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摘要：本文通过分析激光脉冲宽度与角度分辨能力的关系，在传统脉宽识别技术的基础上，以多通道接收机为原型，介绍了一种新型提高角度分辨力的改进型脉宽识别技术，通过数学建模的方式，给出函数原型并进行仿真，给出了其硬件实现平台和软件实现流程，经过统计分析和实验比对，验证了改进型脉宽识别技术可在不改变物理窗口的基础上进一步提高激光告警设备的角度分辨能力。
关键词：激光告警 脉宽 角度分辨力
中图分类号：N7；N4 T91T27 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）06-0000-00
1 概述
随着激光在现代和未来战争中的普遍应用，激光侦测、激光制导和激光武器对军事设施、军事装备、重要的经济目标构成了巨大的现实威胁，促使激光对抗成为光电对抗的重点。激光侦察告警是激光对抗的基础，是光电综合告警的一个重要组成部分。它针对战场复杂的激光威胁源，能够快速探测敌方激光威胁的存在，发出威胁告警信息，并确定出敌方激光威胁源的方位、波长、强度、脉冲特性（脉宽、重复频率、编码）等信息，以便我方能及时采取躲避、防护、反击等措施，达到有效保障我方人员和武器装备免遭杀伤、干扰或破坏的目的。
为准确实施对抗，对威胁源必须有足够高的定位精度。本文介绍了一种改进型脉冲激光识别技术，通过该技术可有效减小角度分辨模糊区，从而提高角度分辨能力。
2 改进型脉宽识别技术
传统脉宽识别技术通过判别激光脉冲有无给出告警信息，改进型脉宽识别技术是将激光脉冲的脉宽信息，通过自适应算法，判别出有效脉冲和串扰脉冲，从而实现准确判别制导信号和剔除串扰的双重目的。
本文所讨论的脉宽识别技术主要基于多通道激光接收机，通过将各个通道的脉宽信息进行融合，将融合信息作为阈值判别工具，对每一个接收通道接收的脉冲进行有效判别，实现机制如图1所示。
3 角度分辨能力优化
激光告警设备的角度分辨能力是指接收机在角度上，从毗邻目标的激光中，区分出各个目标信号的能力。以能区分在相同距离、同样激光强度的二目标，所需的目标间最小方位角或仰角，表示接收机的角度分辨能力。
激光光源发光时，光线向周围 立体角空间沿直线发射。假设一个激光光源产生的光强总能量为Q且在光在向外发射过程中光能没有损失，在以光源为中心，距离为R的地方形成一个封闭球面，则光完全照射在球面上。如果照在物体面元上面 上的光通量为 ，则照度E可表示为：
由于光强传感器的面积固定不变，在距离一定的情况下，光强直接与激光入射角度 有关。光强传感器内部是有硅光电池作为光照度的传感器件，在经过相应的电子放大电路和信号采集和转换电路把与光照度成正比的信息转换成脉冲宽度信息，如图2所示。光强直接影响接收设备接收到的激光脉冲宽度，如何从脉宽信息中得到更多来袭激光信息，是提高角度分辨的主要技术手段。
由图2可知，当来袭激光正对告警探头时，探头接收到的激光脉冲宽度比较宽，其他位置会减小。改进型脉宽识别技术可在光学角度分辨力一定的情况下，二次提升角度分辨能力，角度分辨率优化效果如图3所示，根据光学窗口在不同角度接收到的激光能量不同，通过激光脉冲宽度信息判断来袭激光方位。
4 改进型脉宽识别技术实现方法
4.1数学模型建立
由本文第三节分析可知，激光脉冲宽度与探测器接收到的入射激光角度有关。通过在实验室模拟激光告警作战系统，对实验数据采用最小二乘法进行曲线模拟，建立了脉宽（T）与光强（E）的数学模型为：
其中，圆圈表示原始数据，红色曲线为拟合的数学模型函数曲线，两种曲线的相关系数高达R=0.9946。
4.2硬件平台构建
改进型脉宽识别技术硬件平台基于DSP+FPGA架构，平台结构如图5所示。
其中，FPGA采用Altera公司CycloneIII系列芯片EP3C120F484I7完成脉宽识别，DSP采用TI公司TMS320F2812完成读取FPGA转换完的数据，进行方位判别，通过RS485总线输出方位信息至上位机。
4.3软件设计
4.3.1软件流程
改进型脉宽识别技术主要是通过探测不同通道在不同位置所接收的脉冲强度信息，来准确判别各个通道来袭激光的方位信息。首先，通过判别各个通道中脉冲宽度（T）最宽的脉冲信息（Tmax），融合信息后给出判断阈值（Tth），根据阈值自适应选择识别判据，采用判据判别后给出告警信息。
在激光告警装置有效动态范围内，改进型脉宽识别技术可在不同动态下给出不同判别阈值，本软件的阈值数为3个（Tth1 、Tth2、Tth3），分别对应动态范围的高、中、低，不同阈值根据通道最大脉冲宽度自适应选择。
软件流程如图6所示。
4.4统计分析
改进型脉宽识别技术的作战性能通过统计学进行评估，本方案采用最小错误概率准则进行分析。假设单通道的标准脉宽为A，串扰和不定脉宽为n，通过实验可知，n服从正态分布（0， ），通道脉宽观测模型为：
对于设备1，角度分辨力提高了一倍，由原来的300提高到了150，而对于设备2，由原来的150提高到100，提高了50，由此可见，改进型激光识别技术对于固有角度分辨力大的设备优化能力更强。
5 结语
在激光告警领域，角度分辨能力一般以光学窗口的物理划分为基础提供战术指标，本方案提出的改进型脉宽识别技术可在不改变物理窗口的基础上进一步提高角度分辨能力，具有广阔的战术运用价值，为新型告警设备提供技术支撑。
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收稿日期：2015-06-15
作者简介：李迎春（1980—），男，河北邯郸人，硕士研究生，工程师，研究方向：电子对抗，光信号处理。