新型半主動(dòng)激光制導(dǎo)實(shí)物仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種激光半主動(dòng)制導(dǎo)實(shí)物仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括光電探測(cè)、信號(hào)處理和伺服部分。介紹了系統(tǒng)的工作原理以及主要電路的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)體積小，操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該仿真系統(tǒng)對(duì)模擬激光目標(biāo)的跟蹤穩(wěn)定，具有良好的實(shí)時(shí)性和較強(qiáng)的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：激光制導(dǎo)；半實(shí)物仿真；峰值保持；電路

隨著以計(jì)算機(jī)為代表的信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，半實(shí)物仿真技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的航空航天、通信等眾多軍用和民用領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，具有費(fèi)用低，開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)。激光半主動(dòng)制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng)在激光制導(dǎo)武器的研究、試驗(yàn)、作戰(zhàn)仿真和教學(xué)訓(xùn)練中有重要作用。為測(cè)試激光制導(dǎo)干擾設(shè)備對(duì)激光制導(dǎo)的干擾效果，開(kāi)發(fā)研制了該系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成及工作原理
該仿真系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路和伺服系統(tǒng)組成。系統(tǒng)的工作原理是這樣的：用NdYAG模擬激光源發(fā)射經(jīng)過(guò)編碼的激光束，經(jīng)過(guò)濾光片照射到四象限光電探測(cè)器，光電探測(cè)器將接收到的激光光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出給后續(xù)處理電路。光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)過(guò)自適應(yīng)前置放大濾波電路、峰值保持電路和AD轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)入微處理器，通過(guò)光斑檢測(cè)四元定位算法，解算出目標(biāo)光斑偏離中心的偏差即偏離目標(biāo)光源中心點(diǎn)的脫靶量，根據(jù)脫靶量形成對(duì)伺服系統(tǒng)的控制指令，二維轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)根據(jù)控制指令調(diào)整導(dǎo)引頭的姿態(tài)，穩(wěn)定跟蹤模擬目標(biāo)光源，原理流程框圖如圖1所示。

系統(tǒng)光電探測(cè)器組件采用中國(guó)電子工業(yè)集團(tuán)公司第四十四所生產(chǎn)的GD4311Y四象限光電探測(cè)器。它具有可控增益、響應(yīng)速度快、盲區(qū)小、噪聲低；均勻性、對(duì)稱性好等特點(diǎn)，在激光定位、激光制導(dǎo)等方面應(yīng)用廣泛。它的光敏尺寸為φ8 mm，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為850～1 064 nm。為了增強(qiáng)探測(cè)效果，濾除背景和噪聲的干擾，在探測(cè)器前加裝了濾光片，對(duì)進(jìn)入到探測(cè)器的激光進(jìn)行了過(guò)濾。二維轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)為雙自由度高精度數(shù)字云臺(tái)PTO1502，前后俯仰72°，水平旋轉(zhuǎn)-157°～157°，RS485通信接口，24 V／3 A直流供電，70多條默認(rèn)缺省指令集，指令響應(yīng)時(shí)間12ms。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 前置放大電路
GD4311Y四象限探測(cè)器電路如圖2所示，其中U1為GD43311Y探測(cè)器，D1、D2、D3、D4為四象限電流信號(hào)輸出，+80 V的作用是給探測(cè)器提供的典型偏置電壓，+2 V的作用是給探測(cè)器提供增益控制電壓，+5 V的作用是給探測(cè)器提供的正電源，為了保證電源穩(wěn)定，在正電源與地之間必須接入100 pF的電容。