激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法與流程

本發明涉及一種激光引信的測試技術，具體涉及一種激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法。

背景技術：
對激光引信而言，測試系統與測試方法是檢驗產品的重要手段。近距探測目標并適時引爆是激光引信的主要功能，而直接反映激光引信探測能力的啟動靈敏度和抗干擾能力的抗干擾算法是激光引信最重要的技術指標，其數值好壞直接影響到激光引信的整體性能，尤其是大視場激光引信，對測試場地要求較高，有效的室內靜態測試手段和功能完備的閉饋測試系統是激光引信測試系統的重要組成部分。現有的激光引信信號處理的時鐘頻率一般都在10kHz以上，時鐘精度已經可以達到4ns以內。在一個時鐘周期（0~約100ms）內，需要完成對目標的識別、干擾的識別以及綜合信號處理的過程，目標與干擾的延時分布在整個時鐘周期（0~約100ms）內，而為了更好的實現目標與干擾的區別，信號處理的時鐘精度需要控制在4ns左右，因此，完整信號模擬需要在整個時鐘周期內進行高精度的延時控制。同樣的，為了保證一定的作用距離，激光引信的發射功率通常都在100W以上，而接收機的靈敏度一般都是納瓦~微瓦級，因此在室內的閉饋測試不需要如此大的發射功率即可完成，因此需要對發射功率進行大范圍的能量調整。傳統的閉饋測試系統多數是通過光纖直接將發射窗口激光導入接收窗口，較少有中間光信號處理過程，對于能量的衰減和信號延遲僅在有限范圍內調整，遠不能滿足整個時鐘周期內（幾納秒~幾十微秒）的信號延遲調整以及動態范圍內(60dB)的能量調整。

技術實現要素：
本發明提供一種激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法，實現長時鐘周期的信號延遲調整和大動態范圍的能量調整。為實現上述目的，本發明提供一種激光引信閉饋測試裝置，其特點是，該測試裝置包含：控制器，其接收激光引信輸出的初始時間，并以初始時間為基準經過一延時時間△T后輸出發射控制信號；激光發射器，其輸入端電路連接所述控制器，用于接收到控制器輸出的發射控制信號時，向激光引信發射激光。上述控制器包含：通信模塊，其與激光引信和激光發射器通信連接；處理模塊，其電路連接所述通信模塊，根據激光引信的測距距離得出延時時間△T，并在通過通信模塊接收激光引信發出的初始時間時，以初始時間為基準經過所述延時時間△T后，通過通信模塊向激光發射器發送發射控制信號。上述延時時間△T根據式（1）求得：△T=L/C（1）其中，C表示光速，L表示為激光引信的測距距離。該測試裝置還包含有電路連接激光發射器的能量衰減器，電路連接控制器的延時光纖，能量衰減器還連接延時光纖，控制器和延時光纖連接激光引信。一種激光引信閉饋測試系統，其特點是，該系統包含上述的激光引信閉饋測試裝置，以及激光引信；激光引信發出初始時間并在一延時時間后，接收激光引信閉饋測試裝置發射的激光，根據接收激光的接收時間與激光引信發出的初始時間，模擬被測目標所處的距離位置。一種上述激光引信閉饋測試系統的測試方法，其特點是，該方法包含：控制器根據激光引信與模擬被測目標的距離L1得出一個延時時間△T1=L1/C，C表示光速；控制器接收激光引信輸出的初始時間T1，以初始時間為基準經過延時時間△T1后，即T1+△T1時刻，產生并輸出發射控制信號：激光發射器接收發射控制信號，即向激光引信發射激光；激光引信接收激光發射器發射的激光，并記錄接收時間T2；激光引信根據接收時間T2和初始時間T1，判別激光引信的模擬被測目標所落區間，從而模擬被測目標所處的距離位置。上述控制器接收初始時間前，通過測試裝置將激光發射器與激光引信進行對準。上述判別激光引信的模擬被測目標所落區間包含：根據式（2）得出激光引信在探測方向上探測模擬被測目標的模擬目標回波距離S1：（2）其中，T1為激光引信發出的初始時間，T2為激光引信自初始時間起經延時時間△T1后接收激光的接收時間，C表示光速。上述得出模擬被測目標的模擬目標回波距離S1后，根據激光引信在探測方向上探測模擬目標回波距離S1調整激光發射器的回波能量，并輸出目標回波能量P1。上述模擬激光引信探測模擬被側目標時，還模擬激光引信探測到干擾；設干擾與激光引信的距離為L2，得出一個干擾延時時間△T2=L2/C，C表示光速；控制器在T1+△T2時刻，控制激光發射器向激光引信發射激光，獲得干擾的接收時間T3；根據式（3）得出激光引信在探測方向上探測到干擾的干擾回波距離S2：（3）其中，T1為激光引信發出的初始時間，T3為激光引信自初始時間起經干擾延時時間△T2后接收激光的接收時間，C表示光速；根據干擾回波距離S2調整激光發射器的回波能量，輸出干擾回波能量P2；最后激光引信識別模擬被測目標與模擬的干擾。本發明激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法和現有技術的激光引信測試技術相比，其優點在于，本發明根據激光引信探測距離獲得延時時間，以激光引信發出的初始時間為基準延時而產生發射控制信號；激光發射器由發射控制信號控制而向激光引信發射激光，然后，根據接收激光的接收時間和初始時間判別目標所落區間，從而，實現了在實驗室環境下激光引信的功能檢驗。附圖說明圖1為本發明激光引信閉饋測試裝置的結構示意圖；圖2為本發明激光引信閉饋測試方法的流程圖。具體實施方式以下結合附圖，進一步說明本發明的具體實施例。本發明公開了一種激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法，解決了現有的激光引信閉饋測試系統無法實現長時鐘周期的信號延遲調整和大動態范圍的能量調整的問題。如圖1所示，為一種激光引信閉饋測試裝置的實施例，該測試裝置包含：控制器1，輸入端電路連接控制器輸出端的激光發射器2，電路連接激光發射器的能量衰減器3和電路連接控制器1的延時光纖4，能量衰減器3還連接延時光纖4。控制器1和延時光纖3通信連接至激光引信5。控制器1用于接收激光引信輸出的初始時間，并以初始時間為基準經過一延時時間△T后向激光發射器2輸出發射控制信號。控制器1包含有：與激光引信和激光發射器通信連接的通信模塊，和電路連接通信模塊的處理模塊。通信模塊用于與激光引信和激光發射器進行通信，接收激光引信發出的初始時間，以及向激光發射器發送發射控制信號。處理模塊用于根據激光引信的測距距離得出延時時間△T，并在通過通信模塊接收激光引信發出的初始時間時，以初始時間為基準經過所述延時時間△T后，通過通信模塊向激光發射器發送發射控制信號。上述延時時間△T可根據式（1）求得：△T=L/C（1）其中，C表示光速，L表示為激光引信的測距距離。激光發射器2用于接收到控制器1輸出的發射控制信號時，向激光引信5發射激光。能量衰減器3用于對輸入激光引信5的激光信號能量大小進行控制。延時光纖4用于對輸入激光引信5的激光信號進行精確的延時控制。本發明還公開一種實驗室內的激光引信閉饋測試系統，該系統包含上述的激光引信閉饋測試裝置和激光引信。激光引信發出初始時間給激光引信閉饋測試裝置，激光引信閉饋測試裝置經過一延時時間后，向激光引信發射激光，激光引信接收激光引信閉饋測試裝置發射的激光后，根據接收激光的接收時間與激光引信發出的初始時間，判別激光引信的模擬被測目標所落區間，適時調整激光能量，并進行目標或干擾的識別與處理。此處，判別模擬被測目標所在區間的工作由激光引信自身的電路來完成，與電路中預設的信息相比較，可判別出目標所在區間。激光引信的模擬被測目標所落區間是指激光引信自身電路預設的判別時間依據，該預設的判別時間依據與距離信息相對應，根據模擬被測目標所落區間可以得出模擬被測目標離激光引信的距離區間。如圖2所示，本發明公開一種激光引信閉饋測試裝置的測試方法，此處以模擬距離激光引信3米處設有模擬被測目標和模擬6米處設有干擾的情況為例，具體說明測試方法的實施例，該方法包含以下步驟：步驟1、控制器根據激光引信與模擬被測目標的距離L1得出一個延時時間△T1=L1/C，C表示光速，求得延時時間△T1=3/C。同時根據激光引信與模擬的干擾的距離L2得出一個干擾延時時間△T2=L2/C，C表示光速，求得干擾延時時間△T2=6/C。步驟2、控制器接收初始時間前，通過激光引信閉饋測試裝置將激光發射器與激光引信進行對準。測試裝置上會設計有專用的光電對準結構與基準，通過自動方式進行對準。步驟3、激光引信向控制器傳輸初始時間T1，控制器接收初始時間T1。控制器分別根據針對模擬被測目標的延時時間△T1=3/C，以及針對模擬干擾的干擾延時時間△T2=6/C，得出分別輸出發射控制信號的時間，在T1+△T1（以初始時間T1為基準經過延時時間△T1）和T1+△T2（以初始時間T1為基準經過干擾延時時間△T2）時刻，分別產生并輸出發射控制信號。步驟4、激光發射器分別于T1+△T1時刻和T1+△T2時刻接收控制器輸出的發射控制信號，并分別向激光引信發射激光。步驟5、激光引信接收激光發射器發射的激光，并記錄接收時間。在接收到以初始時間T1為基準延時△T1后發射的激光，激光引信所記錄的第一接收時間為T2。而接收到以初始時間T1為基準延時△T2后發射的激光，激光引信所記錄的第二接收時間為T3。步驟6、激光引信根據第一接收時間T2和初始時間T1，判別激光引信的模擬被測目標所落區間，從而判別模擬被測目標所處的距離位置，具體包含：根據式（2）得出激光引信在探測方向上探測模擬被測目標的模擬目標回波距離S1：（2）其中，T1為激光引信發出的初始時間，T2為激光引信自初始時間起經延時時間△T1后接收激光的接收時間，C表示光速。同時，根據式（3）得出激光引信在探測方向上探測到干擾的干擾回波距離S2：（3）其中，T1為激光引信發出的初始時間，T3為激光引信自初始時間起經干擾延時時間△T2后接收激光的接收時間，C表示光速。步驟7、由于不同距離上的回波能量不一樣，需要根據距離適時調整。故在得出模擬被測目標的模擬目標回波距離S1以及后干擾回波距離S2，根據模擬目標回波距離S1和干擾回波距離S2分別調整激光發射器的回波能量，并分別輸出目標回波能量P1和干擾回波能量P2。調整激光發射器的回波能量是由控制器根據作用距離方程式（4）得出所需調整能量后再輸出相應的回波能量；（4）式（4）中：為激光器發射功率；為發射光學系統總效率，；為接收光學系統總效率；為大氣透過率；為物體表面反射率；θ為視線與物體表面法線之夾角；L為被發射視場覆蓋的目標部位的長度（投影值）；為接收光學系統有效通光面積；ΦF為發射視場的視野角；RT為作用距離。步驟8、最后激光引信識別模擬被測目標與模擬的干擾。通過本發明公開的激光引信閉饋測試裝置及測試系統及測試方法，即實現了在實驗室環境下的目標與干擾的模擬測試，在測試中實現長時鐘周期的信號延遲調整和大動態范圍的能量調整。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。