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基于四象限探测器的激光导引镜头的研制

张军强 谢飞 薛庆生 辛久喜

张军强, 谢飞, 薛庆生, 辛久喜. 基于四象限探测器的激光导引镜头的研制[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(3): 471-479. doi: 10.3788/CO.20150803.0471
引用本文: 张军强, 谢飞, 薛庆生, 辛久喜. 基于四象限探测器的激光导引镜头的研制[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(3): 471-479. doi: 10.3788/CO.20150803.0471
ZHANG Jun-qiang, XIE Fei, XUE Qing-sheng, XIN Jiu-xi. Laser guided lens based on four-quadrant detector[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3): 471-479. doi: 10.3788/CO.20150803.0471
Citation: ZHANG Jun-qiang, XIE Fei, XUE Qing-sheng, XIN Jiu-xi. Laser guided lens based on four-quadrant detector[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3): 471-479. doi: 10.3788/CO.20150803.0471

基于四象限探测器的激光导引镜头的研制

doi: 10.3788/CO.20150803.0471
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.2011AA12A103)
详细信息
    通讯作者:

    张军强(1981-),男,江苏泰兴人,博士,副研究员,2004年、2007年于吉林大学分别获得学士、硕士学位,2012年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事航空航天光学遥感仪器研制、光机系统整体性能评价等方面的研究工作。E-mail:zjq1981_81@163.com

    谢 飞(1984-),男,河南洛阳人,硕士,工程师,2007年于天津大学获得学士学位,2011年于中国航空研究院获得硕士学位,主要从事光电检测、图像处理等方面的研究。E-mail:xiefei0379@icloud.com

    薛庆生(1979-),男,山东梁山人,博士,副研究员,硕士生导师,2010年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光学系统设计、航空和航天遥感成像光谱技术及光谱辐射定标等方面的研究。E-mail:qshxue2006@163.com

    辛久喜(1984-),男,河北遵化人,学士,工程师,2008年于沈阳航空工业学院获得学士学位,2011年于华南理工大学获得硕士学位,主要从事金属材料、自动控制、机器视觉等方面的研究。E-mail:xinjiuxi@opti-instruments.com

  • 中图分类号: TJ765.3;TH743;O435

Laser guided lens based on four-quadrant detector

  • 摘要: 为了满足激光制导对大视场、高线性度探测的性能要求,基于激光制导炸弹的应用需求,介绍了四象限探测器的工作原理和特点,分析了光斑大小、能量均匀性、线性度、探测距离等参数对探测精度的影响;结合系统性能指标,选择了合理的光学系统结构类型,完成了光学系统设计和光机结构设计;利用畸变、点列图、足迹图、能量集中度等指标对系统性能进行了评价,并分析了目标大小和探测距离对光斑大小的影响。测试结果表明,激光导引镜头总视场为±20°、线性视场为±10°、目标大小为1.5~2.4 m、探测距离为50 m~4 km、测角精度优于0.2°,能够满足激光导引的需求。

     

  • 图 1  四象限探测器的探测原理

    Figure 1.  Detecting principle of four-quadrant detector

    图 2  光学系统结构图

    Figure 2.  Diagram of optical structure

    图 3  光学系统畸变曲线(目标大小为1.5 m,探测距离为4 000 m)

    Figure 3.  Distortion of optical system(Diameter of target:1.5 m,detection distance:4 000 m)

    图 4  不同视场的点列图分布(目标大小为1.5 m,探测距离为4 000 m)

    Figure 4.  Spot of optical system(Diameter of target:1.5 m,detection distance:4 000 m)

    图 5  光线足迹图(目标大小为1.5 m,探测距离为4 000 m)

    Figure 5.  Spot of footprint(Diameter of target:1.5 m,detection distance:4 000 m)

    图 6  不同视场光斑能量集中度曲线(目标大小为1.5 m,探测距离为4 000 m)

    Figure 6.  Geometric encircled energy for different fields(Diameter of target:1.5 m,detection distance:4 000 m)

    图 7  光导引头结构设计

    Figure 7.  Opti-mechanical design of laser seeker

    图 8  样机性能测试

    Figure 8.  Testing for prototype

    图 9  线性视场测试结果

    Figure 9.  Results of linear field testing

    图 10  角度测量误差测试结果

    Figure 10.  Angle errors of tracking accuracy

    表  1  中心视场目标大小和探测距离

    Table  1.   Effects of target size and detection distance on spot size

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    表  2  不同温度载荷下系统光斑大小的变化

    Table  2.   Spot size of optical system under different temperature

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-12
  • 录用日期:  2015-02-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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