CN110220412A - 基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，根据单兵作战的特点，利用近红外波段830nm‑860nm，尤其是850nm波段的红外信号，设计一种自适应敌我识别系统，包括发射端、应答端和观察端，发射端具有一壳体、激光发射器、控制开关、档位调节开关以及光轴调整旋钮，应答端具有多个设置在不同方向的信号探测窗口、光敏探测器、信号处理模块以及档位调节旋钮。通过解调模块解码来判断是否为友方发射的光信号，如果是，则响应并控制应答信号灯按照预定的方式点亮或者闪烁，识别为友方，如果不是，则不进行响应。不仅能够快速、可靠地进行友方识别和敌方预警，而且能够有效地避免环境光对敌我识别的干扰，降低敌我识别接收器误判的可能性。

Description

基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统

技术领域

本发明涉及单兵作战领域中敌我识别技术领域，具体而言涉及一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统。

背景技术

随着现代作战武器的射击精度、射程以及杀伤力的不断提高，士兵要面临来自敌方或是己方其他士兵、空中和地面车辆等武器系统攻击的危险。士兵为了保护自己或战友,同时为了有效地攻击敌人又不误伤己方,必须要在进攻前确知已发现目标的敌我属性,特别是在夜间和近距离作战时,敌我双方也许密集地混战在一起,士兵不可能通过简单的态势感知来识别敌我,能够满足士兵与多种作战平台协同作战的单兵敌我识别系统的需求就十分迫切。

在单兵敌我识别系统方面，在上世纪90年代后期，美军就已经开始研发单兵敌我识别系统(ICIDS)，其中已成型、相对比较成熟的就有几种：徒步式单兵作战识别系统(CIDDS)、陆地勇士作战识别系统(LW-CIDS)、武装直升机对单兵识别(HDSIDS)。徒步式单兵作战识别系统(CIDDS)主要的特点是激光询问/射频应答；陆地勇士作战识别系统(LW-CIDS)主要的特点是激光询问/电台应答；武装直升机对单兵识别(HDSIDS)主要是安装在武装直升机上，主要特点是电台询问/电台应答。但是这些设备都存在整套系统体积大，不能解决小型化、轻量化的问题。另外，美军还开发了一种头盔多功能频闪灯，头盔频闪信号灯在完成友方识别的同时也明明白白告知了敌军，不利于自身的隐蔽，这种高强度战场上使用是个大问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，解决传统的单纯频闪灯易暴露的问题，具有较强的隐蔽性，同时能够进行预警。

为达成上述目的，本发明提供基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，包括发射端、应答端和观察端，其中：

所述发射端具有一壳体、激光发射器、控制开关、档位调节开关以及光轴调整旋钮，所述激光发射器被设置用于响应控制开关而透过激光发射窗口而发射830nm-860nm近红外波段的调制光信号；所述档位调节开关用于控制调制激光信号的档位，光轴调整旋钮用于调节激光器的光轴以实现瞄准；

所述应答端具有多个设置在不同方向的信号探测窗口、光敏探测器、信号处理模块以及档位调节旋钮，所述信号探测窗口内设置对应的信号探测单元，信号探测单元具有光电探测器以及应答信号灯，其中光电探测器用以探测调制的光信号并将光信号转换成电信号输入信号处理模块；信号处理模块具有比较器以及解调模块，光敏探测器被设置成保持续感光，根据不同的外界环境光来实时调整自身电阻值，将其接入分压回路，则电阻值一一对应到电压信号，作为信号处理模块的比较器的参考电压，并通过解调模块解码来判断是否为友方发射的光信号，如果是，则响应并控制应答信号灯按照预定的方式点亮或者闪烁，识别为友方，如果不是，则不进行响应；

所述观察端为基于微光夜视瞄准镜的观察端，设置在发射端一侧，用于观察应答端对830nm-860nm近红外波段的应答响应；

其中，在应答端上的档位调节旋钮所选择的档位与发射端上的档位调节开关所选择的档位一致。

进一步的实施例中，所述发射端还具有位于激光发射窗口后方并与激光发射器平行设置的激光指示器，发射端的后端还设置有激光指示器控制开关。

进一步的实施例中，所述壳体底部设置有外部机械接口，以及安装定位轨道。

进一步的实施例中，所述应答端具有至少6个方向的信号探测窗口，实现 360°的方位覆盖范围及90°的俯仰覆盖范围。

进一步的实施例中，所述激光发射窗口发射的调制光信号的波段为850nm。

进一步的实施例中，所述应答端的光电探测器为850nm光电探测器。

进一步的实施例中，所述应答端的信号探测窗口内还具有一宽光谱光电探测器，用来探测带有编码的激光脉冲信号，并且进行信号的放大滤波和解调处理，如果宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm波段的光电探测器识别编码不一致，则此时通过一震动模块来告知士兵已被敌方瞄准探测；若宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm光电探测器识别编码一致，则说明此时正被友方瞄准探测，因此无需震动，以应答灯频闪的方式告知友方。

进一步的实施例中，所述发射端和应答端均设置有MCU控制单元，对应地用于控制激光信号的调制、光信号发射、光电转换、信号解调和波形比对。

进一步的实施例中，所述发射端与应答端采用电池供电，并且都设置有航插接头。

由以上本发明的技术方案，提出一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，主要分为发射端、应答端、观察端三个部分。该系统实现以830-860nm近红外光源作为载体承载询问方与被询问方之间的识别信息，具备光强感知功能、自适应判断调制功能、敌方瞄准预警功能，最终通过微光夜视瞄准镜观察是否有经调制的应答信号反馈，最终识别敌我。

本发明的方案汇总利用微光夜视瞄准镜对830-860nm近红外光源敏感的特点，可以直接通过微光夜视镜观察是否有应答信号从而判断敌我，在观察端不需要额外增加判断电路，响应时间短。发射端的功能与微光瞄准镜的功能一致，只需增加信号自适应调制电路即可，因此具备小型化、轻量化的优势。该系统是在发现目标后，瞄准发射加密信号，最终通过微光夜视瞄准镜观察，目标是否应答约定好的近红外调制信号，从而确定敌我，该系统解决了单纯频闪灯易暴露的问题，具有较强的隐蔽性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统的示意图。

图2a-2c是发射端的结构示意图。

图3a-3b是应答端的结构示意图。

图4是发射端的电路系统示意图。

图5是应答端的电路系统示意图。

图6是本发明实施例的应答端的电路系统示意图。

图7是本发明另一实施例的应答端的电路系统示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-图7所示，本发明提出一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，旨在根据单兵作战的特点，利用近红外波段830nm-860nm，尤其是850nm波段的红外信号，是常规肉眼及红外瞄准镜不可见的特性，只能通过微光夜视仪观察到，因此设计的隐蔽性好、响应快速、小型化、轻量化的适应单兵作战的自适应敌我识别系统，不仅能够快速、可靠地进行友方识别和敌方预警，而且能够有效地避免环境光对敌我识别的干扰，降低敌我识别接收器误判的可能性。

同时，在一些优选的方案中，当友方人员使用敌我识别发射端发射带有编码的激光信号，激光照射覆盖目标人员，友方人员的应答端能够快速给予反馈，而敌方人员照射时，接收器则通过振动的方式告知士兵已被敌方瞄准，有危险，应及时躲闪，起到预警的作用。

结合附图所示，下面将更加具体的描述本发明的示例性实施。

结合图1，基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，总体上包括发射端、应答端和观察端。观察端为基于微光夜视瞄准镜的观察端，设置在发射端一侧，用于供士兵通过微光夜视瞄准镜观察应答端对830nm-860nm 近红外波段的应答响应。

发射端构造为一个调制的光发射询问系统。结合图2a-2c所示，发射端具有一壳体1、激光发射器2、控制开关3、档位调节开关4以及光轴调整旋钮5。激光发射器2被设置用于响应控制开关而透过激光发射窗口6而发射 830nm-860nm近红外波段的调制光信号。

档位调节开关4用于控制调制激光信号的档位，例如在不同的作战场景和任务情况下，考虑秘密性而进行特殊选择。应当理解，应答端上的档位调节旋钮所选择的档位与发射端上的档位调节开关所选择的档位一致，如此确保在某一战场或者作战任务下的敌我识别过程中，对友方的识别的一致性。

光轴调整旋钮5用于调节激光器的光轴以实现瞄准。

如图所示，发射端还具有位于激光发射窗口后方并与激光发射器平行设置的激光指示器7，激光指示器7和激光发射器2通过安装在一激光器座15上。发射端的后端还设置有激光指示器控制开关8。

发射端还设置有提供电力供应的电池9，安装到电池仓内，例如轻量化、能量密度高的锂电池或者镍氢电池。另外，在发射端的后端还设置有外部控制的航插接头10。

结合图示，壳体底部设置有外部机械接口11，以及安装定位轨道12，用于将整个发射器安装到其他装备。

本发明的实施例中，发射端和应答端均设置有MCU控制单元(发射端上的 MCU控制单元设置在PCB电路板14上)，例如单片机，对发射端和应答端的对应的光电信号发射、接收、处理进行控制，对应地用于控制激光信号的调制、光信号发射、光电转换、信号解调和波形比对(敌我判决识别)。

结合图4所示，在发射端在发射调制光信号时，通过MUC控制单元(如前述的例如单片机)控制将经过编码后的电信号转换为光信号再发射到被询问目标。在本发明示例性的实现过程中，MCU控制单元将待发送的二进制信号编码调制成所需的电信号，通过中心波段为830nm-860nm的激光发射器发射调制的红外信号，尤其是850nm波段的红外信号。优选地还通过聚光系统将发射的光束收束准直。

在一些实施例中，还可以通过设计聚光镜的曲面参数以及调整灯珠与聚光镜中心的轴向距离，可实现光束的扩散角调整，进而实现探测距离的调整。

结合图2a-2c，应答端应答端具有多个设置在不同方向的信号探测窗口20、光敏探测器21、信号处理模块22以及档位调节旋钮23，信号探测窗口内设置对应的信号探测单元25，信号探测单元25具有光电探测器以及应答信号灯，均与信号处理模块22电连接。信号处理模块具有比较器以及解调模块。

光电探测器，尤其优选850nm光电探测器，用以探测调制的光信号并将光信号转换成电信号输入信号处理模块。

图3a中，标号26表示航插接头。

结合图6，光敏探测器被设置成保持续感光，根据不同的外界环境光来实时调整自身电阻值，将其接入分压回路，则电阻值一一对应到电压信号，作为信号处理模块的比较器的参考电压，并通过解调模块解码来判断是否为友方发射的光信号，如果是，则响应并控制应答信号灯按照预定的方式点亮或者闪烁，识别为友方，如果不是，则不进行响应。

在本发明的实施过程中，带有编码调制(如PWM调制)的激光信号照射至光电探测器，由于PWM波形实质是一定频率的高低电平，在低电平期间光电探测器的响应完全来自于外界环境光的作用，若低电平期间光电探测器对外界环境光的响应在经过前置放大器、高频滤波器进行信号放大和信号滤波后，仍大于比较器的参考电压值，此时比较器会输出高电平，软件无法解码，会导致敌我识别接收端进行误判。

因此在优选的实施例中引入随环境光变化而变化的光敏电阻，则可以达到自适应的效果。通过上述工作方式能够在复杂的战场环境上进行敌我识别，并且有效降低误判的可能性。

优选地，应答端具有至少6或者7个方向的信号探测窗口，实现360°的方位覆盖范围及90°的俯仰覆盖范围。因此，不论发射端还是应答端均具备方向性，不在同一方向观察不到整个识别过程，因此选用该波段同时通过结构设计，具备较好的隐蔽性。

结合图7应答端的信号探测窗口内还具有一宽光谱光电探测器，用来探测带有编码的激光脉冲信号，并且进行信号的放大滤波和解调处理，如果宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm波段的光电探测器识别编码不一致，则此时通过一震动模块来告知士兵已被敌方瞄准探测；若宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm光电探测器识别编码一致，则说明此时正被友方瞄准探测，因此无需震动，以应答灯频闪的方式告知友方。

在本实施例中，宽光谱光电探测器是用来探测对方发出带有特定编码的激光脉冲信号，由于激光脉冲信号属于非连续光信号，而外界环境光属于连续光信号，因此可通过单片机进行信号采集并分析，从而区别脉冲信号和外界环境光。宽光谱光电探测器具有宽光谱响应的特点，因此可以有效解决战场上敌军所用光波段不确定性的问题，并通过与850nm光电探测器的探测结果的比较，实现预警或者向友方应答。

根据以上本发明的技术方案及其实施，830nm-860nm属于近红外波段，常规肉眼及红外瞄准镜均不可见，可通过微光夜视镜明显观察到，而发射端是 830nm-860nm激光，应答端共有7个方向，满足360°的方位覆盖范围及90°的俯仰覆盖范围，不论发射端还是应答端均具备方向性，不在同一方向观察不到整个识别过程，因此选用该波段同时通过本发明的结构设计，具备较好的隐蔽性。

微光夜视仪已装备陆、海、空各兵种，例如单兵携带的有双目或单目夜视眼镜、头盔瞄准具和中距离的武器瞄准具。微光夜视仪的核心部件是像增强器，像增强器对830nm-860nm敏感，同时具备106倍的电子增益，可以实现微弱信号的采集和放大，因此可以降低应答端的应答灯的发射功率，从而降低功耗，并且利用已有装备而不需要额外设计探测部件，使得本发明的系统设计简便，成本可控。

另外，可见光波段(380nm～780nm)人眼可见隐蔽性差，中红外、远红外波段(3～5um，8～14um)需要通过红外相机才能够发现，红外相机功耗、体积、重量相对于微光夜视镜来说都较大，单兵并没有实现装备。本发明使用微光夜视仪来作为观察端，在观察端不需要额外增加判断电路，或者采用特殊的观察系统，响应时间短。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，包括发射端、应答端和观察端，其中：

所述发射端具有一壳体、激光发射器、控制开关、档位调节开关以及光轴调整旋钮，所述激光发射器被设置用于响应控制开关而透过激光发射窗口而发射830nm-860nm近红外波段的调制光信号；所述档位调节开关用于控制调制激光信号的档位，光轴调整旋钮用于调节激光器的光轴以实现瞄准；

所述应答端具有多个设置在不同方向的信号探测窗口、光敏探测器、信号处理模块以及档位调节旋钮，所述信号探测窗口内设置对应的信号探测单元，信号探测单元具有光电探测器以及应答信号灯，其中光电探测器用以探测调制的光信号并将光信号转换成电信号输入信号处理模块；信号处理模块具有比较器以及解调模块，光敏探测器被设置成保持续感光，根据不同的外界环境光来实时调整自身电阻值，将其接入分压回路，则电阻值一一对应到电压信号，作为信号处理模块的比较器的参考电压，并通过解调模块解码来判断是否为友方发射的光信号，如果是，则响应并控制应答信号灯按照预定的方式点亮或者闪烁，识别为友方，如果不是，则不进行响应；

所述观察端为基于微光夜视瞄准镜的观察端，设置在发射端一侧，用于观察应答端对830nm-860nm近红外波段的应答响应；

其中，在应答端上的档位调节旋钮所选择的档位与发射端上的档位调节开关所选择的档位一致。

2.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述发射端还具有位于激光发射窗口后方并与激光发射器平行设置的激光指示器，发射端的后端还设置有激光指示器控制开关。

3.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述壳体底部设置有外部机械接口，以及安装定位轨道。

4.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述应答端具有至少6个方向的信号探测窗口，实现360°的方位覆盖范围及90°的俯仰覆盖范围。

5.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述激光发射窗口发射的调制光信号的波段为850nm。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述应答端的光电探测器为850nm光电探测器。

7.根据权利要求6所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述应答端的信号探测窗口内还具有一宽光谱光电探测器，用来探测带有编码的激光脉冲信号，并且进行信号的放大滤波和解调处理，如果宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm波段的光电探测器识别编码不一致，则此时通过一震动模块来告知士兵已被敌方瞄准探测；若宽光谱光电探测器探测到脉冲信号，而850nm光电探测器识别编码一致，则说明此时正被友方瞄准探测，因此无需震动，以应答灯频闪的方式告知友方。

8.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述发射端和应答端均设置有MCU控制单元，对应地用于控制激光信号的调制、光信号发射、光电转换、信号解调和波形比对。

9.根据权利要求1所述基于微光夜视瞄准镜的带预警功能的自适应敌我识别系统，其特征在于，所述发射端与应答端采用电池供电，并且都设置有航插接头。