[发明专利]空间合成激光排爆系统的调焦控制神经网络输入采样方法

说明书

本发明提供了空间合成激光排爆系统的调焦控制神经网络输入采样方法，具体方案如下：获得目标距离D；按照取样方法，生成I类输入数据、II类输入数据，并分别进行维度扩展；对维度扩展后的数据分别进行随机采样；对随机采样后的数据分别进行1×1卷积计算；将卷积计算I类输入数据、II类输入数据平铺处理，生成I类输入数据、II类输入数据的一维向量；将合并后的一维向量，作为神经网络的输入层，进入训练好的神经网络进行计算，输出调焦平台调节量的向量；控制系统的位移平台，完成各自的调焦控制。本发明有利于提高空间合成激光器在目标处的光束合成效应，在同等条件下提高空间合成激光器的打击性能。

技术领域

本发明涉及空间合成激光排爆系统的调焦控制神经网络输入采样方法，属于激光排爆技术领域。

背景技术

在武器研制和部队作战训练中，经常遇到淘汰弹药、存放超期弹药、作训未爆弹，以及暴恐袭击放置或遗留的未爆弹药等，在弹药和爆炸可控性发生不可知状态改变的情况下，存在致命且不稳定的危险。另一方面，在社会生活及国家经济建设中，也常会发现战争遗留未爆弹的事件。此类废旧炮弹一般是长年埋藏于地下，早已超过贮存期，来源不详，内填装药不明，品种繁杂、危险性大。如何安全处置，也是对公安部门应急处置能力的一种考验。

目前，国内激光排爆系统多以便携式为主，功率大多在千瓦以下（如500W），对一些小型弹药、较薄壳体弹药较为有效，但对弹径较大、弹体较厚的未爆弹，数百瓦功率的激光器是无法有效引爆的，若不当使用，反而增加了未爆弹的不确定性危险。

要有效处置大型未爆弹药，必须采用高功率激光排爆系统。由于当前单模单纤激光器的功率限制，要获得更高功率（如超过10kW及更高）的激光器，通常采用空间合成、光谱合成或光谱合成+空间合成的技术方案，在目标点获得足够的热毁伤效应。排爆系统采用空间合成时，激光器的多路激光束需要有相对独立的调焦控制系统，确保每路激光在目标处准确聚焦，使其光斑最小，能量最集中，合成毁伤效应最大。实际使用时，排爆系统的聚焦性能会受到多种误差影响，主要包括以下几类：

一是静目标的激光测距误差，或动目标的雷达测距误差等，这一类误差通常在亚米级、米级或数十米级；

二是每一路光束经过的光学元器件，存在面形误差、微观缺陷、因环境温度及激光能量的吸收造成的热变形等，这一类误差通常在微米级、微弧度级甚至更小，但这些误差经过光束的长距离传播，在光束到达目标点时，较小的误差会被放大，对目标点能量聚焦、对准精度等产生较大影响；

三是光学元件镀膜存在基底材料的性能差异、基底污损、镀膜方式差异等，可能影响光学元件以激光的吸收，继而造成光学元件的热变形，同样影响激光光束的吸收损耗和传播误差；

四是机械结构存在机构误差、制造加工误差、运动控制误差、重复定位误差以及安装精度误差等，这一类误差通常在微米级或毫米级，有一些误差同样会因为光束传播的放大作用，对光束聚焦及稳定工作产生较大影响；

五是不同季节、不同天气、不同外场环境下大气扰动引起的低频误差等随机误差。

由此可见，以上误差既存在数十米或米级以上的大尺度误差，也存在毫米、微米级以下的小尺度误差，这些不同量级的误差因素，都有可能对激光器的每一束光束形态、光束质量和聚焦位置产生较大影响，导致系统工作时焦点位置各不相同，光斑能量合成效应变差。同时，这些误差影响通常是具有个体差异的，每套具体的硬件系统、每次具体的工作环境、每个具体的引爆目标，这些个体差异都有可能不同，且难以用明确的表达式进行描述、计算、预测与控制。

目前的空间合成激光器，通常根据雷达或激光测距的结果，利用光学公式及调焦控制协议计算得到一个调焦参数，用同一个参数控制多个调焦平台，根据经验进行多次试参获得相对理想的合成光斑，而不是对每一路激光分别设定各自的调焦参数进行有针对性的调焦。这种情况下，每束光束的出射状态、聚焦位置可能都是不同的，无法达到较理想的聚焦效果与效应合成效果。

发明内容