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专利号: 202411698939X
申请人: 江西飞行学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,准备试验装置和无人机;所述试验装置包括高能激光阵列组件、自动旋转云台、高速摄像机、红外摄像机、激光瞄准器,所述高能激光阵列组件包括承载盒、若干高功率激光器,若干所述高功率激光器平行的设置在所述承载盒中以形成激光整列,所述激光整列用于向所述无人机发射高功率激光束以烧蚀所述无人机,所述自动旋转云台用于驱动所述承载盒转动以调整高功率激光束的发射方向,所述高速摄像机用于拍摄试验过程的图像,所述红外摄像机用于拍摄所述无人机被烧蚀时的热量分布图,所述激光瞄准器用于发射与高功率激光束平行的瞄准激光以侦查所述无人机;

步骤2,进行激光反制无人机试验;开启所述自动旋转云台、高速摄像机、红外摄像机、激光瞄准器,远程操控所述无人机飞行进入试验区域,当所述激光瞄准器侦查到所述无人机时,远程操控所述激光整列向所述无人机发射高功率激光束以烧蚀所述无人机;

步骤3,观察烧蚀过程并分析无人机被烧蚀的形貌,获取试验的无人机烧蚀区域半径、烧蚀深度;

步骤4,对试验过程进行有限元模拟,获取模拟的无人机烧蚀区域半径、烧蚀深度;

步骤5, 对比模拟和试验得到的无人机烧蚀区域半径、烧蚀深度,调整有限元模拟参数使得模拟结果和试验结果相吻合,导出模拟的烧蚀区域关键点的烧蚀深度‑时间变化曲线。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,在所述步骤1中,所述高能激光阵列组件还包括若干水冷散热器,所述水冷散热器用于对高功率激光器进行散热。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,在所述步骤3中,观察烧蚀过程具体包括:根据高速摄像机的拍摄图像,记录无人机从被高能激光阵列照射开始到跌落的过程,获取关键时间参数 和 ;

其中, 为从激光开始烧蚀到无人机开始急速跌落的总时间; 为激光开始烧蚀到无人机开始出现滚转、侧倾和尾旋的非平衡状态的时间。

4.根据权利要求1所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,在所述步骤3中,分析无人机被烧蚀的形貌具体包括:分析高速摄像机的拍摄图像,观察无人机是否多部位被烧蚀以及被烧蚀部位分布;

在光学显微镜下观测无人机被烧蚀部位的微观形貌,对比不同部位的烧蚀程度,将烧蚀程度最高的区域定义为核心烧蚀区,将其余受烧蚀程度低的区域定义为次级烧蚀区,将未受到烧蚀的区域定义为完好区域;

分析各被烧蚀部位的烧蚀区中心和边界形貌,得到无人机烧蚀区域半径、烧蚀深度。

5.根据权利要求1所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,在所述步骤4中,具体包括:在COMSOL软件中建立无人机外壳的二维几何模型,并划分网格;

设置有限元模拟参数并输入激光谱振腔中的高斯光束算法,对烧蚀过程进行有限元模拟分析;

输出模拟结果,获取模拟的无人机烧蚀区域半径、烧蚀深度,导出模拟的烧蚀区域关键点的烧蚀深度‑时间变化曲线。

6.根据权利要求5所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验方法,其特征在于,所述激光谱振腔中的高斯光束算法,具体包括:高斯光束q参数通过变换矩阵为M= 的光学系统,其变换亦遵循 ABCD 定律,即:;

式中: 和 为传输变换前的q参数; 和 为传输变换后的q参数;若高斯光束通过具有多个光学元件的光学系统,则变换矩阵M由各光学元件变换矩阵的乘积所确定;

当 或 参数和 已知时,由ABCD 定律就可以求出任意位置z处的q或 参数,然后根据该参数进行分离实、虚部的运算,就得到此位置的等相面曲率半径R(z)、光斑半径 w(z)、距离束腰的位置和束腰半径;

设激光谱振腔中的高斯光束用q参数表示,设腔镜1处往返一周的传输矩阵为 ,谐振光束的q和 参数满足自再现条件:;

求解 的参数,可得:

求解q参数,可得:

其中,i为单位矩阵;

在数值求解q参数时会出现多解,选解法则为:应取使光束束半宽平方为正的解;

求出q参数后,将其实部和虚部分开,实部、虚部分别对应于光束的束腰位置和束腰半径;利用ABCD定律,求出高斯光束经过光学系统变换后的光束参数,从而得到光束传输变换后的束腰位置和束腰半径;

求出 参数后,将其实部和虚部分开,实部、虚部分别对应于光束的等相面曲率半径和光斑半径;利用ABCD定律,求出高斯光束经过光学系统变换后的光束参数,从而得到光束传输变换后的等相面曲率半径和光斑半径。

7.一种阵列式高能激光反制无人机试验装置,其特征在于,包括高能激光阵列组件、自动旋转云台、高速摄像机、红外摄像机、激光瞄准器,所述高能激光阵列组件包括承载盒、若干高功率激光器,若干所述高功率激光器平行的设置在所述承载盒中以形成激光整列,所述激光整列用于向所述无人机发射高功率激光束以烧蚀所述无人机;

所述自动旋转云台设置在承载盒的底部,用于驱动所述承载盒转动以调整高功率激光束的发射方向;

所述高速摄像机和所述红外摄像机均设置在高能激光阵列组件的附近,所述高速摄像机用于拍摄试验过程的图像,所述红外摄像机用于拍摄所述无人机被烧蚀时的热量分布图;

所述激光瞄准器设置在承载盒的顶部,所述激光瞄准器用于发射与高功率激光束平行的瞄准激光以侦查所述无人机。

8.根据权利要求7所述的一种阵列式高能激光反制无人机试验装置,其特征在于,所述高能激光阵列组件还包括若干水冷散热器,所述水冷散热器与对应的所述高功率激光器抵接,所述水冷散热器用于对高功率激光器进行散热。