本文為解決反狙擊中主動(dòng)探測(cè)、準(zhǔn)確干擾等問(wèn)題，根據(jù)貓眼效應(yīng)和新的干擾機(jī)理設(shè)計(jì)了基于CCD成像技術(shù)的綠激光反狙擊系統(tǒng)。該系統(tǒng)由紅外LED探測(cè)光源、CCD接收端、監(jiān)控系統(tǒng)及綠激光器4部分組成。系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠(yuǎn)距離試驗(yàn)效 果，利用平凸透鏡對(duì)紅外光成像進(jìn)行矯正；使用了濾光片和監(jiān)控軟件降低外界環(huán)境光線的影響，提高了信噪比，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示；運(yùn)用綠激光致盲效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了快速、 準(zhǔn)確、高效干擾；利用軟件在實(shí)時(shí)顯示屏上標(biāo)出10， 20和29 m距離時(shí)干擾區(qū)域，轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)組合的CCD和綠激光器至干擾區(qū)域?qū)崿F(xiàn)干擾。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性，并從理論上得出致盲激光脈沖能量與干擾距離的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。

　　狙擊手一直是戰(zhàn)爭(zhēng)中令敵人聞風(fēng)喪膽的王牌力量。在反恐和維和等行動(dòng)中，狙擊手成為了最主要的威脅之一。目前國(guó)外反狙擊應(yīng)用得較廣泛的聲探測(cè)系統(tǒng) 和紅外探測(cè)系統(tǒng)往往采用后發(fā)制人的方式，必須在狙擊手實(shí)施攻擊后才能夠探測(cè)出來(lái)，使守方陷于被動(dòng)。傳統(tǒng)的攻擊手段以狙擊手防范狙擊手，由于風(fēng)速、重力、空 氣濕度等因素干擾會(huì)使子彈軌道出現(xiàn)偏差，加上狙擊手隱蔽得很好，導(dǎo)致探測(cè)效果的不理想。激光反狙擊系統(tǒng)則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，能夠主動(dòng)地探測(cè)和干擾狙擊 手。國(guó)外裝備的激光反狙擊系統(tǒng)主要有美軍的stingray“魷魚(yú)”激光武器系統(tǒng)和俄羅斯研制的“便攜式自動(dòng)反狙擊手系統(tǒng)”，而國(guó)內(nèi)在這方面 的研究還比較少。本文中以激光反狙擊技術(shù)在反狙擊系統(tǒng)中的應(yīng)用為目的，對(duì)該系統(tǒng)的組成及應(yīng)用進(jìn)行研究。

　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠(yuǎn)距離試驗(yàn)效果。轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)。 LED燈發(fā)射出850 nm的紅外光實(shí)施探測(cè)。當(dāng)紅外光照射到狙擊鏡時(shí)，根據(jù)“貓眼效應(yīng)”原理，將回射比普通漫反射強(qiáng)很多倍的光。紅外光進(jìn)入改裝的CCD成像儀(在其前面加裝 850 nm窄帶濾光片和平凸透鏡)，并由監(jiān)控軟件處理后在監(jiān)控系統(tǒng)上就可以清楚看到瞄準(zhǔn)具的位置有一明顯亮斑，調(diào)整至有效攻擊區(qū)域，發(fā)出指令， 532 nm的綠激光即可通過(guò)匯聚透鏡進(jìn)行干擾。系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1，實(shí)物見(jiàn)圖2。

　　2、基本原理

　　2.1、探測(cè)原理

　　該系統(tǒng)探測(cè)部分是基于“貓眼效應(yīng)”。狙擊鏡的結(jié)構(gòu)可近似等效為一個(gè)理想成像透鏡和一個(gè)放置在焦平面處(或附近)的反射元件。平行光入射時(shí)會(huì)匯聚到光焦面上，由于光路可逆，經(jīng)光焦面散射的光將會(huì)沿原路返回，從而產(chǎn)生方向性好、能量集中的反射光。貓眼目標(biāo)的返回率為

　　貓眼目標(biāo)的返回率遠(yuǎn)大于漫反射目標(biāo)的返回率，因此可以將返回率低的漫反射光濾去而凸顯貓眼目標(biāo)，從而發(fā)現(xiàn)狙擊手的位置。利用850 nm的紅外光探測(cè)可避免被狙擊手肉眼察覺(jué)，使守方人員的反狙擊具有突然性，提高效率。

　　2. 2、干擾原理

　　該系統(tǒng)干擾部分是基于綠激光致盲效應(yīng)。人眼可以看成是由角膜等介質(zhì)組成的透鏡組，對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)強(qiáng)烈的聚焦作用使得到達(dá)視網(wǎng) 膜的激光能量密度比角膜處高出10萬(wàn)倍，因此視網(wǎng)膜是最容易受激光損傷的地方。對(duì)波長(zhǎng)為532 nm的倍頻Nd：YAG激光，視網(wǎng)膜的有效吸收率是65.1%，并且532 nm的波長(zhǎng)十分接近血紅蛋白吸收峰值，對(duì)視網(wǎng)膜的致傷作用最強(qiáng)，最容易造成視網(wǎng)膜出血。對(duì)波長(zhǎng)為532 nm、脈寬為20 ns的倍頻Nd：YAG激光，致盲閾值為0.04~0.1 mJ。眼睛受到激光輻射即使低于損傷閾值，可產(chǎn)生不足造成永久性損傷但能留下阻塞正常視覺(jué)達(dá)2~3 min的閃光盲效應(yīng)。利用對(duì)人眼損害最大的綠激光對(duì)狙擊手實(shí)施致盲干擾，可使其短時(shí)間內(nèi)失去作戰(zhàn)能力，給己方人員創(chuàng)造出反應(yīng)時(shí)間，以對(duì)狙擊手采取有 效措施。

　　3、實(shí)驗(yàn)

　　3.1、實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

　　CCD感光光譜不但包括可見(jiàn)光區(qū)域，還延長(zhǎng)到紅外區(qū)域。外界環(huán)境中存在著各種頻率的光，雖然“貓眼”回射光比漫反射光強(qiáng)很多，但由于光的發(fā)散及 大氣損耗等因素，回射光很弱而且淹沒(méi)在背景噪聲之中，所以要采取相應(yīng)措施使噪聲變小，提高信噪比。為了解決這一問(wèn)題，在CCD前加裝850 nm的濾光片。該濾光片直徑25.4 mm，通光口徑大于21 mm。入射角為0°時(shí)，濾光片透過(guò)率如圖3所示。

　　850 nm的濾光片半高寬20 nm，峰值的透過(guò)率大于85%，除中心波長(zhǎng)兩側(cè)各1/2帶寬范圍波段外，截止范圍為400~1000 nm內(nèi)光波的透過(guò)率為0.001，可有效地將雜光濾去。

　　由于普通CCD最初是設(shè)定在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的焦平面上的，這就導(dǎo)致入射的850 nm紅外光線會(huì)成像在CCD平面后方，造成CCD顯示畫(huà)面模糊不清，為此使用了合適的平凸透鏡對(duì)入射光進(jìn)行矯正，從而使入射紅外光正好清晰成像在CCD平面上。

　　3.2、試驗(yàn)條件及結(jié)果

　　3.2.1、探測(cè)試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室光線條件充足的條件下， LED燈組功率為2.8W，實(shí)驗(yàn)人員站在20 m外，手拿狙擊槍，設(shè)定監(jiān)控軟件的亮度、對(duì)比度、灰度值，實(shí)行優(yōu)化修改。圖4和圖5為在相同的亮度和灰度值時(shí)，設(shè)定對(duì)比度分別為60%和85%時(shí)的顯示畫(huà)面。

　　對(duì)比圖4和5可以看出，增加對(duì)比度后，目標(biāo)狙擊鏡(圖中亮點(diǎn))更加突出，有效提高了信噪比。

　　3.2.2、干擾試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，將LED燈與綠激光器平行固定在一起(如圖2實(shí)物圖所示)。LED燈與綠激光器一同隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于激光的傳播過(guò)程 中的發(fā)散作用，可將綠激光器和LED燈看做同一處發(fā)射。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，500 mW綠激光器發(fā)射的激光λ為532 nm，激光束發(fā)散角Ω小于2 mrad，激光器發(fā)射口徑D為6 mm。測(cè)得綠激光光斑直徑10 m處為24 mm， 20 m處為54 mm， 29 m處為90mm。分別在10， 20， 29 m處置一大面積透鏡，用850 nm紅外激器取代綠激光器，光線通過(guò)一可調(diào)透鏡組，做出等直徑的光斑。在亮斑位于顯示屏中心時(shí)，利用軟件在顯示屏上標(biāo)出干擾區(qū)域(如圖4中黑圈所示，由里 到外依次為10， 20， 29 m的干擾區(qū)域)。控制轉(zhuǎn)臺(tái)，使目標(biāo)(圖中亮點(diǎn))進(jìn)入干擾區(qū)域，即可發(fā)出干擾指令實(shí)施致盲干擾。

　　3.3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠(yuǎn)距離試驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)中，其他鏡片或較光滑的物體的貓眼效應(yīng)較明顯(圖中亮斑)，但根據(jù)圖形形狀(小 亮點(diǎn))仍然可以分辨目標(biāo)。操作人員利用監(jiān)控軟件可靈活處理現(xiàn)場(chǎng)情況，探測(cè)時(shí)設(shè)定較高對(duì)比度，發(fā)現(xiàn)可疑亮點(diǎn)，調(diào)低對(duì)比度進(jìn)行分析判斷，再作進(jìn)一步處理。

　　要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離綠激光干擾，將連續(xù)綠激光器改為波長(zhǎng)為532 nm、脈寬為20 ns的倍頻Nd：YAG脈沖綠激光器。激光脈沖能量

　　取Eo為視網(wǎng)膜綠激光致盲能量0.1 mJ，激光發(fā)射系統(tǒng)的光束發(fā)射角的壓縮比β為2°，大氣傳輸系數(shù)τf為0.8，光學(xué)傳輸系數(shù)τo為0.9，激光束的發(fā)散角Ω為2 mrad，綠激光波長(zhǎng)λ為532 nm，人眼瞳孔直徑D為6 mm。從式3可以計(jì)算出激光脈沖能量E與干擾距離R的關(guān)系，如圖6所示。

　　由圖6可知，在1.5 km內(nèi)對(duì)狙擊手實(shí)現(xiàn)致盲攻擊，激光脈沖能量應(yīng)為0.35 J。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　設(shè)計(jì)了由紅外LED燈、CCD接受端、監(jiān)控系統(tǒng)和綠激光器組成的新型的反狙擊系統(tǒng)。系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠(yuǎn)距離干擾效果， 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。建立了干擾距離與顯示屏上干擾區(qū)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確、高效干擾。最后從理論上給出了致盲激光脈沖能量與干擾距離的關(guān)系，初步實(shí)現(xiàn) 了從預(yù)警到攻擊的全過(guò)程。在實(shí)際運(yùn)用中，用紅外激光實(shí)施探測(cè)，脈沖綠激光實(shí)施干擾時(shí)，應(yīng)建立不同外界環(huán)境引起干擾區(qū)域改變的數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)具有貓眼效應(yīng)的實(shí) 物進(jìn)行研究，以便能更好地做出判斷。