一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，其包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、激光器、發(fā)射電路、脈寬調(diào)制器、信息處理與控制電路、解調(diào)器、接收電路、光電探測(cè)器和接收光學(xué)系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用脈寬調(diào)制技術(shù)，使得測(cè)距精度較高的相位測(cè)距技術(shù)得以應(yīng)用到脈沖體制的激光近炸引信的定距中，結(jié)合了脈沖激光引信峰值發(fā)射功率大和相位測(cè)距精度高的優(yōu)點(diǎn)，在不犧牲探測(cè)距離的同時(shí)，提高了脈沖體制激光引信的探測(cè)精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光探測(cè)裝置，尤其涉及一種基于脈寬調(diào)制的激光探測(cè)裝置，屬于激光近炸引信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]激光近炸引信具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、炸點(diǎn)控制精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前制導(dǎo)武器普遍使用的近炸引信。制導(dǎo)武器的快速發(fā)展與戰(zhàn)場(chǎng)的需求，對(duì)激光近炸引信的定距精度提出了越來(lái)越高的要求。
[0003]激光近炸引信普遍采用的是脈沖體制，它是利用脈沖激光電源激勵(lì)脈沖半導(dǎo)體激光器發(fā)射光脈沖，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直，照射到目標(biāo)表面，一部分反射光由接收光學(xué)系統(tǒng)接收后，聚焦到探測(cè)器光敏面上，輸出電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大、整形等處理后送到距離判定單元，通過(guò)發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間延遲感知目標(biāo)距離，從而控制戰(zhàn)斗部起爆。
[0004]近年來(lái)，國(guó)外也出現(xiàn)了連續(xù)波體制的激光引信，例如調(diào)頻連續(xù)波激光引信，它是利用發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的頻差來(lái)確定目標(biāo)距離。
[0005]以上兩種方式都有其優(yōu)缺點(diǎn):脈沖體制激光近炸引信探測(cè)距離遠(yuǎn)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其定距精度相對(duì)較低；調(diào)頻連續(xù)波激光引信定距精度高，但其探測(cè)距離較近且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、探測(cè)精度高且不犧牲其探測(cè)距離的激光探測(cè)裝置。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，包括信息處理與控制電路和脈寬調(diào)制器，所述脈寬調(diào)制器與所述信息處理與控制電路相連，所述信息處理與控制電路用于產(chǎn)生輸出調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制器用于將接收到的輸出調(diào)制信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制后產(chǎn)生脈寬調(diào)制電信號(hào)。
[0010]所述激光探測(cè)裝置還包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、激光器、發(fā)射電路、解調(diào)器、接收電路、光電探測(cè)器和接收光學(xué)系統(tǒng)；所述發(fā)射電路用于將所述脈寬調(diào)制電信號(hào)整形、放大后激勵(lì)所述激光器形成激光信號(hào)，送入所述發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行整形、準(zhǔn)直后發(fā)射；所述接收光學(xué)系統(tǒng)用于將接收的激光信號(hào)匯聚至所述光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制電信號(hào)，經(jīng)所述接收電路進(jìn)行放大，并由所述解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，還原出反射調(diào)制信號(hào)后送入所述信息處理與控制電路，信息處理與控制電路對(duì)輸出調(diào)制信號(hào)和反射調(diào)制信號(hào)進(jìn)行鑒相，得出目標(biāo)距離。
[0011]進(jìn)一步的，所述調(diào)制信號(hào)是正弦、準(zhǔn)正弦信號(hào)、鋸齒波信號(hào)或三角波信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步的，所述信息處理與控制電路采用FPGA、ARM或DSP芯片作為處理器芯片。
[0013](三)有益效果
[0014]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:結(jié)合了脈沖激光引信峰值發(fā)射功率大和相位測(cè)距精度高的優(yōu)點(diǎn)，可在不犧牲探測(cè)距離的同時(shí)，達(dá)到提高脈沖體制激光引信的探測(cè)精度的有益效果，在15ns脈寬激光探測(cè)裝置測(cè)試條件下，探測(cè)精度由lm左右提高至0.2m左右。該裝置在脈沖體制激光因襲原有機(jī)構(gòu)上更改容易，易于工程實(shí)現(xiàn)，在激光弓I信探測(cè)系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0018]本實(shí)用新型提供了一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，如圖1所示，該激光探測(cè)裝置包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、激光器、發(fā)射電路、脈寬調(diào)制器、信息處理與控制電路、解調(diào)器、接收電路、光電探測(cè)器和接收光學(xué)系統(tǒng)。
[0019]本實(shí)用新型基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置的工作原理是:首先由信息處理與控制電路產(chǎn)生調(diào)制波電信號(hào)si送入脈寬調(diào)制器，脈寬調(diào)制器對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制后產(chǎn)生脈沖電信號(hào)，再經(jīng)由發(fā)射電路整形、放大后激勵(lì)激光器發(fā)光，送入發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行整形、準(zhǔn)直，照射到目標(biāo)上，經(jīng)目標(biāo)反射，一部分激光反射回接收光學(xué)系統(tǒng)，匯聚至光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在經(jīng)由接收電路進(jìn)行放大后，解調(diào)器對(duì)脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原出調(diào)制信號(hào)s2，此時(shí)調(diào)制信號(hào)si其相位已發(fā)生變化，最后信息處理與控制電路對(duì)si和s2進(jìn)行鑒相，計(jì)算出目標(biāo)距離并進(jìn)行判定，從而控制起爆信號(hào)的輸出，啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，所述調(diào)制信號(hào)可以是正弦、準(zhǔn)正弦信號(hào)、鋸齒波信號(hào)或三角波信號(hào)，所述信息處理與控制電路可以采用FPGA、ARM、DSP等作為處理器芯片。
[0020]如圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例的信息處理與控制電路采用FPGA芯片:信息處理與控制器利用Cyclone IV系列的EP4CE10F256C8型號(hào)的FPGA及高速AD(型號(hào)為AD9709)組建，F(xiàn)PGA具有較強(qiáng)的數(shù)字處理能力，且具有較強(qiáng)的靈活編程性，利用其FPGA內(nèi)部資源組建正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈寬調(diào)制器和鑒相器；正弦信號(hào)發(fā)生器采用DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)，用于產(chǎn)生正弦信號(hào)作為調(diào)制波和鑒相器的參考波；解調(diào)器采用電容和電感等分立元件設(shè)計(jì)的無(wú)源濾波器，激光器采用半導(dǎo)體激光二極管，光電探測(cè)器采用APD器件。
[0021]FPGA內(nèi)部控制器對(duì)正弦信號(hào)發(fā)生器、脈寬調(diào)制器進(jìn)行配置，正弦信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)作為調(diào)制波，送入脈寬調(diào)制器，生成的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)由FPGA普通10 口送至激光驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，激光驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光二極管發(fā)出脈沖式激光信號(hào)，經(jīng)過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)整形和準(zhǔn)直后照射到目標(biāo)上，經(jīng)目標(biāo)反射后，一部分激光信號(hào)進(jìn)入接收光學(xué)系統(tǒng)，微弱的激光信號(hào)匯聚至APD光電探測(cè)器上，AH)光電探測(cè)器對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換及放大，將激光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)無(wú)源低通濾波器解調(diào)出正弦波電信號(hào)，經(jīng)過(guò)高速AD采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，送入鑒相器，與正弦波信號(hào)發(fā)生器送入的另一路正弦波信號(hào)進(jìn)行鑒相，結(jié)果送入控制器進(jìn)行距離結(jié)算和判決，從而控制起爆信號(hào)。
[0022]以上所述僅為該實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，其特征在于:包括信息處理與控制電路和脈寬調(diào)制器，所述脈寬調(diào)制器與所述信息處理與控制電路相連，所述信息處理與控制電路用于產(chǎn)生輸出調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制器用于將接收到的輸出調(diào)制信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制后產(chǎn)生脈寬調(diào)制電信號(hào)；所述激光探測(cè)裝置還包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、激光器、發(fā)射電路、解調(diào)器、接收電路、光電探測(cè)器和接收光學(xué)系統(tǒng)；所述發(fā)射電路用于將所述脈寬調(diào)制電信號(hào)整形、放大后激勵(lì)所述激光器形成激光信號(hào)，送入所述發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行整形、準(zhǔn)直后發(fā)射；所述接收光學(xué)系統(tǒng)用于將接收的激光信號(hào)匯聚至所述光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制電信號(hào)，經(jīng)所述接收電路進(jìn)行放大，并由所述解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，還原出反射調(diào)制信號(hào)后送入所述信息處理與控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)是正弦、準(zhǔn)正弦信號(hào)、鋸齒波信號(hào)或三角波信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于脈寬調(diào)制技術(shù)的激光探測(cè)裝置，其特征在于:所述信息處理與控制電路的處理器芯片采用FPGA、ARM或DSP。
【文檔編號(hào)】G01S17/10GK204256167SQ201420515377
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】張志軍, 王艷峰, 李昌華, 何京, 吳成杰, 安中文 申請(qǐng)人:航天恒星科技有限公司