新型半主動激光制導(dǎo)實物仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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

隨著以計算機(jī)為代表的信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，半實物仿真技術(shù)在國內(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，具有費用低，開發(fā)周期短等特點。激光半主動制導(dǎo)半實物仿真系統(tǒng)在激光制導(dǎo)武器的研究、試驗、作戰(zhàn)仿真和教學(xué)訓(xùn)練中有重要作用。為測試激光制導(dǎo)干擾設(shè)備對激光制導(dǎo)的干擾效果，開發(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)、光電探測器、信號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)過編碼的激光束，經(jīng)過濾光片照射到四象限光電探測器，光電探測器將接收到的激光光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵鼋o后續(xù)處理電路。光電探測器輸出的電信號進(jìn)過自適應(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，通過光斑檢測四元定位算法，解算出目標(biāo)光斑偏離中心的偏差即偏離目標(biāo)光源中心點的脫靶量，根據(jù)脫靶量形成對伺服系統(tǒng)的控制指令，二維轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(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)光電探測器組件采用中國電子工業(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、對稱性好等特點，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)波長范圍為850～1 064 nm。為了增強(qiáng)探測效果，濾除背景和噪聲的干擾，在探測器前加裝了濾光片，對進(jìn)入到探測器的激光進(jìn)行了過濾。二維轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)為雙自由度高精度數(shù)字云臺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)時間12ms。

2 硬件電路設(shè)計
2．1 前置放大電路
GD4311Y四象限探測器電路如圖2所示，其中U1為GD43311Y探測器，D1、D2、D3、D4為四象限電流信號輸出，+80 V的作用是給探測器提供的典型偏置電壓，+2 V的作用是給探測器提供增益控制電壓，+5 V的作用是給探測器提供的正電源，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。