以“红土地”国产化导引头为例, 详细介绍了动力陀螺式激光导引头的结构组成、工作流程和跟踪原理, 并阐述了激光导引头数学模型及建模过程。针对其动力陀螺稳定平台特性, 研究了其在火箭弹、空地导弹、航空炸弹等平台的应用。针对采用倾斜稳定三通道控制的非旋转弹提出的导引头输出斜率补偿算法, 可有效降低导引头输出斜率散布; 针对采用双通道控制的旋转弹提出的导引头转速自适应算法, 在弹体转速0～10 r/s范围内实现了动力陀螺稳定平台式激光导引头的自适应工作。斜率补偿和转速自适应两种算法均已通过仿真试验考核以及地面联试与飞行试验验证, 实现了工程应用。

介绍了四象限探测器用于激光制导的工作原理,根据激光制导的技术要求和四象限探测器的工作特性,分析了基于四象限探测器进行空间定位的导引头中光学接收系统的原理及特点。依据系统指标,采用序列性光线追迹和非序列性光线追迹相结合的方法,设计了一种±4°线性接收视场内光斑均匀性大于75％,±1.5°接收视场内光斑均匀性大于90％的接收光学镜头,同时镜头在±4°线性接收视场内光斑直径偏差小于±0.05mm。镜头设计结果既满足设计要求又结构紧凑,对此类镜头的光学设计方法进行了探索总结

为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量, 设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先, 针对激光制导**工作过程, 建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型, 并针对实战中存在的各种烟雾、降雨、干扰烟剂等进行建模仿真。接着, 设计了激光目标回波能量模拟器的总体方案, 选用DPS-A激光器和布儒斯特角薄膜偏振器模拟激光衰减过程。设计了光纤耦合与匀光准直系统。最后, 构建了激光制导半物理仿真系统, 分别进行了激光回波能量模拟实验、激光导引头标定与激光末制导试验。实验结果表明: 激光能量模拟误差小于30%,导引头线性角度范围内残差小于008°, 测角精度小于045 mrad, 末制导过程体视线角跟踪误差小于02°。该系统可模拟多种实战环境中激光能量传输情况, 且精度高, 能够满足激光制导半物理仿真要求。

为提高激光导引头测角精度, 研究了激光导引头测角误差的来源, 并分析了直写式激光导引头标定系统误差。首先, 分析了激光导引头内光学系统和探测器安装误差对导引头测角的影响; 其次, 介绍直写式激光导引头标定系统的工作原理, 给出理想条件下转台转角和导引头测角关系; 再次, 为了提高标定后导引头测角精度, 分析了标定系统存在的安装误差; 最后, 针对一次实际的标定过程, 结合文中分析方法对标定系统误差进行了校正, 导引头零位误差由校正前的2.5 mrad降低到了1 mrad以内。文中结论为直写式激光导引头标定系统中的结构安装精度要求提供了分析方法, 进而提高了标定后激光导引头的测角精度。

激光导引头测试系统是对激光导引头进行参数标定及性能测试的专用测试设备，其性能和精度决定了导引头的品质。为了提高某激光导引头测试系统的性能，抑制时变周期干扰对测试系统的影响，提出一种基于位置域的迭代学习控制方法。通过对不同转速下干扰成分的时域/位置域频谱分析，得到时变周期干扰具有角位置定周期的特征，基于迭代学习的思想提出一种位置域的迭代学习控制结构，依据算法的收敛性条件和滤波器的相位延迟特性，给出控制参数的整定准则和相位补偿方法，并对其应用效果进行了实验验证。在最大转速指令下的实验表明，采用位置域迭代学习控制方法后，角位置稳态跟踪精度提高了65.8%，在此基础上，对位置域迭代周期进行修正，角位置稳态跟踪精度进一步提高了61.5%。

针对某激光导引头检测中输出弹目视线角速度误差较大的情况, 分析指出弹目视线角速度噪声是角跟踪回路中探测器噪声、弹体扰动和摩擦等干扰力矩共同作用产生的。根据导引头控制原理建立了其稳定跟踪回路模型, 定量分析了这些误差因素对导引头稳定跟踪性能和弹目视线角速度输出指令的影响程度。然后实测分析了激光导引头输出弹目视线角速度噪声特性, 建立了其与弹目距离的函数关系, 并将其加入某制导**制导模型中进行仿真。结果表明: 加入弹目视线角速度噪声后, 弹体滚转姿态角变化较大, 舵偏角变化也较大, 近距离时由于角速度指令噪声较小对全弹道及脱靶量的影响比较小, 这与实际检测结果相符较好。但近距时当角速度指令处于噪声峰值处, 弹偏离后来不及修正可能会对导弹的近距攻击区有影响, 研究方法及结论对导引头的实际研究测试及弹的战术使用均有一定的参考价值。

为了提高诱偏干扰成功概率, 克服同步干扰过程中干扰信号偏移量及干扰成功概率基本固定、干扰信号和制导信号同时出现在波门内时, 引起导引头有机会和条件采取进一步抗干扰措施等问题, 根据实时波门的原理, 提出一种基于波门诱偏的激光导引头干扰新方法, 分析了诱使波门偏移的方法, 设计了诱使波门偏移的关键过程, 探讨了其对导引头干扰的机理。以重频制导信号为例, 设计了基于间隔调制的波门诱偏干扰信号, 给出了干扰信号的约束条件, 取得了波门与制导信号的联合概率分布。结果表明, 时间波门被快速引偏, 干扰成功概率明显提升, 验证了该方法切实可行, 干扰效果明显优于同步干扰。该干扰策略对开展新型干扰方法研究有一定的借鉴价值。

为了满足激光制导对大视场、高线性度探测的性能要求, 基于激光制导炸弹的应用需求, 介绍了四象限探测器的工作原理和特点, 分析了光斑大小、能量均匀性、线性度、探测距离等参数对探测精度的影响; 结合系统性能指标, 选择了合理的光学系统结构类型, 完成了光学系统设计和光机结构设计; 利用畸变、点列图、足迹图、能量集中度等指标对系统性能进行了评价, 并分析了目标大小和探测距离对光斑大小的影响。测试结果表明, 激光导引镜头总视场为±20°、线性视场为±10°、目标大小为1.5～2.4 m、探测距离为50 m～4 km、测角精度优于0.2°, 能够满足激光导引的需求。