亞皮秒級(jí)激光回波半實(shí)物仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第6期
朱 敏1，吳 楠1，楊春玲1，陳海燕2，李 睿2
1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001；2.中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽471009
摘要： 激光回波仿真系統(tǒng)能夠根據(jù)所模擬的目標(biāo)生成高頻高精度模擬回波信號(hào)。提出一種激光回波仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)中采用FPGA生成延時(shí)信號(hào)，可以對(duì)回波信號(hào)實(shí)現(xiàn)亞皮秒級(jí)的延時(shí)精度；對(duì)光纖通信協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，用FPGA實(shí)現(xiàn)基于該協(xié)議的回波信號(hào)傳輸系統(tǒng)，擺脫了現(xiàn)有方案中對(duì)反射內(nèi)存卡的依賴性，提升了數(shù)據(jù)的刷新頻率。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到1.6 Gb/s，回波精度達(dá)到125 ps，距離分辨率達(dá)到0.05 m。為基于激光陣列的高精度激光制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng)的研制奠定了基礎(chǔ)。
中圖分類號(hào)： TN95
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201212
中文引用格式： 朱敏，吳楠，楊春玲，等. 亞皮秒級(jí)激光回波半實(shí)物仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(6)：119-125，130.
英文引用格式： Zhu Min，Wu Nan，Yang Chunling，et al. Research on key technologies of sub-picosecond laser echo semi-physical simulation system[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(6)：119-125，130.
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201212
中文引用格式： 朱敏，吳楠，楊春玲，等. 亞皮秒級(jí)激光回波半實(shí)物仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(6)：119-125，130.
英文引用格式： Zhu Min，Wu Nan，Yang Chunling，et al. Research on key technologies of sub-picosecond laser echo semi-physical simulation system[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(6)：119-125，130.
Research on key technologies of sub-picosecond laser echo semi-physical simulation system
Zhu Min1，Wu Nan1，Yang Chunling1，Chen Haiyan2，Li Rui2
1.School of Electrical Engineering and Automation，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China； 2.China Air-borne Missile Academy，Luoyang 471009，China
Abstract： The laser echo simulation system can generate high-frequency and high-precision analog echo signals according to the simulated target. This paper presents a design scheme of a laser echo simulation system. The system uses FPGA to generate a delay signal, which can achieve a sub-picosecond delay accuracy for the echo signal. This paper optimizes the optical fiber communication protocol and uses FPGA to implement the echo signal transmission system, which has got rid of the dependence on the reflective memory card in the existing scheme, and has increased the data refresh frequency. The simulation results show that the data transmission speed of the simulation system designed in this paper reaches 1.6 Gb/s, the echo accuracy reaches 125 ps, and the distance resolution reaches 0.05 m. It laid the foundation for the development of high-precision laser guidance semi-physical simulation system based on laser array.
Key words : laser imaging guidance；FPGA；optical fiber communication；high accuracy delay；PLL
0 引言
近年來，激光雷達(dá)由于在分辨率、抗干擾能力、隱蔽性及遠(yuǎn)距離探測能力等方面的優(yōu)良性能，逐漸在各國軍事界引起關(guān)注[1]，應(yīng)用范圍也得到了很大的擴(kuò)展[2-5]。
在激光雷達(dá)成像制導(dǎo)的過程中，半實(shí)物仿真技術(shù)是快速獲取高精度目標(biāo)表面數(shù)據(jù)的重要途徑。半實(shí)物仿真是指將真實(shí)物體通過激光雷達(dá)生成的真實(shí)圖像與誘餌彈等模擬物體通過仿真系統(tǒng)生成的模擬圖像經(jīng)過分光鏡形成一個(gè)完整的激光圖像，為后續(xù)的制導(dǎo)過程提供基礎(chǔ)。半實(shí)物仿真的方式可以降低人力物力的消耗，提高效率，加快成像制導(dǎo)系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)程，做到快速完整地測試其性能。而生成模擬圖像的部分即為本文重點(diǎn)研究的激光回波仿真系統(tǒng)。
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作者信息：
朱 敏1，吳 楠1，楊春玲1，陳海燕2，李 睿2
(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001；2.中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽471009)
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