精確制導武器已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技局部戰(zhàn)爭中必不可少的打擊手段之一,其中激光精確制導武器更是備受青睞而成為了各個國家爭相發(fā)展的武器裝備。而半主動式激光精確制導技術是我國目前在激光制導領域中應用最廣泛的技術,是我國當前武器裝備研究發(fā)展的重點方向之一。根據(jù)半主動式激光導引頭目標識別跟蹤的工作原理,本文設計了一套以FPGA為核心處理器的激光導引頭數(shù)字信號處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高速數(shù)字采集技術,有效的保留了脈沖信號的完整信息,可實現(xiàn)微弱脈沖信號的增強與檢測,脈沖編碼碼型的識別,時間波門的控制,脈沖信號的提取,對抗高重頻信號的干擾及目標的跟蹤定位等功能。本文首先對激光制導武器的發(fā)展背景進行了介紹,表明了研究激光導引頭數(shù)字信號處理系統(tǒng)的必要性。然后介紹了激光制導的原理,闡明了激光導引頭信號處理系統(tǒng)是由四象限探測器、對數(shù)放大器、高速數(shù)字采集、FPGA和DSP等部分組成的。并在此基礎之上,提出了激光制導數(shù)字信號處理系統(tǒng)的整體設計思路。其次,論文對激光導引頭信號處理系統(tǒng)中設計的各個模塊進行了詳細闡述,包括在FPGA中實現(xiàn)的信號增強模塊、解碼模塊、波門控制模塊、脈沖提取模塊和在DSP中實現(xiàn)的抗高重頻干擾算法和... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國產(chǎn)LT系列激光制導炸彈

1緒論5制導炸彈。它是中國研制的最先進的制導炸彈，其彈體全長3.58米，直徑為38厘米，重量為564千克，射程為24千米，圓周誤差小于3米，可穿透1.5米厚的混凝土目標。在2012年珠海航展上，展示了投放距離達到20千米的天戈系列激光制導炸彈，技術水平已和美軍最新的寶石路3系列相當，2016年末的珠海航展上，展出了GB250激光制導炸彈如圖1.4所示，采用第二代技術的比例式導引頭，制導精度高。GB250炸彈可以打擊與炸彈飛行同一軸線方向上的移動地面目標，通過對彈體姿態(tài)的調(diào)整和控制修正彈著點，打擊30千米/小時以下速度的慢速車輛毫無問題�？梢哉f在激光制導炸彈領域，我國已經(jīng)在追趕世界領先水平。1.3本文的主要內(nèi)容本課題設計了一套基于FPGA的激光導引頭數(shù)字信號處理系統(tǒng)，并具有微弱激光脈沖信號檢測和抗高重頻干擾的能力。目前多數(shù)激光制導武器的信號處理系統(tǒng)仍采用的是模擬電路或低速數(shù)字采集的方式，這樣會導致制導脈沖信號的大部分數(shù)據(jù)信息都被丟失，對系統(tǒng)后續(xù)的信號處理研究發(fā)展造成了很大的制約和影響。本項目在采用高速數(shù)字采集技術保留了脈沖信號完整信息的基礎上，設計了一套數(shù)字信號處理系統(tǒng)，并提出了基于同步累積法加匹配濾波器的信號增強方案，以及在小波分析算法基礎上基于相鄰有效脈沖信號間幅值、位置、寬度相關性做進一步判定的抗高重頻干擾改進方法。本論文的主要工作如下：第一章：本章首先介紹了激光制導武器的背景及研究意義，然后介紹了激光制導方式的優(yōu)點以及激光制導體制的廣泛應用，最后介紹了目前國內(nèi)外對激光制導武器的研究現(xiàn)狀。圖1.3國產(chǎn)LT系列激光制導炸彈圖1.4國產(chǎn)GB250激光制導炸彈

2激光導引頭數(shù)字信號處理方案設計9它利用先進的光刻技術將一塊光電探測器件的光敏面窗口按笛卡爾坐標系等分成4個面積、形狀和性能等參數(shù)基本一致的區(qū)域如圖2.3所示，當入射光照射在四象限探測器的光敏面上時會形成光斑，隨著光斑位置的不同，會得到四路大小不同的電信號，通過定位算法處理，可以計算出光斑在四象限探測器光敏面上的質(zhì)心位置[20]。四象限探測器具有位置測量分辨率高，檢測精度高，處理電路簡單，器件結電容較小，響應時間短，價格便宜等優(yōu)點。被廣泛應用于高精度定位系統(tǒng)以及精密測量系統(tǒng)中。本系統(tǒng)選用四象限探測器作為激光導引頭的光電探測器件。2.3.2基于對數(shù)放大器的自增益控制目前的激光制導信號處理系統(tǒng)基本都是采用復雜的自增益控制電路來實現(xiàn)自增益控制的，本文首次提出在激光制導系統(tǒng)中使用基于對數(shù)放大器的自增益控制電路來替代傳統(tǒng)的控制電路，可以有效減少系統(tǒng)電路復雜度，增強系統(tǒng)魯棒性。在信號處理領域中，要處理一些具有寬泛動態(tài)范圍的信號時，往往會采用對數(shù)放大器來對所處理信號進行非線性壓縮。對數(shù)放大器可使輸出信號和輸入信號成對數(shù)關系，其增益效果與輸入信號的大小成反比，可廣泛應用于通信、雷達等領域[21]。這里介紹下本系統(tǒng)選用的AD8306對數(shù)放大器。AD8306是一款完整的IF限幅放大器，不僅可以在100dB的動態(tài)范圍內(nèi)提供對輸入信號的精確對數(shù)測量（RSSI功能），而且還提供可編程限幅器輸出，適用的頻率范圍為5MHz至400MHz。它易于使用，需要很少的外部組件。在16mA時需要提供+2.7V至+6.5V的單電源電壓，這對應于3V時的功耗低于50圖2.3四象限探測器實物圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3053757