检测装置还包括第二分束器、第一滤光片、第二滤光片和第三分束器；

所述第二分束器设置在所述扩束准直光学系统的输出光路上，用于将所述平行的合束光束分为第一光束和第二光束；

所述第一滤光片设置在所述第一光束的光路上，用于滤除所述第一光束中的所述指示激光光束，所述第一滤光片的输出光路上设置所述大气传输模拟器；

所述第二滤光片在设置在所述第二光束的光路上，用于滤除所述第二光束中的所述激光制导光束；

所述第三分束器设置在经所述大气传输模拟器处理后形成的激光制导光束和经所述第二滤光片处理后形成的指示激光光束的会聚点处，用于对经所述大气传输模拟器处理后形成的激光制导光束和经所述第二滤光片处理后形成的指示激光光束进行合束。

可选的，所述抗干扰性能检测装置还包括第一平面反射镜和第二平面反射镜；

所述第一平面反射镜设置在所述第二光束的光路上，用于将所述第二光束反射到所述第二滤光片中；

所述第二平面反射镜设置在所述经所述第二滤光片处理后形成的指示激光光束的光路上，用于将所述经所述第二滤光片处理后形成的指示激光光束反射到所述第三分束器中。

可选的，所述光束变换器包括电控变焦光学系统和可调谐光衰减器，所述电控变焦光学系统和所述可调谐光衰减器依次设置在所述大气传输模拟器的输出光路上。

可选的，所述导引头测试系统包括被测导引头、导引头舵机模拟器和控制电路；

所述被测导引头分别与所述导引头舵机模拟器和所述控制电路连接，所述被测导引头用于依据所述漫反射板反射的激光光束，产生偏转信号，并将所述偏转信号发送至所述控制电路，所述控制电路用于产生偏转控制信号，控制所述导引头舵机模拟器产生偏转量。

可选的，所述抗干扰性能检测装置还包括外壳，所述外壳包括第一壳体和第二壳体；

所述干扰光场生成系统设置在所述第一壳体内，所述导引头测试系统设置在所述第二壳体内，所述第一壳体和所述第二壳体分别通过可伸缩连接杆与所述漫反射板连接，所述第一壳体靠近所述漫反射板的一侧设置有第一通孔，所述所述第二壳体靠近所述漫反射板的一侧设置有第二通孔，所述第一通孔用于将所述干扰光场生成系统生成的激光光束投射到所述漫反射板上，所述第二通孔用于所述导引头测试系统接收所述漫反射板反射的激光光束。

本发明还提供了一种激光制导设备的抗干扰性能检测方法，所述抗干扰性能检测方法用于一种抗干扰性能检测装置，所述抗干扰性能检测装置包括干扰光场生成系统、漫反射板、导引头测试系统和人机交互系统，所述干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器、光束变换器和光束投影系统，所述大气传输模拟器包括偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器，所述导引头测试系统包括被测导引头、导引头舵机模拟器和控制电路，所述抗干扰性能检测方法包括：

控制所述光束发生器产生激光制导光束和指示激光光束；

控制所述大气传输模拟器处于完全透射状态，产生未经干扰的激光制导光束；

依据导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述光束变换器改变所述未经干扰的激光制导光束的大小；

控制所述光束投影系统将改变后的所述未经干扰的激光制导光束投射到所述漫反射板的预设位置；

获取所述导引头测试系统产生的第一偏移量，所述第一偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述未经干扰的激光制导光束生成的；

依据预设气象参数，控制所述大气传输模拟器处于非完全透射状态，产生干扰后的激光制导光束；

依据所述导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述大气传输模拟器改变所述干扰后的激光制导光束的大小；

控制所述光束投影系统将改变后的所述干扰后的激光制导光束投射到所述漫反射板的所述预设位置；

获取所述导引头测试系统产生的第二偏移量，所述第二偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述干扰后的激光制导光束生成的；

根据所述第一偏移量和所述第二偏移量，确定所述激光制导设备的抗干扰性能。

本发明还提供了一种激光制导设备的抗干扰性能检测系统，所述抗干扰性能检测系统，包括：

光束产生模块，用于控制所述光束发生器产生激光制导光束和指示激光光束；

第一激光制导光束产生模块，用于控制所述大气传输模拟器处于完全透射状态，产生未经干扰的激光制导光束；

第一光束变换模块，用于依据导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述光束变换器改变所述未经干扰的激光制导光束的大小；

第一投射模块，用于控制所述光束投影系统将改变后的所述未经干扰的激光制导光束投射到所述漫反射板的预设位置；

第一偏移量产生模块，用于获取所述导引头测试系统产生的第一偏移量，所述第一偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述未经干扰的激光制导光束生成的；

第二激光制导光束产生模块，用于依据预设气象参数，控制所述大气传输模拟器处于非完全透射状态，产生干扰后的激光制导光束；

第二光束变换模块，用于依据所述导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述大气传输模拟器改变所述干扰后的激光制导光束的大小；

第二投射模块，用于控制所述光束投影系统将改变后的所述干扰后的激光制导光束投射到所述漫反射板的所述预设位置；

第二偏移量产生模块，用于获取所述导引头测试系统产生的第二偏移量，所述第二偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述干扰后的激光制导光束生成的；

分析模块，用于根据所述第一偏移量和所述第二偏移量，确定所述激光制导设备的抗干扰性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种激光制导设备的抗干扰性能检测装置、方法及系统，所述装置包括：干扰光场生成系统、漫反射板、导引头测试系统和人机交互系统；干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器、光束变换器和光束投影系统，大气传输模拟器包括偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器；偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器依次设置在光束发生器的输出光路上；光束变换器设置在第二空间光调制器的输出光路上；光束投影系统设置在光束变换器的输出光路上；漫反射板设置在光束投影系统的投射光路上；导引头测试系统设置在漫反射板的反射光路上；人机交互系统分别与干扰光场生成系统和导引头测试系统连接，用于控制干扰光场生成系统，并依据偏转量进行抗干扰性能分析。本发明设置大气传输模拟器，能够在现场对复杂气象条件进行实时在线模拟，综合分析激光大气传输过程中引入的干扰，进而提高抗干扰性能的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测装置的结构图；

图2为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测方法的流程图；

图3为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测装置的结构图。

参见图1，实施例的激光制导设备的抗干扰性能检测装置，包括：干扰光场生成系统、漫反射板19、导引头测试系统、人机交互系统、第二分束器5、第一滤光片6、第一平面反射镜11、第二滤光片12、第二平面反射镜13和第三分束器14；所述干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器7、光束变换器15和光束投影系统18；所述光束发生器具体包括第一激光二极管1、第二激光二极管2、第一分束镜3和扩束准直光学系统4，所述第一激光二极管1用于产生激光制导光束，所述第二激光二极管2用于产生指示激光光束，所述第一激光二极管1的中心波长为1.064μm，因此，所述激光制导光束为中心波长为1.064μm的不可见光束，所述第二激光二极管2的中心波长为0.67μm，因此，所述指示激光光束为中心波长为0.67μm的可见光束，用于指示所述激光制导光束的位置，所述第一分束镜3设置在所述第一激光二极管1和所述第二激光二极管2产生的光束的会聚点处，用于将所述激光制导光束和所述指示激光光束合束，所述扩束准直光学系统4设置在所述第一分束镜3的输出光路上，用于对合束光束进行扩束，形成平行的合束光束，使得光束处于空间光调制器的线性工作区；所述第二分束器5设置在所述扩束准直光学系统4的输出光路上，用于将所述平行的合束光束分为第一光束和第二光束，所述第一滤光片6设置在所述第一光束的光路上，用于滤除所述第一光束中的所述指示激光光束，所述第一滤光片6的中心波长为0.67μm，所述第一滤光片6的输出光路上设置所述大气传输模拟器7，所述大气传输模拟器7包括偏振片8、第一空间光调制器9和第二空间光调制器10，所述偏振片8、所述第一空间光调制器9和所述第二空间光调制器10依次设置在所述第一滤光片6的输出光路上，所述大气传输模拟器7用于模拟不同气象条件下的激光传输通道，并利用所述通道对所述激光光束进行处理，所述偏振片8用于改变所述第一滤光片6的输出光束的偏振方向，使光束的偏振方向与所述第一空间光调制器9和所述第二空间光调制器10的偏振方向一致，所述第一空间光调制器9和所述第二空间光调制器10用于改变激光制导光束的相位，形成干扰后的光束；所述第一平面反射镜11、所述第二滤光片12、所述第二平面反射镜13依次设置在所述第二光束的光路上，所述第一平面反射镜11用于将所述第二光束反射到所述第二滤光片12中，所述所述第二滤光片12的中心波长为1.064μm，用于滤除所述第二光束中的所述激光制导光束，所述第二平面反射镜13用于将经所述第二滤光片12处理后的光束反射到所述第三分束器14中，所述第三分束器14设置在经所述大气传输模拟器7处理后形成的激光制导光束和经所述第二滤光片12处理后形成的指示激光光束的会聚点处，用于对经所述大气传输模拟器7处理后形成的激光制导光束和经所述第二滤光片12处理后形成的指示激光光束进行合束，所述光束变换器15设置在所述第三分束器14的输出光路上，用于依据导弹的方位、速度和制导距离改变所述第三分束器14输出的激光光束的光斑大小和光束的能量，所述光束变换器15包括电控变焦光学系统16和可调谐光衰减器17，电控变焦光学系统16用于控制激光光束的光斑大小，所述可调谐光衰减器17用于控制激光光束的能量；所述光束投影系统18设置在所述光束变换器15的输出光路上，用于将所述光束变换器15处理后的激光光束投射到所述漫反射板19上，所述光束投影系统18具体为第三空间光调制器；

所述漫反射板19设置在所述光束投影系统18的投射光路上，用于将经所述光束投影系统18投射的激光光束反射到所述导引头测试系统中；

所述导引头测试系统设置在所述漫反射板19的反射光路上，用于根据所述漫反射板19反射的激光光束产生偏转量；所述导引头测试系统包括被测导引头20、导引头舵机模拟器和控制电路21；所述被测导引头20固定在所述导引头舵机模拟器上，所述被测导引头20分别与所述导引头舵机模拟器和所述控制电路21连接，所述导引头舵机模拟器包括两轴伺服转台、导引头安装座、导引头信号接收电路以及转台控制电路，所述被测导引头20用于依据所述漫反射板19反射的激光光束，产生偏转信号，并将所述偏转信号发送至所述控制电路21，所述控制电路21用于产生偏转控制信号，控制所述导引头舵机模拟器产生偏转量；

所述人机交互系统分别与所述干扰光场生成系统和所述导引头测试系统连接，所述所述人机交互系统包括光束发生控制模块、大气湍流效应模块、气动光学效应模块、光束变换控制模块和抗干扰性能评价模块；所述光束发生控制模块用于依据所述被测导引头20的类型和编码方式，控制所述光束发生器产生激光光束；所述大气湍流效应模块用于依据预设的气象条件产生第一驱动信号，控制所述第一空间光调制器9对所述激光光束进行处理；所述气动光学效应模块用于依据预设的气象条件、飞行器的方位和速度产生第二驱动信号，控制所述第二空间光调制器10对所述激光光束进行处理；所述光束变换控制模块用于控制所述光束变换器15；所述抗干扰性能评价模块用于依据所述导引头测试系统产生的偏转量进行抗干扰性能分析，具体的，所述抗干扰性能评价模块可以采用人工神经网络模拟专家打分，确定性能评价指标权重，综合给出性能评价结果。在实际应用中，还可以在人机交互系统中增加烟幕干扰模块，通过控制大气传输模拟器中的液晶空间光调制器模拟烟幕干扰。

本实施例中的抗干扰性能检测装置还包括外壳，所述外壳包括第一壳体和第二壳体；所述干扰光场生成系统设置在所述第一壳体内，所述导引头测试系统设置在所述第二壳体内，所述第一壳体和所述第二壳体分别通过可伸缩连接杆22与所述漫反射19板连接，所述第一壳体靠近所述漫反射板19的一侧设置有第一通孔，所述所述第二壳体靠近所述漫反射板19的一侧设置有第二通孔，所述第一通孔用于将所述干扰光场生成系统生成的激光光束投射到所述漫反射板19上，所述第二通孔用于所述导引头测试系统接收所述漫反射板19反射的激光光束。

本实施例中的抗干扰性能检测装置，具有以下优点：

1)设置大气传输模拟器，利用大气传输模拟器中的第一空间光调制器和所述第二空间光调制器，分别接收人机交互系统中的大气湍流模块和气动光学效应模块产生的相位调制信号形成相应的相位屏，进而改变激光光束的相位，生成受大气干扰后的光束，实现了在现场对复杂气象条件进行实时在线模拟，能够综合分析激光大气传输过程中引入的干扰，检测在不同气象条件、不同飞行状态下的抗干扰性能，进而提高抗干扰性能的检测精度，且结构简单。

2)设置包括第三空间光调制器的光束投影系统，仅采用一片液晶空间光调制器即可实现光束的偏转，和传统的利用笨重的二维转台实现光束的偏转相比，能够大大减小整个装置的体积和重量，更易于实现野外在线检测。

3)本实施例中的抗干扰性能检测装置只要对光束发生器稍加改造便可模拟激光引偏干扰、高重频干扰以及压制干扰等方式，适应性强。

本发明还提供了一种激光制导设备的抗干扰性能检测方法，所述抗干扰性能检测方法用于上述抗干扰性能检测装置；所述抗干扰性能检测装置包括干扰光场生成系统、漫反射板、导引头测试系统和人机交互系统，所述干扰光场生成系统包括光束发生器、大气传输模拟器、光束变换器和光束投影系统，所述大气传输模拟器包括偏振片、第一空间光调制器和第二空间光调制器，所述导引头测试系统包括被测导引头、导引头舵机模拟器和控制电路。

图2为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测方法的流程图。

参见图2，所述抗干扰性能检测方法包括：

步骤S1：控制所述光束发生器产生激光制导光束和指示激光光束。

步骤S2：控制所述大气传输模拟器处于完全透射状态，产生未经干扰的激光制导光束。

步骤S3：依据导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述光束变换器改变所述未经干扰的激光制导光束的大小。

步骤S4：控制所述光束投影系统将改变后的所述未经干扰的激光制导光束投射到所述漫反射板的预设位置。

步骤S5：获取所述导引头测试系统产生的第一偏移量。

具体的，所述第一偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述未经干扰的激光制导光束生成的。

步骤S6：依据预设气象参数，控制所述大气传输模拟器处于非完全透射状态，产生干扰后的激光制导光束。

步骤S7：依据所述导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述大气传输模拟器改变所述干扰后的激光制导光束的大小。

步骤S8：控制所述光束投影系统将改变后的所述干扰后的激光制导光束投射到所述漫反射板的所述预设位置。

步骤S9：获取所述导引头测试系统产生的第二偏移量。

具体的，所述第二偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述干扰后的激光制导光束生成的。

步骤S10：根据所述第一偏移量和所述第二偏移量，确定所述激光制导设备的抗干扰性能。

本实施例中的激光制导设备的抗干扰性能检测方法，利用大气传输模拟器中空间光调制器的相位调制作用，给激光制导光束附加随机相位，模拟激光在大气中传播时由于复杂气象条件引起的光束变化，例如，大气湍流效应以及气动光学效应引起的光束变化。该抗干扰性能检测方法能够在现场对复杂气象条件进行实时在线模拟，综合分析激光大气传输过程中引入的干扰，检测在不同气象条件、不同飞行状态下的抗干扰性能，使得检测更加全面，检测精度更高。

本发明还提供了一种激光制导设备的抗干扰性能检测系统，图3为本发明实施例激光制导设备的抗干扰性能检测系统的结构图。

参见图3，所述抗干扰性能检测系统30，包括：

光束产生模块301，用于控制所述光束发生器产生激光制导光束和指示激光光束。

第一激光制导光束产生模块302，用于控制所述大气传输模拟器处于完全透射状态，产生未经干扰的激光制导光束。

第一光束变换模块303，用于依据导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述光束变换器改变所述未经干扰的激光制导光束的大小。

第一投射模块304，用于控制所述光束投影系统将改变后的所述未经干扰的激光制导光束投射到所述漫反射板的预设位置。

第一偏移量产生模块305，用于获取所述导引头测试系统产生的第一偏移量，所述第一偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述未经干扰的激光制导光束生成的。

第二激光制导光束产生模块306，用于依据预设气象参数，控制所述大气传输模拟器处于非完全透射状态，产生干扰后的激光制导光束。

第二光束变换模块307，用于依据所述导弹的设定方位、设定速度和设定制导距离，控制所述大气传输模拟器改变所述干扰后的激光制导光束的大小。

第二投射模块308，用于控制所述光束投影系统将改变后的所述干扰后的激光制导光束投射到所述漫反射板的所述预设位置。

第二偏移量产生模块309，用于获取所述导引头测试系统产生的第二偏移量，所述第二偏移量是所述导引头测试系统根据接收到的所述漫反射板反射的改变后的所述干扰后的激光制导光束生成的。

分析模块310，用于根据所述第一偏移量和所述第二偏移量，确定所述激光制导设备的抗干扰性能。

本实施例中的激光制导设备的抗干扰性能检测系统，能够在现场对复杂气象条件进行实时在线模拟，综合分析激光大气传输过程中引入的干扰，检测在不同气象条件、不同飞行状态下的抗干扰性能，使得检测更加全面，检测精度更高。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。