本文為解決反狙擊中主動探測、準確干擾等問題，根據(jù)“貓眼效應”和新的干擾機理設計了基于CCD成像技術的綠激光反狙擊系統(tǒng)。該系統(tǒng)由紅外LED探測光源、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距離試驗效 果，利用平凸透鏡對紅外光成像進行矯正；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，實現(xiàn)實時顯示；運用綠激光致盲效應，實現(xiàn)了快速、 準確、高效干擾；利用軟件在實時顯示屏上標出10， 20和29 m距離時干擾區(qū)域，轉臺帶動組合的CCD和綠激光器至干擾區(qū)域實現(xiàn)干擾。最后通過實驗驗證該系統(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 應關系。

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

　　1、系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠距離試驗效果。轉臺帶動系統(tǒng)轉動。 LED燈發(fā)射出850 nm的紅外光實施探測。當紅外光照射到狙擊鏡時，根據(jù)“貓眼效應”原理，將回射比普通漫反射強很多倍的光。紅外光進入改裝的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具的位置有一明顯亮斑，調整至有效攻擊區(qū)域，發(fā)出指令， 532 nm的綠激光即可通過匯聚透鏡進行干擾。系統(tǒng)流程見圖1，實物見圖2。

　　2、基本原理

　　2.1、探測原理

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

　　貓眼目標的返回率遠大于漫反射目標的返回率，因此可以將返回率低的漫反射光濾去而凸顯貓眼目標，從而發(fā)現(xiàn)狙擊手的位置。利用850 nm的紅外光探測可避免被狙擊手肉眼察覺，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。人眼可以看成是由角膜等介質組成的透鏡組，對可見光波長強烈的聚焦作用使得到達視網(wǎng) 膜的激光能量密度比角膜處高出10萬倍，因此視網(wǎng)膜是最容易受激光損傷的地方。對波長為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的波長十分接近血紅蛋白吸收峰值，對視網(wǎng)膜的致傷作用最強，最容易造成視網(wǎng)膜出血。對波長為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達2~3 min的閃光盲效應。利用對人眼損害最大的綠激光對狙擊手實施致盲干擾，可使其短時間內失去作戰(zhàn)能力，給己方人員創(chuàng)造出反應時間，以對狙擊手采取有 效措施。

　　3、實驗

　　3.1、實驗裝置改進

　　CCD感光光譜不但包括可見光區(qū)域，還延長到紅外區(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在背景噪聲之中，所以要采取相應措施使噪聲變小，提高信噪比。為了解決這一問題，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，濾光片透過率如圖3所示。

　　850 nm的濾光片半高寬20 nm，峰值的透過率大于85%，除中心波長兩側各1/2帶寬范圍波段外，截止范圍為400~1000 nm內光波的透過率為0.001，可有效地將雜光濾去。

　　由于普通CCD最初是設定在可見光范圍內的焦平面上的，這就導致入射的850 nm紅外光線會成像在CCD平面后方，造成CCD顯示畫面模糊不清，為此使用了合適的平凸透鏡對入射光進行矯正，從而使入射紅外光正好清晰成像在CCD平面上。

　　3.2、試驗條件及結果

　　3.2.1、探測試驗。在實驗室光線條件充足的條件下， LED燈組功率為2.8W，實驗人員站在20 m外，手拿狙擊槍，設定監(jiān)控軟件的亮度、對比度、灰度值，實行優(yōu)化修改。圖4和圖5為在相同的亮度和灰度值時，設定對比度分別為60%和85%時的顯示畫面。

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

　　3.2.2、干擾試驗。實驗中，將LED燈與綠激光器平行固定在一起(如圖2實物圖所示)。LED燈與綠激光器一同隨轉臺轉動。當距離較遠時，由于激光的傳播過程 中的發(fā)散作用，可將綠激光器和LED燈看做同一處發(fā)射。實驗室內，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，光線通過一可調透鏡組，做出等直徑的光斑。在亮斑位于顯示屏中心時，利用軟件在顯示屏上標出干擾區(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)?？刂妻D臺，使目標(圖中亮點)進入干擾區(qū)域，即可發(fā)出干擾指令實施致盲干擾。

　　3.3、實驗結果分析

　　系統(tǒng)用紅外LED光源代替紅外激光光源模擬遠距離試驗效果。實驗中，其他鏡片或較光滑的物體的貓眼效應較明顯(圖中亮斑)，但根據(jù)圖形形狀(小 亮點)仍然可以分辨目標。操作人員利用監(jiān)控軟件可靈活處理現(xiàn)場情況，探測時設定較高對比度，發(fā)現(xiàn)可疑亮點，調低對比度進行分析判斷，再作進一步處理。

　　要實現(xiàn)遠距離綠激光干擾，將連續(xù)綠激光器改為波長為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λ為532 nm，人眼瞳孔直徑D為6 mm。從式3可以計算出激光脈沖能量E與干擾距離R的關系，如圖6所示。

　　由圖6可知，在1.5 km內對狙擊手實現(xiàn)致盲攻擊，激光脈沖能量應為0.35 J。

　　4、結束語

　　設計了由紅外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距離干擾效果， 實現(xiàn)實時顯示。建立了干擾距離與顯示屏上干擾區(qū)域的對應關系，實現(xiàn)了快速準確、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系，初步實現(xiàn) 了從預警到攻擊的全過程。在實際運用中，用紅外激光實施探測，脈沖綠激光實施干擾時，應建立不同外界環(huán)境引起干擾區(qū)域改變的數(shù)據(jù)庫，并對具有貓眼效應的實 物進行研究，以便能更好地做出判斷。