一种近程激光防御系统的制作方法

文档序号:13290950阅读:382来源:国知局

本发明涉及激光防御领域,具体是一种近程激光防御系统。



背景技术:

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。20世纪90年代,西方国家充分认识到无人机在战争中的作用,纷纷采用各种新技术大力发展无人机。如今,无人机已经具有侦查、投弹、干扰等多种功能。近年,国内外不断有民航遭到非法无人机骚扰,大量旅客滞留造成巨大经济损失。无人机的发展一方面增强了各国保卫主权的能力,但同时也使各国面临严峻的低空安防问题。采用传统手段抗击无人机,不仅成功率低,而且还有可能对地面和人群造成附带损伤。目前国内最常用的是使用电磁干扰枪,但因电磁干扰枪存在波段固定的缺陷,对于同波段无人机确实有比较好的干扰能力,但实际运用时发现,市场上的无人机种类繁多,使用的通信波段较为复杂,对于无人机的干扰效果并不明显甚至毫无打击效果,但激光防御是比较有效的手段之一,各国早已开展这方面的研究工作,美国已经于2014年将一个称为laws激光防御系统部署在波斯湾两栖运输舰“庞塞”号上,专门用于攻击无人机和小型快艇,并进行了多次打靶试验,取得了实战效果。根据国内外市场需求,亟需一种近程激光防御系统来保障部队营区,国防军民等要地的空域安全。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种近程激光防御系统,对低慢小无人机的打击能力强,有很强的近程低空防御能力,且结构紧凑,运输方便。

本发明的技术方案为:

一种近程激光防御系统,包括有一体化整机机柜,设置于一体化整机机柜内部的光纤激光器和控制器,设置于一体化整机机柜顶部端面上的搜索雷达和随动转台,设置于随动转台上的激光发射筒和设置于激光发射筒上的光电跟踪仪;所述的光纤激光器的激光输出端与激光发射筒的激光输入接口连接,所述的搜索雷达、随动转台、光纤激光器、激光发射筒、光电跟踪仪均与控制器进行电控连接。

所述的随动转台包括有设置于一体化整机机柜顶部端面上的水平转动台、固定连接于水平转动台上的u型支撑架、设置于u型支撑架竖直部分上的俯仰电动转轴,所述的水平转动台的控制端、俯仰电动转轴的控制端均与所述的控制器连接,所述的激光发射筒连接于俯仰电动转轴上进行俯仰角度调节。

所述的光纤激光器选用输出中心波长为1080nm的光纤激光器。

所述的激光发射筒包括有筒体、设置于筒体发射端的激光发射窗口和自动调焦装置,所述的自动调焦装置包括有固定于筒体外筒壁上的焦距调节机构和设置于筒体内的反射机构;所述的反射机构包括有相对于激光发射窗口的主反射镜和设置于主反射镜和激光发射窗口之间的第一次反射镜,且第一次反射镜为45度反射镜,其顶端邻近激光发射窗口,底端邻近主反射镜;所述的焦距调节机构包括有固定于筒体外筒壁上的壳体,设置于壳体内的第二次反射镜、直线驱动电机、平凹透镜和激光输入接口;所述的第二反射镜和第一次反射镜沿垂直于主反射镜的直线对称,且筒体位于第二反射镜和第一次反射镜之间的筒壁上设置有透光孔,平凹透镜连接于直线驱动电机上,平凹透镜位于激光输入接口和第二次反射镜之间,且凹面朝向第二反射镜,所述的激光输入接口与激光发射器的输出端连接,直线驱动电机的控制端与所述的控制器连接。

所述的筒体上设置有正压氮气充气口。

所述的光电跟踪仪包括有分别与控制器连接的电视跟踪仪、红外热像仪和激光测距机,且电视跟踪仪、红外热像仪和激光测距机的光轴与激光发射筒的光轴平行。

所述的控制器包括有主机、分别与主机连接的显示屏和操控装置,所述的搜索雷达、随动转台、光纤激光器、激光发射筒、光电跟踪仪均与主机连接。

所述的搜索雷达的频率范围为9khz到20ghz,工作范围5000m,360°全覆盖实时监控。

所述的随动转台的最大负载为50kg,转角范围为方位角360°,俯仰角-5°~+75°,转速范围为方位角0.01°/s~60°/s,俯仰角±0.01°/s~±55°/s,最大加速度为方位角40°/s2,俯仰角40°/s2位置精度为0.01°,速率平稳性为0.01°/s≤ω<1°/s。

所述的光纤激光器为连续激光器,工作中心波长为1080nm,配备有650nm波段指示光,功率为≥2000w,激光接口为qbh,光束质量小于6mmmrad,发散角小于0.1rad。

本发明的优点:

本发明对低慢小无人机的打击能力强,有很强的近程低空防御能力,且结构紧凑,运输方便。本发明响应时间快,其拦截命中率高,能够在短时间内对多目标进行打击,连续防御能力强,发射成本低,每次发射仅需消耗电能,发射成本低,避免传统弹药防空运输麻烦、储存条件严格、爆炸后附带损伤大的缺点。本发明安全可靠,操作简单,可全天候24小时连续工作,具有较强的近程防御能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明随动转台的结构示意图。

图3是本发明激光发射筒的结构示意图。

图4是本发明的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

见图1,一种近程激光防御系统,包括有一体化整机机柜1,设置于一体化整机机柜1内部的光纤激光器2和控制器3,设置于一体化整机机柜1顶部端面上的搜索雷达4和随动转台5,设置于随动转台5上的激光发射筒6和设置于激光发射筒6上的光电跟踪仪7;光纤激光器2的激光输出端与激光发射筒6的激光输入接口连接。

光纤激光器2的输出中心波波长为1080nm,光纤激光器采用双包层光纤作为传输光的载具,泵浦光在内包层传播过程中不断透过纤芯,泵浦光被充分吸收;因为光纤长度较长,具有大的表面体积比,热稳定性好,系统结构简单,紧凑,体积小,柔性好;全光纤激光器由于没有光学镜片,因而具有免调节,免维护,高稳定性的优势;成本低,环境适应能力强。

见图2,随动转台5包括有设置于一体化整机机柜1顶部端面上的水平转动台51、固定连接于水平转动台51上的u型支撑架52、设置于u型支撑架52竖直部分上的俯仰电动转轴53,水平转动台51的控制端、俯仰电动转轴53的控制端均与控制器3连接,激光发射筒6连接于俯仰电动转轴53上进行俯仰角度调节。

见图3,激光发射筒6包括有筒体61、设置于筒体61发射端的激光发射窗口62和自动调焦装置,筒体61上设置有正压氮气充气口63,自动调焦装置包括有固定于筒体61外筒壁上的焦距调节机构和设置于筒体内的反射机构;反射机构包括有相对于激光发射窗口62的主反射镜64和设置于主反射镜64和激光发射窗口62之间的第一次反射镜65,且第一次反射镜65为45度反射镜,其顶端邻近激光发射窗口62,底端邻近主反射镜64;焦距调节机构包括有固定于筒体61外筒壁上的壳体66,设置于壳体66内的第二次反射镜67、直线驱动电机68、平凹透镜69和激光输入接口610;第二反射镜67和第一次反射镜65沿垂直于主反射镜64的直线对称,且筒体61位于第二反射镜67和第一次反射镜65之间的筒壁上设置有透光孔611,平凹透镜69连接于直线驱动电机68上,平凹透镜69位于激光输入接口610和第二次反射镜67之间,且凹面朝向第二反射镜610。

见图4,光电跟踪仪7包括有电视跟踪仪71、红外热像仪72和激光测距机73,且电视跟踪仪71、红外热像仪72和激光测距机73的光轴与激光发射筒6的光轴平行,电视跟踪仪71镜头视场连续可变,大视场不小于20°,最大发现距离大于3000m,帧频为25hz,用于目标搜索、捕获和监视,小视场用于目标跟踪,具有近红外透雾增强功能,工作波段可延伸至近红外区域,红外热像仪72用于跟踪目标,激光测距机73用于对目标测距,采用高频准连续激光,工作波长为905nm,激光频率大于等于1khz,最大测量距离为500m,测距精度为±1m,响应时间小于等于2ms,工作方式为连续工作。

见图4,控制器3包括有主机31、分别与主机31连接的显示屏32和操控装置33,操控装置33用于选择输入控制信号,光纤激光器2、搜索雷达4、、水平转动台51、俯仰电动转轴53、直线驱动电机68、电视跟踪仪71、红外热像仪72、激光测距机73均与主机31连接。

搜索雷达4的频率范围为9khz到20ghz,工作范围5000m,360°全覆盖实时监控。

随动转台5的最大负载为50kg,转角范围为方位角360°,俯仰角-5°~+75°,转速范围为方位角0.01°/s~60°/s,俯仰角±0.01°/s~±55°/s,最大加速度为方位角40°/s2,俯仰角40°/s2位置精度为0.01°,速率平稳性为0.01°/s≤ω<1°/s。

光纤激光器2为连续激光器,工作中心波长为1080nm,配备有650nm波段指示光,功率为≥2000w,激光接口为qbh,光束质量小于6mmmrad,发散角小于0.1rad。

本发明的工作原理:

搜索雷达1截获目标,搜索雷达1将目标坐标实时传送给控制器3,安装随动转台5接收到控制器3的目标坐标信息,引导光电跟踪仪7捕获、跟踪目标,即控制器3控制随动转台5带动激光发射筒6上的光电跟踪仪7指向目标,光电跟踪仪7锁定目标,激光发射筒6设计有自动调焦装置,激光发射筒6的自动调焦装置接收控制器3给出的指令进入动态聚焦模式,聚焦锁定目标,控制器3控制激光发射器2输出激光给激光发射筒6,激光发射筒6发射高功率激光束,击落目标。

其中,光电跟踪仪7有以下工作方式:

(1)、自动跟踪工作方式

在自动跟踪方式下,光电跟踪仪7提取对目标的跟踪误差,并将数据实时传送给控制器3,控制器3根据误差数据控制随动转台5转动,使随动转台5上的激光发射筒6光束轴心始终对准跟瞄目标。这种工作方式能提供较高的跟踪精度,无需人工干预,且在光电跟踪仪7短暂丢失目标后可自动切换为记忆跟踪,并在光电跟踪仪7重新捕获目标后自动转回差值控制的自动跟踪方式。

(2)、引导跟踪工作方式

引导跟踪工作方式主要完成对目标的捕获。因为光电跟踪仪7对目标独立捕获较为困难,故需要系统外部的搜索雷达1对其进行引导,使目标进入光电跟踪仪7的视场内,再切换为自动跟踪工作方式。在小型光电跟踪系统中,包括搜索雷达引导和跟踪雷达引导两种方式,其中,跟踪雷达引导优先级高于搜索雷达。

(3)、手动操控工作方式

手动操控工作方式可在无外部引导设备的条件下,人工对小型光电跟踪系统进行引导,由操作手通过大视场的电视跟踪仪7搜捕目标,并通过控制手柄控制随动转台5转动,使目标进入电视跟踪仪7的视场内,再切换为自动跟踪工作方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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