Способ создания активных помех лазерным средствам дальнометрирования

 

Изобретение относится к области способов создания активных помех импульсным лазерным дальномерам (ЛД) объектов военной техники (например, бронетанковой), использующих в качестве рабочего тела твердотельные, полупроводниковые и газовые лазеры. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности введения в дальномеры противника ложной дальности до защищаемого объекта, снижение вероятности попадания снаряда в защищаемый объект. Сущность изобретения заключается в установке на защищаемый образец лазерных излучателей, работающих на длинах волн дальномеров противника, и генерировании ими непрерывной последовательности импульсов в сторону противника, период следования которых меньше времени прохождения измерительного импульса дальномера противника до защищаемого объекта и обратно с длительностью импульсов 10-40 нс и мощностью, обеспечивающей срабатывание фотоприемных устройств дальномера противника. Частоту следования импульсов лазерного излучения меняют во времени случайным образом в диапазоне 40-150 кГц. При измерении дальности до противника из защищаемого объекта источник активных помех или отключают или смещают длину волны своего дальномера по отношению к источнику активных помех. Угловую расходимость источника активных помех меняют в зависимости от дальности до противника. 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области способов создания активных помех импульсным лазерным дальномерам (ЛД) объектов военной (например, бронетанковой) техники, использующих в качестве рабочего тела твердотельные, полупроводниковые и газовые излучатели.

Известны различные способы постановки активных помех ЛД противника, направленные на снижение их эффективности, что, в конечном итоге, сказывается на эффективности применения вооружения (например, дымовые и аэрозольные завесы, поглощающие лазерное излучение, поглощающие покрытия, снижающие коэффициент отражения излучения, уголковые отражатели - имитаторы ложных целей и т.д.). Вместе с тем, известные способы имеют недостатки, связанные со снижением эффективности собственного вооружения, невозможностью перекрыть весь спектр применяемых в дальномерах в настоящее время длин волн (от 0,63 до 10,6 мкм), существенными габаритными размерами и недостаточной эффективностью.

Известен также способ создания активных помех с помощью постановщика помех ТШУ1-7 в спектральном диапазоне 0,7...2,5 мкм, который позволяет вводить ложный сигнал в лазерную систему наведения ПТУР противника /1/.

Наиболее близким по технической сущности является способ защиты объекта от оптико-электронных средств разведки и наведения оружия противника /1/, заключающийся в обнаружении облучения объекта лазерным излучением оптическими датчиками и автоматической постановке аэрозольных помех (эффективных в спектральном диапазоне 0,4. ..14 мкм) между своим объектом и объектом противника с помощью дымовых гранат.

Применение этого способа уменьшает эффективность работы дальномеров противника примерно в три раза, а также снижает вероятность попадания ПТУР (типа Milan, Drakon, Copperhead и др.) /1/.

Недостатками рассмотренного способа создания активных пoмеx являются: недостаточное быстродействие системы, связанное с инерционностью механических приводов системы; зависимость эффективности системы постановки аэрозольных помех от внешних атмосферных условий; ограниченный запас дымовых гранат.

Целью настоящего изобретения является искажение истинной дальности до защищаемого объекта в процессе измерения дальности противником с помощью импульсного ЛД, снижение вероятности его поражения.

Поставленная цель достигается путем постоянной генерации в сторону противника импульсного лазерного излучения, обеспечивающего ввод ложной дальности в лазерные дальномеры противника.

Для обоснования возможности практической реализации предлагаемого способа проведем расчеты по обоснованию количественных требований к параметрам лазерного излучателя.

В качестве примера рассмотрен типовой импульсный лазерный дальномер со следующими основными параметрами: длина волны λ = 1,06; 1,54 и 10,6 мкм; импульсная мощность Р_imp=10⁷ Вт; частота повторения импульсов f_imp=0,2Гц; длительность импульса τ_imp = 40•10^-9c; диаметр зрачка d₀=5 см; коэффициенты пропускания входной и выходной оптики τ₁ = 0,6, τ₂ = 0,6; расходимость луча γ = 0,5 мрад;
расходимость отраженного излучения от цели γ_p = π•1000 мрад;
коэффициент отражения излучения целью ρ_λ = 0,1;
площадь цели (лобовая проекция танка) S=6•10⁴ см².

При этом средняя мощность излучения ЛД за период повторения импульсов будет равна
P_imp•τ_imp•f_imp = 0.08 Вт.
Для расчета мощности отраженного от цели сигнала (в функции от метеорологической дальности видимости Sm, км, дальности до цели D, км и длины волны λ, мкм), поступающего на фотоприемное устройство ЛД, использована формула, полученная на основе преобразования выражений из работы /2/

где

- показатель ослабления излучения аэрозольной составляющей атмосферы, 1/км.

Минимальное значение мощности отраженного от цели сигнала на фотоприемном устройстве ЛД в нормальных погодных условиях при Sm=5 км, D=5 км и λ = 1,06; 1,54 и 10,6 мкм составит 7,54208Е-8; 2,66661Е-7 и 2,94193Е-6 Вт соответственно.

Минимальная частота повторения импульсов лазерного излучения, вызывающего ложное срабатывание ЛД в процессе измерения дальности, определяется выражением (2*D/300000)^-1 и составляет: при D=2км f_min=75000 Гц; при D=2,5 км f_min=60000 Гц; при D=3 км f_min=50000 Гц; при D=3,5 км f_min=43000 Гц; при D=4 км f_min=37500 Гц.

Для определения требуемой максимальной мощности излучения источника лазерных помех приняты следующие исходные данные:
коэффициент пропускания оптики τ_L = 0,6;
длительность импульса τ_imp = 10•10^-9c;
частота импульсов f_imp=1,5•10⁵ Гц (в 2 раза больше минимальной частоты повторения импульсов лазерных помех, что приведет к вводу ложной дальности в ЛД в 2 раза ниже истинной);
расходимость излучения γ_L = 100,200...500 мрад;
Sm=4км и D=4км (для обеспечения гарантированного значения мощности излучателя).

Расчет максимальной импульсной мощности источника помех произведен по полученной на основе преобразования выражений из работы /2/ формуле

Результаты расчета представлены в таблице.

Анализ результатов расчета показывает, что импульсная мощность лазерного излучателя помех на два порядка ниже импульсной мощности ЛД, но его средняя мощность выше за счет большей частоты повторения импульсов при приблизительно одинаковой их длительности.

Реализация таких излучателей возможна при использовании полупроводниковых лазеров, которые в зависимости от типа полупроводника перекрывают весь диапазон излучения от ультрафиолетовой до дальней ИК (более 30 мкм) области и имеют высокий КПД (до 100%) /2/.

При периоде следования импульсов источника лазерных помех меньше времени прохождения измерительного импульса от ЛД до защищаемого объекта и обратно (при примерно равной длительности импульсов) и мощности, достаточной для срабатывания фотоприемного устройства ЛД, в процессе цикла измерения дальности до защищаемого объекта происходит ввод ложной дальности до цели, которая будет ниже истинной пропорционально отношению времени прохождения измерительного импульса от ЛД до цели и обратно к периоду следования импульсов лазерного излучателя. При этом для еще большего введения в заблуждение противника относительно истинной дальности до цели частоту следования импульсов лазерного излучения меняют случайным образом в диапазоне частот 40.. . 150 кГц. Изменение частоты излучения приводит к тому, что при каждой последующей попытке измерения дальности противник будет каждый раз получать разные значения дальности, отличные от истинной. С одной стороны это приводит к ошибкам ввода угла прицеливания в прицел и снижению вероятности попадания снаряда в защищаемый объект, а с другой - потерей времени на повторные измерения дальности, уменьшению боевой скорострельности. Попытки оценки дальности до защищаемого объекта глазомерным способом будут сопровождаться большими ошибками (20% от измеряемой дальности) и также снижением вероятности попадания снаряда в защищаемый объект.

Для обеспечения уверенного попадания объекта с ЛД в поле воздействия излучателя должна быть выбрана угловая расходимость лазерного излучения на заданной дальности исходя из тактических требований (при γ=500 мрад излучение накрывает круг диаметром 500 м на дальности 1 км). При этом будут подавлены все средства дальнометрирования противника, находящиеся в этой зоне.

Для обеспечения измерения дальности до целей дальномером своей машины помеху на длине волны своего дальномера не ставят, или производят автоматическое отключение источника лазерных помех на время измерения дальности.

По сравнению с известными заявляемый способ достаточно прост в реализации при использовании современной элементной базы (полупроводниковых излучателей), позволяет ставить активные помехи практически в любом спектральном диапазоне работы ЛД, обладает высокой эффективностью, повышающей, в конечном итоге, защищенность объекта ВВТ.

Источники информации
1. Комплекс оптико-электронного подавления "Штора-1" / JANE'S, Электронно-оптические системы, 1998.

2. Справочник по лазерной технике. Киев: Техника, 1978. -288 с.

Формула изобретения

1. Способ создания активных помех лазерным средством дальнометрирования, заключающийся в постановке оптических помех в определенную область пространства, отличающийся тем, что на защищаемом объекте устанавливают лазерные излучателя, работающие на длинах волн дальномеров противника, и ими в преддверии ведения боевых действий генерируют непрерывную последовательность импульсов в определенном секторе в сторону противника, период следования которых меньше времени прохождения измерительного импульса дальномера противника до защищаемого объекта и обратно с длительностью импульсов 10-40 нс и мощностью, обеспечивающей срабатывание фотоприемного устройства дальномера противника.

2. Способ создания активных помех лазерным средствам дальнометрирования по п. 1, отличающийся тем, что величину угловой расходимости лазерного излучения меняют в зависимости от дальности до противника.

3. Способ создания активных помех лазерным средствам дальнометрирования по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения ввода случайного ложного значения дальности в дальномер противника частоту следования импульсов лазерного излучения меняют во времени случайным образом в диапазоне частот 40-150 кГц.

4. Способ создания активных помех лазерным средствам дальнометрирования по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения измерения дальности до целей дальномером своей машины, работающем на длине волны источника лазерных помех, производят автоматическое отключение источника лазерных помех на время измерения дальности.

5. Способ создания активных помех лазерным средствам дальнометрирования по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения измерения дальности до целей дальномером своей машины его длину волны смещают по отношению к длине волны источника лазерных помех.

РИСУНКИ

Рисунок 1