Laservaroitusjärjestelmien sovellus ja toimintaperiaate: "Laser Radar Eye" taistelukentällä

Nykyaikaisessa sodankäynnissä ja tietyillä teollisilla ja tieteellisillä tutkimusaloillalasertekniikkaaon kuin kaksiteräinen miekka. Se on tehokas työkalu täsmälliseen ohjaukseen ja tehokkaaseen viestintään, mutta se voi olla myös uhan lähde, joka paljastaa asentoja ja kutsuu lakkoja. Laservaroitusjärjestelmä (LWS) on noussut tärkeäksi "vartijaksi", joka on jatkuvasti valppaana näkymätöntä laseruhkaa vastaan.

I. Laservaroitusjärjestelmä: Perustoimintaperiaate

Laservaroitusjärjestelmän ydintehtävä on havaita, tunnistaa tulevan laserin suunta, aallonpituus, toistotaajuus ja muut ominaisuudet sekä antaa hälytys, jotta saadaan arvokasta aikaa vasta- tai väistämistoimiin. Sen toimintaperiaate voidaan tiivistää seuraaviin keskeisiin vaiheisiin:

1. Valosähköinen tunnistus:

Järjestelmän ydinkomponentit ovat erittäin herkät valosähköiset ilmaisimet (kuten valodiodit, CCD/CMOS-polttotasojärjestelmät), jotka on jaettu avainkohtiin laitteiden (kuten tankkien, lentokoneiden, laivojen) pinnalla.

 Kun ympäristössä olevat lasersäteet (joko etäisyyden määrittämiseksi, osoittamiseksi, ohjaamiseksi tai sokaisemiseksi) osuvat näihin ilmaisimiin, fotonienergia muunnetaan heikkoiksi sähköisiksi signaaleiksi.

2. Signaalin vahvistus ja käsittely:

Syntyneet heikot sähköiset signaalit vahvistetaan aluksi esivahvistimella.

Tämän jälkeen monimutkainen signaalinkäsittelypiiri (perustuu tyypillisesti FPGA:han tai erillisiin prosessoreihin) vahvistaa edelleen signaalia, suodattaa pois kohinan, kuten taustavalon ja sähkömagneettiset häiriöt, ja poimii tärkeimmät ominaisuusparametrit.

3. Ominaisuusparametrien purkaminen ja tunnistus:

3. Ominaisuusparametrien purkaminen ja tunnistus:

Aallonpituus: Määritä laserkaista (kuten 1064nm Nd:YAG-laser, 1550nm silmille turvallinen laser, 10,6um CO2-laser jne.) sisäisen spektrintunnistuslaitteen (kuten hilan, prisman tai kapeakaistaisen suodatinryhmän) kautta. Tämä on ratkaisevan tärkeää lasertyypin tunnistamisessa (etäisyyslaite? Kohdeilmaisin?).

Tapahtumasuunta: Laske laserlähteen atsimuutti- ja korkeuskulmat tarkasti käyttämällä aikaeroa, useiden spatiaalisesti jakautuneiden ilmaisimien signaalien intensiteettieroa tai kuvantamisilmaisimen pikselien sijaintitietoja kulman laskenta-algoritmien avulla.

Pulssin ominaisuudet: Analysoi laserin pulssin leveys, toistotaajuus ja koodaustila (kuten ohjaukseen käytetty PPM-koodaus). Tämä auttaa erottamaan eri toimintojen laserit (kuten yksinkertainen etäisyysmittari vs. tarkkuuslaser-opastusvalaisin).

Voimakkuus: Arvioi uhan vakavuus ja likimääräinen etäisyys.

4. Uhkien arviointi ja hälytystulos:

Keskusyksikkö vertaa poimittuja ominaisuusparametreja sisäänrakennettuun uhkatietokantaan ja suorittaa hahmontunnistuksen.

Järjestelmä määrittää kattavasti tulevan laserin tyypin (kuten laseretäisyys, kohteen nimeäminen, säteen ohjaaminen, laserohjattu ohjusetsijä, lasersokeava ase), uhkatason ja lähestymissuunnan.

Välittömät intuitiiviset ja selkeät hälytystiedot toimitetaan käyttäjälle audiovisuaalisten hälytyslaitteiden kautta (kuten ääni- ja valohälyttimet ohjaamossa, varoituskuvakkeet ja suuntavilkut kypärään kiinnitetyssä näytössä). Samalla tietoa voidaan jakaa datalinkin kautta.

5. (Valinnainen) Vastatoimijärjestelmän integrointi:

 Edistyneissä integroiduissa puolustusjärjestelmissä LWS toimii usein anturisolmuna ja sen tunnistustiedot voidaan välittää reaaliajassa aktiivisiin vastatoimijärjestelmiin:

Savun/aerosolin häiriönheittimet: Muodosta nopeasti savuverho saapuvien uhkien suuntaan, joka hajottaa tai absorboi lasersäteitä häiritäkseen ohjauksen tai kohdistuksen.

Laser Blinding Countermeasure System: Säteile voimakkaita lasereita, jotka häiritsevät tai vahingoittavat vihollisen laseretäisyysmittareiden tai -ilmaisimien optisia antureita.

 Ohjausväistöohjeet: Anna kuljettajille tai autonomisille ajojärjestelmille väistämisehdotuksia.

II. Laservaroitusjärjestelmien tärkeimmät tekniikat ja suorituskykyindikaattorit

 Havaitsemisnäkökenttä (FOV): Sen tulee kattaa 360° vaakasuora atsimuutti ja mahdollisimman suuri kulmakulma (esim. -5° - +90°), jotta saavutetaan kattava, ei kuolleen kulman valvonta. Se saavutetaan tyypillisesti hajautettujen ilmaisinryhmien tai monitahoisten prismien avulla yhdistettynä tuijotusilmaisimiin.

 Spektripeitto: Sen tulisi kattaa tärkeimmät sotilaalliset ja mahdolliset uhat laserkaistat (tyypillisesti 0,4–1,1 μm, 1,5–1,8 μm, 8–12 μm).

Kulmaresoluutio: Kyky osoittaa tarkasti uhan suunnan (yleensä muutaman asteen sisällä).

Aallonpituuden resoluutio: kyky erottaa eri laserkaistoja.

Herkkyys/tunnistusalue: Kyky havaita luotettavasti matala laserenergiatiheys, joka määrittää varoitusetäisyyden.

Tämän jälkeen monimutkainen signaalinkäsittelypiiri (perustuu tyypillisesti FPGA:han tai erillisiin prosessoreihin) vahvistaa edelleen signaalia, suodattaa pois kohinan, kuten taustavalon ja sähkömagneettiset häiriöt, ja poimii tärkeimmät ominaisuusparametrit.

Vasteaika: Mitä lyhyempi aika laseraltistumisesta hälytykseen kuluu, sitä parempi (vaatii tyypillisesti millisekunteja).

Monen kohteen käsittelykyky: kyky käsitellä samanaikaisestiuseita lasereitaIII. Laservaroitusjärjestelmien laaja sovellus

III. Laservaroitusjärjestelmien laaja sovellus

4. Uhkien arviointi ja hälytystulos:

Tärkeimmät panssarivaunut ja panssaroidut ajoneuvot: Laservaroitusjärjestelmät (LWS) ovat keskeisiä laitteita, jotka parantavat taistelukentällä selviytymistä vihollisen panssarivaunuja ja panssarintorjuntaohjuksia (kuten TOW, Kornet) laseretäisyyttä ja kohteen merkkivalaistusta vastaan. Nykyaikaisissa tankeissa (kuten Leopard 2A7, M1A2 SEPv3) on yleensä integroitu edistynyt LWS.

 Sotilaslentokone ja helikopteri: LWS:ää käytetään varoittamaan kannettavista maa-ilmaohjuksista (MANPADS, kuten Stinger, Igla), joissa on laserläheisyyssulakkeet tai laserohjatut aseet (kuten laserohjatut pommit) sekä laseretäisyys-/ilmaisuuhista matalalla lennon aikana. Aseistetut helikopterit (kuten AH-64 Apache) luottavat erityisesti LWS:ään.

 Pinta-alukset: Puolustus laivojen vastaisia ​​ohjuksia (kuten tiettyjä puoliaktiivisia laserohjuksia) ja vihollisaluksia / maalla sijaitsevaa laseretäisyyttä / -osoitinta vastaan.

Tärkeät tilat/komentopaikat: Puolustus laserohjattua asekohdistusta ja lasertiedustelua vastaan.

Yksittäiset/erikoisoperaatiot: Kannettavaa LWS:ää käytetään varoittamaan tarkka-ampujan laseretäisyydestä tai lasersokeuttavista aseuhista.

 Integrointi elektronisiin vastatoimijärjestelmiin (ECM): LWS toimii "silmina" savuverhojen, infrapunasyöttimien, laservastatoimien ja muiden pehmeiden/kovien tappotoimien laukaisemiseen.

2. Siviili- ja puolisotilaalliset kentät:

VIP-suojaajoneuvot: Korkea-arvoisten virkamiesten tai yritysjohtajien ajoneuvojen suojaaminen mahdollisilta laserasehyökkäyksiltä tai kuljettajaan kohdistuvilta laserhäiriöiltä.

Lainvalvonta: Tietyissä riskialttiissa toimissa varhaisvaroitusjärjestelmiä voidaan käyttää havaitsemaan laserlaitteita, joita voidaan käyttää häiritsemään tai sokeuttamaan.

Kriittisen infrastruktuurin turvallisuus: Kuten ydinvoimalat ja kemianlaitokset, suojaamaan mahdollisilta haitallisilta laserhäiriöiltä tai sabotaasilta.

Huippuluokan tutkimus- ja teollisuusympäristöt: Tehokkaissa laserlaboratorioissa tai teollisuuden laserkäsittelyalueilla tarkkaillaan, altistuuko henkilöstö vahingossa vaaralliselle lasersäteilylle (osana turvalukitus).

Avaruusalukset: Tarkkailevat, altistuvatko ne maasta tai avaruudesta tulevalle lasersäteilylle kiertoradalla toiminnan aikana (mahdollisesti etäisyyden, viestinnän tai mahdollisten häiriöiden vuoksi).

Laservaroitusjärjestelmä on korvaamaton "havaintoelin" nykyaikaisilla taistelukentillä ja tietyissä korkean riskin ympäristöissä. Se toimii kuin terävä "lasertutkasilmä", joka skannaa jatkuvasti näkymätöntä uhkaspektriä ja muuntaa lasersäteilyn mahdollisen kohtalokkaan esiasteen oikea-aikaisiksi hälytyksiksi ja vastatoimiksi. Teräsbehemoteista, kuten tankeista, sinisellä taivaalla nouseviin lentokoneisiin, aaltojen halki ajavista sotalaivoista erikoistehtävissä oleviin sotilaisiin, LWS turvaa hiljaa henkilöstön ja laitteiden turvallisuuden. Jatkuvan sähkö-optisen vastatoimitekniikan parantamisen myötä laservaroitusjärjestelmän on pakko kehittyä monispektrin havaitsemisen, tekoälyn integroinnin ja miniatyrisoinnin suuntiin, ja sillä on entistäkin tärkeämpi rooli tulevassa "kevytsodassa" ja siitä tulee kiinteä kilpi aineettomia uhkia vastaan ​​ja aloitteen tarttumiseen taistelukentällä.