舰载激光测距仪观测能力预报模型研究
舰载激光测距仪观测能力预报模型研究
作者:钱贵鑫;李进军;由大德;佘博
随着国际形势的发展变化,海军战略地位的上升,海军舰载武器装备在短期内得到了迅猛的发展和提高。武器装备性能上的提升成功的解决了以前打不到、打不准的问题。激光测距仪作为在舰船上广泛使用的光电观测设备,其在观测性能上也得到较大提高。伴随着舰载观测装备性能的提升,对其在不同作战环境下观测装备的威力预报研究日趋迫切。针对当前这一问题,开展舰载激光测距仪观测能力预报模型的研究,可以有效解决舰船作战过程激光作用距离的普遍方程为中观测威力预报,为作战方案的制定提供科学决策,对平时舰船作战训练具有重要意义。
1、激光测距技术
由于脉冲激光测距技术具有结构简单、测程远和功耗小等优点,激光测距机在各型装备上得到了广泛的应用-。本文主要以这一类型激光测距仪作为主要研究对象,并结合舰船平台构建相应模型,对其主要性能参数最大测程的分析,最终实现观测能力预报模型的研究。
2、模型的构建
在实际应用中,一般都是单站系统,也就是说激光发射和激光接收在同一位置上,因而可以进一步简化成大目标和小目标两种情况。由于激光束是在稠密大气中传播,所以将会受到大气衰减的影响。激光束在大气中的衰减由大气中的分子、水蒸气及气溶胶粒子的散射和吸收造成。
当前计算大气透过率的软件可采用PcMod-Win。该软件是计算可见光和红外光透过率、阳光与背景辐射的专用软件,通过设置相应的气象参数,分别计算出不同能见度或距离下的透过率。综合三种方法,选用经验公式的方法进行模型的进一步构建。针对大气透过率与大气衰减系数相关,大气衰减系数的确定方法有三种:经验公式确定法、经验值确定法和透过率软件确定法。而大气透过率也可由这三种方法求出。
3、计算方法
为了便于测距能力计算,对方程中的参数,参照常见测距仪指标和目标特性进行设定。激光发射功率Pe设为x1(MW);激光测距仪最小接收功率为x2(W);激光束波长取x3(μm);光束发散角θ为x4(rad);发射光学系统透过率ηe和接收光学系统ηr都为x5;接收光学系统口径Ae为x6(mm);
目标特性:目标有效反射面积Ar为x7(m)2;目标表面法线与测距光路夹角为x8(°);目标反射系数ρ为x9。在以后的计算中,均采用上述指标。
利用牛顿迭代法解一阶超越方程。结合不同能见度,求出激光测距机的最大测距距离。利用直接计算法,可以方便的研究计算不同波长、不同激光测距机对不同表面积、反射率的目标在不同能见度条件下的最大测程,可以定量的分析各个相关参数对最大测程的影响。
1.062μm、1.54μm、1.7μm三种波长的测距仪在不同能见度下的最大测程曲线。波长在1.062μm,峰值功率分别是1.5MW、15MW、150MW的测距仪在不同能见度下的最大测程曲线。由图2在相同条件下:
1)随着能见度的增加,同一激光测距仪的最大测程逐渐趋于平缓状态,能见度在20km时对最大测程的影响较大;
2)高峰值功率的测距仪在能见度越高时,最大测程的提升越多;
3)波长为1.54μm和1.7μm的测距仪最大测程指标明显优于1.062μm的测距仪。
4、结语
本文通过激光测距仪工作原理,由激光在空气中作用距离的普遍方程推出的激光测距仪的最大测程,定量计算出激光测距仪的最大测程,结合舰船相应部门提供的气象参数和相应的测距仪参数等,可快速方便地完成不同能见度下最大测程的计算。该方法可以有效解决对岸作战观测能力预报的问题,为作战方案的制定提供科学决策,对舰船相应战斗力的提高具有十分重要的意义。
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