基于CCD成像技术的绿激光反狙击系统

　　狙击手一直是战争中令敌人闻风丧胆的王牌力量.在反恐和维和等行动中,狙击手成为了最主要的威胁之一.目前国外反狙击应用得较广泛的声探测系统和红外探测系统往往采用后发制人的方式,必须在狙击手实施攻击后才能够探测出来,使守方陷于被动.传统的攻击手段以狙击手防范狙击手,由于风速、重力、空气湿度等因素干扰会使子弹轨道出现偏差,加上狙击手隐蔽得很好,导致探测效果的不理想.激光反狙击系统则很好地解决了这个问题,能够主动地探测和干扰狙击手.国外装备的激光反狙击系统主要有美军的stingray“鱿鱼”激光武器系统[1]和俄罗斯研制的“便携式自动反狙击手系统”[2],而国内在这方面的研究还比较少.本文中以激光反狙击技术在反狙击系统中的应用为目的,对该系统的组成及应用进行研究.

　　1　系统设计

　　系统用红外LED光源代替红外激光光源模拟远距离试验效果.转台带动系统转动. LED灯发射出850 nm的红外光实施探测.当红外光照射到狙击镜时,根据“猫眼效应”原理,将回射比普通漫反射强很多倍的光.红外光进入改装的CCD成像仪(在其前面加装850 nm窄带滤光片和平凸透镜),并由监控软件处理后在监控系统上就可以清楚看到瞄准具的位置有一明显亮斑,调整至有效攻击区域,发出指令, 532 nm的绿激光即可通过汇聚透镜进行干扰.系统流程见图1,实物见图2.

　　2　基本原理

　　2. 1　探测原理

　　该系统探测部分是基于“猫眼效应”.狙击镜的结构可近似等效为一个理想成像透镜和一个放置在焦平面处(或附近)的反射元件.平行光入射时会汇聚到光焦面上,由于光路可逆,经光焦面散射的光将会沿原路返回,从而产生方向性好、能量集中的反射光.猫眼目标的返回率为[3]

　　猫眼目标的返回率远大于漫反射目标的返回率,因此可以将返回率低的漫反射光滤去而凸显猫眼目标,从而发现狙击手的位置.利用850 nm的红外光探测可避免被狙击手肉眼察觉,使守方人员的反狙击具有突然性,提高效率.

　　2. 2　干扰原理

　　该系统干扰部分是基于绿激光致盲效应.根据参考文献[4],人眼可以看成是由角膜等介质组成的透镜组,对可见光波长强烈的聚焦作用使得到达视网膜的激光能量密度比角膜处高出10万倍,因此视网膜是最容易受激光损伤的地方.对波长为532 nm的倍频Nd:YAG激光,视网膜的有效吸收率是65. 1%,并且532 nm的波长十分接近血红蛋白吸收峰值,对视网膜的致伤作用最强,最容易造成视网膜出血.对波长为532 nm、脉宽为20 ns的倍频Nd:YAG激光,致盲阈值为0. 04~0. 1 mJ.眼睛受到激光辐射即使低于损伤阈值,可产生不足造成永久性损伤但能留下阻塞正常视觉达2~3 min的闪光盲效应[5].利用对人眼损害最大的绿激光对狙击手实施致盲干扰,可使其短时间内失去作战能力,给己方人员创造出反应时间,以对狙击手采取有效措施.