CN103344953A - 一种反制激光雷达和激光制导的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反制激光雷达和激光制导的系统及方法，系统设有激光波谱多波段阵列组合接受器、信息处理控制中心和执行机构；本发明的方法操作步骤是；安装好激光波谱多波段阵列组合接受器，若接受器受到敌方激光照射后，瞬时产生荧光光谱输送到信号处理控制中心；控制中心的接收荧光信息装置将主要特征荧光光谱放大，和滤除荧光背景后的指纹状光谱送到光谱智能中央处理装置，将敌方激光照射产生的荧光光谱与计算机中标准荧光物质的标准光谱进行对比分析，判定出敌方激光的具体波长，并在显示装置上显示，同时判定是否启动报警装置和启动干扰装置电钮；即执行施放吸波气溶胶或烟幕等反制措施。本系统的检测分析方法具有唯一性、迅速性和准确性。

Description

一种反制激光雷达和激光制导的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种反制激光雷达和激光制导的系统及方法，具体地说是涉及一种对敌方激光雷达或激光制导跟踪发射不同波长的激光进行快速检测和识别的系统及方法，然后立即采取反制措施，启动报警，和/或启动施放具有相针对敌方发射激光波长的强烈吸波作用的气溶胶或遮光作用的烟幕。

背景技术

当前激光雷达和激光制导系统及技术日趋成熟，它们与太空卫星定位系统、空中侦测系统和计算机快速处理系统等相结合，呈现出快速准确发现敌方目标，并有效打击敌方在空中、地面和海洋中的各种目标。随着激光雷达和激光制导系统技术不断发展，采用可以发射不同波长的激光雷达和激光制导系统，以突破对方的防范和干扰，是一个重要的发展方向。因此，建立对敌方激光雷达和激光制导系统的激光波长的快速检测和识别，并迅速启动我方已被敌方激光雷达照射或已被敌方雷达跟踪的报警系统，结合已经识别确定的敌方激光雷达发射的激光制导具体波长，启动施放具有相针对敌方激光波长的吸波气溶胶或遮光作用烟幕，是一种有效的反制激光雷达和激光制导的措施。

但目前要做到所述的快速检测和识别敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光波长，还存在如下问题：必须建立一个反制激光雷达和激光制导的系统；需要开发一种用于跟踪和捕获到敌方激光雷达照射或激光制导的信息的激光波谱多波段阵列组合接受器；必须建立激光诱导荧光光谱的主要特征荧光光谱和指纹状荧光光谱的标准图谱，以及快速识别并判断敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光波长的方法及快速提出反制措施并执行反制行动。

发明内容

本发明的目的是为了解决检测和防范敌方激光雷达的照射和敌方激光制导系统的跟踪，提出一种对敌方激光雷达照射或激光制导跟踪的激光波长快速发现、检测和识别的系统及方法，以便迅速做出决策，启动应对的反制措施。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提出一种反制激光雷达和激光制导的系统，包含激光波谱多波段阵列组合接受器、信息处理控制中心和执行机构；

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器设有网格组合接受面，荧光探测器和旋转支架，旋转支架安装在网格组合接受面后侧，激光波谱多波段阵列组合接受器由光电一体机控制，通过控制旋转支架作360度旋转，以自动调节达到接受敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光的最佳方位；所述的激光波谱多波段阵列组合接受器用于捕获敌方激光雷达或激光制导跟踪发射的激光，并瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度的荧光探测器接收后输送进入信号处理控制中心；

所述的信号处理控制中心包含接收荧光信息装置、光谱智能中央处理装置、计算机和显示装置，接收荧光信息装置与光谱智能中央处理装置通过光纤连接，光谱智能中央处理装置与计算机双向互联，光谱智能中央处理装置还分别与显示装置、报警装置和干扰装置连接；所述的接收荧光信息装置含有光电倍增管的放大电路和滤波电路；所述的计算机用于存储已知的不同化学物资组成的系列标准荧光材料在不同波段激光的照射下发出系列不同特征的荧光图谱，有主要特征荧光光谱和滤除荧光背景后的指纹状荧光光谱，作为分析判断激光照射波长的标准图谱；所述的光谱智能中央处理装置用于分析、比对及判定检测到的敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光具体波长，并在显示装置上显示检测与判定结果，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮；

所述的执行机构设有报警装置和执行干扰装置，执行干扰装置用于施放对具体激光波长有效吸波的气溶胶或者施放具有遮光作用的烟幕。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器的网格组合接受面为圆弧网格状或矩形网格状组合接受面，采用横向和纵向、以小方格阵列形式有序依次排列组合的接受面，接受面中组合有不同激光波段的不同化学物质组成的a、b、c标准荧光材料和d反光材料，或在使用时根据使用的领域，通过具体需要减少或者增加波段的设置区间及组合排列方式。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器在网格组合接受面空间中心或四周设置有1～5个高灵敏度的荧光探测器；通过调整荧光探测器的角度用于配合网格组合接受面中小方格荧光材料和反光材料的倾斜角度相向微调节，以达到提高荧光信息接受与检测的灵敏度。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器中的的a、b、c，d材料，含有稀土激活的硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐，硫化物类荧光材料以及反光膜材料。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器中通过使用不同的荧光材料和反光膜材料，实现将接收的波段分为100～200 nm； 201～300nm；301～400nm； 401～500nm； 501～600nm；601～700 nm。

本发明还提供一种应用上述的系统进行反制激光雷达和激光制导的方法，按以下步骤操作：

⑴、安装好激光波谱多波段阵列组合接受器，通过光电一体机控制旋转支架，使网格状组合接受面360度旋转，调节网格状组合接受面达到接受敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光的最佳方位；

⑵、激光波谱多波段阵列组合接受器一旦接受到敌方激光雷达或激光制导跟踪发射的激光照射后，瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度荧光探测器接收后输送到信号处理控制中心；

⑶、信号处理控制中心的接收荧光信息装置对接收的荧光光谱进行处理，将主要特征荧光光谱峰放大处理，其余光谱在滤除荧光背景后保留下指纹状荧光光谱；经过处理后的荧光图谱信息通过光纤送到光谱智能中央处理装置；

⑷、在计算机中通过将已知的化学物资组成的系列标准荧光材料发出的不同系列的主要特征荧光光谱和滤除荧光背景后的指纹荧光光谱，制成激光照射波长的标准图谱；预先存储在程序中；

⑸、光谱智能中央处理装置将检测到的敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光照射产生的荧光光谱与计算机中存储的标准物质荧光图谱进行对比，光谱智能中央处理装置经过分析对比后，判定出敌方发射激光的具体波长，并在显示装置上显示，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮；

⑹、光谱智能中央处理装置若判定需要报警则启动报警装置报警；若判定需要执行机构执行干扰，则根据不同环境，干扰装置执行施放针对具体激光波长有效吸波的气溶胶或者施放具有遮光作用的烟幕。

本发明的一种反制激光雷达和激光制导系统及方法，实现检测和识别敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光波长是根据激光诱导荧光的原理，采用已知的不同化学物质组成的标准荧光材料，在不同波段激光的照射激发下发出系列不同特征的标准荧光图谱，其中包括：主要特征荧光光谱和滤除荧光背景后的其它指纹状荧光光谱；然后将激光波谱多波段阵列组合接受器在敌方激光雷达照射下发出的系列荧光光谱数据，经过接收荧光信息装置处理后测定的荧光光谱，与计算机中标准荧光物质的主要特征荧光光谱和指纹状荧光光谱，分别进行对比、分析，从而根据特定化学物质组成的标准荧光材料的发射光谱标准特征与细微光谱信息，依据荧光光谱数据反向推定敌方激光雷达或激光制导跟踪系统所发射激光的具体波长。本方法由于采用系统中的光谱智能处理装置及计算机，依据主要特征荧光光谱与滤除背景后的指纹状荧光光谱与标准样本分析、对比，本系统的检测、分析方法具有唯一性、迅速性和准确性。

本发明的一种反制激光雷达和激光制导系统及方法与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明提供一种激光波谱多波段阵列组合接受器，设计科学，旋转灵活，能够快速、准确检测到敌方激光雷达或激光制导系统发射的激光。本发明提供的反制激光雷达和激光制导的系统整体结构简单，操作方便，可以在各种复杂环境条件下使用，其检测结果具有可靠性。

（2）本发明的一种反制激光雷达和激光制导的系统及方法，能够快速、准确判定敌方激光照射或激光制导跟踪所发射激光的具体波长，并可迅速采取有效干扰或者采取其它有针对性的反制措施。本系统的检测、分析方法具有唯一性、迅速性和准确性，具有广泛的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明一种反制激光雷达和激光制导的系统的结构框图。

图2 为圆弧网格状激光波谱多波段阵列组合接受器结构示意图。

图3为圆弧网格状组合接受面结构示意图。

图4为矩形网格状激光波谱多波段阵列组合接受器结构示意图。

图5为矩形网格状组合接受面结构示意图。

图6为圆弧网格状激光波谱多波段阵列组合接受器中a格标准荧光材料的主要特征光谱和指纹光谱图。

图7为圆弧网格状激光波谱多波段阵列组合接受器中a格标准荧光材料激发光谱图。

图8为矩形网格状激光波谱多波段阵列组合接受器b格标准荧光材料的主要特征光谱和指纹光谱图。

图9为矩形网格状激光波谱多波段阵列组合接受器b格标准荧光材料激发光谱图。

图10为圆弧网格状激光波谱多波段阵列组合接受器c格标准荧光材料的主要特征光谱图。

图11为圆弧网格状激光波谱多波段阵列组合接受器c格标准荧光材料激发光谱。

上述图中：1-圆弧网格状组合接受面，2-荧光探测器，3-旋转支架，4-矩形网格状组合接受面，a为(Y,Gd) Al₃(BO₃)₄:Eu³⁺ 荧光材料，b为Sr_1.9Mg_0.1SiO₄: Eu³⁺荧光材料， c为Y_2.50Ce_0.30Gd_0.2Al₅O₁₂，d为反光膜的材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：本发明提供的一种反制激光雷达和激光制导的系统，其结构框图如图1所示，包含激光波谱多波段阵列组合接受器、信息处理控制中心和执行机构。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器采用圆弧网格状组合接受面1，参见图2，设有荧光探测器2和旋转支架3，旋转支架3安装在圆弧网格状组合接受面1后侧，在圆弧网格状组合接受面1的空间中心设置有1个高灵敏度的荧光探测器2；通过调整荧光探测器2的角度用于配合圆弧网格状组合接受面1中小方格a、b、c标准荧光材料和d反光材料的倾斜角度相向微调节，以达到提高荧光信息接受与检测的灵敏度。

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器由光电一体机控制，通过控制旋转支架3使圆弧网格状组合接受面1作360度旋转，以自动调节达到接受敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光的最佳方位；一旦激光波谱多波段阵列组合接受器中任一种标准荧光材料和反光材料捕获到敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光，就瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度的荧光探测器接收后输送进入信号处理控制中心。

所述的信号处理控制中心包含接收荧光信息装置、光谱智能中央处理装置、计算机和显示装置，接收荧光信息装置与光谱智能中央处理装置通过光纤连接，光谱智能中央处理装置与计算机双向互联，光谱智能中央处理装置还分别与显示装置、报警装置和干扰装置连接；所述的接收荧光信息装置含有光电倍增管的放大电路和滤波电路；所述的计算机存储了系列标准物质被激光照射后所发射的荧光波长标准图谱；所述的光谱智能中央处理装置用于分析、比对及判定检测到的敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光具体波长，并在显示装置上显示检测与判定结果，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮。

所述的执行机构设有报警装置和执行干扰装置，执行干扰装置用于施放对具体激光波长有效吸波的气溶胶或者施放具有遮光作用的烟幕。

参见图3，圆弧网格状组合接受面1采用横向和纵向、以小方格阵列形式有序依次排列组合的接受面，接受面中组合有不同激光波段的不同化学物质组成的a、b、c标准荧光材料和d反光材料，也可以在使用时根据使用的领域，通过具体需要减少或者增加波段的设置区间及组合排列方式。设本实施例接受面网格a中的物质为(Y,Gd) Al₃(BO₃)₄:Eu³⁺ 荧光材料。

应用所上述的的反制激光雷达和激光制导系统，进行反制激光雷达和激光制导的方法，其操作步骤为：

⑴、安装好圆弧网格状的激光波谱多波段阵列组合接受器，通过光电一体机控制旋转支架3，使圆弧网格状组合接受面1能360度旋转。

⑵、采用假定的敌方激光照射圆弧网格状组合接受面1，其中心空间布置有1个高灵敏度荧光探测器2。当圆弧网格状组合接受面1旋转时，其中网格a中的(Y,Gd)Al₃(BO₃)₄:Eu³⁺ 荧光材料接受到激光时，瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度荧光探测器2接收后输送到信号处理控制中心。

⑶、信号处理控制中心的接收荧光信息装置接收了信息，其中通过光电倍增管对主要特征光谱放大，其余部分信息通过滤除荧光背景后剩下指纹光谱信息，分别通过光纤进入光谱智能中央处理装置。

⑷、在计算机中程序中预先存储好系列标准物质在激光照射下所发射荧光波长的标准图谱。

⑸、光谱智能中央处理装置将检测到的激光荧光图谱与计算机中存储的 (Y,Gd) Al₃(BO₃)₄:Eu³⁺荧光材料标准图谱进行分析、对比；其主要特征光谱610nm和626nm与标准荧光物质a的Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁对应；其较弱的指纹光谱590nm与标准荧光物质a的Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁跃迁相对应，参见图6、7，因此可以判断出敌方发射的激光波长为260nm紫外光，并在显示装置上显示，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮。

⑹、光谱智能中央处理装置若判定需要报警则启动报警装置报警；若判定需要执行机构执行干扰，则启动施放对260nm紫外激光有强烈吸光的特定气溶胶反制措施。

实施例2：本实施例应用实施例1提供的一种反制激光雷达和激光制导的系统，不同的是系统中采用矩形网格状组合接受面4的激光波谱多波段阵列组合接受器，设有荧光探测器2和旋转支架3。参见图4，矩形网格状组合接受面4的中心空间及四周共设置有5个高灵敏度的荧光探测器。参见图5，设本实施例矩形网格状组合接受面4网格b中的物质为Sr_1.9Mg_0.1SiO₄: Eu³⁺荧光材料。

进行反制的方法是：采用假定的敌方激光照射矩形网格状激光波谱多波段阵列组合接受器，当矩形网格状接受面4旋转一定角度，以最佳接受照射方位面对网格b激光照射方位；其网格b倾角度与5个高灵敏度荧光探测器2协同调节，达到发射荧光光谱与5个荧光探测器2接受荧光光谱角度的对应性，网格b中的Sr_1.9Mg_0.1SiO₄: Eu³⁺荧光材料，接受到激光照射后，瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度荧光探测器2接收后输送到信号处理控制中心。信号处理控制中心的接收荧光信息装置收到荧光信息，其主要特征光谱通过光电倍增放大，另外部分信息通过滤除荧光背景后剩下的指纹光谱信息，它们分别通过光纤进入光谱智能中央处理装置与计算机中Sr_1.9Mg_0.1SiO₄: Eu³⁺荧光材料标准图谱进行分析、对比；其主要特征光谱590nm和612nm与标准荧光物质b的Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁跃迁和⁵D₀→⁷F₂跃迁相对应，参见图8；其较弱的指纹状荧光光谱为652nm和702nm与标准荧光物质b的⁵D₀→⁷F₃跃迁和⁵D₀→⁷F₄跃迁相对应；参见图9，可以判断出照射的激光波长为395nm近紫外光。同时启动报警装置，并启动施放有遮光作用的烟幕反制措施。

实施例3：本实施例应用实施例1提供的一种反制激光雷达和激光制导的系统，不同的只是激光波谱多波段阵列组合接受器的圆弧网格状组合接受面1网格c中的物质为Y_2.50Ce_0.30Gd_0.2Al₅O₁₂荧光材料。当网格c 中的Y_2.50Ce_0.30Gd_0.2Al₅O₁₂荧光材料受到激光照射，瞬时产生荧光光谱，接收荧光信息装置收到的荧光信息进行处理后，通过光纤进入光谱智能中央处理装置，与计算机中Y_2.50Ce_0.30Gd_0.2Al₅O₁₂荧光材料标准图谱进行分析、对比；参见图10，其主要特征光谱为540nm黄光，与标准荧光物质c的Ce³⁺和²F_7/2→5D跃迁对应，其指纹光谱特别弱可以忽略；参见图11，可以判断出照射的激光波长为468nm蓝光；同时启动报警装置，并启动施放对468nm蓝光激光有强烈吸光作用的特定气溶胶反制措施。

本发明提供了反制激光雷达和激光制导的系统及方法，能快速、准确检测和识别敌方激光照射或激光制导跟踪所发射激光的具体波长，达到能迅速采取有效干扰或采取有针对性的反制措施。本系统的检测、分析方法具有唯一性、迅速性和准确性，具有广泛的推广应用价值。

Claims (6)

1.一种反制激光雷达和激光制导的系统，包含激光波谱多波段阵列组合接受器、信息处理控制中心和执行机构；其特征在于：

所述的激光波谱多波段阵列组合接受器设有网格组合接受面，荧光探测器和旋转支架，旋转支架安装在网格组合接受面后侧，激光波谱多波段阵列组合接受器由光电一体机控制，通过控制旋转支架作360度旋转，以自动调节达到接受敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光的最佳方位；所述的激光波谱多波段阵列组合接受器用于捕获敌方激光雷达或激光制导跟踪发射的激光，并瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度的荧光探测器接收后输送进入信号处理控制中心；

所述的信号处理控制中心包含接收荧光信息装置、光谱智能中央处理装置、计算机和显示装置，接收荧光信息装置与光谱智能中央处理装置通过光纤连接，光谱智能中央处理装置与计算机双向互联，光谱智能中央处理装置还分别与显示装置、报警装置和干扰装置连接；所述的接收荧光信息装置含有光电倍增管的放大电路和滤波电路；所述的计算机用于存储已知的不同化学物资组成的系列标准荧光材料在不同波段激光的照射下发出系列不同特征的荧光图谱，有主要特征荧光光谱和滤除荧光背景后的指纹状荧光光谱，作为分析判断激光照射波长的标准图谱；所述的光谱智能中央处理装置用于分析、比对及判定检测到的敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光具体波长，并在显示装置上显示检测与判定结果，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮；

所述的执行机构设有报警装置和执行干扰装置，执行干扰装置用于施放对具体激光波长有效吸波的气溶胶或者施放具有遮光作用的烟幕。

2.根据权利要求1所述的一种反制激光雷达和激光制导的系统，其特征在于：所述的激光波谱多波段阵列组合接受器的网格组合接受面为圆弧网格状或矩形网格状组合接受面，采用横向和纵向、以小方格阵列形式有序依次排列组合的接受面，接受面中组合有不同激光波段的不同化学物质组成的a、b、c标准荧光材料和d反光材料，或在使用时根据使用的领域，通过具体需要减少或者增加波段的设置区间及组合排列方式。

3.根据权利要求1所述的一种反制激光雷达和激光制导的系统，其特征在于：所述的激光波谱多波段阵列组合接受器在网格组合接受面空间中心或四周设置有1～5个高灵敏度的荧光探测器；通过调整荧光探测器的角度用于配合网格组合接受面中小方格荧光材料和反光材料的倾斜角度相向微调节，以达到提高荧光信息接受与检测的灵敏度。

4.根据权利要求2所述的一种反制激光雷达和激光制导的系统，其特征在于：所述的激光波谱多波段阵列组合接受器中的的a、b、c，d材料，含有稀土激活的硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐，硫化物类荧光材料以及反光膜材料。

5.根据权利要求4所述的一种反制激光雷达和激光制导的系统，其特征在于：所述的激光波谱多波段阵列组合接受器中通过使用不同的荧光材料和反光膜材料，实现将接收的波段分为100～200 nm； 201～300nm； 301～400nm； 401～500nm； 501～600nm；601～700 nm。

6.一种应用权利要求1所述的系统进行反制激光雷达和激光制导的方法，其特征在于：按以下步骤操作：

⑴、安装好激光波谱多波段阵列组合接受器，通过光电一体机控制旋转支架，使网格状组合接受面360度旋转，调节网格状组合接受面达到接受敌方激光雷达或激光制导跟踪发射激光的最佳方位；

⑵、激光波谱多波段阵列组合接受器一旦接受到敌方激光雷达或激光制导跟踪发射的激光照射后，瞬时产生荧光光谱，由高灵敏度荧光探测器接收后输送到信号处理控制中心；

⑶、信号处理控制中心的接收荧光信息装置对接收的荧光光谱进行处理，将主要特征荧光光谱放大处理，其余光谱在滤除荧光背景后保留下指纹状荧光光谱；经过处理后的荧光图谱信息通过光纤送到光谱智能中央处理装置；

⑷、在计算机中通过将已知的化学物资组成的系列标准荧光材料发出的不同系列的主要特征荧光光谱和滤除荧光背景后的指纹荧光光谱，制成激光照射波长的标准图谱；预先存储在程序中；

⑸、光谱智能中央处理装置将检测到的敌方激光雷达照射或激光制导跟踪发射的激光照射产生的荧光光谱与计算机中存储的标准物质荧光图谱进行对比，光谱智能中央处理装置经过分析对比后，判定出敌方发射激光的具体波长，并在显示装置上显示，同时判定是否启动报警装置报警和启动干扰装置电钮；

⑹、光谱智能中央处理装置若判定需要报警则启动报警装置报警；若判定需要执行机构执行干扰，则根据不同环境，干扰装置执行施放针对具体激光波长有效吸波的气溶胶或者施放具有遮光作用的烟幕。

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