CN104296607B - 激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法 - Google Patents

激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种激光引信闭馈测试装置，该测试装置包含：控制器，其接收激光引信输出的初始时间，并以初始时间为基准经过一延时时间△T后输出发射控制信号；激光发射器，其输入端电路连接所述控制器，用于接收到控制器输出的发射控制信号时，向激光引信发射激光。本发明根据激光引信探测距离获得延时时间，以激光引信发出的初始时间为基准延时而产生发射控制信号；激光发射器由发射控制信号控制而向激光引信发射激光，然后，根据接收激光的接收时间和初始时间判别目标所落区间，从而，实现了在实验室环境下激光引信的功能检验。

Description

激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法
技术领域
本发明涉及一种激光引信的测试技术，具体涉及一种激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法。
背景技术
对激光引信而言，测试***与测试方法是检验产品的重要手段。近距探测目标并适时引爆是激光引信的主要功能，而直接反映激光引信探测能力的启动灵敏度和抗干扰能力的抗干扰算法是激光引信最重要的技术指标，其数值好坏直接影响到激光引信的整体性能，尤其是大视场激光引信，对测试场地要求较高，有效的室内静态测试手段和功能完备的闭馈测试***是激光引信测试***的重要组成部分。
现有的激光引信信号处理的时钟频率一般都在10kHz以上，时钟精度已经可以达到4ns以内。在一个时钟周期（0~约100ms）内，需要完成对目标的识别、干扰的识别以及综合信号处理的过程，目标与干扰的延时分布在整个时钟周期（0~约100ms）内，而为了更好的实现目标与干扰的区别，信号处理的时钟精度需要控制在4ns左右，因此，完整信号模拟需要在整个时钟周期内进行高精度的延时控制。
同样的，为了保证一定的作用距离，激光引信的发射功率通常都在100W以上，而接收机的灵敏度一般都是纳瓦~微瓦级，因此在室内的闭馈测试不需要如此大的发射功率即可完成，因此需要对发射功率进行大范围的能量调整。
传统的闭馈测试***多数是通过光纤直接将发射窗口激光导入接收窗口，较少有中间光信号处理过程，对于能量的衰减和信号延迟仅在有限范围内调整，远不能满足整个时钟周期内（几纳秒~几十微秒）的信号延迟调整以及动态范围内(60dB)的能量调整。
发明内容
本发明提供一种激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法，实现长时钟周期的信号延迟调整和大动态范围的能量调整。
为实现上述目的，本发明提供一种激光引信闭馈测试装置，其特点是，该测试装置包含：
控制器，其接收激光引信输出的初始时间，并以初始时间为基准经过一延时时间△T后输出发射控制信号；
激光发射器，其输入端电路连接所述控制器，用于接收到控制器输出的发射控制信号时，向激光引信发射激光。
上述控制器包含：
通信模块，其与激光引信和激光发射器通信连接；
处理模块，其电路连接所述通信模块，根据激光引信的测距距离得出延时时间△T，并在通过通信模块接收激光引信发出的初始时间时，以初始时间为基准经过所述延时时间△T后，通过通信模块向激光发射器发送发射控制信号。
上述延时时间△T根据式（1）求得：
△T=L/C （1）
其中，C表示光速，L表示为激光引信的测距距离。
该测试装置还包含有电路连接激光发射器的能量衰减器，电路连接控制器的延时光纤，能量衰减器还连接延时光纤，控制器和延时光纤连接激光引信。
一种激光引信闭馈测试***，其特点是，该***包含上述的激光引信闭馈测试装置，以及激光引信；激光引信发出初始时间并在一延时时间后，接收激光引信闭馈测试装置发射的激光，根据接收激光的接收时间与激光引信发出的初始时间，模拟被测目标所处的距离位置。
一种上述激光引信闭馈测试***的测试方法，其特点是，该方法包含：
控制器根据激光引信与模拟被测目标的距离L1得出一个延时时间△T1=L1/C，C表示光速；
控制器接收激光引信输出的初始时间T1，以初始时间为基准经过延时时间△T1后，即T1+△T1时刻，产生并输出发射控制信号：
激光发射器接收发射控制信号，即向激光引信发射激光；
激光引信接收激光发射器发射的激光，并记录接收时间T2；
激光引信根据接收时间T2和初始时间T1，判别激光引信的模拟被测目标所落区间，从而模拟被测目标所处的距离位置。
上述控制器接收初始时间前，通过测试装置将激光发射器与激光引信进行对准。
上述判别激光引信的模拟被测目标所落区间包含：
根据式（2）得出激光引信在探测方向上探测模拟被测目标的模拟目标回波距离S1：
（2）
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T2为激光引信自初始时间起经延时时间△T1后接收激光的接收时间，C表示光速。
上述得出模拟被测目标的模拟目标回波距离S1后，根据激光引信在探测方向上探测模拟目标回波距离S1调整激光发射器的回波能量，并输出目标回波能量P1。
上述模拟激光引信探测模拟被侧目标时，还模拟激光引信探测到干扰；
设干扰与激光引信的距离为L2，得出一个干扰延时时间△T2=L2/C，C表示光速；
控制器在T1+△T2时刻，控制激光发射器向激光引信发射激光，获得干扰的接收时间T3；
根据式（3）得出激光引信在探测方向上探测到干扰的干扰回波距离S2：
（3）
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T3为激光引信自初始时间起经干扰延时时间△T2后接收激光的接收时间，C表示光速；
根据干扰回波距离S2调整激光发射器的回波能量，输出干扰回波能量P2；
最后激光引信识别模拟被测目标与模拟的干扰。
本发明激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法和现有技术的激光引信测试技术相比，其优点在于，本发明根据激光引信探测距离获得延时时间，以激光引信发出的初始时间为基准延时而产生发射控制信号；激光发射器由发射控制信号控制而向激光引信发射激光，然后，根据接收激光的接收时间和初始时间判别目标所落区间，从而，实现了在实验室环境下激光引信的功能检验。
附图说明
图1为本发明激光引信闭馈测试装置的结构示意图；
图2为本发明激光引信闭馈测试方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
本发明公开了一种激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法，解决了现有的激光引信闭馈测试***无法实现长时钟周期的信号延迟调整和大动态范围的能量调整的问题。
如图1所示，为一种激光引信闭馈测试装置的实施例，该测试装置包含：控制器1，输入端电路连接控制器输出端的激光发射器2，电路连接激光发射器的能量衰减器3和电路连接控制器1的延时光纤4，能量衰减器3还连接延时光纤4。控制器1和延时光纤3通信连接至激光引信5。
控制器1用于接收激光引信输出的初始时间，并以初始时间为基准经过一延时时间△T后向激光发射器2输出发射控制信号。
控制器1包含有：与激光引信和激光发射器通信连接的通信模块，和电路连接通信模块的处理模块。
通信模块用于与激光引信和激光发射器进行通信，接收激光引信发出的初始时间，以及向激光发射器发送发射控制信号。
处理模块用于根据激光引信的测距距离得出延时时间△T，并在通过通信模块接收激光引信发出的初始时间时，以初始时间为基准经过所述延时时间△T后，通过通信模块向激光发射器发送发射控制信号。
上述延时时间△T可根据式（1）求得：
△T=L/C （1）
其中，C表示光速，L表示为激光引信的测距距离。
激光发射器2用于接收到控制器1输出的发射控制信号时，向激光引信5发射激光。
能量衰减器3用于对输入激光引信5的激光信号能量大小进行控制。
延时光纤4用于对输入激光引信5的激光信号进行精确的延时控制。
本发明还公开一种实验室内的激光引信闭馈测试***，该***包含上述的激光引信闭馈测试装置和激光引信。激光引信发出初始时间给激光引信闭馈测试装置，激光引信闭馈测试装置经过一延时时间后，向激光引信发射激光，激光引信接收激光引信闭馈测试装置发射的激光后，根据接收激光的接收时间与激光引信发出的初始时间，判别激光引信的模拟被测目标所落区间，适时调整激光能量，并进行目标或干扰的识别与处理。
此处，判别模拟被测目标所在区间的工作由激光引信自身的电路来完成，与电路中预设的信息相比较，可判别出目标所在区间。激光引信的模拟被测目标所落区间是指激光引信自身电路预设的判别时间依据，该预设的判别时间依据与距离信息相对应，根据模拟被测目标所落区间可以得出模拟被测目标离激光引信的距离区间。
如图2所示，本发明公开一种激光引信闭馈测试装置的测试方法，此处以模拟距离激光引信3米处设有模拟被测目标和模拟6米处设有干扰的情况为例，具体说明测试方法的实施例，该方法包含以下步骤：
步骤1、控制器根据激光引信与模拟被测目标的距离L1得出一个延时时间△T1=L1/C，C表示光速，求得延时时间△T1=3/C。同时根据激光引信与模拟的干扰的距离L2得出一个干扰延时时间△T2=L2/C，C表示光速，求得干扰延时时间△T2=6/C。
步骤2、控制器接收初始时间前，通过激光引信闭馈测试装置将激光发射器与激光引信进行对准。测试装置上会设计有专用的光电对准结构与基准，通过自动方式进行对准。
步骤3、激光引信向控制器传输初始时间T1，控制器接收初始时间T1。控制器分别根据针对模拟被测目标的延时时间△T1=3/C，以及针对模拟干扰的干扰延时时间△T2=6/C，得出分别输出发射控制信号的时间，在T1+△T1（以初始时间T1为基准经过延时时间△T1）和T1+△T2（以初始时间T1为基准经过干扰延时时间△T2）时刻，分别产生并输出发射控制信号。
步骤4、 激光发射器分别于T1+△T1时刻和T1+△T2时刻接收控制器输出的发射控制信号，并分别向激光引信发射激光。
步骤5、激光引信接收激光发射器发射的激光，并记录接收时间。在接收到以初始时间T1为基准延时△T1后发射的激光，激光引信所记录的第一接收时间为T2。而接收到以初始时间T1为基准延时△T2后发射的激光，激光引信所记录的第二接收时间为T3。
步骤6、激光引信根据第一接收时间T2和初始时间T1，判别激光引信的模拟被测目标所落区间，从而判别模拟被测目标所处的距离位置，具体包含：
根据式（2）得出激光引信在探测方向上探测模拟被测目标的模拟目标回波距离S1：
（2）
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T2为激光引信自初始时间起经延时时间△T1后接收激光的接收时间，C表示光速。
同时，根据式（3）得出激光引信在探测方向上探测到干扰的干扰回波距离S2：
（3）
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T3为激光引信自初始时间起经干扰延时时间△T2后接收激光的接收时间，C表示光速。
步骤7、由于不同距离上的回波能量不一样，需要根据距离适时调整。故在得出模拟被测目标的模拟目标回波距离S1以及后干扰回波距离S2，根据模拟目标回波距离S1和干扰回波距离S2分别调整激光发射器的回波能量，并分别输出目标回波能量P1和干扰回波能量P2。
调整激光发射器的回波能量是由控制器根据作用距离方程式（4）得出所需调整能量后再输出相应的回波能量；
（4）
式（4）中：为激光器发射功率；为发射光学***总效率，；为接收光学***总效率；为大气透过率；为物体表面反射率；θ为视线与物体表面法线之夹角；L为被发射视场覆盖的目标部位的长度（投影值）；为接收光学***有效通光面积；ΦF为发射视场的视野角；RT为作用距离。
步骤8、最后激光引信识别模拟被测目标与模拟的干扰。
通过本发明公开的激光引信闭馈测试装置及测试***及测试方法，即实现了在实验室环境下的目标与干扰的模拟测试，在测试中实现长时钟周期的信号延迟调整和大动态范围的能量调整。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种激光引信闭馈测试装置，其特征在于，该测试装置包含：
控制器，其接收激光引信输出的初始时间，并以初始时间为基准经过一延时时间△T后输出发射控制信号；
激光发射器，其输入端电路连接所述控制器，用于接收到控制器输出的发射控制信号时，向激光引信发射激光；
其中，所述控制器包含：
通信模块，其与所述激光引信和激光发射器通信连接；
处理模块，其电路连接所述通信模块，根据激光引信的测距距离得出延时时间△T，并在通过通信模块接收激光引信发出的初始时间时，以初始时间为基准经过所述延时时间△T后，通过通信模块向激光发射器发送发射控制信号；
所述测试装置还包含有电路连接激光发射器的能量衰减器，电路连接控制器的延时光纤，能量衰减器还连接延时光纤，控制器和延时光纤连接激光引信。
2.如权利要求1所述的激光引信闭馈测试装置，所述延时时间△T根据式(1)求得：
△T＝L/C (1)
其中，C表示光速，L表示为激光引信的测距距离。
3.一种激光引信闭馈测试***，其特征在于，该***包含如权利要求1至2中任意一项权利要求所述的激光引信闭馈测试装置，以及激光引信；所述激光引信发出初始时间并在一延时时间后，接收激光引信闭馈测试装置发射的激光，根据接收激光的接收时间与激光引信发出的初始时间，判别模拟被测目标所处的距离位置。
4.一种如权利要求3所述激光引信闭馈测试***的测试方法，其特征在于，该方法包含：
控制器根据激光引信与模拟被测目标的距离L1得出一个延时时间△T1＝L1/C，C表示光速；
控制器接收激光引信输出的初始时间T1，以初始时间为基准经过延 时时间△T1后，即T1+△T1时刻，产生并输出发射控制信号：
激光发射器接收发射控制信号后，即向激光引信发射激光；
激光引信接收激光发射器发射的激光，并记录接收时间T2；
激光引信根据接收时间T2和初始时间T1，判别激光引信的模拟被测目标所落区间，从而判别模拟被测目标所处的距离位置。
5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述控制器接收初始时间前，通过测试装置将激光发射器与激光引信进行对准。
6.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述判别激光引信的模拟被测目标所落区间包含：
根据式(2)得出激光引信在探测方向上探测模拟被测目标的模拟目标回波距离S1：
S1＝(T2-T1)×C (2)
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T2为激光引信自初始时间起经延时时间△T1后接收激光的接收时间，C表示光速。
7.如权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述得出激光引信在探测方向上探测模拟被测目标的模拟目标回波距离S1后，根据模拟目标回波距离S1调整激光发射器的回波能量，并输出目标回波能量P1。
8.如权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述激光引信探测模拟被侧目标时，还模拟激光引信探测到干扰；
设干扰与激光引信的距离为L2，得出一个干扰延时时间△T2＝L2/C，C表示光速；
控制器在T1+△T2时刻，控制激光发射器向激光引信发射激光，获得干扰的接收时间T3；
根据式(3)得出激光引信在探测方向上探测到干扰的干扰回波距离S2：
S2＝(T3-T1)×C (3)
其中，T1为激光引信发出的初始时间，T3为激光引信自初始时间起经干扰延时时间△T2后接收激光的接收时间，C表示光速；
根据干扰回波距离S2调整激光发射器的回波能量，输出干扰回波能量P2；
最后激光引信识别模拟被测目标与模拟的干扰。
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