激光引信高精度高频率脉冲测距技术

发布时间：2021-06-28 11:27

　　引信是提高武器目标毁伤效能的一项重要技术,激光具有功率大、方向性强、抗干扰能力强等特点,因此在现代战场中激光引信发挥着越来越重要的作用。目前国内对激光探测技术的应用主要集中在导弹上,本文以高速炮弹（速度800m/s）为应用对象,研究高精度高频率测距的激光脉冲测距技术,开发低成本炮弹引信系统。激光引信的命中精度取决于激光脉冲测距的重复频率和测距精度,采用雪崩晶体管、VMOS管作为电流开关器件的激光驱动电路前级驱动电路复杂,基于晶闸管原理本文采用功率晶体管正反馈设计的激光窄脉冲驱动电路频率高、功率大、结构简单；分析了采用定比延时时刻鉴别电路在激光回波过强放大饱和情况下误差大的问题,设计的电路参数解决了该问题并有效提高了测距精度；同时采用高精度TDC芯片测量激光飞行时间；采用STM32芯片控制系统,满足处理需求的同时降低了系统成本。最后完成系统样机的研制,通过探测近程目标得到实验结果并分析了系统时序和静态测距误差,结论表明该高精度高频激光脉冲测距技术可以被引入到炮弹引信中提高炮弹杀伤力。 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 激光引信技术发展趋势
    1.3 论文主要工作
2 激光引信与激光脉冲测距
    2.1 激光引信探测体制
        2.1.1 几何截断定距体制
        2.1.2 脉冲定距体制
    2.2 激光脉冲测距误差分析
    2.3 系统硬件结构
3 窄脉冲激光驱动与回波接收放大电路
    3.1 窄脉冲激光驱动介绍
    3.2 RLC充放电电路原理
        3.2.1 电流开关器件
        3.2.2 半导体激光器
    3.3 功率晶体管SCR开关电路
        3.3.1 功率晶体管正反馈开关器
        3.3.2 钳位二极管电阻
        3.3.3 降低对前级电路的冲击
        3.3.4 电路放电的三个步骤
        3.3.5 pspice参数分析
    3.4 窄脉冲激光驱动电路实验结果
    3.5 激光回波光电探测
        3.5.1 光电探测器介绍
        3.5.2 光电探测器等效电路
        3.5.3 探测器选择
    3.6 放大电路设计要求
        3.6.1 放大器输入阻抗
        3.6.2 放大器增益带宽
        3.6.3 放大器输出阻抗
    3.7 放大电路设计
        3.7.1 晶体管高频截止频率
        3.7.2 负反馈在电路中引起的变化
        3.7.3 两种不同输入阻抗放大电路
        3.7.4 直接耦合与交流耦合放大器级联
        3.7.5 放大电路设计结果
    3.8 AD603自增益技术
    3.9 小结
4 高压电路
    4.1 高压电路设计要求
    4.2 高压电路设计
        4.2.1 DCDC升压电路原理
        4.2.2 555芯片工作原理
    4.3 高压源幅值推导以及实验结果
        4.3.1 充电电感末态电流值推导
        4.3.2 充电电感末态电流值测试
        4.3.3 高压源的空载与负载
        4.3.4 高压源幅值公式
    4.4 小结
5 基于回波饱和高精度时刻鉴别与时间测量技术
    5.1 时刻鉴别技术介绍
    5.2 时刻鉴别电路
        5.2.1 前沿鉴别电路
        5.2.2 定比延时鉴别电路
        5.2.3 双阈值鉴别电路
    5.3 基于回波饱和定比延时电路设计
        5.3.1 时刻鉴别时间计算
        5.3.2 pspice高斯受控源拟合
        5.3.3 回波饱和定比延时电路实验结果
    5.5 高精度时间测量
        5.5.1 高精度计时芯片TDC-GP2
        5.5.2 芯片计时原理
        5.5.3 TDC芯片与外部通信
        5.5.4 自动校正时间数据
        5.5.5 高速晶振校准
        5.5.6 STM32程序设计
    5.6 系统时序测试实验
    5.7 静态距离测量实验结果
    5.8 小结
总结
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]大电流纳秒级脉宽激光二极管驱动电路的设计[J]. 李楠,韩绍坤,赵文,宛旭,杨昆.  光学技术. 2012(01)
[2]基于晶体管的自动增益控制技术研究[J]. 李建强,高丽丽.  无线电工程. 2011(09)
[3]激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究[J]. 徐伟,陈钱,顾国华,何伟基.  激光杂志. 2011(03)
[4]激光近炸引信技术[J]. 赵岩,马洪远,南成根.  中国科技信息. 2011(08)
[5]基于增益可控运放的脉冲信号自动增益控制[J]. 黄勇,汤彬,牛鹏俊,景华.  探测与控制学报. 2011(01)
[6]高功率窄脉冲激光发射电路分析[J]. 王金花,姚宏宝,刘子星.  红外与激光工程. 2010(06)
[7]激光引信新技术研究[J]. 王玲,贾志军.  现代电子技术. 2010(07)
[8]激光引信雪崩二极管光电探测[J]. 郭婧,张河,张祥金,王晓锋.  探测与控制学报. 2010(01)
[9]提高近程脉冲激光探测系统精度研究[J]. 刘鹏,栗苹,陈慧敏.  激光杂志. 2010(01)
[10]半导体激光器驱动电路的计算机仿真分析[J]. 张晶,刘东明.  计算机仿真. 2009(12)

博士论文
[1]脉冲激光近程定距系统设计理论及应用研究[D]. 张祥金.南京理工大学 2007

硕士论文
[1]半导体激光引信发射系统研究[D]. 郑大勇.长春理工大学 2011
[2]提高激光测距精度的研究[D]. 邓岩.长春理工大学 2008
[3]半主动式激光近炸引信目标探测与信号处理技术研究[D]. 张跃.南京理工大学 2007



本文编号：3254231