激光指令引信信息的发射与接收研究

论文摘要

本文针对穿甲弹应用需求,提出将大气激光信息传输技术引入到穿甲弹用引信起爆控制技术中,提高穿甲弹的反爆炸式反应装甲能力。在设计理论方面,本文对激光信息传输系统原理进行了研究,提出了将激光指令引信信息发射与接收系统应用于装定穿甲弹的方案。在技术实现方面,本文对大功率半导体激光器的电源驱动技术、脉冲编码与解码技术和激光光束的准直进行了研究。采用直接加电、MOSFET门控开关电路方式的大功率半导体激光器的驱动技术,提高系统的通信距离;采用FPGA为核心的系统电路,实现了对激光指令引信信息的脉冲编码,提高信息传输的安全性,并采用单片机作为接收系统的信息处理核心,实现对信息的解码;在火控系统与发射系统之间采用单片机实现两者之间的串口通信。通过对激光指令引信发射与接收系统之间的动态试验,获得试验数据,对实验结果和数据的分析,对激光指令引信信息装定系统的研制具有较高的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外激光引信的研究概况及发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排
• 2 激光指令引信信息发射与接收系统的原理及方法研究
• 2.1 引信信息装定传输的方式
• 2.1.1 无线电信息传输引信
• 2.1.2 非接触电磁耦合
• 2.1.3 红外探测技术
• 2.1.4 光学装定信息引信技术
• 2.2 激光指令引信信息传输
• 2.2.1 激光信息传输概述
• 2.2.2 激光信息传输基本原理
• 2.2.3 激光信息传输关键技术
• 2.3 激光指令引信信息发射与接收技术的整体方案
• 2.4 小结
• 3 激光指令引信信息发射系统
• 3.1 电源电路设计
• 3.1.1 系统控制部分电源
• 3.1.2 激光器电源
• 3.2 大功率激光器的驱动电路设计
• 3.2.1 半导体激光器
• 3.2.2 脉冲功率激光电源驱动技术实现
• 3.3 激光指令引信信息发射系统的信息处理模块
• 3.3.1 信息接收处理核心器件MCU
• 3.3.2 C8051F310的UART0
• 3.3.3 外围通信器件选择
• 3.3.4 以单片机为核心的信息接收处理硬件电路设计
• 3.4 激光指令引信信息发射系统脉冲编码技术
• 3.4.1 脉冲编码原理
• 3.4.2 脉冲编码的控制
• 3.4.3 激光脉冲编码通信协议
• 3.4.4 以FPGA为核心的脉冲编码电路设计
• 3.5 激光指令信息光学发射窗口设计
• 3.6 小结
• 4 激光指令引信信息接收系统
• 4.1 激光指令引信信息接收系统结构
• 4.2 半导体光电检测器件
• 4.3 光电放大电路设计研究
• 4.3.1 光电放大电路模型分析
• 4.3.2 光电放大电路组成
• 4.4 调理电路设计
• 4.5 信号处理控制系统、起爆电路设计
• 4.5.1 单片机信号处理电路设计
• 4.5.2 发火电路设计
• 4.6 电源设计
• 4.7 小结
• 5 激光指令引信信息发射与接收系统软件设计
• 5.1 激光指令引信信息发射系统软件设计
• 5.1.1 单片机程序设计
• 5.1.2 FPGA芯片程序设计
• 5.2 激光指令引信信息接收系统软件设计
• 6 激光指令信息发射与接收实验与结果分析
• 6.1 试验目的
• 6.2 试验准备与试验步骤
• 6.3 试验数据
• 6.4 脉冲式激光测距系统误差分析
• 6.4.1 噪声来源
• 6.4.2 激光脉冲宽度和幅度变化原因
• 6.4.3 发射与接收光学窗口的视场
• 6.5 误差分析
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献