精確制導(dǎo)武器已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技局部戰(zhàn)爭(zhēng)中必不可少的打擊手段之一,其中激光精確制導(dǎo)武器更是備受青睞而成為了各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的武器裝備。而半主動(dòng)式激光精確制導(dǎo)技術(shù)是我國(guó)目前在激光制導(dǎo)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù),是我國(guó)當(dāng)前武器裝備研究發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。根據(jù)半主動(dòng)式激光導(dǎo)引頭目標(biāo)識(shí)別跟蹤的工作原理,本文設(shè)計(jì)了一套以FPGA為核心處理器的激光導(dǎo)引頭數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高速數(shù)字采集技術(shù),有效的保留了脈沖信號(hào)的完整信息,可實(shí)現(xiàn)微弱脈沖信號(hào)的增強(qiáng)與檢測(cè),脈沖編碼碼型的識(shí)別,時(shí)間波門的控制,脈沖信號(hào)的提取,對(duì)抗高重頻信號(hào)的干擾及目標(biāo)的跟蹤定位等功能。本文首先對(duì)激光制導(dǎo)武器的發(fā)展背景進(jìn)行了介紹,表明了研究激光導(dǎo)引頭數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的必要性。然后介紹了激光制導(dǎo)的原理,闡明了激光導(dǎo)引頭信號(hào)處理系統(tǒng)是由四象限探測(cè)器、對(duì)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(chǔ)之上,提出了激光制導(dǎo)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路。其次,論文對(duì)激光導(dǎo)引頭信號(hào)處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)闡述,包括在FPGA中實(shí)現(xiàn)的信號(hào)增強(qiáng)模塊、解碼模塊、波門控制模塊、脈沖提取模塊和在DSP中實(shí)現(xiàn)的抗高重頻干擾算法和... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)產(chǎn)LT系列激光制導(dǎo)炸彈

1緒論5制導(dǎo)炸彈。它是中國(guó)研制的最先進(jìn)的制導(dǎo)炸彈，其彈體全長(zhǎng)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(biāo)。在2012年珠海航展上，展示了投放距離達(dá)到20千米的天戈系列激光制導(dǎo)炸彈，技術(shù)水平已和美軍最新的寶石路3系列相當(dāng)，2016年末的珠海航展上，展出了GB250激光制導(dǎo)炸彈如圖1.4所示，采用第二代技術(shù)的比例式導(dǎo)引頭，制導(dǎo)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(dòng)地面目標(biāo)，通過(guò)對(duì)彈體姿態(tài)的調(diào)整和控制修正彈著點(diǎn)，打擊30千米/小時(shí)以下速度的慢速車輛毫無(wú)問(wèn)題。可以說(shuō)在激光制導(dǎo)炸彈領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)在追趕世界領(lǐng)先水平。1.3本文的主要內(nèi)容本課題設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的激光導(dǎo)引頭數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，并具有微弱激光脈沖信號(hào)檢測(cè)和抗高重頻干擾的能力。目前多數(shù)激光制導(dǎo)武器的信號(hào)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(huì)導(dǎo)致制導(dǎo)脈沖信號(hào)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)信息都被丟失，對(duì)系統(tǒng)后續(xù)的信號(hào)處理研究發(fā)展造成了很大的制約和影響。本項(xiàng)目在采用高速數(shù)字采集技術(shù)保留了脈沖信號(hào)完整信息的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套數(shù)字信號(hào)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(hào)增強(qiáng)方案，以及在小波分析算法基礎(chǔ)上基于相鄰有效脈沖信號(hào)間幅值、位置、寬度相關(guān)性做進(jìn)一步判定的抗高重頻干擾改進(jìn)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(dǎo)武器的背景及研究意義，然后介紹了激光制導(dǎo)方式的優(yōu)點(diǎn)以及激光制導(dǎo)體制的廣泛應(yīng)用，最后介紹了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)激光制導(dǎo)武器的研究現(xiàn)狀。圖1.3國(guó)產(chǎn)LT系列激光制導(dǎo)炸彈圖1.4國(guó)產(chǎn)GB250激光制導(dǎo)炸彈

2激光導(dǎo)引頭數(shù)字信號(hào)處理方案設(shè)計(jì)9它利用先進(jìn)的光刻技術(shù)將一塊光電探測(cè)器件的光敏面窗口按笛卡爾坐標(biāo)系等分成4個(gè)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(dāng)入射光照射在四象限探測(cè)器的光敏面上時(shí)會(huì)形成光斑，隨著光斑位置的不同，會(huì)得到四路大小不同的電信號(hào)，通過(guò)定位算法處理，可以計(jì)算出光斑在四象限探測(cè)器光敏面上的質(zhì)心位置[20]。四象限探測(cè)器具有位置測(cè)量分辨率高，檢測(cè)精度高，處理電路簡(jiǎn)單，器件結(jié)電容較小，響應(yīng)時(shí)間短，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于高精度定位系統(tǒng)以及精密測(cè)量系統(tǒng)中。本系統(tǒng)選用四象限探測(cè)器作為激光導(dǎo)引頭的光電探測(cè)器件。2.3.2基于對(duì)數(shù)放大器的自增益控制目前的激光制導(dǎo)信號(hào)處理系統(tǒng)基本都是采用復(fù)雜的自增益控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)自增益控制的，本文首次提出在激光制導(dǎo)系統(tǒng)中使用基于對(duì)數(shù)放大器的自增益控制電路來(lái)替代傳統(tǒng)的控制電路，可以有效減少系統(tǒng)電路復(fù)雜度，增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性。在信號(hào)處理領(lǐng)域中，要處理一些具有寬泛動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)時(shí)，往往會(huì)采用對(duì)數(shù)放大器來(lái)對(duì)所處理信號(hào)進(jìn)行非線性壓縮。對(duì)數(shù)放大器可使輸出信號(hào)和輸入信號(hào)成對(duì)數(shù)關(guān)系，其增益效果與輸入信號(hào)的大小成反比，可廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)等領(lǐng)域[21]。這里介紹下本系統(tǒng)選用的AD8306對(duì)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(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供對(duì)輸入信號(hào)的精確對(duì)數(shù)測(cè)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(shí)需要提供+2.7V至+6.5V的單電源電壓，這對(duì)應(yīng)于3V時(shí)的功耗低于50圖2.3四象限探測(cè)器實(shí)物圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3053757