一种抗高重频干扰的激光编码系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种抗高重频干扰的激光编码方法，通过对高重频激光有源干扰对激光半主动寻的制导的威胁，针对产生纳秒级脉宽可调激光器，提出一种使用电光开关直接削波实现脉冲宽度和脉冲幅值的编码，同时采用正交的KTP晶体来补偿静态双折射产生的相位差，并且采用普克尔盒电源同步控制减少延迟和误差，将激光编码脉宽编码与脉冲幅值调制相结合，形成一种既能对抗激光角度欺骗式干扰又能对抗高重频激光干扰的PAWM编码，同时在导引头上对抗高重频激光干扰的方法做出改进，形成一种新型的激光编码系统，该系统适合用于跟踪、制导、定位、准直、光通信APT技术、光电对抗等方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种编码方法，尤其是一种激光编码方法。广泛应用于跟踪、制导、定位、准直、光通信、APT技术、光电对抗等方面
技术介绍
现有激光半主动寻的制导(跟踪)系统中，采用编码的激光脉冲作为制导信号，是激光半主动寻的制导(跟踪)实现同时跟踪多目标和提高抗干扰性能的重要手段。激光制导(跟踪)以激光信号为指示信息源。从制导方式上可分为主动式、半主动式和被动式，其中，半主动较为常用。半主动寻的激光制导(跟踪)系统主要由跟踪器上的激光导引头和跟踪器外的激光目标指示器两部分组成。在制导过程中，激光目标指示器始终瞄准照射所要跟踪的目标。而导引头则利用目标反射的激光信号进行寻的。当跟踪器距目标一定距离时，指示器开始向目标发射激光脉冲，导引头也开始搜索从目标反射的激光信号。导引头在搜索从目标反射的激光信号的同时，还要对其收到的信号进行相关识别，当确认其符合自身的制导信号形式后，就开始进入寻的制导阶段。整个制导过程分惯性制导、目标搜索、和寻的制导三个阶段。半主动寻的的制导方式，其制导信号的发射器(激光目标指示器)与接收器(跟踪器激光导引头)是相互分离的，制导信号的脉冲编码形式是事先约定好的协议。导引头对引导信号的处理要经过接收-识别-确认这一系列过程，也正是其这样特征，使我们对其实施有效的有源干扰成为可能。激光调制是指以激光作为信息载体，通过对激光的物理特性如激光能量、脉冲宽度、重复频率、脉冲间隔、脉冲幅值、波长及相位等参量进行调制，使激光携带尽可能多的信息。激光编码是指对激光目标指示器发射的激光脉冲物理特性进行调制。激光编码目的一是解决在同一时刻多个跟踪器同时跟踪不同目标时不致引起混乱；二是解决在同一时刻同时跟踪多个目标多个激光目标指示器互相干扰的问题；三是对抗激光有源干扰。激光目标指示器向目标发射的是经过编码的激光脉冲，导引头只有在接收到发射前预置的指定激光编码后才认为是捕获了目标。采用编码，可以避免“重复跟踪”提高抗主动干扰能力。编码的激光脉冲重复频率应适当地高以使导引头有足够的数据率。分析表明对于固定的目标，重复频率5脉冲/s即可，对活动目标则应在10脉冲/s以上，但在20脉冲/s以上作用已不明显，而激光器的体积与重量将大为增加，所以通常在10-20脉冲/s之内，及激光目标指示器的工作重复频率在10-20HZ。当前可有效地对抗激光半主动寻的制导的有源干扰技术主要有两种激光角度欺骗式干扰和高重频激光干扰。激光角度欺骗式干扰需要识别出激光编码的最小编码周期，其干扰机理是识别和复制激光编码信号，将同步或超前同步的激光干扰信号照射到假目标上，致使导引头无法区分制导信号与干扰信号，而实现干扰目的；高重频激光干扰通常不需识别激光编码信号的特征，其干扰机理是采用高重频激光脉冲直接照射导引头，使干扰信号先于制导信号进入波门之内，致使导引头无法区分制导信号和干扰信号，来实现干扰目的。激光半主动制导(跟踪)系统，常用来对抗激光有源欺骗式干扰的两种方式一是对目标指示信号进行编码，同时在导引头设置相应的解码电路解码；二是在导引头的跟踪系统中设置脉冲录取波门。选通波门就是外部信息出入的大门，开启时，允许信息录入，关闭时，禁止信息录入。选通波门位于跟踪器的信息处理部分。通常这两种措施被同时采用。激光半主动寻的制导(跟踪)导引头由两个主要部分组成位标器(探测器)和电子舱。位标器负责反射光束的吸收以及光电转换；电子舱负责信号的处理、计算以及控制指令的形成。脉冲录取波门的宽度受波门形式、激光频率抖动、跟踪器导引头与目标距离变化时激光信号的延时差异、指示器与导引头的时基误差等诸多因素的影响不能设置得过小。固定型波门宽度通常为数百微秒，实时型波门可以设置在30 50 μ s，这使工作频率仅在几十赫兹的激光角度式欺骗干扰的干扰效果大大降低。在激光目标指示器的预置编码方面，现有的脉宽编码技术主要是针对激光脉冲重复频率编码易受干扰的现状，采用的方案存在普克尔盒削波时对光、电脉冲难以实现严格同步控制的难点，并且没有考虑普克尔盒的静态双折射补偿。而本专利技术的PAWM编码可对抗激光诱骗式干扰，也能对抗激光高重频干扰，并且采用了普克尔盒电源同步控制方案，解决了光、电脉冲的同步控制问题，采用两块正交的KTP晶体实现了静态双折射补偿问题。在激光导引头(跟踪器)抗干扰方面，普遍采用两种对抗方案，这两种方案均存在一定的缺点。方案一在寻找激光高重频干扰信号的周期时，仅用5个脉冲讨论就，6个及6个以上的随机脉冲的情况均可以归类于5个随机脉冲时的三类情况；高重频干扰脉冲的周期低至十几微秒，甚至几微秒，按方案一的情况，制导信号与干扰信号的脉冲之间的周期更小，所以不能够准确测量高重频脉冲周期。方案二采用取样波门内信号与波门信号对比的方法来消除高重频时，需要一个一个对比消除，运算量很大，同时，如果高重频干扰信号均超前于制导信号进入波门，则方案二的方法不能消除高重频信号的干扰。
技术实现思路
本申请针对激光半主动寻的制导武器系统现有编码方法易被激光高重频干扰的问题，设计一种新型的激光抗干扰编码系统，在激光目标指示器预置PAWM编码，以对抗高重频干扰及诱骗式干扰；在导引头上采用计数波门和电子开关，对抗多源激光高重频干扰。该系统包括激光目标指示器和弹上寻的系统(导引头，包括探测器、放大及逻辑运算、信号处理电路、陀螺)。在激光目标指示器预置纳秒级脉宽可调激光器进行PAWM编码；在导引头信号处理电路采用计数波门进行时刻记录，测量高重频干扰信号的周期，寻找反向高重频信号的同步点，以反向高重频信号控制高重频电子开关，消除高重频干扰信号。激光目标指示器采用脉宽可调激光器，实现脉冲宽度编码和脉冲幅值编码，信息处理电路、脉宽识别放大电路对光电转换后的目标信号进行识别、解码，从而区分出真目标和干扰信号。PAWM编码具体为脉宽可调激光器由电光开关削波实现脉冲宽度和脉冲幅值 的编码，正交的KTP(磷酸氧钛钾)晶体补偿静态双折射产生的相位差，普克尔盒电源同步控制减少延迟和误差，产生稳定可调的脉冲宽度和脉冲幅值，激光编码器调制脉冲宽度与脉冲幅值，形成PAWM编码。探测器获取的含有高重频干扰信号的制导信号通过信号处理电路的选通波门和计数波门，计数波门结合时刻记录测量高重频干扰信号的周期，根据高重频干扰信号周期在计数波门内确定反向高重频信号的起始点，以起始点作为同步点发出与高重频信号完全反向的周期信号。以反向高重频信号控制高重频电子开关，消除高重频干扰信号。根据KTP晶体的有效电光系数Yel制成电光开关，两块相同的KTP晶体正交放置，实现晶体的静态双折射补偿，并对调Q脉冲进行削波。可选取计数波门内的第一个脉冲信号作为反向高重频信号的同步点。 本专利技术针对产生纳秒级脉宽激光器的途径，提出一种使用电光开关直接削波的方法实现脉冲宽度和脉冲幅值的编码方法，设计了一种既能对抗激光角度欺骗式干扰又能对抗高重频激光干扰的PAWM编码；同时提出在导引头上采用技术波门精确测量高重频干扰周期与高重频电子开关反向同步消除高重频激光干扰信号的方法来对抗多源激光高重频干扰。能够实现严格同步控制，准确测量高重频脉冲周期，减少运算量。其抗干扰性能明显提高，适用范围有所提高，在激光高重频干扰和激光诱骗式干扰的对抗方面具有应用情景。该方案的两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，冉景砚，王寅，陆遥，冯鹏，孙龙钊，熊杰，肖维仲，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：