激光告警設(shè)備的發(fā)展過程及現(xiàn)狀

1、激光告警設(shè)備的開展過程及現(xiàn)狀2021-08-2021:30:17|分類：網(wǎng)上的資料|標(biāo)簽：告警探測器視場入射激光|字號大中小訂閱摘要：本文根據(jù)現(xiàn)有資料總結(jié)了激光告警設(shè)備的開展過程,并重點(diǎn)介紹了激光告警設(shè)備的工作原理及典型設(shè)備實(shí)例.關(guān)鍵詞：激光告警開展工作原理1激光告警設(shè)備的開展過程激光技術(shù)的開展使人們開始研究激光對抗技術(shù),從70年代的初級形式激光報警器：可實(shí)時判斷激光威脅的存在并粗略判斷激光來襲方向；到現(xiàn)在研制的具有多種性能的高級形式激光告警接收機(jī)：不僅能實(shí)時報警,而且能探測某些激光參數(shù)包括位置(方向)、激光波長、能量、重復(fù)頻率及編碼等.國外對激光威脅的偵察、探測和告警工作都極為重視,先后研制

2、了多種形式的激光告警接收機(jī).1.16070年代首先出現(xiàn)的是60年代問世的帶有威脅探測器的主動防御系統(tǒng)-紅外探測器,安裝在主戰(zhàn)坦克上.這種探測器在70年代得到了進(jìn)一步的開展,不僅能對付連續(xù)的紅外威脅,而且能對抗來自激光測距機(jī)、激光目標(biāo)指示器的激光威脅.據(jù)此,美國伯琴-埃爾默公司首先研制出了激光告警接收機(jī)(LWRs),它與煙幕彈發(fā)射裝置聯(lián)合使用,形成了早期的對抗手段,至今仍是主動防御系統(tǒng)中廣泛使用的對抗方式.其后,法國、英國也先后公開展出了紅外和激光警戒接收機(jī)、激光與紅外探照燈探測器.1.1.1美國美國伯琴-埃爾默公司為激光告警的開發(fā)研制做出了巨大奉獻(xiàn).該公司通過進(jìn)行大量根底研究,申請并獲準(zhǔn)了兩項(xiàng)

3、專利,研制出法珀型激光告警設(shè)備,即現(xiàn)在廣泛裝備部隊(duì)的AN/AVR-2的原始樣機(jī).1971年,美國伯琴埃爾默公司申請了相干光探測器專利,用掃描式法珀干預(yù)儀探測激光的方向、波長,用硅光管接收信號,該專利于1974年獲準(zhǔn).在此專利根底上,1977年該公司又申請了分析相干輻射裝置的專利,在上述專利的根底上加以改良,提升了探測1-6g波段的功能.該專利于1979年獲準(zhǔn).該公司在上述兩個專利的根底上,于1978年開始制MIWR多傳感器警戒接收機(jī)的樣機(jī),識別0.451g 波段內(nèi)激光源的方位、波長等.與AN/ALR46雷達(dá)警戒機(jī)聯(lián)用,在1979年進(jìn)行了戰(zhàn)術(shù)試驗(yàn),試驗(yàn)說明能夠提升飛機(jī)的生存力.此后該公司將MWR

4、改良并定型生產(chǎn),正式列入美軍裝備,這就是AN/AVR2激光警戒接收機(jī).1.1.2法國法國TRT公司1975年在法國第五屆武器和裝備展覽會上公開展出了紅外和激光警戒接收機(jī),此接收機(jī)可接收并記錄水平360、垂直30+60范圍內(nèi)的可見光、紅外光和激光脈沖,并在指示器上顯示出來,光源指示精度15.該警戒探測器由旋轉(zhuǎn)傳感器、指示器和操作臺三局部組成.輻射源停止發(fā)射時,警戒探測器的信息存儲器可以將信息存儲起來.1.1.3英國英國普萊賽雷達(dá)公司于1978年完成激光與紅外探照燈探測器的樣機(jī)及試驗(yàn),主要供地面裝甲車輛使用.該探測器有復(fù)合探測器組件和顯示器兩局部構(gòu)成,可接收直接照射的激光束,也可用散射探測器接收散

5、射的激光,裝在車頂,實(shí)現(xiàn)全向監(jiān)視.顯示裝置裝在車內(nèi),產(chǎn)生音響和視頻警報,并標(biāo)明威脅類型.散射探測器的視場猶如英國錐形的罩子,將車輛完全罩住.激光由任何方向照射車輛任何部位,都要穿過這個罩子,于是散射探測器就能接收到視場內(nèi)大氣氣溶膠散射的激光能量.位于散射探測器下方的直接探測器,只有被激光束照射到時才發(fā)揮作用.它采用由12個硅光管構(gòu)成的圓陣列,這些探測器的視場彼此重疊,利用編碼孔徑,可以確定激光源的大致方位,在水平方向以15精度測定激光來襲方向.1.2 8090年代在80年代早期,激光告警系統(tǒng)曾方案裝備挑戰(zhàn)者坦克,但最終未被采納.其原因是雖然人們一直認(rèn)為激光告警接收機(jī)主要是用來對抗坦克炮的激光測

6、距機(jī),但由于激光脈沖到達(dá)和坦克炮發(fā)射的時間間隔非常短,所以系統(tǒng)不是很奏效.即便如此,80年代中期激光告警接收機(jī)還是裝備到了前華沙合約部隊(duì)中.幾乎與此同時,以色列新開發(fā)的梅瓦塔坦克也裝備了激光告警系統(tǒng),它和前東德陸軍的T55AM2坦克上的激光告警系統(tǒng)靈敏度已有了顯著提高,不僅能探測激光測距機(jī)和激光指示器,還能探測到激光駕束制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)發(fā)出的微弱激光輻射.此時其它許多國家也開始廣泛進(jìn)行激光告警設(shè)備的研制,雖然這此激光告警接收機(jī)靈敏度還不夠高,但是人們熟悉到了激光告警接收機(jī)與煙幕彈發(fā)射裝置聯(lián)合使用的潛在優(yōu)越性,才使激光告警技術(shù)得以開展.美國在80年代初開始廣泛進(jìn)行激光告警技術(shù)的研究,為其它國家激光告

7、警技術(shù)開展奠定了根底.1980年美國電子戰(zhàn)中央系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室研制成功LARA激光接收分析儀,用邁克爾遜干涉儀原理測定激光的到達(dá)角度和波長,用二維陣列探測器接收并存儲條紋圖.1980年美國空軍賴特航空實(shí)驗(yàn)室研制DOLE(DetectionofLaserEvaiuation)激光警戒接收機(jī),并于1982年成功進(jìn)行了戰(zhàn)術(shù)試驗(yàn).它是一種機(jī)載激光警戒裝置,類似于AN/AVR-2型激光警戒接收機(jī).此后由美國空軍航空電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室主管,伯琴埃爾默公司做主承包商研制的DOLRAM,是DOLE開展型,能測量激光入射角,并將激光警戒、毫米波警戒裝置與AN/ALR-46A雷達(dá)警戒接收機(jī)相結(jié)合.1983年美國陸軍將AN

8、/GLQ-13車載激光對抗系統(tǒng)編入美軍裝備,探測激光并采取適當(dāng)?shù)膶古e措,可保衛(wèi)各種尺寸和形狀的區(qū)域,保衛(wèi)地面重點(diǎn)目標(biāo).此時,各國研制的激光告警設(shè)備大都能對激光威脅源進(jìn)行粗略定向,3個著名的公司在解決了許多關(guān)鍵技術(shù)問題的根底上,采用激光告警先進(jìn)技術(shù),不斷開發(fā)研制出能對激光威脅源進(jìn)行精確告警的小型化設(shè)備.這就是德國MBB公司、美國Tracor公司和美國AIL系統(tǒng)公司.1.2.1德國MBB公司德國MBB公司經(jīng)過多年的研究,并吸收了美國轉(zhuǎn)讓的技術(shù),依靠在1985年7月和1989年6月申請的兩項(xiàng)專利,在COLDS樣機(jī)中成功使用了光纖延遲技術(shù).在1989年申請的另一項(xiàng)專利中,又提出了一種利用光的干預(yù)原理

9、測量激光波長的方法,與用掃描式法一珀干預(yù)儀探測激光方向和波長相比,它具有結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)難度小等優(yōu)點(diǎn),這在迄今為止的激光告警技術(shù)中,不能不說是一種創(chuàng)新,它推動了激光告警技術(shù)的開展,其它公司也相繼研制出多種先進(jìn)的激光告警設(shè)備.如瑞典NobeiTech公司研制的機(jī)載激光告警系統(tǒng)同德國MBB公司研制的激光告警系統(tǒng)一樣,采用了光纖延遲技術(shù),而且在光路中使用分色鏡,實(shí)現(xiàn)了多波長告警.1.2.2美國Tracor公司美國Tracor公司是著名的電子戰(zhàn)廠商,在使設(shè)備小型化方面頗有建樹,它曾開發(fā)出短脈沖激光告警接收機(jī)、Skylight型和適合單兵使用的LADIS型等激光告警設(shè)備.它們都采用了光纖延遲技術(shù),而都具有

10、設(shè)備重量輕,抗干擾水平強(qiáng)的特點(diǎn).短脈沖激光告警接收機(jī)采用電池供電,可安裝在各種平臺上,并經(jīng)組裝供地面作戰(zhàn)的步兵使用.其技術(shù)性能比AN/AVR-2激光告警接收機(jī)更先進(jìn).Skylight是供高性能飛機(jī)使用的高精度、高靈敏度的激光告警系統(tǒng).在1992年10月申請的專利中,該公司提出一種袖珍型激光告警接收機(jī),它體積小,重量輕,特別適合在飛機(jī)上使用.1.2.3 AIL系統(tǒng)公司AIL系統(tǒng)公司在對激光威脅源進(jìn)行精確定向告警方面積累了許多豐富的經(jīng)驗(yàn).1991年9月該公司代表美國陸軍通信電子司令部的夜視和電子傳感器治理局,研制出一種高精度激光激光接收機(jī)HALWR.這種高精度激光激光接收機(jī)的視場覆蓋為：30,俯仰

11、20,對波長為0.4師到1.1師的激光輻射的靈敏度為0.28mW/cm2,對方位和俯仰到達(dá)角AOA的測量精度近似1mrad0.06.足以支持戰(zhàn)車的主炮半自動瞄準(zhǔn)發(fā)射或?qū)嵤┘す馕淦鞯膶?它由一個指示傳感器,一個二維CCD焦平面陣列組成的攝像機(jī)及一個用于處理和顯示的相關(guān)電路組成.這種CCD以非常規(guī)模式操作,可對非同時到達(dá)的單脈沖激光進(jìn)行探測,攔截概率超過98%,幀速100001250000/s.最初研究是把CCD探測器應(yīng)用于激光告警器,但是受到諸如： 要求多脈沖探測,或者低靈敏度、有限的頻譜范圍和低角脈沖攔截概率的限制.1992年8月,試驗(yàn)T的HALWR在新澤西州海軍空戰(zhàn)中央進(jìn)行了初步試驗(yàn).該裝

12、置利用氣溶膠散射能量可探測偏軸約8m的激光輻射；利用出口散射和溶膠散射可探測到偏軸24m的激光輻射.試驗(yàn)中,在偏離主光束7m處,可探測2.5km遠(yuǎn)的激光目標(biāo)指示器.此處的激光輻射度僅約為0.5mW/cm2.這種接收機(jī)的成功試驗(yàn),促使美國陸軍通信電子司令部著手進(jìn)行“改良型遠(yuǎn)離軸激光定位系統(tǒng)(FOALLS)方案.技術(shù)開發(fā)源于早期的設(shè)計(jì),但是它可提供偏軸1km的探測距離.這樣就可把它作為一個戰(zhàn)場偵測站,在一個大區(qū)域范圍內(nèi)精確地對激光威脅源進(jìn)行定位.遠(yuǎn)偏軸激光定位系統(tǒng)的靈敏度為1uW/cm2,探測、定位和顯示威脅所需時間缺乏1s;可在8s內(nèi)對至少三個激光源定位.系統(tǒng)的視場覆蓋為：方位75.,俯仰10.

13、,分為5個區(qū).模塊固定的下半部包括覆蓋整個視場的嵌入式傳感器和其它5個分配到各個區(qū)的傳感器.當(dāng)一個探測器探測到激光時,模塊上半部旋轉(zhuǎn)的CCD成像儀在該區(qū)進(jìn)行自調(diào)整.寬視場的嵌入式視場傳感器為系統(tǒng)提供確定CCD成像儀前部的窄帶譜濾波器的正確威脅波長信息需要35ms.然后,系統(tǒng)在1mrad內(nèi)的方位和俯仰到達(dá)角.另外,系統(tǒng)上半部還有一個背景標(biāo)準(zhǔn)傳感器,在低視度(陰天或接近陰天)條件下覆蓋整個探測帶寬：0.51.064g.在HALWA的根底上,ALL系統(tǒng)公司研究了一種裝備坦克等平臺的新型告警系統(tǒng)的理想?yún)?shù),根據(jù)高精度激光告警接收機(jī)技術(shù)著手幾個內(nèi)部設(shè)計(jì)研究方案.這些研究說明,坦克前方120.范圍最有可能

14、受到激光威脅,因而需要8個CCD成像儀提供所需要求的覆蓋.AIL公司認(rèn)為這樣的告警器是現(xiàn)實(shí)的和經(jīng)濟(jì)上負(fù)擔(dān)得起的.2激光告警設(shè)備的工作原理激光告警設(shè)備是一種用于截獲、測量、識別敵方激光威脅信號并實(shí)時告警的光電偵察設(shè)備.通常裝載在飛機(jī)、艦船、坦克及單兵頭盔上,或安裝在地面重點(diǎn)目標(biāo)上,對激光測距機(jī)、目標(biāo)指示器、激光駕束制導(dǎo)照射器、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)武器的激光信號進(jìn)行實(shí)時探測、識別和告警,以便載體適時地采取躲避機(jī)動或施放干擾等對抗舉措.激光告警是一種特殊用途的偵察行為,它針對戰(zhàn)場復(fù)雜的激光威脅源,及時準(zhǔn)確地探測敵方發(fā)射的激光信號,確定其入射方向,發(fā)出警報.激光告警通常具有如下特點(diǎn)：接收視場大,能覆蓋整

15、個警戒空域；頻帶寬,能測定敵方所有可能的軍用激光波長；低虛警、高探測概率、寬動態(tài)范圍；有效的方向識別水平;i 漉光片 2 物鏡 3 光欄 4 探測器圖 1 激光光學(xué)系統(tǒng)的根本形式I 物鏡主面 1 探測器光取面國士激光光學(xué)圣茨的兆學(xué)原理激光告警設(shè)備主要由激光光學(xué)接收系統(tǒng)、光電傳感器、信號處理器、激光光學(xué)接收系統(tǒng)用光電傳感器將光信顯示器可顯示出目標(biāo)類型、反響時間短;體積小、重量輕,價格廉價.顯示與告警裝置等局部組成,測量敵方激光輻射源的方向、波長、脈沖重復(fù)頻率等技術(shù)參數(shù).于截獲敵方激光束、濾除大局部雜散光后將激光束會聚到光電傳感器上,號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡笏椭列盘柼幚砥?經(jīng)信號處理器處理后送至顯示器,并

16、發(fā)出告警信號.還可將來襲目標(biāo)的威脅信號數(shù)據(jù)通接口裝置直接送到與其交連的對抗設(shè)備中,直接啟動和限制這些對抗設(shè)備.圖1是一個根本而完整的激光光學(xué)系統(tǒng),其光學(xué)原理是：激光束通過濾光鏡后,選擇了有用的工作波段,然后由接收物鏡會聚到光電探測器的光敏面上.光欄的作用是限制視場.圖2表示圖1中光學(xué)元件的光學(xué)原理.從圖上可以得出各光學(xué)元件參數(shù)簡單的關(guān)系；D1=2ftg1)式中：f:物鏡的后焦距；D1:探測器光敏面直徑；s 關(guān)系系統(tǒng)半視場角1 光勤輸入頭 2 支體 3 光纖束4 光學(xué)系統(tǒng) 5 陣列探測器圖 4 光纖編碼入射方向的結(jié)構(gòu)原理圖由于技術(shù)難度大本錢高等原因,光電器件的光敏面尺寸一般都不能作得過大,僅為幾

17、毫米.但是,當(dāng)要求光學(xué)系統(tǒng)的視場2很大時,就產(chǎn)生了矛盾.由公式1可知,當(dāng)很大時,那么就會成比例的增加,這是作不到的.為了解決大視場與小光敏面尺寸匹配的問題,可以采用場鏡法等光學(xué)系統(tǒng).場鏡是位于物鏡象平面或其附近的正透鏡,它的作用是把視場邊緣的發(fā)散光束折向光軸,以減小探測器的光敏面尺寸.如圖3所示.探測器的光敏面應(yīng)與系統(tǒng)的出瞳位置重合,兩者的尺寸相等.由此,可利用小尺寸的光敏面并改善投射在其上的照度均勻性.3典型激光告警設(shè)備實(shí)例由于對激光告警、偵察接收設(shè)備要求有相當(dāng)寬的動態(tài)范圍,才能保證高的截獲率和低的虛警率,而且還希望能獲得足夠多的偵察信息,以便識別和采取有效的對抗舉措.因此,在設(shè)備的研制中采

18、用了多種技術(shù)和方案.其工作原理也截然不同.激光告警設(shè)備按探測工作原理分為光譜識別型、成像型、相干識別型、全息探測型激光告警設(shè)備.3.1光譜識別型激光告警接收機(jī)目前軍用激光裝備的工作波長,僅有0.851.06g、10.6pm等有限幾個.假設(shè)探測裝置探測到其中某個波長的激光能量,那就意味著可能存在激光威脅.這就是光譜識別型激光告警接收機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù).光譜識別型激光告警接收機(jī)是比擬成熟的體制,它技術(shù)難度小,本錢低,成為開發(fā)種類最多的激光告警器,國外在70年代就進(jìn)行了型號研制,80年代已大批裝備部隊(duì).它通常由探測頭和處理器兩個局部造成.探測頭是由多個根本探測單元所組成的陣列,陣列探測單元按總體性能要求進(jìn)

19、行排列,并構(gòu)成大空域監(jiān)視,相鄰視場間形成交疊.當(dāng)某一光學(xué)通道接收到激光時,激光入射方向必定在該通道光軸兩旁一定視場范圍內(nèi).當(dāng)相鄰二通道同時收到激光時,激光入射方向必定在二通道視場角相重疊的視場范圍內(nèi).依次類推,探測部件將整個警戒空域分為假設(shè)干個區(qū)間.接收到的激光脈沖由光電探測器一般為PIN光電二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,經(jīng)放大后輸出電脈沖信號,經(jīng)過預(yù)處理和信號處理,從包含有各種虛假的信息中實(shí)時鑒別信號,確定激光源參數(shù)并定向.激光威脅源的一些典型特征是：激光武器波長特定、脈沖持續(xù)時間較長；測距機(jī)脈沖短、重頻低；指示器類似于測距機(jī),但重頻高；對抗用的激光器類似于測距機(jī),但強(qiáng)度高；通信激光器是調(diào)制的連續(xù)波光

20、源或很高重頻的脈沖串.對于引導(dǎo)干擾機(jī)的激光告警接收機(jī)設(shè)備必須給出激光波形的詳細(xì)特征,包括脈沖重復(fù)率、脈沖間隔.對光譜識別型激光告警設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)而言,定位分辨力特別是方位分辨力是該型設(shè)備設(shè)計(jì)的一個重要參數(shù),直接涉及系統(tǒng)的方案選擇、系統(tǒng)的復(fù)雜程度和生產(chǎn)本錢的上下.如定位分辨率為45的激光告警光學(xué)系統(tǒng),它是國內(nèi)外最先研制的一種激光告警光學(xué)系統(tǒng),應(yīng)用于激光告警裝置和激光對抗系統(tǒng)中.國外在70年代就進(jìn)行了型號的研制,80年代已大批裝備部隊(duì).國內(nèi)于80年代初進(jìn)行了激光報警器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制.從最先報道的資料來看,其實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的定位分辨率為45.該型的光學(xué)系統(tǒng)配置為：水平方向有4套均布的激光光學(xué)系統(tǒng),頂上垂直

21、方向有一套探測光學(xué)系統(tǒng),每一套光學(xué)系統(tǒng)的視場為135,相鄰光學(xué)系統(tǒng)視場重疊45,所以,整個水平視場被分為8個獨(dú)立的視場區(qū)域,每個視場區(qū)域均為45,如圖8所示.而把俯仰垂直視場分為9個獨(dú)立的45視場區(qū)域.綜上所示,該種光學(xué)配置只能指示敵方激光源的大致方向,其方位分辨率僅為45.該型的每一套光學(xué)系統(tǒng)的均布組成與圖1所示的幾乎一致.通過光學(xué)系統(tǒng)的不同排列,系統(tǒng)的方位分辨率可達(dá)5.為精確確定入射光的方向,可利用光纖編碼入射方向的激光探測光學(xué)系統(tǒng).該系統(tǒng)在半球形傳感器頭部將多根光纖均勻分布在凹起的球面上并將其安裝在頭部內(nèi)部,另一端按序聚集為一束.光纖內(nèi)的光通過光學(xué)系統(tǒng)后,聚集在端面由許多探測器組成的探測

22、器陣列上.通過隨后的計(jì)算電路和與每根光學(xué)一一對應(yīng)的探測器,可以精確確定入射光的方向.通過對各探測器的電荷求和,也可檢測入射輻射的強(qiáng)度.通過適當(dāng)?shù)陌才?比方采用光纖延遲技術(shù),也可同時測量入射輻射的波長.圖4表示的是這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖.激光告警接收機(jī)通過輸入孔徑探測主光束、出口散射和氣溶膠散射的激光輻射.主光束輻射的激光能量呈高斯分布.一般情況下,目標(biāo)上的光束直徑只有幾米：當(dāng)發(fā)散度為1.5mrad時,在5km遠(yuǎn)的目標(biāo)上形成直徑為1.5m的光斑.出口散射是由發(fā)射機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的不完善或不潔凈,使局部激光能量偏離主光束帶來的散射.激光能量的另外一個組成局部是氣溶膠散射,激光通道上的分子和大氣微粒也會使局

23、部激光能量落在主光束外,造成局部散射.光譜識別型激光告警接收機(jī)接收激光能量的方式大致有兩種,即接收大氣氣溶膠散射的激光能量或直接攔截激光束.3.1.1散射探測式激光告警設(shè)備它是通過接收目標(biāo)外表、地面、大氣氣溶膠等散射的激光輻射來實(shí)現(xiàn)激光探測和告警.在協(xié)同作戰(zhàn)中探測這種散射光可實(shí)現(xiàn)對臨近車輛受到激光威脅的告警.其光學(xué)系統(tǒng)核心是一個特殊設(shè)計(jì)的圓錐棱鏡,其內(nèi)有一個下凹的錐形.制造棱鏡用的材料可用光學(xué)質(zhì)量好的有機(jī)玻璃.棱鏡的下方是窄帶干預(yù)濾光鏡和硅光電二極管探測器.光聚焦在硅光電二級探測器的光敏面上.一種通過接收大氣氣溶膠散射的激光能量而進(jìn)行警戒、用于裝甲車輛的探測器的工作原理.這種探測器裝在車頂,視

24、場向外、向下展開,好似一個錐形的罩子,將車輛完全罩住.它在垂直面上的視場寬度為6,范圍是7.13.；在水平方向上的視場為360o來自任何方向、射到車輛任何部位的激光輻射,都必然要穿過這罩子.當(dāng)激光束穿越罩子時,大氣氣溶膠散射的激光能量就能被探測器接收到.這種散射探測方式可以有效地警戒敵方激光束的照明,但不能確定激光源的方位.英國馬可尼公司研制的空間散射光探測器,有八個光口圍成一個圓形,在入光口中有柵極、折射鏡,物鏡及探測器等.散射探測式通常利用接收設(shè)備所在平臺本身或平臺周圍大氣對激光能量產(chǎn)生的散射進(jìn)行探測,但假設(shè)是利用大氣散射,那么與天氣有(h(c)(型收氨外盛示意圖水平方向角度關(guān)系 5)垂直

25、 A 向度關(guān)系圖 5 次惻為丘律通道關(guān),其散射能量與波長的四次方成反比,因而只能用于可見光和近紅外探測,對中遠(yuǎn)紅外難以奏效.為了可靠截獲激光束,保證不漏警,往往將直接探測和散射探測相結(jié)合,這種方法更為實(shí)用.3.1.2攔截探測式激光告警設(shè)備采用攔截探測方式,可實(shí)現(xiàn)對激光源的定位.多探測器攔截警戒就是一種比擬簡單的、可實(shí)現(xiàn)對激光源定位的攔截探測方式,通常由假設(shè)干個分立的光學(xué)通道和電路組成.這種接收菲涅耳透鏡把透過窄帶干預(yù)濾光鏡的機(jī)探測靈敏度高,視場大,且結(jié)構(gòu)簡單,無復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),本錢低,但角分辨率低,只能概略判定結(jié)構(gòu)入射方向.例如,挪威Simrad和英國Lasergage公司研制的RL1型激光警

26、戒裝置,它由探測頭和車內(nèi)的顯控器兩個局部組成,如圖5(a)所示.探測頭由5個硅光電二極管探測通道組成,水平方向均布4個,分別接收來自不同方向的激光輻射,每個探測器的視場均為水平135,垂直一20+67.5,相鄰二光學(xué)通道的夾角均為90,可以探測到水平360.范圍的激光輻射,圖5(b)表示它們在水平方向的角度關(guān)系.相鄰視場重疊45.,角分辨率45,它們的相互位置關(guān)系,將整個水平視場均勻地分成八個象限.于是,根據(jù)某個或某兩個探測器接收到的激光輻射,就可確定激光源所在的象限.第5個探測器是垂直方向探測器,垂直通道的光軸指向天頂,視場135,與水平方向的通道組合,覆蓋垂直的110空域,探測來自上方的激

27、光輻射,圖5(c)表示探測器關(guān)系通道的垂直面內(nèi)的角度關(guān)系.由圖5(b)可見,當(dāng)只有某一光學(xué)通道接收到激光時,激光入射方向必定在該通道光軸兩旁22.5范圍內(nèi)；當(dāng)相鄰二通道同時收到激光時,激光入射方向必定在二通道視場角相重疊的45范圍內(nèi)；由圖5(c)可見,當(dāng)只有垂直通道收到激光時,激光入射方向必定在天頂兩旁22.5范圍內(nèi).當(dāng)垂直通道與某一水平通道同時收到激光時,激光入射俯仰角必定在二通道視場角相重疊的45(即22.5+67.5)范圍內(nèi),當(dāng)只有水平通道收到激光時,激光入射俯仰角必定在20+22.5范圍內(nèi).這樣,探測部件就將整個警戒空域分為17個區(qū)間,水平8個,角分辨率45；垂直3個,角分辨率45.顯

28、示器含有9個發(fā)光二極管,可以顯示出激光源的大致方位.其中8個發(fā)光二極管排成一圈,分別代表水平方向上8個45扇形區(qū),中央發(fā)光二極管指示接收到來自上方空中的激光輻射,這9個發(fā)光二極管將半球空間分成17個不同的概略方向來指示.每接收到一個激光脈沖時,顯示器還同時發(fā)出持續(xù)2秒的音響和持續(xù)8秒的閃光告警；接收到多脈沖時,音響報警一直持續(xù)到脈沖結(jié)束為止.該設(shè)備可用于對紅寶石激光器、GaAs激光器和釹激光器的告警.其主要技術(shù)指標(biāo)為：探測波段0.661.1g,虛警率小于1000h一次.該接收機(jī)的角度分辨率較低,只能概略判定激光入射方向,主要用于對定向精度要求不高的場合.探測器附近的物體造成的二次反射往往會引起

29、錯誤定向.為使入射方向不致定錯,必須采取有效的二次反射抑制舉措.360空域而不虛警,往往要求虛警率低到103/h以下.為此,必須要采取有效的抗干擾舉措來大幅度降低虛警率.為了排除各種人為和自然背景光源的干擾,除采用窄帶濾光片和盡量減小接收視場以外,還可增加特征識別的舉措.陽光、雷電、炮火閃光、探照燈光等自然或人為背景干擾遠(yuǎn)比軍用激光脈沖慢,因而可以采取脈寬鑒別電路來進(jìn)行特征識別.為了排除電磁干擾,除采用電磁屏蔽、去耦、接地等舉措外,一個有效舉措是采用多元相關(guān)探測技術(shù).多元相關(guān)探測技術(shù)就是在一個光學(xué)通道內(nèi),采用兩個或兩個以上并聯(lián)的探測單元,并對探測單元的輸出進(jìn)行相關(guān)處理.3.2成像型激光告警設(shè)備

30、成像型激光告警設(shè)備通常采用魚眼透鏡和紅外電耦合器件CCD器件或PSD位置傳感探測器器件,優(yōu)點(diǎn)是：視場大.采用魚眼透鏡可實(shí)現(xiàn)全空域的凝視監(jiān)測,不需掃描,不存在由掃描而可能引起的漏探測.降低覆蓋空域、減小視場后,它可使定向精度達(dá)1mrad左右.角分辨率高.采用CCD成像器件,象元尺寸小um級,為精度定位提供了先決條件.虛警率低.采用雙光道和幀減技術(shù),消除了背景干擾,突出了激光信號,大大降低了虛警率.缺點(diǎn)是光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜,只能單波長工作且本錢高,難以小型化.這種復(fù)雜的透鏡組合系統(tǒng)通常也由探測和顯控兩個部件組成,探測部件采用180視場的等距投影型廣角魚眼透鏡作為物鏡,視場覆蓋整個上半球,可接收來自任何方

31、向的激光輻射,接收的激光輻射,通過光學(xué)系統(tǒng)成像在面陣CCD上.CCD面陣產(chǎn)生的整幀視頻信號,用快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器就換成數(shù)字形式,存儲在單幀數(shù)字存儲器中.當(dāng)包含背景信號和激光信號的一幀寫入存儲器時,即與僅包含背景信號的老的一幀用數(shù)字方法相減.幀減的結(jié)果作為一個表示位置方位角和俯仰角的亮點(diǎn),在顯示器上顯示出來.利用這種數(shù)字背景減去法,可以在顯示器上清楚地把每這種個激光脈沖的位置都顯示出來,并可以跟蹤激光源的位置.而且,由于CCD面陣的單個光點(diǎn)的定位精度接近0.2g,角分辨率通常為零點(diǎn)幾度到幾度,因此可以實(shí)現(xiàn)精確確定車輛射源的方位及光束特性包括光譜特性、強(qiáng)度特性、偏振特性等、時間特性、編碼特性.用魚眼透

32、鏡作為發(fā)射和接收激光輻射的飛機(jī)碰撞告警系統(tǒng)用魚眼透鏡接收一個半球空域范圍的激光輻射,以檢測飛機(jī)周圍存在的危險目標(biāo),并發(fā)出告警,以便采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防舉措.圖中,激光束通過塑料保護(hù)圓罩后,由魚眼透鏡接收,聚光鏡把該激光束聚焦在光電探測器上.美國陸軍武器對抗辦公室和仙童公司共同研制的激光尋的和警戒系統(tǒng)拉赫韋斯(LAHAWS)是成像型激光告警設(shè)備的代表.系統(tǒng)采用了100X100面B$CCD成像器件及雙通道消除背景舉措,其工作原理為：由魚眼透鏡把會聚的光通過4:1分束鏡分成兩個光學(xué)通道,80的光能通過窄帶寬濾光片,進(jìn)入CCD攝像機(jī)的靶面,其余20再經(jīng)兩塊分束鏡和窄帶濾光片進(jìn)一步分成1:1的兩條光學(xué)通道,各

33、自進(jìn)入一個PIN硅光電二極管探測器中,其中一個通道包含激光和背景信號,另一通道只包含背景信號,經(jīng)相減放大,把PIN光電二極管的輸出,經(jīng)差分放大和高速閾值比擬器處理后,區(qū)分出背景照明和激光輻射,產(chǎn)生音響及燈光指示.光電二極管有輸出信號時,CCD面陣輸出的視頻信號進(jìn)行模數(shù)變換和數(shù)字幀相減處理,消去背景,突出了激光光斑圖像,由計(jì)算機(jī)解算出激光源的角度信息送火控系統(tǒng)或?qū)瓜到y(tǒng),并在顯示器上以亮點(diǎn)的形式顯示出來.光路中采用了光學(xué)自動增益限制以防強(qiáng)光飽和.LAHAWS激光告警系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)是：工作波長1.06pm；警戒空域方位360、俯仰090；定向精度3.3.3相干識別型激光告警設(shè)備激光輻射有高度的時間相干性,相干長度一般在零點(diǎn)幾毫米到幾十厘米之間,而非激光輻射的相干長度只有幾微米.因此,用干預(yù)儀作傳感器就可識別激光.激光入射其上便受到調(diào)制產(chǎn)生相長干預(yù)和相消干預(yù),非激光入射其上那么不產(chǎn)生干預(yù)造成的強(qiáng)度調(diào)制而表現(xiàn)為直流背景,二者便得以區(qū)別開.這就是相干識別型激光告警設(shè)備的根本原理.相干識別是目前測定激光波長的最有效方法.激光輻射有高度的時間相干性,故利用干