Anvendelses- og arbejdsprincippet for laseradvarselssystemer: "Laserradarøjet" på slagmarken

I moderne krigsførelse og specifikke industrielle og videnskabelige forskningsområder,laserteknologier som et tveægget sværd. Det er et kraftfuldt værktøj til præcis vejledning og effektiv kommunikation, men det kan også være en trusselkilde, der afslører positioner og inviterer til strejker. Laseradvarselssystemet (LWS) er dukket op som en afgørende "vagtpost", konstant på vagt over for den usynlige lasertrussel.

I. Laseradvarselssystem: grundlæggende arbejdsprincip

Laseradvarselssystemets kerneopgave er at detektere, identificere retningen, bølgelængden, gentagelsesfrekvensen og andre karakteristika for den indkommende laser og udsende en alarm for at få kostbar tid til at tage modforanstaltninger eller undvigende handlinger. Dets arbejdsprincip kan opsummeres i følgende nøgletrin:

1. Fotoelektrisk detektion:

Kernekomponenterne i systemet er højfølsomme fotoelektriske detektorer (såsom fotodioder, CCD/CMOS focal plane arrays) fordelt på nøglepositioner på overfladen af ​​udstyr (såsom tanke, fly, skibe).

 Når laserstråler i omgivelserne (uanset om det er til afstand, udpegelse, styring eller blinding) rammer disse detektorer, omdannes fotonenergien til svage elektriske signaler.

2. Signalforstærkning og -behandling:

Vigtige faciliteter/kommandoposter: Forsvar mod laserstyret våbenmålretning og laserrekognoscering.

Efterfølgende forstærker et komplekst signalbehandlingskredsløb (typisk baseret på FPGA eller dedikerede processorer) signalet yderligere, bortfiltrerer støj såsom baggrundslys og elektromagnetisk interferens og udtrækker nøglefunktionsparametre.

3. Udtræk og genkendelse af funktionsparametre:

Behandling af kredsløbsanalysesignaler af:

Bølgelængde: Bestem laserbåndet (såsom 1064nm Nd:YAG-laser, 1550nm øjensikker laser, 10,6um CO2-laser osv.) gennem en intern spektralgenkendelsesenhed (såsom et gitter-, prisme- eller smalbåndsfilterarray). Dette er afgørende for at identificere typen af ​​laser (afstandsanordning? Målindikator?).

Hændelsesretning: Beregn nøjagtigt laserkildens azimut- og elevationsvinkler ved at bruge tidsforskellen, intensitetsforskellen for signaler fra flere rumligt fordelte detektorer eller pixelpositionsinformation fra en billeddetektor gennem vinkelberegningsalgoritmer.

Pulsegenskaber: Analyser laserens pulsbredde, gentagelsesfrekvens og kodningstilstand (såsom PPM-kodning, der bruges til vejledning). Dette hjælper med at skelne mellem lasere med forskellige funktioner (såsom en simpel afstandsmåler vs. en præcisionslaserstyringsbelysning).

Intensitet: Vurder alvoren af ​​truslen og den omtrentlige afstand.

4. Trusselsvurdering og alarmoutput:

Den centrale behandlingsenhed sammenligner de udtrukne funktionsparametre med den indbyggede trusseldatabase og udfører mønstergenkendelse.

Systemet bestemmer udførligt typen af ​​indkommende laser (såsom laserafstandsmåling, målbetegnelse, stråleføringsvejledning, laserstyret missilsøger, laserblændende våben), trusselsniveau og tilgangsretning.

Øjeblikkelig intuitiv og klar alarminformation leveres til operatøren gennem audiovisuelle alarmenheder (såsom lyd- og lysalarmer i cockpittet, advarselsikoner og retningsindikatorer på det hjelmmonterede display). Samtidig kan informationen distribueres via datalink.

5. (Valgfrit) Integration af modforanstaltninger:

 I avancerede integrerede forsvarssystemer fungerer LWS ofte som en sensorknude, og dens detektionsinformation kan transmitteres i realtid til aktive modforanstaltninger:

Røg-/aerosoldistraktionskastere: Dann hurtigt en røgskærm i retning af indkommende trusler, spredning eller absorbering af laserstråler for at forstyrre vejledning eller målretning.

Laserblindende modmålssystem: Udsender stærke lasere for at forstyrre eller beskadige de optiske sensorer på fjendens laserafstandsmålere eller designatorer.

 Manøvreringsundvigelsesinstruktioner: Give unddragelsesforslag til chauffører eller autonome køresystemer.

II. Nøgleteknologier og ydeevneindikatorer for laseradvarselssystemer

 Detektionssynsfelt (FOV): Det bør dække en 360° vandret azimut og så stor en stigningsvinkel som muligt (f.eks. -5° til +90°) for at opnå vagtsomhed overalt uden blinde vinkler. Det opnås typisk gennem distribuerede detektorarrays eller polyedriske prismer kombineret med stirrende detektorer.

 Spektral dækning: Det bør dække de vigtigste militære og potentielle trusselslaserbånd (typisk 0,4-1,1 μm, 1,5-1,8 μm, 8-12 μm).

Vinkelopløsning: Evnen til præcist at angive truslens retning (normalt inden for et par grader).

Bølgelængdeopløsning: Evnen til at skelne mellem forskellige laserbånd.

Følsomhed/detektionsområde: Evnen til pålideligt at detektere lav indfaldende laserenergitæthed, som bestemmer advarselsafstanden.

Falsk alarmrate: Sandsynligheden for at fejlidentificere naturlige lyskilder (såsom sol og lyn) og kunstige ikke-truende lyskilder (såsom projektører og svejselysbuer) som lasertrusler skal være ekstremt lav.

Responstid: Jo kortere tid der er fra lasereksponering til alarmudsendelse, jo bedre (kræver typisk millisekunder).

Multi-target behandlingsevne: Evnen til at håndtere samtidigflere lasertrusler fra forskellige retninger og bølgelængder.

III. Udbredt anvendelse af laseradvarselssystemer

1. Militært område (kerneapplikationer):

Vigtigste kampvogne og pansrede køretøjer: Laseradvarselssystemer (LWS) er nøgleudstyr til at forbedre slagmarkens overlevelsesevne mod fjendens kampvogne og panserværnsmissiler (såsom TOW, Kornet) laserafstands- og målbelysning. Moderne kampvogne (såsom Leopard 2A7, M1A2 SEPv3) integrerer generelt avanceret LWS.

 Militære fly og helikoptere: LWS bruges til at advare mod jord-bærbare jord-til-luft-missiler (MANPADS, såsom Stinger, Igla) med laser-nærhedssikringer eller laserstyrede våben (såsom laserstyrede bomber) belysning, samt laserafstands-/indikeringstrusler under flyvning i lav højde. Bevæbnede helikoptere (såsom AH-64 Apache) er især afhængige af LWS.

 Overfladeskibe: Forsvar mod anti-skibs missiler (såsom visse laser semi-aktive guidede modeller) og fjendens skib/landbaseret laserafstand/indikering.

Vigtige faciliteter/kommandoposter: Forsvar mod laserstyret våbenmålretning og laserrekognoscering.

Individuelle/særlige operationer: Bærbar LWS bruges til at advare mod snigskyttelaserafstand eller laserblændende våbentrusler.

 Integration i elektroniske modforanstaltninger (ECM) systemer: LWS fungerer som "øjnene" til at udløse røgskærme, infrarøde lokkemidler, laser modforanstaltninger og andre bløde/hårde dræbningsforanstaltninger.

2. Civile og paramilitære områder:

VIP-beskyttelseskøretøjer: Beskyttelse af køretøjer fra højtstående embedsmænd eller virksomhedsformænd mod potentielle laservåbenangreb eller laserinterferens med føreren.

Retshåndhævelse: I specifikke højrisikooperationer kan tidlige varslingssystemer bruges til at opdage laserenheder, der kan bruges til at forstyrre eller blinde.

Kritisk infrastruktursikkerhed: Såsom atomkraftværker og kemiske anlæg, for at forsvare sig mod potentiel ondsindet laserinterferens eller sabotage.

Avanceret forskning og industrielle miljøer: I højeffekt laserlaboratorier eller industrielle laserbehandlingsområder, overvågning af, om personale ved et uheld udsættes for farlig laserstråling (som en del af en sikkerhedslås).

Rumfartøjer: Overvågning af, om de udsættes for laserbestråling fra jorden eller rummet under drift i kredsløb (muligvis for afstand, kommunikation eller potentiel interferens).

Laseradvarselssystemet er et uundværligt "perceptuelt organ" på moderne slagmarker og i specifikke højrisikomiljøer. Den fungerer som et skarpt "laserradarøje", der konstant scanner det usynlige trusselsspektrum og konverterer den potentielle fatale forløber for laserbestråling til rettidige advarsler og modforanstaltninger. Fra stålgiganter som kampvogne til fly, der svæver på den blå himmel, fra krigsskibe, der skærer gennem bølger til soldater på specielle missioner, beskytter LWS lydløst sikkerheden for personale og udstyr. Med den kontinuerlige opgradering af elektro-optisk modmålsteknologi er laseradvarselssystemet nødt til at fortsætte med at udvikle sig i retning af multispektral detektion, kunstig intelligensintegration og miniaturisering, spille en endnu mere afgørende rolle i den fremtidige "lette krig" og blive et solidt skjold mod immaterielle trusler og for at gribe initiativet på slagmarken.