Tillämpnings- och arbetsprincipen för laservarningssystem: "Laserradarögat" på slagfältet

Inom modern krigföring och specifika industriella och vetenskapliga forskningsområden,laserteknikär som ett tveeggat svärd. Det är ett kraftfullt verktyg för exakt vägledning och effektiv kommunikation, men det kan också vara en källa till hot som avslöjar positioner och inbjuder till strejker. Laservarningssystemet (LWS) har dykt upp som en avgörande "vaktpost", ständigt vaksam mot det osynliga laserhotet.

I. Laservarningssystem: grundläggande arbetsprincip

Laservarningssystemets kärnuppdrag är att upptäcka, identifiera riktningen, våglängden, repetitionsfrekvensen och andra egenskaper hos den inkommande lasern, och utfärda ett larm för att vinna dyrbar tid för att vidta motåtgärder eller undvikande åtgärder. Dess arbetsprincip kan sammanfattas i följande nyckelsteg:

1. Fotoelektrisk detektion:

Kärnkomponenterna i systemet är högkänsliga fotoelektriska detektorer (såsom fotodioder, CCD/CMOS fokalplansmatriser) fördelade på nyckelpositioner på utrustningens yta (såsom tankar, flygplan, fartyg).

 När laserstrålar i omgivningen (oavsett om det är för avståndsavstånd, beteckning, styrning eller blindning) träffar dessa detektorer, omvandlas fotonenergin till svaga elektriska signaler.

2. Signalförstärkning och signalbehandling:

De svaga elektriska signalerna som genereras förstärks initialt av en förförstärkare.

Därefter förstärker en komplex signalbehandlingskrets (typiskt baserad på FPGA eller dedikerade processorer) signalen ytterligare, filtrerar bort brus som bakgrundsljus och elektromagnetisk störning och extraherar nyckelfunktionsparametrar.

3. Extrahering och igenkänning av funktionsparametrar:

Bearbetar kretsanalyssignaler för:

Våglängd: Bestäm laserbandet (som 1064nm Nd:YAG-laser, 1550nm ögonsäker laser, 10,6um CO2-laser, etc.) genom en intern spektraligenkänningsanordning (såsom ett gitter, prisma eller smalbandsfilteruppsättning). Detta är avgörande för att identifiera typen av laser (avståndsenhet? Målindikator?).

Incidentriktning: Beräkna exakt azimut- och elevationsvinklarna för laserkällan genom att använda tidsskillnaden, intensitetsskillnaden för signaler från flera rumsligt fördelade detektorer eller pixelpositionsinformation från en bilddetektor, genom algoritmer för vinkelberäkning.

Pulsegenskaper: Analysera laserns pulsbredd, repetitionsfrekvens och kodningsläge (som PPM-kodning som används för vägledning). Detta hjälper till att skilja mellan lasrar med olika funktioner (som en enkel avståndsmätare kontra en precisionslaserstyrningsljus).

Intensitet: Bedöm hur allvarlig hotet är och ungefärligt avstånd.

4. Hotbedömning och larmutgång:

Den centrala bearbetningsenheten jämför de extraherade funktionsparametrarna med den inbyggda hotdatabasen och utför mönsterigenkänning.

Systemet bestämmer heltäckande typen av inkommande laser (såsom laseravståndsavstånd, målbeteckning, strålridningsguidning, laserstyrd missilsökare, laserbländande vapen), hotnivå och inflygningsriktning.

Omedelbar intuitiv och tydlig larminformation ges till operatören genom audiovisuella larmenheter (som ljud- och ljuslarm i cockpit, varningsikoner och körriktningsvisare på den hjälmmonterade displayen). Samtidigt kan informationen distribueras via datalänk.

5. (Valfritt) Systemintegration för motåtgärd:

 I avancerade integrerade försvarssystem fungerar LWS ofta som en sensornod, och dess detekteringsinformation kan överföras i realtid till aktiva motåtgärdssystem:

Smoke/Aerosol Distraction Launchers: Skapa snabbt en rökskärm i riktning mot inkommande hot, spridning eller absorberande laserstrålar för att störa vägledning eller målinriktning.

Laserblindande motåtgärdssystem: Avger starka lasrar för att störa eller skada de optiska sensorerna hos fiendens laseravståndsmätare eller designatorer.

 Instruktioner för manöverflykt: Ge förare eller autonoma körsystem undanflyktsförslag.

II. Nyckelteknologier och prestandaindikatorer för laservarningssystem

 Synfält för detektering (FOV): Det bör täcka en 360° horisontell azimut och en så stor stigningsvinkel som möjligt (t.ex. -5° till +90°) för att uppnå all-round vaksamhet utan döda vinkeln. Det uppnås vanligtvis genom distribuerade detektormatriser eller polyedriska prismor i kombination med stirrande detektorer.

 Spektraltäckning: Den bör täcka de viktigaste militära och potentiella hotlaserbanden (vanligtvis 0,4-1,1 μm, 1,5-1,8 μm, 8-12 μm).

Vinkelupplösning: Förmågan att exakt ange riktningen för hotet (vanligtvis inom några få grader).

Våglängdsupplösning: Förmågan att skilja mellan olika laserband.

Känslighet/detektionsområde: Möjligheten att tillförlitligt detektera låg infallande laserenergitäthet, vilket bestämmer varningsavståndet.

Falskt larmfrekvens: Sannolikheten för att felidentifiera naturliga ljuskällor (som sol och blixtar) och artificiella icke-hotande ljuskällor (som strålkastare och svetsbågar) som laserhot måste vara extremt låg.

Svarstid: Ju kortare tid från laserexponering till larm, desto bättre (kräver vanligtvis millisekunder).

Multi-target processing capability: Möjligheten att samtidigt hanteraflera laserhot från olika håll och våglängder.

III. Utbredd tillämpning av laservarningssystem

1. Militärt område (kärntillämpningar):

Huvudstridsstridsvagnar och pansarfordon: Laservarningssystem (LWS) är nyckelutrustning för att förbättra slagfältets överlevnadsförmåga mot fiendens stridsvagnar och pansarvärnsmissiler (som TOW, Kornet) laseravståndsavstånd och belysning av målbeteckningar. Moderna stridsvagnar (som Leopard 2A7, M1A2 SEPv3) integrerar generellt avancerade LWS.

 Militära flygplan och helikoptrar: LWS används för att varna för bärbara mark-till-luft-missiler (MANPADS, såsom Stinger, Igla) med lasernärhetssäkringar eller laserstyrda vapen (såsom laserstyrda bomber) belysning, samt laseravståndsavstånd/indikerande hot under flygning på låg höjd. Beväpnade helikoptrar (som AH-64 Apache) är särskilt beroende av LWS.

 Ytfartyg: Försvar mot anti-skeppsmissiler (såsom vissa laser semi-aktiva guidade modeller) och fiendens fartyg/landbaserad laseravståndsavstånd/indikering.

Viktiga anläggningar/ledningsposter: Försvar mot laserstyrd vapeninriktning och laserspaning.

Individuella/särskilda operationer: Bärbar LWS används för att varna för prickskyttlaseravstånd eller laserbländande vapenhot.

 Integrering i elektroniska motåtgärdssystem (ECM): LWS fungerar som "ögon" för att utlösa rökskärmar, infraröda lockbeten, lasermotåtgärder och andra mjuka/hårda dödande åtgärder.

2. Civila och paramilitära områden:

VIP-skyddsfordon: Skyddar fordon från högt uppsatta tjänstemän eller företagschefer från potentiella laservapenattacker eller laserinterferens med föraren.

Brottsbekämpning: I specifika högriskoperationer kan system för tidig varning användas för att upptäcka laserenheter som kan användas för att störa eller blinda.

Kritisk infrastruktursäkerhet: Såsom kärnkraftverk och kemiska anläggningar, för att försvara sig mot potentiell skadlig laserinterferens eller sabotage.

Avancerad forskning och industriella miljöer: I högeffektlaserlaboratorier eller industriella laserbearbetningsområden, övervakning av om personal av misstag utsätts för farlig laserstrålning (som en del av en säkerhetsspärr).

Rymdfarkoster: Övervakar om de utsätts för laserstrålning från marken eller rymden under drift i omloppsbana (möjligen för avståndsavstånd, kommunikation eller potentiell störning).

Laservarningssystemet är ett oumbärligt "perceptuellt organ" på moderna slagfält och i specifika högriskmiljöer. Den fungerar som ett skarpt "laserradaröga", som ständigt skannar det osynliga hotspektrumet och omvandlar den potentiella dödliga föregångaren till laserbestrålning till snabba varningar och motåtgärder. Från stålgiganter som stridsvagnar till flygplan som svävar i den blå himlen, från krigsfartyg som skär genom vågor till soldater på specialuppdrag, LWS värnar tyst om säkerheten för personal och utrustning. Med den kontinuerliga uppgraderingen av elektro-optisk motåtgärdsteknik kommer laservarningssystemet att fortsätta utvecklas i riktningarna för multispektral detektering, artificiell intelligensintegration och miniatyrisering, spela en ännu mer avgörande roll i det framtida "ljuskriget" och bli en solid sköld mot immateriella hot och för att gripa initiativet på slagfältet.