نظرة عامة على تطبيق العلوم والتكنولوجيا البصرية الإلكترونية في المجال العسكري

مقدمة
ينعكس تطبيق العلوم والتكنولوجيا الكهروضوئية في المجال العسكري بشكل أساسي في اكتساب المعلومات ونقلها وتخزينها وعرضها والتدابير المضادة للكهرباء الضوئية وما إلى ذلك. ستوفر هذه المقالة مقدمة مفصلة للتطبيقات في جوانب مختلفة والمنتجات ذات الصلة المعنية.
أولا - الوصول إلى المعلومات
تشمل أجهزة الاستشعار الكهروضوئية العسكرية الشائعة ما يلي:
كاميرات CCD، أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء (الهدف النقطي)، أجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء (أجهزة التصوير الحراري)، كاميرات متعددة الأطياف، أجهزة الكشف فوق البنفسجية، أجهزة تحديد المدى بالليزر، رادارات الليزر (التصوير، كشف عوامل الحرب الكيميائية وعوامل الإنتاج، قياس الاهتزاز، قياس السرعة)، جيروسكوبات الليزر، جيروسكوبات الألياف البصرية، هيدروفونات الألياف البصرية، وأجهزة استشعار الألياف البصرية الأخرى.
- التطورات في كاميرات CCD
تُستخدم كاميرات CCD على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية. في البيئات عالية الإشعاع، تكون مادة السيليكون المستخدمة كركيزة لكاميرات CCD عرضة للتلف، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة نقل الشحنة والفشل التام في الحالات الشديدة. في أوائل التسعينيات، تم تطوير نوع جديد من "مستشعر البكسل النشط" (APS). كل بكسل في APS له ترانزستور اختيار وقراءة خاص به، ليحل محل كاميرات CCD في البيئات عالية الإشعاع.
لالتقاط معلومات الصور تحت الماء أو في ظروف ضبابية، تم تطوير تقنية تصوير نشطة تُعرف باسم "تقنية التصوير بعيد المدى". ونظرًا للعرض الضيق لبوابة المسافة (قابلة للتعديل من عدة نانوثانية إلى عدة مئات من النانوثانية)، يمكن تصفية معظم الضوضاء الخلفية، مما يؤدي إلى الحصول على صور واضحة مع الحصول أيضًا على بيانات مسافة الهدف.


نموذج |
ل ر ف 10000 د |
مستوى سلامة العين |
الفئة 1 (IEC60825-1) |
التكبير |
7× |
مجال الرؤية |
6°/106مل |
مسافة التلميذ |
20 ملم |
تلقي العيار |
Φ32 مم |
ديوبتر |
-5~+5د |
طول موجة الليزر |
1535 نانومتر |
المدى (المبنى) |
≥ 20~10000م |
دقة |
±1م |
تكرار |
1 هرتز (3 هرتز في وضع النطاق المستمر) |
دقيق |
≥98% |
زاوية التباعد |
0.4 مراد |
النطاق الزاوي |
السمت: 0~360°(±1°)؛ زاوية الملعب: ±90° (±1°) |
مزود الطاقة |
تيار مستمر 5~12 فولت |
نوع البطارية |
بطارية قابلة لإعادة الشحن 16340×2/CR123A×2 |
عمر البطارية (درجة حرارة الغرفة) |
5000 تتراوح |
وزن |
≤ 430 جرام (بما في ذلك البطارية) |
مقدار |
141×81×53 مم (الطول×العرض×الارتفاع) |
درجة حرارة التشغيل |
-40~+55 درجة مئوية |
درجة حرارة التخزين |
-50~+65 درجة مئوية |
تصنيف مقاومة الماء |
IP67 |
موصل |
UART (TTL_3.3V) إلى USB |
النقل اللاسلكي |
بلوتوث 5.0 |
نوع التموضع |
نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)/نظام بيدو/نظام جلوناس |
دقة الموقع |
≥50م |
آخر |
الربط بين تطبيقات الهاتف المحمول |
شهادة المنتج |
CE، ROSH |

يتميز قياس المسافة بالليزر بالدقة والسرعة ومقاومة التداخل وعدم وجود نقطة عمياء وما إلى ذلك، مقارنة بقياس المسافة العادي.

- المواصفات الفنية
نموذج |
لرف0105ج |
لرف0308ج |
لرف0405ج |
لرف0612ج |
لرف0816ج |
لرف0815ج |
ل ر ف 1017 سي |
ل ر ف 1221 ج |
ال ار اف 1525 سي |
ال ار اف 1830 سي |
ال ار اف 2535 سي |
طول موجة الليزر |
1535±5 نانومتر |
||||||||||
إمكانية قياس المسافة (هدف 2.3م × 2.3م) |
≥3000م |
≥3000م |
≥4000م |
≥6000م |
≥8000م |
≥8000م |
≥10000م |
≥12000م |
≥15000م |
≥18000م |
≥25000م |
سلامة العين |
الصف الأول |
||||||||||
زاوية التباعد |
≤1 مراد |
≤0.6 مراد |
≤4.21 مراد |
≤0.35 مراد |
≤0.3 ملي راديان |
||||||
قطر عدسة الإطلاق |
Φ8 مم |
Φ8 مم |
Φ12 مم |
Φ12 مم |
Φ15 مم |
Φ15 مم |
Φ18 مم |
||||
قطر عدسة المستقبل |
Φ20 ملم |
Φ16 مم |
Φ25 مم |
Φ40 مم |
Φ45 مم |
Φ50 مم |
Φ60 مم |
||||
الحد الأدنى للمدى |
≤15 م |
≤30 م |
50 متر |
||||||||
التردد المتراوح |
مفرد، 1 هرتز ~ 10 هرتز |
||||||||||
دقة تحديد المدى |
±2 متر |
±1 متر |
±1 متر |
||||||||
دقة النطاق |
≤20 م |
≤30 م |
≤30 م |
||||||||
معدل الدقة |
≥98% |
≥98% |
≥98% |
||||||||
معدل الإنذار الكاذب |
≤1% |
≤1% |
≤1% |
||||||||
جهد الإمداد |
تيار مستمر 3~5 فولت |
تيار مستمر 4.5~16 فولت |
تيار مستمر 12 فولت |
||||||||
وزن |
≤29±1 جرام |
≤32±1 جرام |
≤ 58±1 جرام |
≤175 جرام |
≤285 جرام |
≤380 جرام |
≤380 جرام |
400 جرام |
|||
البعد (مم) |
Φ34×47.5 |
48×30.5×21 |
65×48×32 |
65×46×86 |
107×72×60 |
125×85×58 |
125×100×70 |
||||
درجة حرارة التشغيل |
-40~+70 درجة مئوية |
||||||||||
درجة حرارة التخزين |
-55~+75 درجة مئوية |
5. ليدار
يتميز LiDAR بالدقة العالية والتصوير، مع دقة تصل إلى سنتيمترات وحتى ملليمترات.
- جيروسكوب الألياف البصرية
جيروسكوب الألياف الضوئية هو مستشعر ألياف ضوئية يستخدم في الملاحة بالقصور الذاتي. من خلال تغيير طول الألياف الضوئية أو عدد الحلقات التي يقطعها الضوء في الملف، يمكنه تحقيق مستويات مختلفة من الدقة ويمتلك نطاقًا ديناميكيًا واسعًا.
بسبب الاستخدام المناسب للغاية لجيروسكوبات الألياف الضوئية في شركات الاتصالات المتنقلة والمجال العسكري، استثمرت القوات العسكرية من مختلف البلدان موارد مالية وجهودًا كبيرة في تطويرها.
في الوقت الحالي، أحرزت بعض الدول المتقدمة مثل الولايات المتحدة واليابان وألمانيا وفرنسا وإيطاليا وروسيا تقدمًا كبيرًا في أبحاث جيروسكوبات الألياف الضوئية. وقد تم بالفعل تسويق بعض جيروسكوبات الدقة المنخفضة إلى المتوسطة، كما بدأت بعض المنتجات عالية الدقة في تصحيح أخطاء المعدات في التطبيقات العسكرية.
ثانياً- نقل المعلومات
هناك وسائل مختلفة لنقل المعلومات العسكرية، بما في ذلك بشكل رئيسي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والاتصالات عبر الألياف الضوئية، والاتصالات عبر الموجات الدقيقة، والاتصالات عبر الموجات القصيرة، والتي تستخدم لتشكيل شبكات متعددة باستخدام طرق اتصال مختلفة.
تتمتع اتصالات الألياف الضوئية بمكانة مهمة في نقل المعلومات العسكرية.
تم تطبيق أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية لأول مرة في أنظمة الاتصالات التكتيكية للجيش في مجال الاتصالات العسكرية.
مخطط تخطيطي لنظام الاتصالات الضوئية الإلكترونية:
يتضمن النظام نظام التحكم المتحرك، ونظام البيانات التكتيكية للمدفعية الميدانية، ونظام القيادة والاستخبارات للدفاع الجوي في المنطقة الأمامية، ونظام تحليل المعلومات من جميع المصادر، ونظام دعم الخدمة القتالية والتحكم، ونظام الاتصالات. كل من الأنظمة الفرعية الخمسة الأولى لها وظائفها الخاصة لإكمال مهامها المستقلة، كما أنها تشكل شبكة أفقية لدعم بعضها البعض. في الوقت نفسه، تشكل الأنظمة الفرعية أيضًا شبكة رأسية وفقًا لعلاقة القيادة والتحكم، مما يتيح تبادل المعلومات بين المستويات الأعلى والأدنى. يتم ضمان الاتصالات الأفقية والرأسية للأنظمة الفرعية الخمسة من خلال نظام الاتصالات (التكتيكي).
- نظام التحكم المتنقل
يوفر هذا النظام للقادة والموظفين على جميع المستويات بيانات ومعلومات القيادة العملياتية والمتعلقة بساحة المعركة (مثل المهام العملياتية والخطط العملياتية وخطط التنقل والإنذارات المبكرة والأوامر العملياتية بالإضافة إلى المعلومات الاستخباراتية والدعم الناري ومواقف الإمداد وما إلى ذلك)، وبالتالي التخطيط والتنسيق والسيطرة على العمليات القتالية لوحدات المشاة والوحدات المدرعة.
- نظام البيانات التكتيكية للمدفعية الميدانية
هذا النظام هو نظام قيادة وسيطرة متكامل لدعم النيران يستخدم لتطوير خطط دعم المدفعية والقيادة والسيطرة على وحدات المدفعية.
- نظام قيادة الدفاع الجوي والاستخبارات في المنطقة الأمامية
يستخدم هذا النظام للقيادة والسيطرة على أسلحة الدفاع الجوي العالية والمتوسطة والمنخفضة الارتفاع.
- نظام تحليل المعلومات من كافة المصادر
هذا النظام هو نظام استخبارات/حرب إلكترونية يستخدم بشكل أساسي لاستقبال وعرض ومعالجة وتوزيع المعلومات الاستخباراتية المختلفة وموارد الحرب الإلكترونية من المستويات الاستراتيجية إلى التكتيكية، ونقل النتائج إلى القادة والوحدات القتالية على جميع المستويات من خلال نظام الاتصالات.
- نظام دعم وتحكم الخدمة القتالية
هذا النظام هو نظام دعم الخدمة الذي يمكنه جمع وتحليل ونقل معلومات دعم الخدمة بسرعة، ومساعدة القادة والموظفين في التخطيط وتنسيق والتحكم في أعمال الدعم اللوجستي (مثل الإمداد والصيانة والنقل والرعاية الطبية والتمويل والموظفين، إلخ).
- نظام الاتصالات
يتم إنشاء نظام الاتصالات من قبل الإدارات لتحقيق نقل المعلومات وتبادلها. وهو مترابط مع نظام اتصالات المسرح ونظام الاتصالات الاستراتيجية من الأعلى ومع مختلف الكيانات القتالية من الأسفل. تشمل طرق الاتصال الصوت والبيانات والفاكس. يمكن أن يغطي نطاق اتصالاته النطاق التشغيلي للجيش.
ثالثا: تخزين المعلومات وعرضها
- يعد تخزين الحجم المجسم أحد أقدم تقنيات التخزين الضوئية التي تمت دراستها.
مزايا التخزين الهولوغرافي الحجمي:
أ) كثافة تخزين عالية وسعة كبيرة: باستخدام الطرق المجسمة، يمكن تخزين المعلومات في كامل حجم الوسيط، مما يسمح بالتخزين المتعدد للعديد من الصور المجسمة داخل نفس حجم التخزين.
ب) معدل نقل بيانات مرتفع ووقت وصول قصير: في التخزين الهولوغرافي، يتم تخزين المعلومات في صفحات، مما يتيح القراءة والكتابة المتوازية لتحقيق معدلات نقل بيانات عالية للغاية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لقواعد البيانات الهولوغرافية استخدام طرق انحراف الشعاع الخامل مثل الانحراف الكهروضوئي، أو الانحراف الصوتي البصري، أو اختيار الطول الموجي للتوجيه، مما يلغي الحاجة إلى رؤوس القراءة/الكتابة الميكانيكية المستخدمة في الأقراص والتخزين الضوئي.
ج) التكرار العالي للبيانات: يتم توزيع التسجيل الهولوغرافي، ولا تؤدي العيوب أو التلف في وسيط التخزين إلا إلى تقليل شدة الإشارة دون التسبب في فقد البيانات. لذلك، يتمتع التخزين الهولوغرافي بكميات كبيرة بتكرار عالي للبيانات ومقاومة قوية للضوضاء.
د) عمر تخزين طويل: يمكن الاحتفاظ بالمعلومات المسجلة على وسيط التخزين لمدة تزيد عن 30 عامًا.
- الإسقاط الهولوغرافي
تتميز الحروب العسكرية الحديثة بعمليات ثلاثية الأبعاد. وعلى عكس الإسقاطات على شاشات مستوية تخلق إحساسًا بالعمق من خلال تأثيرات مثل المنظور والتظليل على سطح ثنائي الأبعاد، تسمح تقنية الإسقاط الهولوغرافي بمشاهدة جوانب مختلفة من الصورة من أي زاوية 360 درجة، مما يعرض صورة ثلاثية الأبعاد حقًا.
- نظام محاكاة بيئة ساحة المعركة ثلاثية الأبعاد
يستخدم نظام محاكاة بيئة ساحة المعركة ثلاثية الأبعاد طاولة رملية إلكترونية لتوليد تضاريس ثلاثية الأبعاد بسرعة ومحاكاة كائنات المشهد، وإعادة إنتاج بيئة ثلاثية الأبعاد واقعية. إنه يوفر بيئة محاكاة تضاريس ثلاثية الأبعاد وديناميكية وتفاعلية لقيادة القتال على جميع المستويات. يمكن لنظام واجب العمليات المشتركة الذي تم تطويره بناءً على مفهوم التكامل تحقيق وظائف مثل الاتصالات اليومية في المخيم، ومراقبة الفيديو، ومؤتمرات الفيديو عن بعد، ونقل الفيديو اللاسلكي، وعرض خريطة المسرح. هذه منصة تدمج قيادة القوات وعمليات الجدولة مع قيادة العمليات المشتركة ونظام الجدولة الموحد.
IV التدابير المضادة البصرية
تشير التدابير المضادة الكهروضوئية إلى التدابير التقنية التي تستخدم المعدات أو الأجهزة الكهروضوئية لاعتراض وتحديد معلومات مصادر الإشعاع الكهروضوئي للخصم من خلال عمل الموجات الضوئية، بهدف إضعاف أو حتى تدمير فعالية معداتهم الكهروضوئية.
تشمل التدابير المضادة الضوئية الكهربائية الدفاع (الدفاع عن النفس) عن منصات الأسلحة وغيرها من المنشآت العسكرية الحرجة، بالإضافة إلى التدخل الوقائي والقمع ضد المعدات الضوئية الكهربائية للخصم مثل أقمار الاستطلاع.
تشمل الأجهزة المستخدمة بشكل شائع أنظمة التحذير بالليزر، وأجهزة التشويش بالليزر، ومشاعل التضليل بالأشعة تحت الحمراء، ومشاعل التشويش بالأشعة تحت الحمراء، والنظارات الواقية بالليزر، وبدلات التخفي بالأشعة تحت الحمراء، وما إلى ذلك.
- شعلات التشويش بالأشعة تحت الحمراء
تنتج صواريخ التشويش بالأشعة تحت الحمراء لهبًا عالي الحرارة عند الاشتعال وتولد طاقة إشعاع تحت أحمر قوية ضمن نطاق طيفي محدد، وبالتالي تضليل أنظمة الكشف بالأشعة تحت الحمراء أو أنظمة التوجيه بالأشعة تحت الحمراء لدى الخصم.
2. نظارات الحماية من الليزر
3، تقنية التخفي بالأشعة تحت الحمراء
التخفي بالأشعة تحت الحمراء هو تجنب اكتشاف جهاز التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للعدو (حتى يتمكن الأشخاص الموجودون في الأشعة تحت الحمراء من المراقبة بشكل غير إنساني) وبالتالي تعطيل حكم العدو، بحيث لا يتمكن العدو من العثور عليك.
5. اتجاهات التنمية
اتجاهات التطور المستقبلية لعلوم وتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية في المجال العسكري
- تصغير الأجهزة والأنظمة الكهروضوئية
حتى في الأسلحة والمعدات الأكبر حجمًا، من المرغوب أن تكون أجهزة الاستشعار خفيفة الوزن وموفرة للطاقة وخالية من الصيانة. لذلك، أصبح تصغير الأجهزة والأنظمة الكهروضوئية العسكرية المختلفة اتجاهًا مهمًا للتطوير.
- الأجهزة الكهروضوئية المعتمدة على مواد جديدة
يعتمد أداء الأجهزة الكهروضوئية إلى حد كبير على المواد المستخدمة.
المعلومات المذكورة أعلاه مأخوذة من Zhonglian Xunke.
الملحق: نظام إطلاق النار بالليزر للأسلحة الخفيفة
إن ممارسة الرماية بالأسلحة الخفيفة هي واحدة من المواد التدريبية اليومية الأساسية للقوات العسكرية والشرطية. في الوقت الحالي، لا تزال معظم ميادين التدريب على إطلاق النار الحي في القوات العسكرية والشرطية الصينية تعتمد على عرض الهدف يدويًا والتحقق منه وتسجيل النقاط. ومع تزايد ثقل مهام التدريب للقوات العسكرية والشرطية، أصبح التناقض بين العمل والتدريب بارزًا بشكل متزايد، وظهرت قضايا مثل انخفاض كفاءة وضعف سلامة التسجيل اليدوي. لمعالجة هذه القضايا، يمكن استخدام الوسائل التكنولوجية لإيجاد حلول. لقد أدخلت بعض القوات العسكرية والشرطية بالفعل أنظمة تسجيل تلقائية عالية الدقة إلى ميادين التدريب على الرماية، مما أدى إلى تحسين أساليب التسجيل في إطلاق النار الحي بشكل نشط، وتنفيذ التسجيل التلقائي بالكامل طوال العملية، وتقليل الخطوات المتعددة في التسجيل، وتعزيز كفاءة التدريب والسلامة.