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  • 大视场四象限探测光学系统设计

    作者:薛珮瑶等 来源:电子集团第二十七研究所 时间:2015-04-22 12:26 阅读:2564 [投稿]
    激光探测系统线性视场为±6°,测角精度优于0.15°,并根据实测数据针对线性视场进行曲线拟合,与理论曲线相符,验证了设计结果的正确性。

    摘要:为了实现大视场激光探测跟踪,分析了大视场激光探测光学系统的研制特点。 首先,根据四象限探测对光学系统光斑均匀性的要求,结合系统的指标参数,选定合理的光学结构型式,提出像差校正的设计方案。 然后,基于ZEMAX软件完成大视场四象限探测光学系统设计,并利用点列图、光线足迹图、包围圆能量定性评价系统光斑质量;通过TracePro光学分析软件,得到探测器靶面的光线照度分布。 最后,依据设计结果完成光学系统的加工装配及性能测试。测试结果表明:激光探测系统线性视场为±6°,测角精度优于0.15°,并根据实测数据针对线性视场进行曲线拟合,与理论曲线相符,验证了设计结果的正确性。

    1.引言

    将激光制导技术应用于传统炮弹,是炮弹技术发展的飞跃,可以使炮弹“长了眼睛”。加上激光导引头制导后,可使炮弹的命中率得到显著提高。同时,与造价高昂的红外或电视制导相比较,激光制导炮弹以其低成本和高精度的显著优势得到快速发展,在多次战争中发挥了重要作用。“铜斑蛇”和“红土地”是激光制导炮弹的典型代表。美国研制的“铜斑蛇”半主动激光制导炮弹,是一种155mm口径的炮弹,命中精度为0.4~0.9m。俄罗斯研制的“红土地”激光制导炮弹在性能上较“铜斑蛇”更胜一筹。该炮弹由152mm火炮发射,采用了火箭增程,射程超过22Km,命中概率高达90%。以色列研制的“火球”1120mm激光制导迫击炮弹,与目前正在大量部署的地基和天基激光指示器一起使用,圆概率误差约1m。鉴于激光制导炮弹的高命中精度和低成本,使得它在近40多年来得到各国军方的重视,得到飞速发展。我国激光制导炮弹的发展历程主要是仿制俄罗斯早期的“红土地”,目前已经定型。但是该型号激光制导炮弹成本较高,而且是俄罗斯早期激光制导产品。随着激光技术的发展和战场需求的提高,研制更高性价比、更符合作战需求的激光制导武器具有重要的军事意义。捷联式激光半主动导引头相对于其它几种激光半主动导引头虽然精度相对稍低,但它具有成本低、可靠性高、结构简单、体积小、抗过载能力强、技术成熟等优点,是消耗型精确打击炮弹的理想选择。

    四象限探测器、多元探测器(CCD)和红测器是光学跟踪中普遍采用的3种位置传感器,其探测机理不同。前者属于主动能量探(非成像),光学像质不要求达到衍射极限,镜片量少、体积小、价格低。后两者均是被动成像探测,光学像质都要求达到衍射极限,镜片数量多、体积大、价格高,故国内外一般均采用四象电探测器作为精跟踪和通信光接收器。

    ......

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