CN106546968A - 一种诱导激光雷达侦测的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种诱导激光雷达侦测的系统，涉及诱导、反侦测激光雷达领域。所述系统包括激光接收和发射单元、激光处理单元；所述激光接收和发射单元接收环境中的激光雷达发射的激光信号，并将经过所述激光处理单元处理后的激光信号发射至环境中；所述激光处理单元接收激光信号后，根据控制要求对接收的激光信号进行功率衰减或放大，然后向所述激光接收和发射单元返回经衰减后的激光信号、或者放大后的激光信号。本发明同时提出了一种应用所述诱导激光雷达侦测的系统的方法。本发明能够有效地提高针对激光雷达侦测的主动防御能力。

Description

一种诱导激光雷达侦测的系统及方法

技术领域

本发明属于诱导、反侦测激光雷达领域，尤其是涉及解决一种诱导激光雷达侦测的系统及方法。

背景技术

激光雷达是以激光为辐射源并以此为载频，具有波长短，光束质量高，定向性强的优点，其工作频率从红外波段一直到紫外光波段。相比于微波雷达，激光雷达的分辨率，测量精度和抗干扰能力更好，且体积小，能够跟踪超低空飞行物等。因此，在地面、空间、太空、水下等领域，激光雷达具有广泛的应用。尤其在军事领域，激光雷达的广泛应用对我方作战人员和装备造成了严重的威胁，各军事强国逐渐重视激光雷达对抗隐身技术的发展。如今，激光被动对抗技术包括烟雾干扰、激光隐身等，由于战斗机快速打击能力的特性，激光隐身在被动对抗技术中被重点研发。而激光主动对抗技术则是利用自身产生的激光来干扰、破坏对方军事装置的一种技术，激光主动对抗技术主要用于针对激光武器、激光制导、激光测距等方面。目前，在激光雷达对抗技术方面并没有特别成熟的搭载在飞行器载体上主动对抗技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出了一种诱导激光雷达侦测的系统和方法，主要搭载于空间载体中，通过截获、探测环境中的激光雷达所发出的激光信号，经过处理器分析以及地面指挥部的战术要求，在空间载体表面返回经衰减或放大的激光信号，使对方激光雷达获得比空间载体实际位置更远或更近的位置信息，从而使对方做出错误的应对判断。

(二)技术方案

本发明技术方案如下：

本发明提供了一种诱导激光雷达侦测的系统，包括激光接收和发射单元、激光处理单元；所述激光接收和发射单元接收环境中的激光雷达发射的激光信号，并将经过所述激光处理单元处理后的激光信号发射至环境中；所述激光处理单元用于处理激光信号并将处理后的激光信号返回给所述激光接收和发射单元；所述激光处理单元包括激光分流模块、主控模块、可调衰减器、可调光放大器和输出信号选择模块；所述激光分流模块将激光信号分流后分别传输给可调衰减器、可调光放大器和主控模块；所述主控模块接收所述激光分流模块传输的激光信号，并输出第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令，分别控制可调衰减器、可调光放大器和输出信号选择模块；所述可调衰减器根据主控模块的第一控制指令将接收到的激光信号进行功率衰减；所述可调光放大器根据所述主控模块的第二控制指令将接收到的激光信号进行功率放大；所述输出信号选择模块根据主控模块的第三控制指令选择向激光接收和发射单元返回经过可调衰减器衰减后的激光信号、或者经可调放大器放大后的激光信号。

所述主控模块包括光电探测器和处理器；所述光电探测器将接收的激光信号转换为电信号传输给处理器，由处理器输出所述第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。所述激光接收和发射单元是光学天线，由环形器的不同端口导通控制所述光学天线上的激光信号的接收和发射。所述激光分流模块按照能量、波长、发散角和激光模场中的一个或多个参数设定激光信号的分配比例或分配方式进行分流。所述激光分流模块包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；所述第一光纤耦合器将所述激光接收单元传输的激光信号按能量占比50％分成两路，一路激光信号传输给所述可调光放大器，一路激光信号传输给所述第二光纤耦合器；所述第二光纤耦合器将接收的激光信号按能量占比90％和10％分成两路，其中，所述能量占比90％的激光信号传输至所述可调衰减器，所述能量占比10％的激光信号传输至所述主控模块。所述可调衰减器的可调精度范围≤0.1dbm，可调范围≥10dbm。所述可调光放大器的可调精度范围≤0.1dbm，可调范围≥60dbm。所述光电探测器的响应度≤-40dbm。所述输出信号选择模块是1×2MEMS光开关。

本发明还公开了一种诱导激光雷达侦测的方法，应用本发明的诱导激光雷达侦测的系统，将接收到的环境中的激光雷达发射的激光信号进行衰减或放大处理后返回，诱导所述激光雷达做出错误的位置信息判断。

(三)有益效果

1、本发明将环境中的激光雷达发射的激光通过放大或者衰减，以实现诱导该激光雷达对侦测目标的位置产生错误判断。

2、本发明可应用在空间载体飞行物中，针对激光雷达的侦测具有更为积极的主动防御能力。当需要使敌方雷达误判为飞行物靠近时，可将接收到的激光信号按虚拟靠近飞行规则放大后发射，让敌方误认为有飞行物逼近；相反，当需要使敌方雷达误判为飞行物远离或在更远距离飞行，则将接收到的激光信号衰减后发射；相应的，若不希望敌方观察到飞行物，则可直接将雷达激光衰减至-60dbm以下，使雷达无法探测反射激光，实现对空间载体的隐身。

3、本发明应用的光学天线可附着于整个空间载体表面，由于其他器件体积小，重量轻，因此可以做成很多个小的凸面阵列，可以满足任何形状的空间载体要求。

4、本发明系统可采用光纤耦合器、环形器、光学天线、光电探测器、处理器、可调衰减器、可调光放大器和光开关等成熟的产品，且都有相应的军工级产品，因此系统的实现能力强，操作和搭建简单，并且相对于隐身涂料每年昂贵的维修费用来说，该设备每年几乎不需要任何维修投入，制造成本低廉。

附图说明

图1是本发明一实施例中的诱导激光雷达侦测的系统结构图；

图2是本发明另一实施例中的诱导激光雷达侦测的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明旨在提供一种诱导激光雷达侦测的系统和方法，侧重于诱导和反侦测激光雷达，以达到空间载体主动防御和误导激光雷达的侦测，提高军事领域空间载体对于激光雷达的防御能力和完成更多的军事战术。

本发明一实施例中的诱导激光雷达侦测的系统结构如图1所示，包括激光接收和发射单元、激光处理单元。其中激光接收和发射单元接收环境中的激光雷达发射的激光信号，并将经过所述激光处理单元处理后的激光信号发射至环境中，保证激光信号沿原路返回；激光处理单元对激光信号进行放大或者衰减，并根据需要选择输出放大或者衰减后的激光信号。

激光处理单元包括激光分流模块、可调衰减器、可调光放大器、主控模块和输出信号选择模块。激光分流模块将激光信号分成多路后输出至可调衰减器、可调光放大器、主控模块。激光信号的分流可以根据需要，按照能量、波长、发散角、激光模场等，设定分配比例或分配方式进行分配。

主控模块包括光电探测器和处理器。其中光电探测器是高响应度高灵敏度的光电探测器，其探测深度覆盖激光雷达能够探测到的最微弱信号强度。光电探测器将从接收到的激光信号转换为电信号传输给处理器，由处理器输出第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令，分别控制可调衰减器、可调光放大器和输出信号选择模块。

可调衰减器接收第一控制指令后，将接收到的激光信号功率衰减到第一控制指令指定的功率值。可调光放大器接收第二控制指令后将接收到的激光信号功率放大到第二控制指令指定的功率值。输出信号选择模块根据第三控制指令，选择向激光发射单元输出经过可调衰减器衰减后的激光信号、或者经可调放大器放大后的激光信号。

本发明同时提供了一种诱导激光雷达侦测的方法，应用本发明提供的诱导激光雷达侦测系统。该方法将接收到的环境中的激光雷达发射的激光信号，通过激光处理单元进行衰减或放大处理后沿原路返回至环境中，诱导环境中的激光雷达对我方空间载体做出错误的应对判断。本发明的方法中激光接收和发射单元从环境中接收激光信号，并将处理后的激光信号再发射到空间中，可以使处理后的激光信号沿原路返回，有效起到了诱导对方激光雷达的作用。例如若军事指挥部想让敌方雷达误判为飞行物(即搭载诱导激光雷达侦测的系统的空间载体)靠近雷达，则可以通过处理器模拟空间载体靠近雷达的数据指令，并发送给可调光放大器，按虚拟靠近飞行规则，放大雷达激光信号，并将激光信号传射给激光雷达，以此让敌方误认为有飞行物逼近；同理，若军事指挥部想让敌方雷达误判为飞行物远离或在更远距离飞行，则通过处理器模拟并下达指令，可调衰减器衰减雷达激光信号，并原路传射回去；若指挥部不希望让敌方观察到飞行物，则可直接将雷达激光信号衰减至-60dbm以下，使雷达无法探测反射激光信号。由此可见，本发明比当下普遍使用的隐身材料，具有更多的战术使用价值，且针对激光雷达的侦测具有更为积极的主动防御能力。

本发明提出的诱导激光雷达侦测的系统和方法实现性强，投入成本少，后期维修费用小，且具有很强的实用性，能够有效的诱导激光雷达的侦测真实性，能够满足任何飞行器和任何恶劣环境的要求，在军用方面具有不错的发展前景。

本发明的另一实施例中的诱导激光雷达侦测的系统的结构示意图如图2所示。本实施例的系统搭载在空间载体中，其具体构成包括：光学天线，环形器，第一光纤耦合器，第二光纤耦合器，可调衰减器，光电探测器，处理器，可调光放大器，1×2光开关。其连接关系为：

光学天线的端口1置于环境中，用于接收环境中激光雷达所发出的激光，并将其转入光纤中，以及将本实施例系统处理后的激光信号发射至环境；其端口2与环形器相连接。

环形器，其端口1与光学天线端口2相连接，接收光学天线所获得的激光；其端口2与第一光纤耦合器输入端口1连接，向第一光纤耦合器传输激光；其端口3与1×2光开关的输出端口4连接。

第一光纤耦合器输入端口1与环形器的端口2相连接，用于接收激光信号，并将接收到的激光按照能量比5∶5分配，分别输出至两个输出端口2和3；

第二光纤耦合器输入端口1与第一光纤耦合器的输出端口2相连接，并将接收到的激光按照能量比9∶1分配，能量占比90％的激光输出至端口2，能力占比10％的激光输出至端口3。

光电探测器的输入端口与第二光纤耦合器的端口2相连接，用于探测接收到的激光信号，并将其转换成电信号。

处理器的输入端口与光电探测器的输出端口相连接，接收电信号，然后分别从三个输出端口输出三路控制指令，分别是第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。其中第一控制指令输入至可调衰减器的受控端口2，用于控制衰减器的衰减倍数，第二控制指令输入至可调光放大器的受控端口2，用于控制放大器的放大倍数；第三控制指令输入至1×2光开关的受控端口1。

可调衰减器输入端口1与第二光纤耦合器的输出端口3相连接，输入激光，然后根据受控端口2接收到的第一控制指令对激光能量进行衰减。

可调光放大器的输入端口1与第一光纤耦合器的输出端口3相连接输入激光，然后根据受控端2口接收到的第二控制指令对激光能量进行放大。

1×2光开关9输入端口1与可调衰减器的输出端口3相连接，用于接收衰减后的激光，其输入端口2与可调光放大器的输出端口3相连接，用于接收放大后的激光，其受控端口1接收处理器的第三控制指令，根据控制要求导通输入端口1与输出端口4的光路、或者输入端口2与输出端口4的光路，其输出端口4与环形器的端口3相连接。

在一实施例中，光学天线可以覆盖空间载体表面，对雷达激光具有高透射率和超低反射率的能力。第一光纤耦合器的输出端口2和3各分配到50％的激光能量，第二光纤耦合器4的输出端口2和3各分配到90％和10％的激光能量。可调衰减器是精密可调的衰减器，其可调精度范围是0.01dbm或更低，其可调范围大于或等于10dbm。可调衰减器的可调范围大于或等于10dbm是指进入可调衰减器的信号功率可以被减少10dbm以上，可调精度范围是信号可衰减到的最小单位可以达到0.01dbm甚至更低。可调光放大器是宽精密可调的光放大器，其可调精度范围是0.1dbm或更低，其可调范围大于等于60dbm。可调光放大器的可调范围和可调精度范围的意义与可调衰减器类似，其中可调范围大于等于60dbm是指将进入可调光放大器的信号功率可以被放大到60dbm以上，可调精度范围是0.1dbm或更低是指可将信号放大的精度可以达到0.1dbm甚至更低。光电探测器PD是高响应度高灵敏度的光电探测器，其探测深度覆盖激光雷达能够探测到的最微弱信号强度。处理器是超高速中央处理器CPU，其主频速率高于1GHz/s，以满足超快速响应的要求。1×2光开关可以是MEMS光开关。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种诱导激光雷达侦测的系统，包括激光接收和发射单元、激光处理单元；所述激光接收和发射单元接收环境中的激光雷达发射的激光信号，并将经过所述激光处理单元处理后的激光信号发射至环境中；所述激光处理单元用于处理激光信号并将处理后的激光信号返回给所述激光接收和发射单元；其特征在于：

所述激光处理单元包括激光分流模块、主控模块、可调衰减器、可调光放大器和输出信号选择模块；

所述激光分流模块将激光信号分流后分别传输给可调衰减器、可调光放大器和主控模块；

所述主控模块接收所述激光分流模块传输的激光信号，并输出第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令，分别控制可调衰减器、可调光放大器和输出信号选择模块；

所述可调衰减器根据主控模块的第一控制指令将接收到的激光信号进行功率衰减；

所述可调光放大器根据所述主控模块的第二控制指令将接收到的激光信号进行功率放大；

所述输出信号选择模块根据主控模块的第三控制指令选择向激光接收和发射单元返回经过可调衰减器衰减后的激光信号、或者经可调放大器放大后的激光信号。

2.根据权利要求1所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述主控模块包括光电探测器和处理器；所述光电探测器将接收的激光信号转换为电信号传输给处理器，由处理器输出所述第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。

3.根据权利要求1所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述激光接收和发射单元是光学天线，由环形器的不同端口导通控制所述光学天线上的激光信号的接收和发射。

4.根据权利要求1所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述激光分流模块按照能量、波长、发散角和激光模场中的一个或多个参数设定激光信号的分配比例或分配方式进行分流。

5.根据权利要求4所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述激光分流模块包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；

所述第一光纤耦合器将所述激光接收单元传输的激光信号按能量占比50％分成两路，一路激光信号传输给所述可调光放大器，一路激光信号传输给所述第二光纤耦合器；

所述第二光纤耦合器将接收的激光信号按能量占比90％和10％分成两路，其中，所述能量占比90％的激光信号传输至所述可调衰减器，所述能量占比10％的激光信号传输至所述主控模块。

6.根据权利要求1所述的所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述可调衰减器的可调精度范围≤0.1dbm，可调范围≥10dbm。

7.根据权利要求1所述的所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述可调光放大器的可调精度范围≤0.1dbm，可调范围≥60dbm。

8.根据权利要求1所述的所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述光电探测器的响应度≤-40dbm。

9.根据权利要求1所述的所述的诱导激光雷达侦测的系统，其特征在于，所述输出信号选择模块是1×2MEMS光开关。

10.一种诱导激光雷达侦测的方法，其特征在于：

应用权利要求1至9任意一项所述的诱导激光雷达侦测的系统，将接收到的环境中的激光雷达发射的激光信号进行衰减或放大处理后返回，诱导所述激光雷达做出错误的位置信息判断。