Rozwój systemów ostrzeganiao oświetleniu promieniowaniem laserowymdr inż. JAN PIETRZAK, dr inż. MIROSŁAW KWAŚNYWojskowa Akademia Techniczna, <strong>Instytut</strong> Optoelektroniki, WarszawaPrzy powszechnym stosowaniu źródeł laserowych corazważniejszym zagadnieniem staje się ochrona różnych obiektówpola walki przed rozpoznaniem i penetracją z wykorzystaniempromieniowania laserowego [1,3]. Podstawową rolęw tym przeciwdziałaniu odgrywają układy ostrzegające o oświetleniupromieniowaniem laserowym LWR (Laser WarningReceivers) [2,4]. Są one przeznaczone do ochrony różnychobiektów o dużym koszcie jednostkowym jak np.: samoloty,śmigłowce, czołgi, specjalne pojazdy opancerzone, statki,mosty, składy amunicji, punkty dowodzenia.Szybkość wykrycia działania urządzeń wykorzystującychlasery, takich jak: dalmierze, oświetlacze czy nadajniki sterowaniapociskami metodą LBR (Laser Beam Reading) jestszczególnie ważna, gdyż we współczesnych stanowiskachkierowania ogniem bardzo skrócił się czas potrzebny do wykrycia,rozpoznania i podjęcia decyzji o ataku. Wczesne wykryciezagrożenia pozwala załodze chronionego obiektu napodjęcie odpowiednich do sytuacji przeciwdziałań umożliwiającychograniczenie lub uniknięcie zagrożenia. Mogą tobyć zarówno środki osłony pasywnej jak też obrona aktywna.Ponieważ wszystkie stosowane źródła laserowe pracują w zakresiepodczerwieni w badaniach modelowych układów LWRwykorzystuje się lasery z tego zakresu o małej energii lubmocy. Doskonałym narzędziem w tych badaniach wydają siębyć nowe konstrukcje laserów kaskadowych.Dalsze wykorzystanie informacji jest związane z praktycznymimożliwościami przeciwdziałania, jakie ma załogachronionego obiektu.Budowa i parametry urządzeniaWidok kompletnego systemu wykrywania promieniowania laserowegow wersji dla śmigłowca przedstawia rysunek.W skład systemu wchodzą: cztery głowice detekcyjne, bloksterowania i blok wyświetlacza.Przedstawione urządzenie (w wersji dla śmigłowca) zewzględu na zastosowanie specjalnego detektora wielospektralnegoprodukcji polskiej [3,5] pracuje w szerokim zakresiewidmowym 0,8...11 µm, wykrywając aktywność wszystkichaktualnie produkowanych impulsowych źródeł laserowych takichjak: dalmierze i laserowe wskaźniki celów, których promieniowaniezostało skierowane wprost na ochraniany obiekt.System za pomocą zestawu czterech jednakowych głowic wykrywai określa rodzaj laserowego źródła oświetlającego (dalmierzlaserowy lub laserowy wskaźnik celów), obrazujekierunek z którego nastąpiło oświetlenie oraz podaje czasupływający od momentu oświetlenia. Podstawowe parametrytechniczne systemu podano w tab. 3.Zakres zastosowań i wymagania stawianelaserowym systemom ostrzeganiaLaserowy system ostrzegania (LWR na pojazdach lub LWR-H na helikopterach) musi wykrywać promieniowanie laseroweskierowane na ochraniany obiekt, lecz nie reagować nazakłócenia z innych źródeł takich jak flary, światło słoneczne,wyładowania atmosferyczne, wybuchy pocisków czy inne laserowepromieniowanie rozproszone.Dokładność pomiaru położenia kątowego oświetlającegoźródła laserowego może być bardzo różna w zależności odpotrzeb systemu w którym działa ostrzegacz. Może ona byćzgrubna (około 45°), średnia (kilkanaście stopni) lub wysoka:rzędu jednego stopnia lub mniej. Odbierane promieniowaniemoże być emitowane przez różne źródła laserowe. Lasery stosowanena współczesnym polu walki pracują w tzw. oknachatmosferycznych (0,5...1,8 µm, 2,0...2,5 µm, 3,5...4,2 µmi 8,5...12,5 µm) w szerokim zakresie długości fal od bliskiejpodczerwieni (lasery półprzewodnikowe 0,85...0,95 µm, laserNd:YAG 1,06 µm, laser Er:YAG 1.54 µm), do dalekiej podczerwieni:(laser CO 2 10,6 µm). Laserowe układy ostrzegającepowinny więc działać w szerokim zakresie spektralnym, obejmującjak najwięcej aktualnie stosowanych źródeł laserowych.Zadaniem urządzenia wykrywającego promieniowanie laserowejest przekazanie informacji o fakcie oświetlenia, określeniekierunku z którego nastąpiło oraz ewentualnie określenierodzaju źródła oświetlającego, tzn. czy jest to dalmierz, oświetlaczlub nadajnik sterujący pociskami prowadzonymiw wiązce laserowej (metoda LBR - Laser Beam Reading).System wykrywania promieniowania laserowego LWR-H w wersjidla śmigłowcaLaser warning receiver for helicoptersCharakterystyka konstrukcji parametrówurządzeń ostrzegającycho promieniowaniu laserowymW tabeli 1. przedstawiono czołgowe urządzenia wykrywająceoświetlenie promieniowaniem laserowym produkowane podkoniec XX wieku. Dawały one wyświetlaną informację o podstawowychzagrożeniach takich jak dalmierz i oświetlaczw pełnym zakresie kąta azymutu i dla różnych kątów elewacji.Rozdzielczość kierunkowa w poziomie tych urządzeń byłazwykle zgrubna lub średnia. Zakres spektralny ich działaniazwiązany był z typami laserów stosowanych w tym czasie napolu walki. Widać tu doskonale zmieniające się tendencje rozwojowetych urządzeń. Z jednej strony w ofercie są obecnedotychczasowe rozwiązania wykrywające lasery z zakresu94 ELEKTRONIKA 5/<strong>2009</strong>
spektralnego 0,6...1,1 µm (lasery półprzewodnikowe i laserNd:YAG), ale też (m.in. jako opcje) urządzenia uwzględniającezapotrzebowanie na tzw. zakres „bezpieczny dla oka”(powyżej 1,4 µm) na zakres 0,6...1,6 µm (laser Er:YAG na fali1,54 µm). W latach 90. wzrosło także zainteresowanie konstrukcjąwykrywaczy obejmujących swym działaniem dalekąpodczerwień tzn. na zakres 0,6...12 µm (tab. 1), głównie z powoduwprowadzenia do uzbrojenia dalmierzy wykorzystującychlaser CO 2 (10,6 µm). Działania te były podyktowanez jednej strony nową tendencją konstrukcji laserówspełniających wymagania bezpieczeństwa dla oka, a z drugiejstrony lepszymi właściwościami transmisyjnymi atmosferydla źródeł laserowych pracujących w zakresie dalekiejpodczerwieni. W rozwiązaniach technicznych przeważałykonstrukcje stosujące pojedyncze głowice detekcyjne. Było tozwiązane z faktem, iż przy rozbieżnościach wiązki 1 mradi większych oraz zakładanych warunkach użycia taktycznegodalmierzy (typowo odległości powyżej 2 km) i oświetlaczy (typowo3…10 km) pojedyncza głowica zapewniała wystarczającoduże prawdopodobieństwo wykrycia promieniowania.Użycie pojedynczej głowicy było w tych warunkach możliwetakże z tego powodu, iż wymagany zakres spektralnyurządzeń wykrywających można było z łatwością zapewnićstosując pojedynczy detektor (np. fotodiodę krzemową).Obecność w ofercie systemów oferujących wykrywanie pociskówkierowanych wiązką laserową była niewielka (tab. 1).Sytuacja zmienia się już na początku XXI w. (tab. 2). Prawiekażda z firm oferujących układy ostrzegania laserowegodla śmigłowców umożliwia wykrywanie zarówno dalmierzyi oświetlaczy laserowych, jak też pocisków kierowanychw wiązce laserowej. Jest to związane z rozwojem produkcji tejgrupy pocisków charakteryzujących się brakiem możliwościzakłócania toru ich lotu. Jednocześnie można zaobserwowaćzwiększenie w proponowanych rozwiązaniach liczby głowicdetekcyjnych, związane zarówno ze zmianą kształtu platformyprzenoszenia (czołg/helikopter), ale także z koniecznościąutrzymania odpowiedniego prawdopodobieństwa wykryciaprzy zmniejszającej się rozbieżności wiązki w produkowanychlaserach. W dalszym ciągu utrzymuje się zainteresowanie zakresemdalekiej podczerwieni mimo, iż konstrukcje wykorzystującelaser CO 2 są rozwijane głównie przez USA.Analizując dane przedstawione w tab. 1 i 2 łatwo zauważyć,że firmy produkujące ostrzegacze laserowe na ogółproponują konstrukcje pracujące w pierwszym oknie atmosferycznym0,5...1,8 µm oraz ewentualnie rozszerzenie zakresuwidmowego jako opcje urządzenia. Problem odbioruw szerokim zakresie widmowym (0,8...11 µm) rozwiązujądwoma sposobami. Proponują zamienne wersje głowic tegosamego urządzenia, każda z detektorami na inny zakres widmowylub stosują w jednym systemie kilka różnych głowic jednocześnie,każda z detektorami na inny zakres widmowy. Natym tle korzystnie wypadają systemy szerokopasmowe typuTab.1. Parametry wybranych czołgowych systemów LWR z lat 1995-1999 Tabl. 1. Several parameters of tank LWR’s produced in 90-ties [4]TypFirmaPaństwoLWD 2Avimo Wlk.Bryt.LWS-2AmcoramIzraelLTS 1AtcopPakistanLIRD 1/3FotonaSłoweniaCerberusHelio MirrorCp.COLDSLFKNiemcyMTEMoked Eng.IzraelWPL -1PCOPolskaSSC-1PCOPolskaAN/ANVR1RaytheonUSAPole widzeniapoziompion360°-12/47°-12/90°360° 360°-15/90°360°-20/60°360° 360°+/-45°360° 360°60°360°-6/20°360°110° LBRRozdzielczośćpoziom15° - 15°15° przód30° bok105° tył15° 3/1,6° - 50°12° przód30° bok36° tył2°Widmo [µm] 0,4...1,6 - 0,8...1,6LIRD 1/30,66...1,10,7...1,60,53...1,10,4...1,72...55...12- 0,5...1,1 0,53...11 0,5...1,6Informacja:dalmierzoświetlaczprow.w wiązce++-++-++-++-++-++-++-++-++-+++Wyświetlaczkierunków+ + + + + + + + + +Liczba głowic1...12+ 1 górna3 1 1 1 - 1 4 4 4Dynamika - - - - - > 80 dB - - > 80 dB -FAR - - - - - - - -
- Page 5 and 6:
konstrukcje technologie zastosowani
- Page 9 and 10:
Streszczenia artykułów • Summar
- Page 12 and 13:
Wyznaczanie strat propagacjiw obsza
- Page 14 and 15:
gdzie: R 0 - jest podwójnym wspó
- Page 16 and 17:
Rys. 8. Porównanie obliczeń teore
- Page 18 and 19:
Rys. 1. Schemat strukturalny system
- Page 20 and 21:
- tematyka morska będąca punktem
- Page 22 and 23:
• System dalekosiężnej identyfi
- Page 24:
wdrożenia Planu implementacji stra
- Page 27 and 28:
Rys. 2. Zakresy długości fal w ob
- Page 29 and 30:
dycyjne lasery bazują na przejści
- Page 31 and 32:
PodsumowanieRys. 6. Podział koszt
- Page 33 and 34:
Występowanie zjawiska kaskady elek
- Page 35 and 36:
czerwieni (0,785; 0,85 oraz 1,55 µ
- Page 37 and 38:
Rys. 10. Zasada działania pierwsze
- Page 39 and 40:
Ze względu na większą masę efek
- Page 41 and 42:
Konstrukcje przyrządówNajwiększy
- Page 43 and 44:
efektywnej nośników, co zmniejsza
- Page 45 and 46: [58] R. Bates, S. A. Lynch, D. J. P
- Page 47 and 48: W ramach projektu zbadano wpływ do
- Page 49 and 50: konania izolacji elektrycznej zasto
- Page 51 and 52: Technologia MOCVD materiałów zawi
- Page 53 and 54: kowo niska ruchliwość wynika z za
- Page 55 and 56: W Europie, prace głównie prowadzo
- Page 57 and 58: a)b)Rys. 7. Zależność koncentrac
- Page 59 and 60: pełni 90. okresów supersieci, w k
- Page 61 and 62: persieci są większe niż w HgCdTe
- Page 63 and 64: [14] Brown G.J.: Type-II InAs/GaInS
- Page 65 and 66: Rys. 2. Przykład heterostruktury f
- Page 67 and 68: a)b)Rys. 7. Spektralne charakteryst
- Page 69 and 70: [4] Piotrowski J.: Hg1-xCdxTe Infra
- Page 71 and 72: w ten sposób było dyskwalifikowan
- Page 73 and 74: Rys. 7. Zależność nierówności
- Page 75 and 76: Metoda funkcji Greena w modelowaniu
- Page 77 and 78: zującej dz = a. Przy ustalonych E
- Page 79 and 80: Na rysunku 5b. pokazano gęstość
- Page 81 and 82: obszar z nią związany. Zatem gdy
- Page 83 and 84: Rys. 9. Widma PR (czarne krzywe u d
- Page 85 and 86: [4] Misiewicz J., Sęk G., Kudrawie
- Page 87 and 88: a)Rys. 1. Schemat układu pomiarowe
- Page 89 and 90: Znaczącym krokiem w kierunku wykor
- Page 91 and 92: ie przejść równej 64 wynosi 16 m
- Page 93 and 94: W tabeli 1. zebrano kilka dostępny
- Page 95: oddali się od wyrzutni na odległo
- Page 99 and 100: TypProducentPaństwoPole widzenia:w
- Page 101 and 102: Konfiguracja opracowanego systemuPo
- Page 103 and 104: Rys. 8. Wykres fluktuacji amplitudy
- Page 105 and 106: Aktywna antena radiolokacyjna na pa
- Page 107 and 108: W każdym z torów jest włączony:
- Page 109 and 110: ardzo niskiego poziomu listków boc
- Page 111 and 112: Tab. 1. Rodzaje laserów na szkle i
- Page 113 and 114: Fluorescencja jest jednym z rodzaj
- Page 115 and 116: Większa szerokość linii emisyjne
- Page 117 and 118: 0,3...1,6. Im mniejsza jest wartoś
- Page 119: Zjawisko ogniskowania fototermiczne