[发明专利]一种基于量子成像的飞行器预测制导方案

说明书

技术领域

一种基于量子成像的飞行器预测制导方案，涉及光学成像与飞行器制导技术领域。

背景技术

目前在飞行器末制导领域主要使用及大力发展的成像制导技术是红外成像制导和激光成像制导。红外成像是一种实时扫描红外成像技术，探测的是目标和背景间微小的误差或辐射频率差引起的辐射分布图像。随着红外探测技术的飞速发展，红外成像制导称为发展的潮流，但同时其面临的干扰环境也发展成熟。一是自然干扰，强烈的阳光辐射干扰红外系统，使飞行器迷失目标；二是人为干扰，如气熔胶，隐身技术，诱饵弹，干扰机以及激光致盲等。激光成像也因为激光具有单色性好、方向性强、能量集中等物理特点得到了长足发展。但激光光束易受云、雾和烟尘的影响，不能全天候使用，同时它的成像分辨率低，极弱背景下难以成像，这也导致预警距离变短。制导方法主要采用的是基于比例导引及其扩展方法，更适合固定目标和移动速度很慢的目标。

量子成像技术是量子物理与成像技术的交叉前沿技术，自二十世纪九十年代被发现以来，因其具有高分辨率、非局域性的特点引起了极大的关注，在生命科学、信息技术等领域有着广泛的应用前景。随着量子保密通信、量子隐形传态、量子计算机等技术的迅猛发展，量子成像技术这个融合了量子力学、量子光学、数学、计算机科学等多个学科的技术成为了21世纪最具吸引力和魅力的前沿领域之一。目前尚未见到量子成像在制导领域中的相关应用。

量子成像是通过辐射场分布的强度、位相和空间涨落关联来得到物体的像。利用量子力学性质，从量子成像机理上突破了衍射极限的限制，可以在极弱的光强、复杂的环境中实现波谱段极窄条件下的成像，突破了传统成像受云、雾和烟尘的影响较大，无法全天候工作的环境因素制约。

制导是指导弹、飞机、空间武器等飞行器在飞行过程中，克服各种干扰因素，使之按照选定的制导律或者预定的规定轨迹导引飞行器飞向目标的过程。制导律描述的是飞行器接近目标的整个飞行过程中所应遵循的运动规律，制导律的设计是飞行器实现精确制导的关键技术。设计制导律的目的是消除任何可能出现的视线角速度。最经典的方法是比例导引法，在其基础上有扩展比例导引，广义比例导引等。目前广泛使用的是比例导引法及其改进方法，这些方法更适用于固定目标导引，对于大机动目标却无能为力。而针对机动目标的制导律，应在飞行器指令加速度中含一个与目标加速度估计有关的比例项，以适应机动目标的制导，确保在快速跟踪目标的同时实施精确打击。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的量子成像飞行器预测制导方案。方案解决步骤如下：(1)利用目标反射波的辐射场分布的强度、相位的空间涨落进行关联成像，计算得到视线角速率；(2)制导方式采用基于随机预测控制的制导方法。

(1)利用空间强度涨落的二阶关联进行成像，并通过计算得到制导目标的视线角。量子成像中的光源采用赝热光成像，在地基的泵浦激光照射到旋转的毛玻璃上进行退相干后，照射到目标上，经目标反射后反射波透过飞行器的光学系统，通过分束器将光分成两束，一路照射到物体上，利用没有空间分辨能力的探测器D1进行探测，另一路直接照射到具有空间探测能力的探测器D2上，通过后续的计算符合就能得到具高分辨率图像。

激光器经过毛玻璃的退相干处理之后，在输出平面上光场的横向分布为：

E_i(x_i)＝∫h_i(x_i,x₀)E₀(x₀)dx₀(i＝1,2)(1)

其中E₀(x₀)为光源平面的光场，输出平面上的光场强度分布为：

I_i(x)＝＜E_i^*(x)E_i(x)＞＝∫h_i^*(x,x₀)h_i(x,x₀')＜E₀^*(x₀)E₀(x₀')＞dx₀dx₀'(2)

成像系统二阶关联符合的数学模型，描述如下：