專利名稱:對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
宇宙中小行星或其他飛行物，有時會對地球造成威脅。經(jīng)常會有流星闖入大氣層， 形成隕石對地面造成微弱撞擊。近代已經(jīng)有幾顆體積較大的小行星與地球擦肩而過，好在 有驚無險。俄羅斯科學(xué)家推算，小行星"阿波菲斯"有可能在2032年撞擊地球。美國國家 航空航天局對這一計算表示懷疑，認(rèn)為相撞不太可能，指出即便到2068年，“阿波菲斯" 撞擊地球的幾率只有三十三萬分之一。
不管科學(xué)家們對于"阿波菲斯"撞擊地球的推算是否準(zhǔn)確，構(gòu)建應(yīng)對小行星撞擊 的技術(shù)方案必不可少。
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光武器是作為攻擊對地球構(gòu)成威脅的小行星的首先工具 之一。由于距離小行星較遠，并且大氣層中不同的氣流層會對所發(fā)射的激光束造成難以預(yù) 測的折射，并且折射情況可能瞬息萬變，因此很難實現(xiàn)對小行星的瞄準(zhǔn)射擊。另外，由于小 行星運行速度很快，即使通過已有的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)對小行星進行了瞄準(zhǔn)，從確認(rèn)瞄準(zhǔn)，到啟動激 光武器完成發(fā)射，因為存在時間延遲，也很可能無法完成準(zhǔn)確射擊。
除小行星外，其他構(gòu)成威脅的飛行物同樣存在上述問題。比如衛(wèi)星，特別是已經(jīng)損 毀的衛(wèi)星，或者其他太空垃圾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，以解決上述技術(shù) 問題。
對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括一攻擊性激光器系統(tǒng)、一雷達系統(tǒng)，所述 攻擊性激光器系統(tǒng)包括攻擊性激光器、火控系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達系統(tǒng)包括一激光雷 達系統(tǒng)，所述激光雷達系統(tǒng)包括一輻射源激光器、一激光雷達接收系統(tǒng)；
所述攻擊性激光器的發(fā)射方向與所述輻射源激光器的激光發(fā)射方向一致；
所述激光雷達接收系統(tǒng)連接所述火控系統(tǒng)，為所述火控系統(tǒng)提供進行攻擊型激光 束發(fā)射的參考信號。
通過上述設(shè)計將激光雷達的輻射源激光器與攻擊性激光器關(guān)聯(lián)起來。在所述輻射 源激光器發(fā)射的激光信號照射到目標(biāo)物體時，目標(biāo)物體會反射(往往是漫反射)回激光信 號，反射回的激光信號(這時的激光信號很可能已經(jīng)以不連續(xù)的光子的形式存在)被激光 雷達接收系統(tǒng)所接收，并進行確認(rèn)。在激光雷達接收系統(tǒng)在確認(rèn)接收到目標(biāo)物所反射回的 激光信號時，因為輻射源激光器與攻擊性激光器產(chǎn)生的激光光束光路相近甚至相同，所以 可以認(rèn)為攻擊型激光器也已經(jīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)物。只要迅速啟動攻擊性激光器，便可以準(zhǔn)確的擊 中目標(biāo)物。上述瞄準(zhǔn)過程中不再需要精準(zhǔn)的分析大氣層中的各個氣流層的氣流情況，能夠 有效的減少所需要分析的數(shù)據(jù)，降低瞄準(zhǔn)難度，提高射擊反應(yīng)速度。[0011]所述雷達系統(tǒng)還包括一電磁波雷達系統(tǒng)，首先用電磁波雷達系統(tǒng)，測定目標(biāo)物的 大體位置；然后用激光雷達系統(tǒng)在電磁波雷達系統(tǒng)所測定目標(biāo)物的大體位置的基礎(chǔ)上，精 確測定目標(biāo)物位置。通過電磁波雷達系統(tǒng)和激光雷達系統(tǒng)相配合，以減少精確瞄準(zhǔn)時間。通 過激光雷達系統(tǒng)最好只是對所述攻擊性激光器的發(fā)射方向進行微調(diào)。
所述攻擊性激光器與所述輻射源激光器共用一諧振腔。在共用一諧振腔的情況 下，便于保證所述攻擊性激光器的發(fā)射方向與所述輻射源激光器的激光發(fā)射方向精確一 致。進而保證射擊的精確性，以滿足射擊遠程高速移動目標(biāo)物的要求。
所述激光雷達系統(tǒng)設(shè)有一目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)，所述目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)包括一動作執(zhí)行 系統(tǒng)，所述動作執(zhí)行系統(tǒng)的動作機構(gòu)連接所述輻射源激光器和所述攻擊性激光器，并驅(qū)動 所述輻射源激光器和所述攻擊性激光器移動。
所述激光雷達接收系統(tǒng)還包括一天線，所述天線鏈接一信號處理系統(tǒng)，所述信號 處理系統(tǒng)連接火控系統(tǒng)，通過火控系統(tǒng)控制所述攻擊性激光器發(fā)射激光束。
所述信號處理系統(tǒng)分析出激光雷達系統(tǒng)接收到來自目標(biāo)物反射回的激光信號后， 向火控系統(tǒng)發(fā)出控制信號，進而控制攻擊性激光器發(fā)射出攻擊性激光束。激光雷達系統(tǒng)只 是對所述攻擊性激光器的發(fā)射方向進行微調(diào)，所以執(zhí)行掃瞄動作的所述動作執(zhí)行系統(tǒng)，允 許以較慢的動作運行，所以短時間間隔內(nèi)攻擊性激光器發(fā)射角度變化可以忽略不計，或者 也可以引入適當(dāng)?shù)男拚颠M行修正。
還可以，通過所述雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，預(yù)測目標(biāo)物將要經(jīng)過的位置，然后使輻 射源激光器朝向該位置，并靜止；同時根據(jù)所述雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)為所述攻擊性激光 器發(fā)射激光束發(fā)射方向弓I入一修正值；在目標(biāo)物經(jīng)過所預(yù)測位置時，信息被所述激光雷達 系統(tǒng)捕獲，然后通過火控系統(tǒng)控制所述攻擊性激光器發(fā)射激光束。并通過所引入的修正值 提高射擊精度。
所述攻擊性激光器和所述輻射源激光器共用激光工作介質(zhì)和激勵源，所述激勵源 連接一功率控制系統(tǒng)，所述功率控制系統(tǒng)具有小功率工作狀態(tài)和大功率工作狀態(tài)；所述功 率控制系統(tǒng)處于小功率工作狀態(tài)時，產(chǎn)生所述輻射源激光器的激光信號；所述功率控制系 統(tǒng)處于大功率工作狀態(tài)時，產(chǎn)生所述攻擊性激光器的攻擊性激光束。
通過相同的激光工作介質(zhì)產(chǎn)生的激光的波長相同，因此在大氣層的影響下產(chǎn)生的 折射情況相同，以便進一步提高射擊精度。


圖1為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2攻擊性激光器與輻射源激光器共用一諧振腔、激光工作介質(zhì)時的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
參照圖1，對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括一攻擊性激光器系統(tǒng)、一雷達系 統(tǒng)，攻擊性激光器系統(tǒng)包括攻擊性激光器21、火控系統(tǒng)22。雷達系統(tǒng)包括一激光雷達系統(tǒng)。激光雷達系統(tǒng)包括一輻射源激光器11、一激光雷達接收系統(tǒng)12。攻擊性激光器21的發(fā)射 方向與輻射源激光器11的激光發(fā)射方向一致(平行或重疊)。激光雷達接收系統(tǒng)12連接 火控系統(tǒng)22，為火控系統(tǒng)22提供進行攻擊型激光束發(fā)射的參考信號。
通過上述設(shè)計將激光雷達的輻射源激光器11與攻擊性激光器21關(guān)聯(lián)起來。在輻 射源激光器11發(fā)射的激光信號照射到目標(biāo)物體時，目標(biāo)物體會反射(往往是漫反射)回激 光信號，反射回的激光信號(這時的激光信號很可能已經(jīng)以不連續(xù)的光子的形式存在)被 激光雷達接收系統(tǒng)22所接收，并進行確認(rèn)。在激光雷達接收系統(tǒng)22在確認(rèn)接收到目標(biāo)物 所反射回的激光信號時，因為輻射源激光器11與攻擊性激光器21產(chǎn)生的激光光束光路相 近甚至相同，所以可以認(rèn)為攻擊型激光器21也已經(jīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)物。只要迅速啟動攻擊性激光 器21，便可以準(zhǔn)確的擊中目標(biāo)物。上述瞄準(zhǔn)過程中不再需要精準(zhǔn)的分析大氣層中的各個氣 流層的氣流情況，能夠有效的減少所需要分析的數(shù)據(jù)，降低瞄準(zhǔn)難度，提高射擊反應(yīng)速度。
雷達系統(tǒng)還包括一電磁波雷達系統(tǒng)，首先用電磁波雷達系統(tǒng)，測定目標(biāo)物的大體 位置，然后用激光雷達系統(tǒng)在電磁波雷達系統(tǒng)所測定目標(biāo)物的大體位置的基礎(chǔ)上，精確測 定目標(biāo)物位置。通過電磁波雷達系統(tǒng)和激光雷達系統(tǒng)相配合，以減少精確瞄準(zhǔn)時間。通過 激光雷達系統(tǒng)最好只是對所述攻擊性激光器的發(fā)射方向進行微調(diào)。
參照圖2，攻擊性激光器21與輻射源激光器11共用一諧振腔3。在共用一諧振腔 3的情況下，便于保證攻擊性激光器21的發(fā)射方向與輻射源激光器11的激光發(fā)射方向精確 一致。進而保證射擊的精確性，以滿足射擊遠程高速移動目標(biāo)物的要求。
攻擊性激光器21和輻射源激光器11共用激光工作介質(zhì)4和激勵源。激勵源連接 火控系統(tǒng)22。火控系統(tǒng)22中設(shè)有一功率控制系統(tǒng)，功率控制系統(tǒng)具有小功率工作狀態(tài)和大 功率工作狀態(tài)。功率控制系統(tǒng)處于小功率工作狀態(tài)時，產(chǎn)生輻射源激光器11的激光信號。 功率控制系統(tǒng)處于大功率工作狀態(tài)時，產(chǎn)生攻擊性激光器21的攻擊性激光束。通過相同的 激光工作介質(zhì)4產(chǎn)生的激光的波長相同，因此在大氣層的影響下產(chǎn)生的折射情況相同，以 便進一步提高射擊精度。
激光雷達系統(tǒng)設(shè)有一目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)，目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)包括一動作執(zhí)行系統(tǒng)。動 作執(zhí)行系統(tǒng)的動作機構(gòu)連接輻射源激光器11和攻擊性激光器21，并驅(qū)動輻射源激光器11 和攻擊性激光器21移動。激光雷達接收系統(tǒng)12還包括一天線，天線鏈接一信號處理系統(tǒng)， 信號處理系統(tǒng)連接火控系統(tǒng)22，通過火控系統(tǒng)22控制攻擊性激光器21發(fā)射激光束。
信號處理系統(tǒng)分析出天線接收到來自目標(biāo)物反射回的激光信號后，向火控系統(tǒng)22 發(fā)出控制信號，進而控制攻擊性激光器21發(fā)射出攻擊性激光束。激光雷達系統(tǒng)只是對攻 擊性激光器21的發(fā)射方向進行微調(diào)，執(zhí)行掃瞄動作的動作執(zhí)行系統(tǒng)，允許以較慢的動作運 行，所以短時間間隔內(nèi)攻擊性激光器21發(fā)射角度變化可以忽略不計，或者也可以引入適當(dāng) 的修正值進行修正。
還可以，通過雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，預(yù)測目標(biāo)物將要經(jīng)過的位置，然后使輻射源 激光器朝向該位置，并靜止；同時根據(jù)雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)為攻擊性激光器21發(fā)射激光 束發(fā)射方向引入一修正值；在目標(biāo)物經(jīng)過所預(yù)測位置時，信息被激光雷達系統(tǒng)捕獲，然后通 過火控系統(tǒng)22控制攻擊性激光器21發(fā)射激光束。并通過所引入的修正值提高射擊精度。
為了進一步提高本發(fā)明的靈活性和精度，首先利用電磁波雷達系統(tǒng)或望遠鏡系統(tǒng) 獲得目標(biāo)物的運動軌跡，并對目標(biāo)物今后的運動軌跡進行預(yù)測；然后利用激光雷達系統(tǒng)沿
6著與所述目標(biāo)物運動方向進行逐行掃瞄；逐行掃描次序為，自一側(cè)向另一側(cè)逐行掃瞄。因為 常見的目標(biāo)物的速度與光速相差甚遠，所以可以認(rèn)為常見的快速移動的目標(biāo)物及時在突然 轉(zhuǎn)向的情況下，都是做平滑的曲線運動，其運動軌跡均可預(yù)測。
在激光雷達系統(tǒng)捕獲到目標(biāo)物的信息后，通過火控系統(tǒng)22控制攻擊性激光器21 發(fā)射激光束。在激光束發(fā)射過程中，攻擊性激光器21會沿著目標(biāo)物的運動軌跡掃射，能夠 進一步保證命中率，和提高激光對目標(biāo)物的照射時間。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說 明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這 些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求
書 及其等效物界定。
權(quán)利要求
對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括一攻擊性激光器系統(tǒng)、一雷達系統(tǒng)，所述攻擊性激光器系統(tǒng)包括攻擊性激光器、火控系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達系統(tǒng)包括一激光雷達系統(tǒng)，所述激光雷達系統(tǒng)包括一輻射源激光器、一激光雷達接收系統(tǒng)；所述攻擊性激光器的發(fā)射方向與所述輻射源激光器的激光發(fā)射方向一致；所述激光雷達接收系統(tǒng)連接所述火控系統(tǒng)，為所述火控系統(tǒng)提供進行攻擊型激光束發(fā)射的參考信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述雷達 系統(tǒng)還包括一電磁波雷達系統(tǒng)，首先用電磁波雷達系統(tǒng)，測定目標(biāo)物的大體位置；然后用激 光雷達系統(tǒng)在電磁波雷達系統(tǒng)所測定目標(biāo)物的大體位置的基礎(chǔ)上，精確測定目標(biāo)物位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述攻擊 性激光器與所述輻射源激光器共用一諧振腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于 所述激光雷達系統(tǒng)設(shè)有一目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)，所述目標(biāo)物掃瞄系統(tǒng)包括一動作執(zhí)行系統(tǒng)，所述動作執(zhí)行系統(tǒng)的動作機構(gòu)連接所述輻射源激光器和所述攻擊性激光器，并驅(qū)動所 述輻射源激光器和所述攻擊性激光器移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述激光 雷達接收系統(tǒng)還包括一天線，所述天線鏈接一信號處理系統(tǒng)，所述信號處理系統(tǒng)連接火控 系統(tǒng)，通過火控系統(tǒng)控制所述攻擊性激光器發(fā)射激光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述攻擊 性激光器和所述輻射源激光器共用激光工作介質(zhì)和激勵源，所述激勵源連接一功率控制系 統(tǒng)，所述功率控制系統(tǒng)具有小功率工作狀態(tài)和大功率工作狀態(tài)；所述功率控制系統(tǒng)處于小 功率工作狀態(tài)時，產(chǎn)生所述輻射源激光器的激光信號；所述功率控制系統(tǒng)處于大功率工作 狀態(tài)時，產(chǎn)生所述攻擊性激光器的攻擊性激光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5或6所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在 于所述信號處理系統(tǒng)分析出激光雷達系統(tǒng)接收到來自目標(biāo)物反射回的激光信號后，向火 控系統(tǒng)發(fā)出控制信號，進而控制攻擊性激光器發(fā)射出攻擊性激光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5或6所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在 于通過所述雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，預(yù)測目標(biāo)物將要經(jīng)過的位置，然后使輻射源激光器朝 向該位置，并靜止；同時根據(jù)所述雷達系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)為所述攻擊性激光器發(fā)射激光束 發(fā)射方向引入一修正值；在目標(biāo)物經(jīng)過所預(yù)測位置時，信息被所述激光雷達系統(tǒng)捕獲，然后 通過火控系統(tǒng)控制所述攻擊性激光器發(fā)射激光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2、3、4、5或6所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于利用電磁波雷達系統(tǒng)獲得目標(biāo)物的運動軌跡，并對目標(biāo)物今后的運動軌跡進行預(yù)測； 然后利用激光雷達系統(tǒng)沿著與所述目標(biāo)物運動方向進行逐行掃瞄；逐行掃描次序為，自一 側(cè)向另一側(cè)逐行掃瞄，在激光雷達系統(tǒng)捕獲到目標(biāo)物的信息后，通過火控系統(tǒng)控制攻擊性 激光器發(fā)射激光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求
2、3、4、5或6所述的對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于所述雷達系統(tǒng)還包括一望遠鏡系統(tǒng)；利用望遠鏡系統(tǒng)獲得目標(biāo)物的運動軌跡，并對目標(biāo)物今后的運動軌跡進行預(yù)測；然后 利用激光雷達系統(tǒng)沿著與所述目標(biāo)物運動方向進行逐行掃瞄；逐行掃描次序為，自一側(cè)向 另一側(cè)逐行掃瞄，在激光雷達系統(tǒng)捕獲到目標(biāo)物的信息后，通過火控系統(tǒng)控制攻擊性激光 器發(fā)射激光束。
專利摘要
對于快速移動物體的激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)涉及一種激光技術(shù)領(lǐng)域：
。包括一攻擊性激光器系統(tǒng)、一雷達系統(tǒng)，攻擊性激光器系統(tǒng)包括攻擊性激光器、火控系統(tǒng)。雷達系統(tǒng)包括一激光雷達系統(tǒng)，激光雷達系統(tǒng)包括一輻射源激光器、一激光雷達接收系統(tǒng)。攻擊性激光器的發(fā)射方向與輻射源激光器的激光發(fā)射方向一致；激光雷達接收系統(tǒng)連接火控系統(tǒng)，為火控系統(tǒng)提供進行攻擊型激光束發(fā)射的參考信號。通過上述設(shè)計將激光雷達的輻射源激光器與攻擊性激光器關(guān)聯(lián)起來。瞄準(zhǔn)過程中不再需要精準(zhǔn)的分析大氣層中的各個氣流層的氣流情況，能夠有效的減少所需要分析的數(shù)據(jù)，降低瞄準(zhǔn)難度，提高射擊反應(yīng)速度。
文檔編號F41G1/00GKCN101893410SQ201010172643
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月11日
發(fā)明者劉英花 申請人:上?？贫冯娮涌萍加邢薰緦?dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan