安装在机翼上的导引头的制作方法

1.本发明总体上涉及在能移动平台中使用的安装在机翼上的导引头的实施方式。更具体地，本发明提供了一种安装在机翼上的导引头，该导引头具有位于机翼内的检测处理逻辑。具体而言，位于机翼中的检测处理逻辑启动低带宽链路，例如具有电力、控制和通信(除了电线)的线束，在从折叠位置移动到展开位置期间不会阻碍机翼。


背景技术：

2.导引头通常用在各种射弹中以提供例如精确制导弹药和其它射弹的物资的制导、导航和控制。精确制导弹药类别有许多变化。导引头通常具有例如成像、红外和/或雷达之类的传感器，允许射弹精确地识别目标。在大多数情况下，导引头被涉及用于改善导航和目标定位，包括在可能包括gps拒绝环境的恶劣环境中操作。导引头通常安装在射弹的弹头(nose)或前部。
3.导引头也可以安装在射弹的机翼上，这带来了一定的技术挑战。安装在机翼上的导引头的一个例子是精确制导弹药，它是hydra 70非制导火箭的设计转换，带有激光制导套件，可将它们变成精确制导弹药。与目前的激光制导武器的库存相比，采用激光制导套件的改进型火箭成本更低，重量更轻。这些精确制导的射弹还具有较低的当量，更适合避免附带损坏，并且需要四分之一的时间供军械人员装卸。
4.一些apkws系统使用分布式孔径半有源激光导引头(dasals)技术。该系统允许激光导引头位于每个前向控制鸭翼(canards)或机翼的前缘，就像它们是单个导引头一样协同工作。这种配置允许使用现有的弹头，而不需要在弹头中安装激光导引头。
5.在一个示例中，示例性apkws系统由发射平台、配备有中体制导单元的火箭、加长管火箭发射器、瞄准器(攻击直升机不需要)、和火箭存储套件组成和指导套件而组成，以确保它们在现场安全。中体制导单元配备了dasals导引头光学器件，在一个示例中，它在发射后约0.5秒展开，并安装在火箭马达和弹头和引信之间。在一个示例中，精确制导套件增加了长度和重量。作为操作示例，对于100-5,000米左右的射程，可以在射击后不到5秒内击中目标。最大射程取决于马达，但导引头可以看到许多英里，更强大的马达可以在保持精度的同时扩大射程。


技术实现要素：

6.在例如火箭的移动平台的机翼或鸭翼中安装导引头光学器件和光学检测器时仍然存在问题。由于处理来自光学器件的信息所需的电子电路，将光学检测器安装在机翼或鸭翼内具有挑战性。一个示例性挑战是光学检测器所在的环境。特别地，当平台被实施为高速或超声波导弹/火箭时，导弹的机翼/鸭翼会因高速而承受高温变化。位于导弹机翼中的现有技术的导引头利用聚焦到光纤的光学器件，然后将光纤运行到位于导弹主体或机身内的光学检测器。与光学器件的光出口相连的光纤束会由于光纤中以及在光出口与光纤束入口之间的界面处的光传输损耗而损失信号强度。信号的减少会影响系统的信噪比，从而降
低采集范围并增加影响制导性能的角度测量噪声。
7.因此，对于位于例如火箭/导弹或其它精确制导物资的平台机翼上的导引头的改进光检测系统的需求仍然存在。本发明通过提供一种光导引头组件来解决这些和其它问题，该光导引头组件通过消除光学器件与光学检测器之间的光纤束而具有增加的灵敏度。本发明的光导引头组件比先前实施例进一步增加像素密度，先前实施例通常为每系统轴3个像素。在一个示例中，描述了每个机翼/鸭翼每个光学器件16个像素，每个系统传感轴总共32个像素。增加的像素数量将增加光纤束的尺寸，这将对传统光导引头组件的构造增加尺寸和重量限制。因此，本发明的光导引头组件使系统能够通过将光学检测器移动到平台或导弹的机翼中来增加像素密度并减少损失。根据应用考虑其它像素阵列。对于较小尺寸的外形尺寸，可以实现8像素阵列，而某些应用可能需要更大的像素阵列。
8.检测器与跨阻放大器、高速模数转换器和执行脉冲检测的处理器接口，使得由光学检测器响应于检测到的光信号产生的信号可以沿着低速串行接口通过有线链路从机翼/鸭翼上的光学检测器传输到位于平台或导弹主体内的主中央处理单元或计算机。因此，从像素阵列检测到的脉冲幅度被发送到主cpu，其中，主cpu可以处理来自一个机翼的数据并协调来自其它机翼上的其它相应光导引头组件的信号，以定位和制导平台或导弹到达其预期目标地点。
9.光纤束继续存在的一个问题是，当导弹或平台被发射时，安装在机翼/鸭翼上的光学器件围绕枢转轴而机械地展开。向外枢转的翼/鸭翼展开的机械配置要求光纤束很小，以便在机翼展开期间不干扰机翼的枢转动作。为了增加光学器件的像素尺寸，光纤束也需要增加尺寸。光纤束中尺寸的增加导致了围绕承载光学器件的机翼的机械枢转展开的困难。因此，本发明提供了一种光导引头组件，其通过将光学检测器组件移动到机翼上并沿低带宽传输线(其尺寸与像素密度无关)传输光学检测器信号，在不中断枢转机翼的机械展开的情况下满足增加像素密度的需要，不会干扰导弹发射后机翼的机械枢转展开。支持光学检测器的电子设备具有用于光学检测器的放大器，但还包括数字化以及脉冲识别。因此，从光学检测器导引头组件输出的通过机翼的机械枢转连接沿低带宽链路(例如电线束)从本发明的光导引头组件移动到平台或导弹的主体或机身的唯一信号是低带宽脉冲检测数据或信号。因此，低带宽脉冲检测数据或信号可以通过非常小的线束传输，这不会干扰机翼/鸭翼围绕相对于导弹机身或主体的枢转轴的机械展开。然后可以在主cpu中分析低带宽脉冲数据或信号，以检测激光返回信号从而制导导弹或射弹朝向其预期目标位置。
10.在一个形态中，本公开的示例性实施例可以提供安装在机翼内的光导引头组件，该机翼在缩回的第一位置与展开的第二位置之间移动，该光导引头组件包括：光波导，其配置为通过其传输光信号；光学检测器，其直接连接到光波导，从而检测通过光波导传输的光信号；并且其中，当机翼从第一位置和第二位置移动时，光波导和光学检测器与机翼一致地移动。该示例性实施例或另一个示例性实施例还可以提供：光波导的纵向轴线；安装在机翼内的电路卡，其与光学检测器电通信，并且电路卡具有第一主表面和第二主表面，并且两个主表面都不与机翼内的光波导的纵向轴线相交。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供：光波导的第一端，其尺寸与形成在机翼前缘中的孔互补；和光波导的第二端，其从机翼的尾缘向前设置，其中光学检测器连接到光波导的第二端并且光学检测器从机翼内的尾缘向前定位。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供电路卡，
其与光学检测器电通信，用于处理由光学检测器检测到的脉冲，并且电路卡具有从机翼内的尾缘向前设置的后缘。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步：提供低带宽链路，其在机翼与平台主体之间，机翼能移动地连接到平台主体；和光转换器，其安装在机翼内，电耦合到电路卡，用于将处理后的脉冲转换为低带宽信号，从而沿着低带宽链路从机翼传输到平台主体内的主处理器。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供，其中光导引头组件没有任何从机翼延伸到主体中的光纤光缆，机翼能移动地连接到主体。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供，其中光转换器是机翼内的现场可编程门阵列(fpga)，其将来自电路卡的处理后的脉冲数据下采样为低带宽信号，用于沿以不抑制机翼在第一位置与第二位置之间移动的线束形式的低带宽链路而传输。该示例性实施例或另一示例性实施例可以进一步提供，其中机翼内的电路卡包括：跨阻放大器；高通滤波器，其位于跨阻抗放大器的电下游；可变增益放大器，其位于高通滤波器的电下游；和模数转换器，其位于可变增益放大器的电下游。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供柔性电路，其将光学检测器的输出耦合到跨阻放大器的输入，其中柔性电路完全设置在机翼内。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供，其中电路卡包括：第一主表面和相对的第二主表面，其中第一主表面不与机翼内的光波导的纵向轴线相交。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供，其中第一主表面平行于光波导的纵向轴线偏移。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供，其中光导引头组件在光波导与光学检测器之间没有任何光纤光缆。
11.在另一个形态中，本发明的示例性实施例可以提供一种方法，包括：将连接到主体的机翼从第一位置展开到展开的第二位置，并利用由机翼携带的光导引头组件来检测信号；处理机翼内的信号从而生成低带宽数据流；沿着低带宽链路将低带宽数据流从处于展开的第二位置的机翼传输到主体；并且基于包含在低带宽数据流中的数据将主体制导至目标。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供利用布置在机翼内的光学检测器和与具有纵向轴线的光楔(optical wedge)耦合的光学检测器来检测信号。该示例性实施例或另一个示例性实施例还可以提供：将信号从光学检测器经由柔性电路传输到设置在机翼内的电路卡组件，其中电路卡组件不与机翼内的纵向轴线相交。该示例性实施例或另一示例性实施例还可以提供：其中，信号是从目标返回的激光脉冲，还包括：通过光楔接收返回的激光脉冲；通过耦合到机翼内的光楔的光学检测器检测返回的激光脉冲，其中在光学检测器与光楔之间不存在光纤光缆；基于返回的激光脉冲而在光学检测器中生成检测数据；并且沿着柔性电路将检测数据从光学检测器传输到电路卡组件。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供：通过跨阻放大器来放大检测数据；对经过跨阻放大器放大后的检测数据进行滤波；滤波后，在可变增益放大器中放大滤波后的检测数据；经可变增益放大器放大后，在模数转换器中对滤波放大的检测数据进行采样，从而在机翼内生成采样数据。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供：通过位于机翼内的光转换器将采样数据转换为小于约50hz的检测数据。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供：其中，机翼是导弹上的鸭翼，并且将鸭翼从第一位置展开到展开的第二位置是通过围绕鸭翼与主之间的枢转连接而枢转鸭翼来实现的；并且使包括光学检测器、电路卡组件、和光转换器的光导引头组件与鸭翼一致地旋转移动。该示例性实施例或另一个示例性实施例可以进一步提供：将低带宽数据流从机翼传输到主体，而不使用光纤光缆；并
且将机翼内的电路卡组件与光导引头组件的纵向轴线对齐，其中电路卡组件不与机翼内的纵向轴线相交。
12.在又一个形态中，本发明的示例性实施例可以提供具有位于平台的机翼或鸭翼内的光学检测器的光导引头组件。光导引头提供机翼上处理，翼上处理生成低带宽检测数据，低带宽检测数据数据可以被轻松传输到位于平台的主体或机身内的主cpu。机翼上处理使本发明消除了对在光楔与光学检测器之间延伸的光纤的需要，从而减少光纤阻碍机翼或鸭翼从折叠的第一位置到展开的第二个位置的机械展开的可能性。光楔与光学检测器之间的光纤的消除使得光检测组件具有更高的像素比，而无需增加尺寸、重量和功率来在光楔与检测器之间传输原始数据，因为检测数据通过机翼上处理进行采样，并通过低带宽链路从机翼或鸭翼发送到主体中的cpu。
附图说明
13.本发明的示例实施例在以下描述中阐述，在附图中示出并且在所附权利要求中特别明确地指出和阐述。
14.图1a(图1a)是精确制导弹药系统的示意图，该系统由另一个平台(例如直升机)携带。
15.图1b(图1b)是精确制导弹药已由平台向预期目标发射、射击或展开的示意图。
16.图2(图2)是精确制导弹药的示意俯视图，其机翼或鸭翼被示出在展开位置，展开的机翼携带用于导引头的光检测组件。
17.图3(图3)是光导引头的一部分的立体图。
18.图4(图4)是光导引头和将安装在机翼或鸭翼内的光检测电路板的侧视图。
19.图5(图5)是光导引头和光检测电路板的侧视图，该光检测电路板将安装在机翼或鸭翼内，并进一步具有围绕光学检测器与光导引头的连接的封装(potting)。
20.图6(图6)是光导引头和光检测电路板的侧视图，该光检测电路板将安装在机翼或鸭翼内，并且还具有将光学检测器耦合到电路卡的陶瓷元件。
21.图7(图7)是壳体内的光导引头的示意俯视图，该壳体填充有围绕光导引头的相变物质，例如蜡。
22.图8(图8)是精确制导弹药的立体图，其中四个机翼或鸭翼处于展开位置，并且每个机翼或鸭翼具有安装在每个各自机翼内的导引头及其光检测组件。
23.图9(图9)是描绘根据本发明的一个形态的方法的流程图。
24.相似的附图标记在所有附图中指代相似的部分。
具体实施方式
25.图1a和图1b描绘了一种环境，其中用于精确制导弹药的第一平台总体上以10示出。精确制导弹药10由第二平台12承载，该第二平台12也可以称为飞行器12，例如直升机、飞机或无人机。当平台12体现为飞行器时，它可以是有人驾驶的也可以是无人驾驶的。或者，飞行器12可以是喷气式飞机。平台12被配置为沿着轨道16朝向预定目标14发射或射出精确制导弹药10。在一个实施例中，平台12具有激光指示器系统18。在另一个实施例中，激光指示器系统可以是基于地面的或在不同的飞行器上。
26.在一个示例中，精确制导弹药可以是具有分布式孔径半有源激光导引头(dasals)技术(或可选的分布式阵列求和技术)和位于平台尾部附近的推力系统的精确制导火箭.
27.如本文更详细描述的，精确制导弹药10还包括至少一个鸭翼或机翼22，其机械连接到精确制导弹药10的主体或机身24。在主体或机身24内，精确制导弹药10可以容纳弹药或其它爆炸材料，其被配置为在撞击或接近撞击预期目标14时引爆。如本领域普通技术人员理解的那样，在一个示例中，激光系统18被配置为制导精确制导弹药10朝向预定目标14。至少一个机翼22，可以是连接到主体24的四个机翼之一，被配置为从折叠的第一位置展开到展开的第二位置，如箭头a所示(图2)。在一个特定实施例中，至少一个机翼22围绕枢转轴或枢轴52(图2)在缩回的第一位置与展开的第二位置之间移动。
28.图2描绘了机翼22承载根据本发明的光导引头组件。光导引头组件总体上以30示出。如下文将更详细描述的，本发明的光导引头组件30是对常规精确制导弹药系统内的常规光导引头的改进，因为组件30包括光学检测器，放置在鸭翼或机翼22内，而不是放置在主体或机身24内。通过将光学检测器放置在机翼22内，精确制导弹药10能够消除对光纤光缆的光纤束的需要，这简化了机翼22围绕枢转轴52在第一位置与第二位置之间的机械展开或移动。在该示例中，光导引头组件30与激光系统18协作从而制导平台10朝向预期目标14。更具体地，激光系统18产生激光并且脉冲响应被光导引头组件观察并检测到并且被发送到主中央计算机处理单元(位于平台10的主体24内的cpu 26)。
29.图2描绘了机翼22内的光导引头组件30包括光波导或光楔32、光学检测器34、电路卡组件36和脉冲鉴别器38。光波导或光楔32被定向为其入口或开口与机翼22的前缘40对齐。机翼22具有相对于精确制导弹药10的预期行进方向与前缘40相反的后缘。光学检测器34被安装或直接光连接到光楔或波导32的第二端42(图3)。光学检测器34到光波导32的直接连接确保在检测器与光学系统之间没有气隙，确保与检测器匹配的最佳折射率，并且在与检测器的接口中没有光线损失。光学检测器34完全封闭在前缘40与尾缘44之间的机翼22内。光学检测器34通过链路46与电路卡组件36电耦合。电路卡组件36通过链路48与脉冲鉴别器38电连接。脉冲鉴别器38通过低带宽链路50与位于精确制导弹药10的主机身或主体24内的主cpu 26连接，该低带宽链路50不中断或阻碍机翼22如箭头a所示围绕枢转轴52的枢转运动。换句话说，当机翼22相对于精确制导弹药10的主体24围绕枢转轴52枢转(如箭头a所示)时，机翼22承载整个光组件30，包括光楔或波导32、光学检测器34、电路卡组件36和脉冲鉴别器38。通常以50表示的低带宽链路或传输线路或线不干扰枢转运动，并且能够容易地以机械方式馈送到精确制导弹药10的机翼22与主体24之间。与在传统精确制导弹药的主体内的光楔与光学检测器之间延伸的传统光纤束相比，低带宽链路50更容易弯曲、绝缘以及以其它方式生产和制造。
30.图2进一步描绘了与光导引头组件30的其它元件连接的电路卡组件36的部分。值得注意的是，该示例中的电路卡组件36包括跨阻放大器92、高通滤波器94、可变增益放大器96、和模数(adc)转换器98和脉冲检测处理器38，它们可以位于电路卡组件98上或者可以位于电路卡组件之外但仍在机翼20内。跨阻放大器92电连接至柔性电路60的第二端78。跨阻放大器电连接在高通滤波器94的上游。高通滤波器电连接至可变增益放大器并且电连接在跨阻放大器与可变增益放大器96之间。可变增益放大器96电连接在模数转换器的上游，其
具有输出，该输出连接至用于与脉冲鉴别器38电连接的链路48，脉冲鉴别器38可以是fpga。fpga或脉冲鉴别器38相对于精确制导弹药10的主体24在机翼22的枢转轴52周围或附近沿低带宽长度输出，使得fpga或脉冲鉴别器38的输出可以沿着低带宽链路50发送到主cpu 26。
31.图3将光楔或光波导32描绘为具有与第二端42相对且沿纵向轴线54居中的凸形第一端41。楔32的纵向轴线54与某方向相关联，在该方向，返回信号进入楔32的第一端41并且“楔32通过锥形侧壁56朝向第二端42被引导到光学检测器34。光学器件或光波导32在一个轴上是凸的，在该轴上提供该轴中的解析的角度信息。光学器件在另一个轴上是平坦的，从各个角度收集光。光沿楔32反射并进入检测器(未示出)。限定表面66的侧壁可以涂有光涂层，以确保通过进入楔32的第一端41并朝向第二端42移动以被光学检测器34检测的信号实现全内反射(tir)。tir推断光对空接口。在进一步的实施方案中，为了热稳定性而应用蜡减轻了这种可能性，尽管可能存在不需要蜡的应用。由于蜡的存在，表面66具有反射涂层。侧壁56具有吸收涂层或表面处理。已解析轴上的光不撞击侧壁56的表面。未解析轴上的光从表面66沿楔向下反射。楔32的主表面66由前表面70限定为沿纵向定向，前表面70面积大约为2x10毫米。换句话说，前表面70可以具有高度尺寸72和长度尺寸74。孔径的大小驱动范围和角度噪声性能。此外，增加未解析轴上的孔径(在一个示例中为2mm)会导致检测器处的入射角变得更高，从而影响潜在的增加传输损耗。在一个示例中，长度尺寸74是高度尺寸72的五倍；因此，在该示例中，当前表面70具有两个单位的高度72时，长度74为十个单位。然而，在某些情况下，这些宽度与高度尺寸的比率并不重要。狭窄的尺寸是由入射角和空气动力学因素共同驱动的。狭窄的尺寸具有较低的阻力(drag)。与某些传统系统相比，该概念的优势可能在于该孔径的狭窄以及由此产生的对阻力的影响。此外，本发明的系统允许孔更靠近主体，从而允许机翼设计中的空气动力学改进。传统的安装在机翼上的导引头系统必须安装在机翼上更远的位置，以消除阴影问题(主体遮挡视野)。楔32的主表面66可以由楔在其前端41与其后端42之间的长度和楔32的宽度74来限定。次表面68可以由高度72和在前第一端41与第二端42之间测量的光楔32的长度来限定。
32.光楔32的前部可以是也可以描述为非球面元件的凸曲面。在一个特定实施例中，光学器件可以是由聚合物材料制成的单个模制光学器件，其形成大体楔形和凸面，在它们之间没有任何断裂或界面。因此，在一个示例中，光楔32可以被认为是一体式或整体式构件。在其它实施例中，导引头光学器件或光波导在光路内需要窄带滤光片，例如通带滤光片。一个实施例将光学器件分成三个元件，凸面是透镜，它被胶合/粘合到光楔上，滤光片元件夹在中间。
33.光学检测器34包括与楔32的第二端42直接连接的前端或第一端58。根据一个实施例可以是引脚或apd阵列的光学检测器34将被粘合到波导32，其用于将在孔径处接收的光子向下集中到光学检测器或阵列。或者，波导32可以与封装在具有窗口的密封封装中的检测器相连接(interface)，但使用直接粘合到背面或前侧照明阵列光学检测器34的系统可能更容易制造。这将确保基本上由波导32收集的所有光都被提供给光学检测器34，从而在光学检测器34与波导32的第二端42之间没有气隙。光学检测器34的后端位于从鸭翼或机翼22内的后缘前方。
34.光学检测器34可以直接环氧树脂连接到光楔32的端部，使得在光学检测器与光楔
的端部之间没有气隙。环氧树脂在机械上可能不足以将检测器固定到光楔，因此第二灌封(potting)材料可以将光学检测器灌封到光楔。灌封材料消除了对楔形侧面反射率的全内反射假设。在这种情况下，表面66的楔的侧面将需要反射涂层。
35.光学检测器34可以是背侧照明的或前侧照明的。背侧照明的配置可以在封装方面提供一些优势。这是因为前侧照明的光学检测器34通常需要引线粘合到光学检测器表面上的焊盘。将光学检测器封装在带有窗口的底座(mount)中可以保护这些粘合免受物理应力的影响。很难将这种检测器直接粘合到光学系统上。背侧照明的检测器使用具有焊球的倒装芯片配置，用于直接附接到电路卡组件36或在金属化陶瓷基板上实现的电路接口。然而，前侧照明的检测器在灵敏度方面具有优势。
36.图4和图5描绘了通过柔性电路60连接的光楔32、光学检测器34和电路卡组件36的示例性实施例。柔性电路60使电路卡组件36能够以使得第一主表面62和相反的第二主表面64偏移并且不与机翼22内的楔32的纵向轴线54相交的方式来定向。在一些实施例中，电路卡组件36可以平行于楔32的纵向轴线54偏移。然而，在其它情况下，主表面62、64可能不完全平行于纵向轴线54，但它们仍然不与机翼22内的纵向轴线54相交。此外，虽然图4和图5将电路卡组件36描绘为偏移到光楔32的主表面66的一侧，但电路卡组件36完全有可能从光楔的次表面68偏移。
37.柔性电路60包括第一端76和第二端78。柔性电路60的第一端76电连接到光学检测器34。柔性电路60的第二端78电连接到电路卡组件36。在一个特定实施例中，第二端78电连接到电路卡组件36上的接收引脚焊盘80。引脚焊盘组件80可以位于主表面之一上，例如电路卡组件36的主表面62或主表面64。或者，柔性电路60可以直接连接到次表面82，如图5所示。
38.图4和图5描绘了电路卡组件36将通过柔性电路60连接到光学检测器34，从而允许检测器34在与电路卡组件36相同的平面中而不是在对电路卡来说平常的典型平面中感测光。光学检测器34可以使用光环氧树脂或类似粘合剂来粘合从而将光学检测器34粘合到光楔32的第二端42。通过灌封组件来保护光学检测器34、光学环氧树脂或粘合剂和柔性电路60，如一般以84所示。
39.图6描绘了一种替代配置，其中陶瓷基板86用于通过柔性电路60在光学检测器34与电路卡组件36之间提供接口。在这种情况下，柔性电路的第一端7660连接到陶瓷基板86。陶瓷材料86的热膨胀系数(cte)与光学检测器34上的许多检测器材料匹配或非常接近。此外，当使用陶瓷基板时，可以消除柔性电路。根据该特定实施例，光学检测器34可以被粘合到陶瓷基板86以帮助减轻光导引头组件30中的材料之间的cte差异。因此，陶瓷基板86可以用作底座，光学检测器34连接在该底座与光楔32的第二端42相对的相反侧上。陶瓷基板86可以被金属化，具有焊盘，以接受光学检测器34的焊料凸块和环绕光学检测器边缘的迹线，从而提供与检测器底座成90
°
的焊盘。陶瓷基板上具有焊盘和引脚。光学检测器34可以通过短线与引脚连接，短线通常由金或铝制成。线可用于将电路卡组件36连接到陶瓷基板而不是柔性电路60。
40.图7描绘了壳体88，其解决了与以超音速行进的平台10的机翼22内的检测器34的操作有关的额外问题。即，在机翼22的前缘40和楔的弯曲的第一表面41上产生热量。光学材料提供了将热量直接传递到检测器34的传导路径，检测器34已被粘合到光楔32的第二端
42。为了限制传导路径，光导引头组件30可以被设计为具有单独的元件(未示出)，该元件将被安装在光波导32的前方，具有气隙以提供隔热。为了进一步帮助热管理，光波导32、检测器34和与光学检测器34连接的柔性电路可以被封装在壳体88内。壳体88可以填充有相变材料，例如石蜡；但是，可以使用其它材料。相变材料90通过将热能吸收到相变材料90从固体到液体的转变中来维持光波导32和检测器34在飞行时间线上的温度。检测器到光波导32和柔性电路60的接口可以通过灌封84而被灌封，从而保护接口免受壳体88内的相变材料90的影响，并提供粘合检测器的光环氧树脂和楔通常不提供的强机械粘合。
41.前述解决了将光学检测器34安装在火箭或超音速导弹的机翼22中的需要。导弹或平台10的超音速导致机翼22变得非常热。众所周知，光学检测器在高温条件下性能不佳。因此，根据本发明的一个形态，光导引头组件30位于或浸没在蜡(或任何其它相变材料)内或以其它方式被蜡(或任何其它相变材料)包围从而隔绝光学检测器。蜡或相变材料不具有与空气相同的折射率，因此光楔或光学器件不能依赖于楔侧面的全内反射。因此，光楔具有施加到光楔的侧表面66的反射涂层。蜡除了是绝缘体外，还通过相变来保持温度。由于固体蜡到液体蜡相变引起的潜热吸收使检测器保持在接近恒定的温度，同时为机载电子设备提供热保护。
42.图8描绘了安装在导弹或平台10上的多个光导引头组件30。在一个特定实施例中，在平台10的每个相应的鸭翼或机翼22内有至少一个光导引头组件30。在一个特定的实施例中，第一光导引头组件30a由第一机翼22a承载，第二光导引头组件30b由第二机翼22b承载，第三光导引头组件30c由第三机翼22c承载，第四光导引头组件30d由第四机翼22d承载。相应的鸭翼或机翼22a-22d中的每一个分别枢转地耦合到平台10的主体24并且每个都在缩回的第一位置与展开的第二位置之间枢转。在平台或导弹10从飞行器12发射之后，机翼22a-22d展开到它们各自的第二位置。如下文将更详细描述的，信号从导引头30a-30d分别沿各自的低带宽链路50a-50d发送到中央或主cpu 26进行处理，从而通过控制导弹10的推力和机翼22a-22d的机械运动，可以将导弹10制导至其预定目标14。
43.已经如此描述了光导引头组件30的结构和配置，现在将参考它的操作和它的操作优势。
44.当例如火箭或导弹(即平台10)的射弹从例如直升机的平台12发射时，射弹具有足够量的推力从而将射弹推进至超音速(即，快于声速；高于1马赫)。虽然射弹行进的速度仅在相对较短的时间内处于超音速，直到射弹撞击其预期目标14，但这是足以混淆或阻碍电路和检测器性能的时间量。因此，例如蜡的相变材料90可以围绕或包含光导引头组件30从而将其与快速变化的外部环境隔离。
45.随着射弹(即，弹药10)从平台12展开或发射，其鸭翼或机翼22从折叠的第一位置移动到展开的第二位置。这是通过枢转轴52实现的。当鸭翼或机翼22朝展开位置枢转时，有足够的空间可用于低带宽链路50(即，小线束)从机翼22延伸到主体24，而无需显著干扰机械枢转运动，迄今为止，这种运动增加了导弹设计的复杂性并因此增加了成本。这是对传统技术的改进，传统技术需要高带宽链路，例如一束光纤光缆，在机翼展开后横穿或跨越机翼22与机身24之间的区域。
46.射弹10上的光导引头组件30与激光系统18结合使用，该激光系统18可以是由第二平台12携带的半有源激光器。当第二平台12上的激光器是半有源激光器时，它充当指示器，
将激光束或脉冲激光束指向目标14。光导引头组件30被设计为接收激光反射并观察或检测目标14上的激光点并确定点相对于射弹主体的角度，以便将射弹制导到该点。因此，射弹可以被认为是高精度射弹。来自该点的返回信号具有非常特殊的返回频率。在不受控制的背景下感应返回频率。激光可以是脉冲的或闪烁的，这允许组件30与背景进行a/c耦合，以便区分闪烁的激光点。激光具有特定的脉冲重复频率，以使射弹能够在同时传输多个激光束的情况下区分多个点。
47.根据优选的组件组装应用，检测来自目标14的激光束返回信号的光学检测器34可以是前侧照明的或背侧照明的。如果用户希望将光导引头组件配置为具有光学检测器的前侧照明，则将光信号带出光学检测器的引线与照明进入的检测器位于同一侧。如果连接位于检测器的照明进入的另一侧，则可以使用凸块粘合将光学检测器粘合到基板，从而消除前侧照明配置中可能发生的损耗。与光输入数据中出现的损耗有关的背侧照明存在一些缺点。因此，虽然本发明设想光学检测器的前侧照明和背侧照明是可能的，但用户可以根据其应用的特定需要来改变照明配置。
48.承载与光学检测器连接的处理元件的电路卡组件36安装在平面或其它飞行器上，根据一个示例，其可以平行于光楔的纵向光学通路。检测器34可以被定向成使得入口开口从机翼的前缘面向外。在一个示例中，入口孔径约为2x10毫米孔径，使得长度尺寸沿机翼的纵向轴线而定向。电子电路安装在机翼中，其被定向成使其主表面平行于光楔的光轴而偏移。
49.关于在机翼22内执行以下处理的电路卡组件36，检测器34产生与导引头32随时间感测的强度成比例的电流。跨阻放大器92将来自检测器的电流转换成电压。由于脉冲非常短，通常约为20纳秒，因此该脉冲对光学检测器输出处和跨阻放大器处的电容都极为敏感。跨阻放大器92有助于保持信号的带宽。跨阻放大器92电靠近检测器从而在信号被电子电路的其它组件处理之前放大信号，尤其是低电平信号。这使得信号能够尽早被放大或增强，从而克服任何下游噪声影响。在电压从跨阻放大器92输出后，信号通过高通滤波器94发送到可变增益放大器96。可变增益放大器96放大电压并改变增益，因为在射弹的任务期间，射弹距离目标很远，当它接近目标的范围时，信号强度会增加，因为射弹越来越接近目标。因此，对大气的传输损失较小。因此，在射弹的整个接合或运动过程中，振幅经过一个大的动态范围。
50.在机翼22内，可变增益放大器96允许信号将信号返回维持在随后的数字化仪或adc转换器98的范围内。高通滤波器能够通过滤除高背景信息来识别短脉冲。高通滤波器提供的a/c耦合可确保将可用的全动态范围应用于脉冲，从而不会将背景信息数字化。在机翼22内，adc转换器98对脉冲进行采样。在一个特定实施例中，adc转换器98可以以从每秒60兆样本到每秒大约100兆样本的范围内的采样率对脉冲信号进行采样。从adc转换器98输出的采样数据被传送到可以是现场可编程门阵列(fpga)的脉冲鉴别处理器38。在机翼22内，处理器38执行脉冲检测处理以将信号的带宽从每秒100兆样本降低到小于50hz，从而生成检测数据。在一些实施方式中，检测数据可以小于约20hz。然后，脉冲鉴别器38或处理器的采样检测数据生成器被认为是可以沿着小迹线或电线束(即，低带宽链路50)传输的低带宽数据，小迹线或电线束从机翼22向外馈送穿过或围绕机翼的机械枢转轴连接件52到机身并进入机身，从而由该主中央计算机或cpu进行处理。射弹主体内的中央处理器接收低带宽数据
并将其与来自连接到射弹的每个相应机翼上的每个fpga的输出相结合。然后对cpu进行编程，从而根据数据将射弹制导至目标。
51.低带宽电缆或链路50从机翼22延伸回到精确制导弹药10的主机身或主体24。以前，从光楔3带来高带宽数据所需的光纤束中的光纤光缆的数量对于传统光楔的8个像素来说将是困难的。随着像素数量的增加或希望增加，光纤束中的光纤光缆的数量增加以解决像素数量的增加，通常每个像素都有单独的电缆。
52.因此，在一个实施例中，本发明提供了一种光导引头组件30，其具有位于机翼22内的处理器，从而将检测信号降低为脉冲数据输出而不是原始脉冲测量输出。脉冲数据输出是可以沿着线束50传输的低带宽信号，该线束50可以容易地围绕机翼22与机身或主体24之间的枢转轴52机械连接来操纵，而承载原始脉冲数据的纤维束需要用于高带宽传输，该高带宽传输物理干扰或可能影响机翼相对于机身的机械枢转运动。本发明的一个示例的系统的脉冲输出或脉冲重复率约为20hz，因此与通常沿光纤光缆传播的高带宽信息相比是非常少的数据。
53.图9总体上在100处描绘了根据本发明的一个形态的方法。方法100包括将连接到主体的机翼从第一位置展开到展开的第二位置并用由机翼承载的光导引头组件来检测信号，这通常在102处示出。方法100包括处理机翼内的信号以生成低带宽数据流，这通常在104处示出。方法100包括沿低带宽链路将低带宽数据流从处于展开的第二位置的机翼传输到主体，这通常在106处示出。方法100包括基于包含在低带宽数据流中的数据制导主体朝向目标，这通常在108处示出。
54.方法100可以进一步规定，展开机翼(即，步骤102)可以通过从枢转轴连接52展开机翼22并确保低带宽链路50具有最小横截面积以便不干扰当使用光纤束从位于导弹10的主体24内的光楔32和光学检测器34传输原始数据时发生的机械展开而实现。因此，方法100是基于位于机翼22内的光学检测器34操作的改进方法。在步骤102中展开机翼的方式可以以任何数量的方式实现，其中枢转展开只是一种可能的展开方法。例如，机翼22可以从主体24的纵向中心轴线线性向外展开。
55.处理信号的步骤104已在本文中提出，但再次提及对从目标14返回的返回激光信号或脉冲数据的处理。返回激光信号的处理通过电路卡组件36及其组件来实现，例如跨阻放大器92、高通滤波器94、可变增益放大器96和adc转换器98，它们都位于机翼22内而不是机身24内。总体而言，由同样位于机翼内的光学转换器38基于来自电路卡组件36的已处理信号数据而生成的低带宽数据流具有足够低的频率和带宽(通常约为20mhz)，可沿低带宽链路50传输(即，步骤106)用于主体24内的cpu内的中央处理。
56.步骤108可由cpu通过将来自第一光导引头组件30a的低带宽数据流与来自位于平台的其它机翼22上的附加光导引头组件30b-30d的相应其它低带宽数据流组合来实现。然后cpu计算维持平台10的轨迹16以确保其到达目标14的最佳路线。精确制导弹药10将在目标处或附近引爆以精确地摧毁目标。
57.方法100的另一部分可基于射弹移动的超音速考虑位于机翼22内的光导引头组件30及其部件所经历的温度波动和变化。因此，方法100的形态可以考虑控制光导引头组件的一些部件的cte。例如，方法100可以包括在相变材料90内部沉积光学检测器34和光楔32。然后，在射弹沿轨迹16移动期间，热量可以足够高以使相变材料从第一相状态到不同的第二
相状态。例如，相变材料可以是当机翼处于折叠的第一位置时是固态的第一相状态，但是当主体沿轨迹16移动并且机翼处于展开的第二位置时转变为液态的第二相状态。
58.各种发明构思可以体现为一种或多种方法，已经提供了其中的示例。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造其中以不同于图示的顺序执行动作的实施例，这可以包括同时执行一些动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作。
59.尽管本文已经描述和说明了各种创造性实施例，但是本领域普通技术人员将容易地设想用于执行功能和/或获得结果和/或以下一项或多项的各种其它手段和/或结构此处描述的优点以及这些变化和/或修改中的每一个都被认为在此处描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域的技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于具体的应用或应用使用本发明的教导。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文描述的特定发明实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式实施本发明的实施例。本发明的创造性实施例针对本文所述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，两个或多个此类特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合，如果此类特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则包含在本发明的发明范围内。
60.如本文所定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义术语的普通含义。
61.如本文在说明书和权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”，除非明确指出相反，应理解为意指“至少一个”。在说明书和权利要求书中(如果有的话)中使用的短语“和/或”应理解为表示如此结合的元素中的“之一或全部”，即，在某些情况下结合存在的元素并在其它情况下分离出现。用“和/或”列出的多个元素应该以相同的方式解释，即“一个或多个”这样结合的元素。除了由“和/或”子句具体标识的元素之外，可以可选地存在其它元素，无论是否与那些具体标识的元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，当与例如“包括”之类的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用在一个实施例中，仅指a(可选地包括除b之外的元素)；在另一个实施例中，仅指b(可选地包括除a之外的元素)；在又一个实施例中，a和b两者(可选地包括其它元素)；如本文在说明书和权利要求中使用的，“或”应理解为与如上定义的“和/或”具有相同的含义。例如，当分隔列表中的项目时，“或”或“和/或”应解释为具有包容性，即包括至少一个，但也包括多个元素或元素列表，以及(可选)其它未列出的项目。只有明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或在权利要求中使用时，“由...组成”将指包含一个数量或列表中的一个元素元素。一般而言，此处使用的术语“或”仅应解释为表示排它性替代方案(即“一个或另一个但不是两者”)，如果前面带有排它性术语，例如“任一”、“其中一个”、“只有一个”或“恰好一个”。权利要求中使用的“基本上由
……
组成”，应具有专利法领域所使用的一般含义。
62.如本文在说明书和权利要求书中使用的，短语“至少一个”在提及一种或多种元素的列表时，应理解为表示选自以下任何一种或多种元素的至少一种元素。元素列表中的元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的元素列表中具体标识的元
素之外的元素可以可选地存在，无论是否与那些具体标识的元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“a和b中的至少一个”(或等效地，“a或b中的至少一个”，或等效地“a和/或b中的至少一个”)可以指，在一个实施例中，到至少一种，任选地包括多于一个的a，不存在b(并且任选地包括除b之外的元素)；在另一个实施方案中，到至少一个，任选地包括多于一个的b，不存在a(并且任选地包括除a之外的元素)；在又一个实施方案中，到至少一种，任选地包括多于一个的a，和至少一个，任选地包括多于一个的b(并且任选地包括其它元素)；等等。
63.当特征或元件在本文中被称为“在”另一个特征或元件上时，它可以直接在另一个特征或元件上，或者也可以存在居间的特征和/或元件。相反，当一个特征或元素被称为“直接在”另一个特征或元素上时，不存在中间特征或元素。还应理解的是，当一个特征或元件被称为“连接”、“附接”或“耦合”到另一个特征或元件时，它可以直接连接、附接或耦合到另一个特征或元件或可能存在中间特征或元素。相反，当一个特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦合”到另一个特征或元件时，不存在中间特征或元件。尽管关于一个实施例进行了描述或显示，但如此描述或显示的特征和元件可以应用于其它实施例。本领域的技术人员还将理解，对设置为“相邻”另一特征的结构或特征的参考可以具有与相邻特征重叠或位于相邻特征之下的部分。
64.可以使用例如“之下”、“下方”、“下边”、“之上”、“上方”、“上边”、“后方”、“前方”等空间相关术语在此为了便于描述来描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系，如图中所示。应当理解，除了图中描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方向。例如，如果图中的装置倒置，则描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为“在”其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方的方向。该设备可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方向)并且本文使用的空间相关描述符相应地解释。类似地，除非另有明确说明，否则本文仅出于解释的目的使用术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”、“侧向”、“横向”、“纵向”等。
65.尽管本文中可以使用术语“第一”和“第二”来描述各种特征/元件，但是这些特征/元件不应受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可用于将一个特征/元素与另一特征/元素区分开来。因此，这里讨论的第一特征/元素可以称为第二特征/元素，并且类似地，这里讨论的第二特征/元素可以称为第一特征/元素，而不脱离本发明的教导。
66.实施例是本发明的实施方式或示例。在说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“一个特定实施例”、“示例性实施例”或“其它实施例”等的引用意味着特定特征、结构、结合实施例描述的特征或特征包括在本发明的至少一些实施例中，但不一定包括在所有实施例中。各种出现的“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“一个特定实施例”、“示例性实施例”或“其它实施例”等不一定都指代相同的实施例。
67.如果本说明书声明“可”、“可能”或“可以”包括组件、特征、结构或特性，则不需要包括该特定组件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求提到“一”或“一个”元素，这并不意味着只有一个元素。如果说明书或权利要求提及“附加”元素，则不排除存在多个附加元素。
68.如本文在说明书和权利要求书中使用的，包括在实施例中使用的，并且除非另有明确规定，所有数字都可以被理解为好像以单词“约”或“大约”开头，即使该术语没有明确
表示出现。当描述幅度和/或位置时，可以使用短语“约”或“大约”以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如，数值可具有规定值(或值范围)的+/-0.1％、规定值(或值范围)的+/-1％、或规定值(或值范围)、规定值(或值范围)的+/-5％、规定值(或值范围)的+/-10％等。本文引用的任何数值范围是旨在包括其中包含的所有子范围。
69.另外，执行本发明的方法可以以不同于本文描述的那些顺序发生。因此，除非明确说明，否则该方法的顺序不应被视为限制。可以认识到，以不同的顺序执行该方法的一些步骤可以获得类似的结果。
70.在权利要求以及上述说明书中，所有过渡短语，例如“包括”、“包括”、“携带”、“具有”、“包含”、“涉及”、“持有”、“组成”“的”等应被理解为是开放式的，即意味着包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册中所述，只有过渡短语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”应分别为封闭或半封闭过渡短语。
71.在前面的描述中，为了简洁、清楚和易于理解，使用了某些术语。除了现有技术的要求之外，不应从中暗示任何不必要的限制，因为这些术语用于描述目的并且旨在被广泛解释。
72.此外，本发明的各种实施例的描述和说明是示例，并且本发明不限于所示出或描述的确切细节。