L'applicazione e il principio di funzionamento dei sistemi di allarme laser: l'"occhio radar laser" sul campo di battaglia

Nella guerra moderna e in specifici campi della ricerca industriale e scientifica,tecnologia laserè come un'arma a doppio taglio. È un potente strumento per una guida precisa e una comunicazione efficiente, ma può anche essere una fonte di minaccia che espone le posizioni e invita agli scioperi. Il Laser Warning System (LWS) è emerso come una "sentinella" cruciale, costantemente vigile contro la minaccia laser invisibile.

I. Sistema di allarme laser: principio di funzionamento fondamentale

La missione principale del sistema di allarme laser è rilevare, identificare la direzione, la lunghezza d'onda, la frequenza di ripetizione e altre caratteristiche del laser in arrivo ed emettere un allarme per guadagnare tempo prezioso per adottare contromisure o azioni evasive. Il suo principio di funzionamento può essere riassunto nei seguenti passaggi chiave:

1. Rilevamento fotoelettrico:

I componenti principali del sistema sono rilevatori fotoelettrici ad alta sensibilità (come fotodiodi, focal plane array CCD/CMOS) distribuiti in posizioni chiave sulla superficie delle apparecchiature (come carri armati, aerei, navi).

 Quando i raggi laser nell'ambiente (sia per la misurazione, la designazione, la guida o l'accecamento) colpiscono questi rilevatori, l'energia dei fotoni viene convertita in deboli segnali elettrici.

2. Amplificazione ed elaborazione del segnale:

I deboli segnali elettrici generati vengono inizialmente amplificati da un preamplificatore.

Successivamente, un complesso circuito di elaborazione del segnale (tipicamente basato su FPGA o processori dedicati) amplifica ulteriormente il segnale, filtra il rumore come la luce di fondo e le interferenze elettromagnetiche ed estrae i parametri chiave delle funzionalità.

3. Estrazione e riconoscimento dei parametri delle caratteristiche:

Elaborazione segnali di analisi circuitale di:

Il sistema di allarme laser è un "organo percettivo" indispensabile sui moderni campi di battaglia e in specifici ambienti ad alto rischio. Funziona come un “occhio radar laser” affilato, che scansiona costantemente lo spettro delle minacce invisibili e converte il potenziale precursore fatale dell’irradiazione laser in allarmi e contromisure tempestive. Dai colossi d'acciaio come i carri armati agli aerei che si librano nel cielo azzurro, dalle navi da guerra che fendono le onde ai soldati in missioni speciali, LWS salvaguarda silenziosamente la sicurezza del personale e delle attrezzature. Con il continuo aggiornamento della tecnologia delle contromisure elettro-ottiche, il sistema di allarme laser è destinato a continuare ad evolversi nelle direzioni del rilevamento multispettrale, dell'integrazione dell'intelligenza artificiale e della miniaturizzazione, giocando un ruolo ancora più cruciale nella futura "guerra leggera" e diventando un solido scudo contro le minacce immateriali e per prendere l'iniziativa sul campo di battaglia.

Direzione dell'incidente: calcola con precisione gli angoli di azimut e di elevazione della sorgente laser utilizzando la differenza di tempo, la differenza di intensità dei segnali provenienti da più rilevatori distribuiti spazialmente o le informazioni sulla posizione dei pixel da un rilevatore di immagini, attraverso algoritmi di calcolo dell'angolo.

Caratteristiche dell'impulso: analizzare l'ampiezza dell'impulso, la frequenza di ripetizione e la modalità di codifica (come la codifica PPM utilizzata per la guida) del laser. Ciò aiuta a distinguere tra laser con funzioni diverse (come un semplice telemetro rispetto a un illuminatore di guida laser di precisione).

Intensità: valutare la gravità della minaccia e la distanza approssimativa.

4. Valutazione della minaccia e emissione di allarmi:

L'unità di elaborazione centrale confronta i parametri delle caratteristiche estratte con il database delle minacce integrato ed esegue il riconoscimento dei modelli.

Il sistema determina in modo completo il tipo di laser in arrivo (come la portata del laser, la designazione del bersaglio, la guida del raggio, il cercatore di missili a guida laser, l'arma accecante laser), il livello di minaccia e la direzione di avvicinamento.

Informazioni di allarme immediate, intuitive e chiare vengono fornite all'operatore attraverso dispositivi di allarme audiovisivi (come allarmi acustici e luminosi nell'abitacolo, icone di avviso e indicatori di direzione sul display montato sul casco). Allo stesso tempo, le informazioni possono essere distribuite tramite collegamento dati.

5. (Facoltativo) Integrazione del sistema di contromisure:

Lanciatori di distrazione di fumo/aerosol: formano rapidamente una cortina di fumo nella direzione delle minacce in arrivo, disperdendo o assorbendo raggi laser per interrompere la guida o il targeting.

Lanciatori di distrazione di fumo/aerosol: formano rapidamente una cortina di fumo nella direzione delle minacce in arrivo, disperdendo o assorbendo raggi laser per interrompere la guida o il targeting.

Sistema di contromisura per l'accecamento laser: emette potenti laser per interferire o danneggiare i sensori ottici dei telemetri o dei designatori laser nemici.

 Istruzioni di evasione di manovra: forniscono suggerimenti di evasione ai conducenti o ai sistemi di guida autonomi.

II. Tecnologie chiave e indicatori di prestazione dei sistemi di allarme laser

 Campo visivo di rilevamento (FOV): dovrebbe coprire un azimut orizzontale di 360° e un angolo di inclinazione quanto più ampio possibile (ad esempio, da -5° a +90°) per ottenere una vigilanza a 360°, senza angoli ciechi. In genere viene ottenuto tramite schiere di rilevatori distribuiti o prismi poliedrici combinati con rilevatori fissi.

 Copertura spettrale: dovrebbe coprire le principali bande laser militari e potenzialmente pericolose (tipicamente 0,4-1,1 μm, 1,5-1,8 μm, 8-12 μm).

Risoluzione angolare: capacità di indicare con precisione la direzione della minaccia (solitamente entro pochi gradi).

Risoluzione della lunghezza d'onda: la capacità di distinguere tra diverse bande laser.

Sensibilità/intervallo di rilevamento: la capacità di rilevare in modo affidabile la bassa densità di energia laser incidente, che determina la distanza di avviso.

Tasso di falsi allarmi: la probabilità di identificare erroneamente le fonti di luce naturale (come il sole e i fulmini) e le fonti di luce artificiali non minacciose (come i proiettori e gli archi di saldatura) come minacce laser deve essere estremamente bassa.

Tempo di risposta: minore è il tempo che intercorre tra l'esposizione del laser e l'emissione dell'allarme, meglio è (in genere richiede millisecondi).

Capacità di elaborazione multi-target: la capacità di gestire simultaneamentelaser multipliminacce provenienti da diverse direzioni e lunghezze d'onda.

III. Applicazione diffusa dei sistemi di allarme laser

1. Campo militare (applicazioni principali):

Principali carri armati e veicoli corazzati: i sistemi di allarme laser (LWS) sono attrezzature chiave per migliorare la sopravvivenza sul campo di battaglia contro i carri armati nemici e i missili anticarro (come TOW, Kornet), la portata laser e l'illuminazione del designatore del bersaglio. I carri armati moderni (come Leopard 2A7, M1A2 SEPv3) generalmente integrano LWS avanzati.

 Aerei militari ed elicotteri: l'LWS viene utilizzato per avvisare della presenza di missili terra-aria portatili a terra (MANPADS, come Stinger, Igla) con micce di prossimità laser o illuminazione di armi a guida laser (come bombe a guida laser), nonché di minacce laser che indicano la distanza durante il volo a bassa quota. Gli elicotteri armati (come l'AH-64 Apache) si affidano in particolare all'LWS.

 Quando i raggi laser nell'ambiente (sia per la misurazione, la designazione, la guida o l'accecamento) colpiscono questi rilevatori, l'energia dei fotoni viene convertita in deboli segnali elettrici.

Risoluzione della lunghezza d'onda: la capacità di distinguere tra diverse bande laser.

Operazioni individuali/speciali: l'LWS portatile viene utilizzato per avvisare contro le minacce di armi laser accecanti o di raggio laser di cecchino.

 Integrazione nei sistemi di contromisure elettroniche (ECM): LWS funge da "occhio" per l'attivazione di cortine fumogene, esche a infrarossi, contromisure laser e altre misure di uccisione soft/hard.

2. Ambiti civili e paramilitari:

Veicoli di protezione VIP: protezione dei veicoli di funzionari di alto rango o presidenti di società da potenziali attacchi con armi laser o interferenze laser con il conducente.

Forze dell'ordine: in specifiche operazioni ad alto rischio, i sistemi di allarme rapido possono essere utilizzati per rilevare dispositivi laser che potrebbero essere utilizzati per interferire o accecare.

Sicurezza delle infrastrutture critiche: come le centrali nucleari e gli impianti chimici, per difendersi da potenziali interferenze laser o sabotaggi dannosi.

Ambienti industriali e di ricerca di fascia alta: nei laboratori laser ad alta potenza o nelle aree di lavorazione laser industriale, monitoraggio se il personale è esposto accidentalmente a radiazioni laser pericolose (come parte di un interblocco di sicurezza).

Veicoli spaziali: monitoraggio dell'esposizione all'irradiazione laser proveniente dal suolo o dallo spazio durante il funzionamento in orbita (possibilmente per misurazione, comunicazione o potenziale interferenza).

Il sistema di allarme laser è un "organo percettivo" indispensabile sui moderni campi di battaglia e in specifici ambienti ad alto rischio. Funziona come un “occhio radar laser” affilato, che scansiona costantemente lo spettro delle minacce invisibili e converte il potenziale precursore fatale dell’irradiazione laser in allarmi e contromisure tempestive. Dai colossi d'acciaio come i carri armati agli aerei che si librano nel cielo azzurro, dalle navi da guerra che fendono le onde ai soldati in missioni speciali, LWS salvaguarda silenziosamente la sicurezza del personale e delle attrezzature. Con il continuo aggiornamento della tecnologia delle contromisure elettro-ottiche, il sistema di allarme laser è destinato a continuare ad evolversi nelle direzioni del rilevamento multispettrale, dell'integrazione dell'intelligenza artificiale e della miniaturizzazione, giocando un ruolo ancora più cruciale nella futura "guerra leggera" e diventando un solido scudo contro le minacce immateriali e per prendere l'iniziativa sul campo di battaglia.