1、激光告警設(shè)備的發(fā)展過程及現(xiàn)狀2010-08-20 21:30:17| 分類： 網(wǎng)上的資料| 標(biāo)簽： 告警 探測(cè)器視場(chǎng) 入射 激光|字號(hào)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)備的發(fā)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：激光告警發(fā)展 工作原理1 激光告警設(shè)備的發(fā)展過程激光技術(shù)的發(fā)展使人們開始研究激光對(duì)抗技術(shù)，從 70 年代的初級(jí)形式"激光報(bào)警器"： 可實(shí)時(shí)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(jí)形式激光告警接收機(jī)：不僅能實(shí)時(shí)報(bào)警，而且能探測(cè)某些激光參數(shù)包括位置(方向)、 激光波長(zhǎng)、能量、重復(fù)頻率及編碼等

2、。國(guó)外對(duì)激光威脅的偵察、探測(cè)和告警工作都極為重視，先后研制了多種形式的激光告警接收機(jī)。1.1 60 70年代首先出現(xiàn)的是60年代問世的帶有威脅探測(cè)器的主動(dòng)防御系統(tǒng)-紅外探測(cè)器，安裝在主戰(zhàn)坦克上。這種探測(cè)器在70年代得到了進(jìn)一步的發(fā)展，不僅能對(duì)付連續(xù)的紅外威脅，而且能對(duì)抗來自激光測(cè)距機(jī)、激光目標(biāo)指示器的激光威脅。據(jù)此，美國(guó)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(duì)抗手段，至今仍是主動(dòng)防御系統(tǒng)中廣泛使用的對(duì)抗方式。其后， 法國(guó)、 英國(guó)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(cè)器。1.1.1 美國(guó)美國(guó)伯琴-埃爾默公司為激光告警

3、的開發(fā)研制做出了巨大貢獻(xiàn)。該公司通過進(jìn)行大量基礎(chǔ)研究，申請(qǐng)并獲準(zhǔn)了兩項(xiàng)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(guó)伯琴埃爾默公司申請(qǐng)了相干光探測(cè)器專利，用掃描式法珀干涉儀探測(cè)激光的方向、波長(zhǎng)，用硅光管接收信號(hào)，該專利于1974 年獲準(zhǔn)。在此專利基礎(chǔ)上，1977 年該公司又申請(qǐng)了分析相干輻射裝置的專利，在上述專利的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，提高了探測(cè)1-6 g波段的功能。該專利于1979 年獲準(zhǔn)。該公司在上述兩個(gè)專利的基礎(chǔ)上，于1978 年開始制MIWR多傳感器警戒接收機(jī)的樣機(jī)，識(shí)別 0.45 1 g波段內(nèi)激光源的方位、波長(zhǎng)等。與AN/ALR 46雷

4、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)表明能夠提高飛機(jī)的生存力。此后該公司將MWR 改進(jìn)并定型生產(chǎn)，正式列入美軍裝備，這就是AN/AVR 2激光警戒接收機(jī)。1.1.2 法國(guó)法國(guó) TRT 公司 1975 年在法國(guó)第五屆武器和裝備展覽會(huì)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(cè)器由旋轉(zhuǎn)傳感器、指示器和操作臺(tái)三部分組成。輻射源停止發(fā)射時(shí)，警戒探測(cè)器的信息存儲(chǔ)器可以將信息存儲(chǔ)起來。1.1.3 英國(guó)英國(guó)普萊賽雷達(dá)公司于19

5、78 年完成激光與紅外探照燈探測(cè)器的樣機(jī)及試驗(yàn)，主要供地面裝甲車輛使用。該探測(cè)器有復(fù)合探測(cè)器組件和顯示器兩部分構(gòu)成，可接收直接照射的激光束，也可用散射探測(cè)器接收散射的激光，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(bào)，并標(biāo)明威脅類型。散射探測(cè)器的視場(chǎng)猶如英國(guó)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(gè)罩子，于是散射探測(cè)器就能接收到視場(chǎng)內(nèi)大氣氣溶膠散射的激光能量。位于散射探測(cè)器下方的直接探測(cè)器，只有被激光束照射到時(shí)才發(fā)揮作用。它采用由12個(gè)硅光管構(gòu)成的圓陣列，這些探測(cè)器的視場(chǎng)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 °

6、;精度測(cè)定激光來襲方向。1.2 80 90年代在 80 年代早期，激光告警系統(tǒng)曾計(jì)劃裝備"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(duì)抗坦克炮的激光測(cè)距機(jī)，但因?yàn)榧す饷}沖到達(dá)和坦克炮發(fā)射的時(shí)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(shí)，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T 55AM2 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(cè)激光測(cè)距機(jī)和激光指示器，還能探測(cè)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(shí)其它

7、許多國(guó)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，但是人們認(rèn)識(shí)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)得以發(fā)展。美國(guó)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(guó)家激光告警技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1980 年美國(guó)電子戰(zhàn)中心系統(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(cè)定激光的到達(dá)角度和波長(zhǎng)，用二維陣列探測(cè)器接收并存儲(chǔ)條紋圖。1980 年美國(guó)空軍賴特航空實(shí)驗(yàn)室研制DOLE(Detection of Laser Evaiuation) 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

8、戒裝置，類似于 AN/AVR-2 型激光警戒接收機(jī)。此后由美國(guó)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 發(fā)展型，能測(cè)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(guó)陸軍將AN/GLQ-13 車載激光對(duì)抗系統(tǒng)編入美軍裝備，探測(cè)激光并采取適當(dāng)?shù)膶?duì)抗措施，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(shí)，各國(guó)研制的激光告警設(shè)備大都能對(duì)激光威脅源進(jìn)行粗略定向，3個(gè)著名的公司在解決了許多關(guān)鍵技術(shù)問題的基礎(chǔ)上，采用激光告警先進(jìn)技術(shù)，不斷開發(fā)研制出能對(duì)激光威脅源進(jìn)行精確告警的小型化設(shè)備。這就是德國(guó)MBB

9、公司、美國(guó)Tracor 公司和美國(guó)AIL 系統(tǒng)公司。1.2.1 德國(guó) MBB 公司德國(guó) MBB 公司經(jīng)過多年的研究，并吸收了美國(guó)轉(zhuǎn)讓的技術(shù)，依靠在1985 年 7月和1989年 6月申請(qǐng)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(qǐng)的另一項(xiàng)專利中， 又提出了一種利用光的干涉原理測(cè)量激光波長(zhǎng)的方法，與用掃描式法一珀干涉儀探測(cè)激光方向和波長(zhǎng)相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)了激光告警技術(shù)的發(fā)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(guó)MBB公司研制的激

10、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(zhǎng)告警。1.2.2 美國(guó)Tracor公司美國(guó)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)，而都具有設(shè)備重量輕，抗干擾能力強(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(tái)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(qǐng)的專利中，該公司提出一種袖

11、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(duì)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(guó)陸軍通信電子司令部的夜視和電子傳感器管理局，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(chǎng)覆蓋為：30 °,俯仰20 °,對(duì)波長(zhǎng)為0.4師到1.1師的激光輻射的靈敏度為 0.28mW/cm2，對(duì)方位和俯仰到達(dá)角（AOA）的測(cè)量精度近似1mrad（0.06。）足以支持戰(zhàn)車的主炮半自動(dòng)瞄準(zhǔn)發(fā)射或?qū)嵤┘す馕淦鞯膶?duì)抗。它由一個(gè)指示傳感器，一個(gè)二維 CCD焦平面陣列組成的

12、攝像機(jī)及一個(gè)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(duì)非同時(shí)到達(dá)的單脈沖激光進(jìn)行探測(cè)，攔截概率超過98%,幀速10000 1250000/s。最初研究是把 CCD探測(cè)器應(yīng)用于激光告警器，但是受到諸如： 要求多脈沖探測(cè)，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)中心進(jìn)行了初步試驗(yàn)。該裝置利用氣溶膠散射能量可探測(cè)偏軸約8m的激光輻射；利用出口散射和溶膠散射可探測(cè)到偏軸24m的激光輻射。試驗(yàn)中，在偏離主光束7m處，可探測(cè)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)，

13、促使美國(guó)陸軍通信電子司令部著手進(jìn)行“改進(jìn)型遠(yuǎn)離軸激光定位系統(tǒng)"(FOALLS)計(jì)劃。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(cè)距離。這樣就可把它作為一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)偵測(cè)站，在一個(gè)大區(qū)域范圍內(nèi)精確地對(duì)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(cè)、定位和顯示威脅所需時(shí)間不足 1s;可在8s內(nèi)對(duì)至少三個(gè)激光源定位。系統(tǒng)的視場(chǎng)覆蓋為：方位 75。，俯仰10。，分為5個(gè)區(qū)。模塊固定的下半部包括覆蓋整個(gè)視場(chǎng)的嵌入式傳感器和其它5個(gè)分配到各個(gè)區(qū)的傳感器。當(dāng)一個(gè)探測(cè)器探測(cè)到激光時(shí)，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(chǎng)的嵌入式視場(chǎng)傳感器為系統(tǒng)提供確定 CCD成

14、像儀前部的窄帶譜濾波器的正確威脅波長(zhǎng)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(gè)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(gè)探測(cè)帶寬：0.5 1.064 g。在HALWA的基礎(chǔ)上，ALL系統(tǒng)公司研究了一種裝備坦克等平臺(tái)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(gè)內(nèi)部設(shè)計(jì)研究計(jì)劃。這些研究表明，坦克前方120。范圍最有可能受到激光威脅，因而需要8個(gè)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(cè)量、識(shí)別敵方激光威脅信號(hào)并實(shí)時(shí)告警的光電

15、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(duì)激光測(cè)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(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)、識(shí)別和告警，以便載體適時(shí)地采取規(guī)避機(jī)動(dòng)或施放干擾等對(duì)抗措施。激光告警是一種特殊用途的偵察行為，它針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜的激光威脅源，及時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)敵方發(fā)射的激光信號(hào)，確定其入射方向，發(fā)出警報(bào)。激光告警通常具有如下特點(diǎn)：接收視場(chǎng)大，能覆蓋整個(gè)警戒空域；頻帶寬，能測(cè)定敵方所有可能的軍用激光波長(zhǎng)；低虛警、高探測(cè)概率、寬動(dòng)態(tài)范圍； 有效的方向識(shí)別能力;反應(yīng)時(shí)間短;體積小、重量輕，價(jià)格便宜。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(hào)處理器、

16、顯示與告警裝置等部分組成，測(cè)量敵方激光輻射源的方向、波長(zhǎng)、脈沖重復(fù)頻率等技術(shù)參數(shù)。激光光學(xué)接收系統(tǒng)用于截獲敵方激光束、濾除大部分雜散光后將激光束會(huì)聚到光電傳感器上,光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后送至信號(hào)處理器，經(jīng)信號(hào)處理器處理后送至顯示器,顯示器可顯示出目標(biāo)類型、威脅等級(jí)以及方位等有關(guān)信息,并發(fā)出告警信號(hào)。還可將來襲目標(biāo)的威脅信號(hào)數(shù)據(jù)通i漉光片2物鏡3光欄4探測(cè)器圖1激光光學(xué)系統(tǒng)的基本形式I物鏡主面1探測(cè)器光取面國(guó)士激光光學(xué)圣茨的兆學(xué)原理接口裝置直接送到與其交連的對(duì)抗設(shè)備中，直接啟動(dòng)和控制這些對(duì)抗設(shè)備。圖 1 是一個(gè)基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

17、波段，然后由接收物鏡會(huì)聚到光電探測(cè)器的光敏面上。光欄的作用是限制視場(chǎng)。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(jiǎn)單的關(guān)系；D1=2f 'tg ”1)式中：f':物鏡的后焦距；D1:探測(cè)器光敏面直徑；s關(guān)系系統(tǒng)半視場(chǎng)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(cè)器圖4光纖編碼入射方向的結(jié)構(gòu)原理圖由于技術(shù)難度大成本高等原因，光電器件的光敏面尺寸一般都不能作得過大，僅為幾毫米。但是，當(dāng)要求光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng) 2很大時(shí)，就產(chǎn)生了矛盾。由公式 （1）可知，當(dāng)很大時(shí)，則就會(huì)成比例的增加，這是作不到的。為了解決大視場(chǎng)與小光敏面尺寸匹配的問題，可以采用場(chǎng)鏡法等光學(xué)系統(tǒng)。

18、場(chǎng)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(chǎng)邊緣的發(fā)散光束折向光軸，以減小探測(cè)器的光敏面尺寸。如圖 3所示。探測(cè)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(duì)激光告警、偵察接收設(shè)備要求有相當(dāng)寬的動(dòng)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(shí)別和采取有效的對(duì)抗措施。因此，在設(shè)備的研制中采用了多種技術(shù)和方案。其工作原理也截然不同。激光告警設(shè)備按探測(cè)工作原理分為光譜識(shí)別型、成像型、相干識(shí)別型、全息探測(cè)型激光告警設(shè)備。3.1 光譜識(shí)別型激光告警接收機(jī)目前軍用激光裝備的工

19、作波長(zhǎng)，僅有 0.851.06 g、10.6 pm等有限幾個(gè)。若探測(cè)裝置探測(cè)到其中某個(gè)波長(zhǎng)的激光能量，那就意味著可能存在激光威脅。這就是光譜識(shí)別型激光告警接收機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)。光譜識(shí)別型激光告警接收機(jī)是比較成熟的體制，它技術(shù)難度小，成本低，成為開發(fā)種類最多的激光告警器，國(guó)外在70年代就進(jìn)行了型號(hào)研制，80年代已大批裝備部隊(duì)。它通常由探測(cè)頭和處理器兩個(gè)部分造成。探測(cè)頭是由多個(gè)基本探測(cè)單元所組成的陣列，陣列探測(cè)單元按總體性能要求進(jìn)行排列，并構(gòu)成大空域監(jiān)視，相鄰視場(chǎng)間形成交疊。當(dāng)某一光學(xué)通道接收到激光時(shí)， 激光入射方向必定在該通道光軸兩旁一定視場(chǎng)范圍內(nèi)。當(dāng)相鄰二通道同時(shí)收到激光時(shí)，激光入射方向必定在二通

20、道視場(chǎng)角相重疊的視場(chǎng)范圍內(nèi)。依次類推，探測(cè)部件將整個(gè)警戒空域分為若干個(gè)區(qū)間。接收到的激光脈沖由光電探測(cè)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(hào)，經(jīng)過預(yù)處理和信號(hào)處理，從包含有各種虛假的信息中實(shí)時(shí)鑒別信號(hào)，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(zhǎng)特定、脈沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；測(cè)距機(jī)脈沖短、重頻低；指示器類似于測(cè)距機(jī)，但重頻高；對(duì)抗用的激光器類似于測(cè)距機(jī)，但強(qiáng)度高；通信激光器是調(diào)制的連續(xù)波光源或很高重頻的脈沖串。對(duì)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(duì)光譜識(shí)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

21、方位分辨力是該型設(shè)備設(shè)計(jì)的一個(gè)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)成本的高低。如定位分辨率為 45 °的激光告警光學(xué)系統(tǒng)，它是國(guó)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(duì)抗系統(tǒng)中。國(guó)外在70年代就進(jìn)行了型號(hào)的研制，80年代已大批裝備部隊(duì)。國(guó)內(nèi)于80年代初進(jìn)行了激光報(bào)警器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制。從最先報(bào)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（垂直方向）有一套探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，每一套光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)為135 °，相鄰光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)重疊 45 °，所以，整個(gè)水平視場(chǎng)被分

22、為8個(gè)獨(dú)立的視場(chǎng)區(qū)域，每個(gè)視場(chǎng)區(qū)域均為45°，如圖8所示。而把俯仰（垂直）視場(chǎng)分為9個(gè)獨(dú)立的45°視場(chǎng)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(cè)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?jī)?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(cè)器組成的探測(cè)器陣列上。通過隨后的計(jì)算電路和與每根光學(xué)一一

23、對(duì)應(yīng)的探測(cè)器，可以精確確定入射光的方向。通過對(duì)各探測(cè)器的電荷求和，也可檢測(cè)入射輻射的強(qiáng)度。通過適當(dāng)?shù)陌才?，比如采用光纖延遲技術(shù)，也可同時(shí)測(cè)量入射輻射的波長(zhǎng)。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(cè)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(shí)，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， 使部分激光能量偏離主光束帶來的散射。激光能量的另外一個(gè)組成部分是氣溶膠散射， 激光通道上的分子和大氣微粒也會(huì)使部分激光能量落在主光束

24、外，造成局部散射。光譜識(shí)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(cè)式激光告警設(shè)備它是通過接收目標(biāo)表面、地面、 大氣氣溶膠等散射的激光輻射來實(shí)現(xiàn)激光探測(cè)和告警。在協(xié)同作戰(zhàn)中探測(cè)這種散射光可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)特殊設(shè)計(jì)的圓錐棱鏡，其內(nèi)有一個(gè)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。菲涅耳透鏡把透過窄帶干涉濾光鏡的棱鏡的下方是窄帶干涉濾光鏡和硅光電二極管探測(cè)器。光聚焦在硅光電二級(jí)探測(cè)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(cè)器的工作原理。這種

25、探測(cè)器裝在車頂，視場(chǎng)向外、向下展開，好像一個(gè)錐形的罩子，將車輛完全罩住。它在垂直面上的視場(chǎng)寬度為6°,范圍是7。13。；在水平方向上的視場(chǎng)為360 o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(shí)，大氣氣溶膠散射的激光能量就能被探測(cè)器接收到。這種散射探測(cè)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(guó)馬可尼公司研制的空間散射光探測(cè)器，有八個(gè)光口圍成一個(gè)圓形，在入光口中有柵極、折射鏡，物鏡及探測(cè)器等。散射探測(cè)式通常利用接收設(shè)備所在平臺(tái)本身或平臺(tái)周圍大氣對(duì)激光能量產(chǎn)生的散射進(jìn)行探測(cè)，但若是利用大氣散射，則與天氣有

26、(h>(c)(型收氨外盛示意圖水平方向角度關(guān)系 5)垂直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(zhǎng)的四次方成反比，因而只能用于可見光和近紅外探測(cè)，對(duì)中遠(yuǎn)紅外難以奏效。為了可靠截獲激光束，確保不漏警，往往將直接探測(cè)和散射探測(cè)相結(jié)合，這種方法更為實(shí)用。3.1.2 攔截探測(cè)式激光告警設(shè)備采用攔截探測(cè)方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光源的定位。多探測(cè)器攔截警戒就是一種比較簡(jiǎn)單的、可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光源定位的攔截探測(cè)方式，通常由若干個(gè)分立的光學(xué)通道和電路組成。這種接收機(jī)探測(cè)靈敏度高，視場(chǎng)大，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，成本低，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(guó)Lasergage

27、公司研制的RL1型激光警戒裝置，它由探測(cè)頭和車內(nèi)的顯控器兩個(gè)部分組成，如圖5(a) 所示。探測(cè)頭由5個(gè)硅光電二極管探測(cè)通道組成，水平方向均布4個(gè)，分別接收來自不同方向的激光輻射，每個(gè)探測(cè)器的視場(chǎng)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(cè)到水平360。范圍的激光輻射，圖5(b)表示它們?cè)谒椒较虻慕嵌汝P(guān)系。相鄰視場(chǎng)重疊 45。，角分辨率 45 °，它們的相互位置關(guān)系，將整個(gè)水平視場(chǎng)均勻地分成八個(gè)象限。于是，根據(jù)某個(gè)或某兩個(gè)探測(cè)器接收到的激光輻射，就可確定激光源所在的象限。第5個(gè)探測(cè)器是垂直方向探測(cè)器，垂

28、直通道的光軸指向天頂，視場(chǎng)135 °，與水平方向的通道組合，覆蓋垂直的110°空域，探測(cè)來自上方的激光輻射，圖5(c) 表示探測(cè)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(shí)，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(shí)收到激光時(shí)，激光入射方向必定在二通道視場(chǎng)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(shí)，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(shí)收到激光時(shí)，激光入射俯仰角必定在二通道視場(chǎng)角相重疊的45°

29、;(即 22.5 °+67.5 °)范圍內(nèi)，當(dāng)只有水平通道收到激光時(shí)，激光入射俯仰角必定在20°+22.5 °范圍內(nèi)。 這樣， 探測(cè)部件就將整個(gè)警戒空域分為17個(gè)區(qū)間，水平 8個(gè)， 角分辨率45°； 垂直3個(gè)，角分辨率45°。顯示器含有9個(gè)發(fā)光二極管，可以顯示出激光源的大致方位。其中8個(gè)發(fā)光二極管排成一圈，分別代表水平方向上8個(gè) 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(gè)發(fā)光二極管將半球空間分成17個(gè)不同的概略方向來指示。每接收到一個(gè)激光脈沖時(shí)，顯示器還同時(shí)發(fā)出持續(xù)2秒的音響和持續(xù)8秒的閃光告警；

30、接收到多脈沖時(shí)，音響報(bào)警一直持續(xù)到脈沖結(jié)束為止。該設(shè)備可用于對(duì)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(cè)波段0.66 1.1 g,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(duì)定向精度要求不高的場(chǎng)合。探測(cè)器附近的物體造成的二次反射往往會(huì)引起錯(cuò)誤定向。為使入射方向不致定錯(cuò)，必須采取有效的二次反射抑制措施。這種接收機(jī)要在有各種電磁干擾和背景光干擾的野戰(zhàn)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間警戒360 °空域而不虛警，往往要求虛警率低到10 3/h 以下。為此，必須要采取有效的抗干擾措施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，

31、除采用窄帶濾光片和盡量減小接收視場(chǎng)以外，還可增加特征識(shí)別的措施。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(shí)別。為了排除電磁干擾，除采用電磁屏蔽、去耦、接地等措施外，一個(gè)有效措施是采用多元相關(guān)探測(cè)技術(shù)。多元相關(guān)探測(cè)技術(shù)就是在一個(gè)光學(xué)通道內(nèi)，采用兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)的探測(cè)單元，并對(duì)探測(cè)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(cè)器 ） 器件，優(yōu)點(diǎn)是：視場(chǎng)大。采用魚眼透鏡可實(shí)現(xiàn)全空域的凝視監(jiān)測(cè)，不需掃描，不存在由掃描而可能引起的漏探測(cè)。降低覆

32、蓋空域、減小視場(chǎng)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?。╱m 級(jí) ），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(hào)，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(zhǎng)工作且成本高，難以小型化。這種復(fù)雜的透鏡組合系統(tǒng)通常也由探測(cè)和顯控兩個(gè)部件組成，探測(cè)部件采用180 °視場(chǎng)的等距投影型廣角魚眼透鏡作為物鏡， 視場(chǎng)覆蓋整個(gè)上半球，可接收來自任何方向的激光輻射，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(hào)，用快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器就換成數(shù)字形式，存儲(chǔ)在單幀數(shù)字存儲(chǔ)器中。當(dāng)包含

33、背景信號(hào)和激光信號(hào)的一幀寫入存儲(chǔ)器時(shí)，即與僅包含背景信號(hào)的老的一幀用數(shù)字方法相減。幀減的結(jié)果作為一個(gè)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，可以在顯示器上清晰地把每個(gè)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(gè)光點(diǎn)的定位精度接近0.2 g,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(shí)間特性、編碼特性。用魚眼透鏡作為發(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(gè)半球空域范圍的激光輻射，以檢測(cè)飛機(jī)周圍存在的危險(xiǎn)目標(biāo)，并發(fā)出告警，以便采取適當(dāng)?shù)念A(yù)

34、防措施。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(cè)器上。美國(guó)陸軍武器對(duì)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 100 X100面B$ CCD成像器件及雙通道消除背景措施，其工作原理為：由魚眼透鏡把會(huì)聚的光通過4:1 分束鏡分成兩個(gè)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，各自進(jìn)入一個(gè)PIN 硅光電二極管探測(cè)器中，其中一個(gè)通道包含激光和背景信號(hào)，另一通道只包含背景信號(hào)，經(jīng)相減放大

35、，把PIN 光電二極管的輸出，經(jīng)差分放大和高速閾值比較器處理后，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(hào)時(shí)，CCD 面陣輸出的視頻信號(hào)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(dòng)增益控制以防強(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(zhǎng)1.06 pm；警戒空域方位360 °、俯仰0° 90 °；定向精度3°。3.3 相干識(shí)別型激光告警設(shè)備激光輻射有高度的時(shí)間相干性，相干長(zhǎng)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(zhǎng)度只有幾微米。因此， 用干涉儀作傳感器就可識(shí)別激光。激光入射其上便受到調(diào)制產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉和相消干涉，非激光入射其上則不產(chǎn)生干涉造成的強(qiáng)度調(diào)制而表現(xiàn)為直流背景，二者便得