激光导引头阈值标定系统能量精确控制研究

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激光导向仪在航天器精确姿态控制系统中的应用研究

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统中的应用研究

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统中的应用研究引言航天器的精确姿态控制是保证航天任务成功执行的重要技术之一。

航天器需要通过精确的姿态控制来实现轨道调整、定位精度控制、通信链路优化等功能。

随着科技的不断进步,激光导向仪作为一种高精度、快速响应的测量设备,已经得到广泛应用。

本文将探讨激光导向仪在航天器精确姿态控制系统中的应用研究,并分析其在提高姿态控制精度、优化航天器通信等方面的影响。

1. 激光导向仪原理及工作原理激光导向仪通过测量光波的方向和强度,利用光电探测器将光信号转换为电信号,进而实现对航天器的姿态控制。

激光导向仪的工作原理基于光波传输的物理特性,通过测量光波的相位差或干涉效应,来确定航天器相对于参考方向的姿态。

由于激光束的狭窄性和高强度,激光导向仪在航天器精确姿态控制中具有较高的精度和灵敏度。

2. 激光导向仪在姿态控制中的应用2.1 姿态测量与控制激光导向仪通过测量光波的方向和强度变化,可以准确地测量航天器的姿态。

将激光导向仪与其他姿态传感器结合使用,可以实现对航天器更加准确和可靠的姿态控制。

激光导向仪在航天器的定位精度控制、位置固定和轨道调整等方面发挥了重要作用。

2.2 航天器通信链路优化激光导向仪可以用于航天器的通信链路优化。

在航天器通信中,激光通信是一种高速、高带宽、抗干扰能力强的通信方式。

通过激光导向仪测量和计算出航天器的精确姿态,可以优化航天器和地面站之间的激光通信链路,提高通信质量和传输速率。

这对于实现长距离、高速度的数据传输以及实时视频传输等应用至关重要。

2.3 姿态控制中的振动抑制航天器在运行过程中会受到外部环境和内部机构的振动干扰。

而激光导向仪的高精度测量能力使其可以用于航天器中振动的实时监测和抑制。

通过监测振动的频率和幅度,可以及时采取措施来抑制振动,从而保证航天器的稳定性和安全性。

3. 激光导向仪的优势和挑战3.1 优势激光导向仪具有高精度、快速响应和抗干扰能力强等优势。

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与滤波技术研究进展

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与滤波技术研究进展

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与滤波技术研究进展激光导向仪(Laser Gyro)是一种基于激光干涉原理测量姿态的导航仪器。

它以其高精度、高稳定性、长寿命等优势,在航天器精确姿态控制系统中得到广泛应用。

本文旨在探讨激光导向仪在航天器姿态估计与滤波技术方面的研究进展。

姿态估计是航天器精确姿态控制的基础,它通过获取航天器在三维空间中的姿态信息,为后续的控制算法提供准确的输入数据。

而激光导向仪作为一种高精度姿态传感器,具备了进行航天器姿态估计的能力。

在激光导向仪的工作过程中,通过测量激光光束的相位差,可以得到航天器的角速度、角位移等姿态参数信息。

然而,激光导向仪在实际应用中,面临着各种干扰和误差,例如温度变化、振动干扰、光纤损耗等。

这些干扰和误差会对激光导向仪的测量结果产生影响,进而导致姿态估计的误差。

因此,研究如何有效地减小这些干扰和误差,提高激光导向仪的测量精度,成为了当前研究的重点之一。

在姿态估计中,滤波技术被广泛应用于去除噪声和干扰,提高测量精度。

常用的滤波算法包括卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波等。

这些滤波算法可根据激光导向仪测量的姿态参数数据,结合航天器的动力学模型和观测模型,通过递推计算,实现对航天器姿态的精确估计。

卡尔曼滤波是一种线性最优滤波算法,它可以根据系统的动力学方程和观测方程,通过递推计算,得到系统状态的最优估计。

在航天器精确姿态控制系统中,卡尔曼滤波被广泛应用于姿态估计,能够有效地去除噪声和干扰,提高姿态估计的准确性和稳定性。

扩展卡尔曼滤波是卡尔曼滤波的一种改进算法,用于非线性系统的姿态估计。

在激光导向仪姿态估计中,由于航天器的动力学模型和观测模型通常是非线性的,因此,扩展卡尔曼滤波更适用于解决激光导向仪的姿态估计问题。

通过线性化非线性模型,并根据线性化模型进行卡尔曼滤波计算,扩展卡尔曼滤波能够提高姿态估计的精确性。

粒子滤波是一种适用于非线性非高斯系统的滤波算法。

激光干扰红外成像型导引头的效能研究

激光干扰红外成像型导引头的效能研究


创新与实践
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.31,No.4,2024
图 3 激光定向对抗系统对红外导引头的干扰效果图(部分图像饱和和完全饱和)
激光定向对抗系统的具体优点如下。
量和发散角。为增加进入导引头的有效干扰激光能
1)激光干扰源为相干光源,光束发散角很小(毫 量,激光定向对抗系统中的激光通常会尽量减小激光
创新与实践
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.31,No.4,2024
激光干扰红外成像型导引头的效能研究
李林林
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471009
摘 要 基于激光干扰的激光定向红外对抗系统是目前对抗第 1代、第 2代点源制导红外导引头最有效的手段。然而, 随着红外制导技术的持续发展,最新一代红外成像导引头用目标更加稳定、更丰富多维的图像信息取代了简单的调制 信号来进行抗干扰设计,大幅提升了其对抗激光干扰的能力,这就使对激光干扰红外成像导引头的效能研究变得十分 必要。通过分析激光成功干扰红外成像导引头的条件和能量要求,指导激光定向对抗系统进行干扰性能提升,最终达 到对抗红外成像制导导弹的目的。首先阐述了红外成像型导引头和激光干扰的工作原理;然后分析得到了激光成功干 扰红外成像型导引头的条件,并通过试验,完成对激光干扰成像型导引头的效能分析,得到激光成功干扰成像型导引头 的能量等要求;最后对未来的技术发展方向进行了阐述。 关键词 红外成像型导引头;激光干扰;效能分析

技术比较成熟,且调制干扰参数在实验室即可获得, 条件②中的干扰与信号能量比在目前技术条件下也 易于达到。因此,激光定向对抗系统能够成功干扰第 1、第 2代红外点源制导导引头,实现对该类红外制导 导弹的有效对抗。然而,最新一代的红外成像型导引 头不再通过点源调制的方式获取目标位置信息,而是 先通过对目标成像,然后利用多帧图像处理的方式检 测目标在图像中的像素位置得到目标角位置信息,实 现精确跟踪[67],其跟踪和抗干扰措施均依靠内置的 图像处理软件算法实现,对干扰信号本身调制与否并 不敏感,这就导致针对点源制导导引头设计的激光干 扰方法对红外成像型导引头的干扰效能大幅下降。

某型捷联激光导引头网格化标定研究

某型捷联激光导引头网格化标定研究

河南科技Henan Science and Technology 信息技术总777期第七期2022年4月某型捷联激光导引头网格化标定研究陈青贵(中国空空导弹研究院,河南洛阳471009)摘要:为解决某型捷联激光导引头轴向标定测角误差大的问题,研究如何使用现有设备进行测角精度更高的网格化标定。

采用逐点极坐标转换的方法获取网格化标定点的转台运动坐标,项目得以实施。

在研究过程中,解决了网格化标定时因转台重复往返运动以及转台需要多次进行归零操作而导致网格化标定消耗时间太长问题。

最终顺利将该型激光导引头网格化标定落实于实物并应用于生产,大幅提高了该型激光导引头的制导精度。

关键词:捷联;激光导引头;网格化;标定中图分类号:TG333文献标志码:A文章编号:1003-5168(2022)7-0015-05 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.07.003Research of Gridding Angle Calibration for a Strapdown Laser SeekerCHEN Qinggui(China Air-borne Missile Academy,Luoyang471009,China)Abstract:To reducing the error of a strapdown laser seeker angle output,a new angle calibration method should be applied on the existing equipment.By using coordinate transformation,the target could be reached.However,the time consumption of new calibration is too long.This is because of the turntable having too many times to-and-fro movement and reset operation.Through reordering the angle calibra⁃tion,the problems were solved.Finally,the gridding angle calibration of this laser seeker is successfully applied in the production,and it greatly improves the guidance precision of this laser weapon. Keywords:strapdown;laser seeker;gridding;calibration0引言经过数十年的发展,激光制导技术已经十分成熟[1]。

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与控制技术研究进展

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与控制技术研究进展

激光导向仪在航天器精确姿态控制系统的姿态估计与控制技术研究进展随着航天技术的快速发展,航天器的精确姿态控制成为了一个非常关键的问题。

航天器需要保持稳定的姿态,以便顺利完成各种任务,如卫星通信、地球观测和星际探测等。

在过去的几十年里,各种姿态估计与控制技术被不断研究和发展,其中激光导向仪(Laser Gyro)作为一种非常重要的技术,得到了广泛的应用。

激光导向仪是一种使用激光束测量姿态变化的仪器。

它基于光在旋转中发生相移的原理,通过精确测量这个相移量,可以计算出航天器的姿态变化。

相较于传统的陀螺仪,激光导向仪具有更高的精度和更大的测量范围,可以实现更加精确的姿态估计和控制。

在航天器的姿态估计方面,激光导向仪可以提供高精度的姿态角速率信息,通过时间积分可以计算出航天器的姿态角度。

同时,激光导向仪还可以提供航天器的加速度信息,通过双积分可以计算出航天器的位移。

这些准确的姿态和位移信息对于航天器的精确姿态控制非常重要。

在航天器的精确姿态控制方面,激光导向仪可以与其他传感器相结合,实现多传感器融合,提高姿态控制的精度和可靠性。

例如,激光导向仪可以与星系导航系统相结合,通过测量恒星的方位角和仰角信息,实现对航天器姿态的实时更新和修正。

此外,激光导向仪还可以与GPS系统相结合,通过测量卫星的位置和速度信息,实现对航天器姿态的修正和控制。

在航天器的姿态估计与控制技术的研究中,激光导向仪的应用还面临一些挑战和问题。

首先,激光导向仪的工作原理非常精密,需要高质量、高稳定度的光学元件,以及精确的光路设计和校准。

其次,激光导向仪的工作需要在复杂的环境条件下进行,如强光、高温和高压等,对其性能的稳定性和抗干扰能力提出了更高的要求。

此外,激光导向仪的体积和重量也是一个限制因素,需要进一步优化和减小。

为了克服这些挑战,研究者们正在努力改进激光导向仪的性能和技术。

他们通过改进光学元件的制造工艺和材料,提高激光导向仪的工作精度和稳定性。

激光的阈值条件

激光的阈值条件

激光的阈值条件激光,听起来就很酷炫的东西,你知道它工作起来是有个门槛的吗?这个门槛就是激光的阈值条件。

这就好比你要参加一场很厉害的比赛,得先满足一定的条件才能入场一样。

那这个激光的阈值条件到底是啥呢?咱得先从激光产生的原理说起。

激光可不是随随便便就能产生的,它得有个“激励源”,这就像是给一个懒家伙打一针兴奋剂,让他能振奋起来干活儿一样。

这个激励源就是给激光的产生提供能量的东西。

比如说,在某些激光器里,可能是用电来提供能量,就像你给手机充电,电充满了手机才能正常工作,这个电对于激光器来说就是一种激励源。

但是光有激励源还不行啊,就像你光给一个人打兴奋剂,他要是没有那个能力,还是干不了大事儿。

在激光里,得有能产生激光的物质,这物质里面的原子或者分子得能在激励源的作用下,从一个低能量的状态跃迁到高能量的状态,这就像是你把一个小弹珠从低处推到高处一样。

这个过程可不是那么容易的,得满足一定的能量要求。

如果这个能量不够,那就像你推弹珠的时候力气太小,弹珠根本上不去那个高台。

这个能量要求就是激光阈值条件的一部分。

你想啊,原子或者分子要跃迁到高能态,需要的能量可不是随便给一点就行的。

就好比你要把一个大石头搬到山顶,你得有足够大的力气才行。

如果力气不够,石头就只能在半山腰晃悠,产生不了激光。

而且啊,在这个产生激光的物质里,高能态的粒子数还得比低能态的粒子数多才行,这叫做粒子数反转。

这听起来有点怪,就好像在一个班级里,成绩差的学生突然比成绩好的学生还多了,这是一种很特殊的状态。

为什么要这样呢?这就像是你要把一群人组织起来做一件大事儿,你得有足够多的得力干将才行。

如果得力干将太少,那事儿就办不成。

在激光里,如果高能态的粒子数不够多,就没办法产生足够强的激光。

还有一个重要的方面呢,就是这个激光在产生的过程中,得在一个特殊的环境里,就像一个小宝宝得在一个温暖、舒适又安全的小窝里才能健康成长一样。

这个环境得能让光在里面不断地反射、放大。

激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响

激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响
第54卷第5期 2020年5月
西安交通大学学报
JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY
Vol. 54 No. 5 May2020
激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响
邱雄,刘志国,王仕成
(火箭军工程大学精确制导与仿真实验室,710025,西安)
摘要:为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了
关键词:激光导引头;角跟踪误差;目标指示器;单脉冲能量;四象限探测器
中图分类号:TN249文献标志码:A DOI: 10. 7652/xjtuxb202005017 文章编号:0253-987X(2020)05-0124-09
OSID 码
Effects of Angular Tracking Error of Laser Seeker on
Abstract: To enable the laser seeker to detect the guidance laser with a higher probability and trackthetarget with higher tracking accuracy, thetrackingaccuracyofthesightangleofthe laserseekertothetargetduringtheguidanceprocessisevaluated.Therelationshipbetweenthe spotcenterandthedeviationcomponentisestablishedundertheconditionthatthespotsignal receivedbyfourquadrantdetectorobeystheGaussiandistribution, anditscorrectnessisverified bysimulation.Thisrelationshipistakenasatestcalibrationfit, andabeam deflectionangle modelisconstructed.Duetotherandomnessofthenoiseinterferencecurrent, abinary Taylor expansion of the beam deflection angle at (0,0)iscarriedoutandanapproximateexpressionof the angular tracking error is obtained.The standard deviation of the angular tracking error is used as the evaluation standard of the sight angle tracking accuracy of the laser seeker.The relationshipamongthestandarddeviationoftheangulartrackingerror , theparametersofthe

一种激光半主动导引头制导信息异常跳动处理方法[发明专利]

一种激光半主动导引头制导信息异常跳动处理方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011288028.1(22)申请日 2020.11.17(71)申请人 湖北航天飞行器研究所地址 430040 湖北省武汉市东西湖区金山大道9号(72)发明人 程新占 张超 王亚军 张杰 黄广 吴伯淳 (74)专利代理机构 武汉智汇为专利代理事务所(普通合伙) 42235代理人 李恭渝(51)Int.Cl.F41G 3/22(2006.01)(54)发明名称一种激光半主动导引头制导信息异常跳动处理方法(57)摘要本发明公开了一种激光半主动导引头制导信息异常跳动处理方法,包括包括如下步骤:判断当前导引头增益状态;若没有能级切换,则不修正脱靶量,并用实时解算的脱靶量数据进行制导控制;若存在能级切换,则记录能级切换时前n 帧及后m帧目标方位、俯仰脱靶量,采用能级切换前倒数第n帧的目标方位、俯仰脱靶量替换切换时刻前n ‑1帧、后m ‑1帧的脱靶量数据,进行制导控制,其中n、m均为自然数,取值1‑5。

本发明充分利用导引头输出的增益切换及脱靶量信息,对用于伺服控制的脱靶量进行修正,以消除导引头能级切换时刻制导信息异常跳动的问题,提高了激光制导飞行器稳定性,确保了激光制导飞行器的精度。

权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 112504013 A 2021.03.16C N 112504013A1.一种激光半主动导引头制导信息异常跳动处理方法,其特征在于包括如下步骤:S1、判断当前导引头增益状态;S11、若没有能级切换,则不修正脱靶量,并用实时解算的脱靶量数据进行制导控制;S12、若存在能级切换,则记录能级切换时前n帧及后m帧目标方位、俯仰脱靶量,采用能级切换前倒数第n帧的目标方位、俯仰脱靶量替换切换时刻前n ‑1帧、后m ‑1帧的脱靶量数据,进行制导控制,其中n、m均为自然数,取值1‑5;S2、判断导引头是否稳定跟踪,若满足,则用能级切换后的第m帧脱靶量与切换前的倒数第n帧脱靶量的差值修正实时计算的脱靶量,否则不修正。

激光寻的制导导引头技术

激光寻的制导导引头技术

激光寻的制导导引头技术
陈宏;雷鸣
【期刊名称】《光电子技术》
【年(卷),期】2002(22)1
【摘要】综述了半主动激光制导武器中导引头的制导原理、发展和现状 ,着重介绍了导引头的结构型式、功能及其特点。

针对目前存在的问题。

【总页数】5页(P53-57)
【关键词】激光制导;导引头;寻的制导
【作者】陈宏;雷鸣
【作者单位】解放军军械工程学院光学教研室
【正文语种】中文
【中图分类】TJ765.332
【相关文献】
1.半捷联寻的导引头寄生回路稳定性分析与制导精度分析 [J], 宋建梅;蔡高华
2.激光寻的制导导引头阈值精确标定系统研制 [J], 陆长捷;潘泉
3.主动导引头二维成像寻的制导技术 [J], 秦玉亮;程永强;王宏强;黎湘
4.未来新一代的战术制导武器-谈捷联寻的器与捷联寻的制导技术-航空工业总公司014中心 [J], 苏身榜
5.激光制导寻的导引头的应用 [J], 陈宏;雷鸣
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