專利名稱：多波段脈沖激光模擬發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖激光模擬發(fā)射和檢測裝置，具體地說是一種用于檢測脈沖激光測距機性能和多種激光制導設(shè)備接收系統(tǒng)性能的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器。
背景技術(shù)：
目前，對脈沖激光測距機多采用測距回波模擬法進行檢測，如本人設(shè)計的專利號為ZL01102264.7的“三合一體光電耦合器”就是用于激光脈沖測距儀的野外性能檢測。但是這類裝置只適用于對激光脈沖測距儀的檢測，而無法對激光制導等其它設(shè)備進行檢測。對激光制導設(shè)備的接收系統(tǒng)的性能檢測，一般是采用自備檢測裝置進行檢測，這些檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，只適用于單一波段的脈沖激光的檢測，因而不具有通用性。
2003年第4期的《光子學報》刊登了一篇《激光駕束制導光場信息的模擬技術(shù)》。其研究的只是一種單一的制導光場的模擬技術(shù)，缺乏通用性。2004年第2期《系統(tǒng)仿真學報》刊登了一篇《激光導引頭半實物仿真系統(tǒng)的設(shè)計與研究》。該系統(tǒng)研制的目的是在實驗室內(nèi)進行系統(tǒng)原理及參數(shù)的合理性研究，可對激光導引頭的參數(shù)進行檢測，為激光導引頭的設(shè)計與研制提供數(shù)據(jù)和保障。這種半實物仿真系統(tǒng)只適用于實驗室內(nèi)，并且是一種裝備對應于一套系統(tǒng)，因此也缺乏通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種能對激光脈沖測距機和激光駕束制導、激光照射制導、激光指令制導等制導設(shè)備的接收系統(tǒng)的性能進行檢測的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，由單片機和復雜可編程邏輯器件CLPD搭接成時序可變的脈沖信號發(fā)生器，用于測距回波模擬時啟動脈沖信號發(fā)生器的同步脈沖信號取樣電路與復雜可編程邏輯器件CLPD相接；脈沖信號發(fā)生器的輸出端分接至少兩個以上的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)和至少一個半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)；與半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)相接并控制其發(fā)光功率的D/A功率控制電路的輸入端與單片機相接；單片機還與激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)相連接，在激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)的輸出端接有能量顯示器。
本發(fā)明的工作過程是由單片機和復雜可編程邏輯器件CLPD搭接成的時序可變的脈沖信號發(fā)生器，在接受到對某一波段的激光脈沖的模擬指令后，單片機即控制脈沖信號發(fā)生器按照實際該類型光場激光脈沖信號規(guī)律，輸出相應參數(shù)的電脈沖信號。該電脈沖信號被輸入到相應波段的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)的光源驅(qū)動電路中，該系統(tǒng)中的光源發(fā)射系統(tǒng)就按照電脈沖信號的規(guī)律，發(fā)射出相應的光脈沖信號，從而達到該波段類型的脈沖激光光場的模擬。這種模擬信號即可用于對激光駕束制導、激光照射制導、激光指令制導等激光制導設(shè)備的接收系統(tǒng)進行光接收性能的檢測，以保證此類激光制導設(shè)備中的接收系統(tǒng)的完好。
在進行激光照射制導模擬時，在選定激光照射制導光場的模擬后，選擇好頻率編碼插件和輸出波長，單片機在接收工作指令后，受控工作在相應工作狀態(tài)下，并控制脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生與該編碼插件相對應頻率的電脈沖信號，驅(qū)動所選擇的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)中的激光管發(fā)出光脈沖。該光脈沖經(jīng)準直后以偏離導引頭中心軸線一定角度和方位照射到接收導引頭上，則導引頭上所接收到的光斑能量中心偏離敏感區(qū)中心的位移量即與該角度和方位相對應，導引頭輸出的控制信號與該偏移量成比例。利用這一特性，通過改變準激光光脈沖的入射方向，即可觀察到導引頭輸出的控制信號，由此即可實現(xiàn)對導引頭接收性能的檢測。
在對脈沖激光測距機類的設(shè)備進行檢測時，需要進行測距回波光場的模擬。此時，本發(fā)明多波段脈沖激光模擬發(fā)射器中的脈沖信號發(fā)生器作為可編程精密延時器，同步脈沖信號取樣電路在脈沖激光測距機發(fā)出激光脈沖的同時，提取一個啟動信號輸出到脈沖信號發(fā)生器，啟動脈沖信號發(fā)生器工作。在經(jīng)過一定的延時后，脈沖信號發(fā)生器輸出電脈沖信號，驅(qū)動被選定的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出模擬的回波光脈沖，并以此為據(jù)，對被測脈沖激光測距機的檢測精度等性能指標進行檢測。
如果是以半導體發(fā)光管作為輸出光源，則還可通過單片機控制D/A功率控制電路和半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)，改變半導體發(fā)光管的發(fā)光功率，令被測脈沖激光測距機剛好能接收到所模擬的回波脈沖，由此即可實現(xiàn)脈沖激光測距機靈敏度的檢測和計量。
對于特定波段的激光標準能量的發(fā)射和計量，本發(fā)明多波段脈沖激光模擬發(fā)射器是由單片機直接控制該特定波段的激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射標準能量的激光脈沖，并通過從該激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部的取樣，將所發(fā)射激光脈沖的標準能量值在所連接的能量顯示器上直接顯示出來。
本發(fā)明多波段脈沖激光模擬發(fā)射器是以微機作為本裝置的工作方式設(shè)定、工作指令和相應參數(shù)的選擇及輸入的上位控制裝置。這樣，可以最大限度地利用成熟的計算機技術(shù)和設(shè)備，因此可以使本裝置的工作更加準確、可靠。在本發(fā)明中，上位微機是通過接口電路與單片機相連接，給單片機發(fā)送工作指令和參數(shù)選擇，并選定所要模擬的光場類型，輸入相應的光場信號參數(shù)等，使本裝置據(jù)此進行相應的工作。
激光設(shè)備的工作方式主要都是由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一定規(guī)律的脈沖激光信號，接收系統(tǒng)通過接收此信號并進行進一步的處理輸出，從而達到顯示、控制的目的。對于不同的設(shè)備，發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的脈沖激光規(guī)律不同，因而其接收到的脈沖信號規(guī)律也不同。例如，要產(chǎn)生激光測距回波模擬脈沖，必須使脈沖信號發(fā)生器能由激光測距機發(fā)射的測距信號觸發(fā)，并能產(chǎn)生經(jīng)一定延時后的多個目標的回波脈沖，而且要求距離延時能夠任意改變。改變精度要高，脈沖信號要窄。對激光測距目標指示器的照射信號的模擬，要求能產(chǎn)生一定頻率和頻率精度的重頻脈沖信號，根據(jù)實際編碼插件的不同，脈沖信號的頻率也不相同，且該重復頻率低，同時又要求頻率精度高，脈沖信號窄；對于駕束制導信號的模擬，不儀要求脈沖信號發(fā)生器能產(chǎn)生各種不同頻率的方波信號，而且還要求不同頻率的脈沖信號能實現(xiàn)不間斷的切換；而對于激光指令制導，是根據(jù)輸出的串行編碼來控制脈沖信號的發(fā)射，當碼元為高時輸出一定周期的窄脈沖信號，當碼元為低時則無脈沖信號輸出。因此，根據(jù)應用對象要求的不同，利用單片機邏輯控制功能靈活的特點，以及復雜可編程邏輯器件CPLD集成度高、可靠性好、工作速度快等的優(yōu)點，將兩者連接組合，構(gòu)成脈沖信號發(fā)生器。該脈沖信號發(fā)生器的主要組成部分，除單片機以外的鎖存器、計數(shù)器、譯碼器、使能控制器、時鐘以及小循環(huán)控制器和同步觸發(fā)器等模塊都集成在了復雜可編程邏輯器件CPLD中。該脈沖信號發(fā)生器能實現(xiàn)任意時序(頻率、占空比、脈沖個數(shù)和持續(xù)時間)的變換，并且在脈沖信號不間斷的條件下，還可以實現(xiàn)脈沖參數(shù)的改變。這就為本裝置進行各種激光脈沖測距機和各種激光制導設(shè)備接收系統(tǒng)的性能檢測和為實現(xiàn)本發(fā)明裝置的通用性提供了基礎(chǔ)和可能。
基于此點，在本發(fā)明裝置中得以設(shè)置多個不同波段的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)的和半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了諸如1.54μm、1.06μm、0.9μm等的多波段脈沖激光發(fā)射的模擬。目前，許多脈沖激光設(shè)備采用的都是1.06μm波段的脈沖激光，但1.54μm和0.9μm波段的脈沖激光也得到越來越廣泛的應用。本發(fā)明中通過一個脈沖信號發(fā)生器作為各波段半導體激光器和半導體發(fā)光管的驅(qū)動信號，實現(xiàn)了在一個裝置系統(tǒng)中集成多波段脈沖激光模擬發(fā)射的功能，由此實現(xiàn)了利用本發(fā)明裝置對各種激光脈沖測距機和各種激光制導設(shè)備接收系統(tǒng)的性能檢測，實現(xiàn)了檢測裝置的通用性。
本發(fā)明裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，減小了檢測裝置體積和重量，降低了成本，并且自動化程度高，通用性好，實用性強，野外在線檢測操作方便，克服了原測量裝置只能在實驗室進行單波段測量的弊端，易于推廣應用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式如圖1所示，由單片機2和CLPD復雜可編程邏輯器件4搭接成時序可變的脈沖信號發(fā)生器。用于測距回波模擬時啟動脈沖信號發(fā)生器的同步脈沖信號取樣電路3與CLPD復雜可編程邏輯器件4相接。脈沖信號發(fā)生器的輸出端分接三個波段的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)，該三個半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)為1.54μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)6，1.06μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)7和0.9μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)8。脈沖信號發(fā)生器的輸出端還連接一個1.06μm半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)9。與1.06μm半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)9相接并控制其發(fā)光功率的D/A功率控制電路5的輸入端與單片機2相接。單片機2還與激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)10相連接，在激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)10的輸出端接有能量顯示器11。上位微機1通過串行接口RS-232與單片機2相連接。
本發(fā)明裝置中的各半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)、半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)、激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)、同步脈沖信號取樣電路、D/A功率控制電路、能量顯示器等部分均可采用已有的系統(tǒng)、電路和裝置結(jié)構(gòu)。在復雜可編程邏輯器件CPLD中集成鎖存器、計數(shù)器、譯碼器、使能控制器、時鐘以及小循環(huán)控制器和同步觸發(fā)器等模塊，也是采用已知的CPLD集成技術(shù)實現(xiàn)，并與單片機連接組成脈沖信號發(fā)生器。
在進行脈沖激光測距機的性能檢測時，在上位微機1中選擇脈沖激光測距回波模擬并選擇檢測參數(shù)和輸出波長，輸入模擬的近目標距離或多目標間距，上位微機1把對應的距離計數(shù)值傳送給單片機2，由單片機2控制脈沖信號發(fā)生器處于測距模擬狀態(tài)并設(shè)置好距離延時計數(shù)初值，脈沖發(fā)生器的工作由激光脈沖同步取樣信號電路3啟動。在脈沖激光測距機發(fā)射測距激光脈沖的同時，同步信號取樣電路3接收該激光脈沖，輸出啟動信號，啟動脈沖信號發(fā)生器工作，脈沖信號發(fā)生器按照預定的延時產(chǎn)生電脈沖信號(一個主脈沖和兩個次脈沖)。該電脈沖驅(qū)動信號輸出，驅(qū)動相應的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生模擬的一個近目標回波脈沖和兩個多目標回波脈沖。通過靈活設(shè)置模擬回波的遠、近目標距離值，對比脈沖激光測距機顯示的距離值和上位機中預設(shè)的模擬距離值就可判斷該脈沖激光測距機的相應性能。
權(quán)利要求
1.一種多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，其特征在于由單片機(2)和復雜可編程邏輯器件CLPD(4)搭接成時序可變的脈沖信號發(fā)生器，用于測距回波模擬時啟動脈沖信號發(fā)生器的同步脈沖信號取樣電路(3)與復雜可編程邏輯器件CLPD(4)相接；脈沖信號發(fā)生器的輸出端分接至少兩個以上的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(6、7、8)和至少一個半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(9)；與半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(9)相接并控制其發(fā)光功率的D/A功率控制電路(5)的輸入端與單片機(2)相接；單片機(2)還與激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)(10)相連接，在激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)(10)的輸出端接有能量顯示器(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，其特征在于用作設(shè)定工作指令和參數(shù)的上位微機(1)通過接口電路與單片機(2)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，其特征在于半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)包括有1.54μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(6)，1.06μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(7)和0.9μm半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，其特征在于半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)為1.06μm半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測脈沖激光測距機性能和多種激光制導設(shè)備接收系統(tǒng)性能的多波段脈沖激光模擬發(fā)射器，其結(jié)構(gòu)是由單片機和復雜可編程邏輯器件CLPD搭接成時序可變的脈沖信號發(fā)生器，用于測距回波模擬時啟動脈沖信號發(fā)生器的同步脈沖信號取樣電路與復雜可編程邏輯器件CLPD相接；脈沖信號發(fā)生器的輸出端分接至少兩個以上的半導體激光器驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)和半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)；與半導體發(fā)光管驅(qū)動及發(fā)射系統(tǒng)相接并控制其發(fā)光功率的D/A功率控制電路的輸入端與單片機相接；單片機還與激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)相連接，在激光標準能量發(fā)射系統(tǒng)的輸出端接有能量顯示器。適于對被測脈沖激光發(fā)射機進行野外在線性能綜合測試。
文檔編號G01M11/00GK1789946SQ20051004820
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者陳志斌, 卓家靖, 王呈陽, 侯章亞 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所