Optoelektronik bilim ve teknolojisinin askeri alanda uygulanmasına genel bir bakış

ÖNSÖZ
Fotoelektrik bilimi ve teknolojisinin askeri alanda uygulanması esas olarak bilgi edinimi, bilgi iletimi, bilgi depolama ve görüntüleme, fotoelektrik karşı önlemler vb. alanlarda kendini göstermektedir. Bu makale, çeşitli yönlerden uygulamalara ve ilgili ürünlere ilişkin ayrıntılı bir giriş sağlayacaktır.
I. Bilgiye erişim
Yaygın askeri fotoelektrik sensörler şunları içerir:
CCD kameralar, kızılötesi (nokta hedef) dedektörler, kızılötesi görüntüleyiciler (termal görüntüleyiciler), multispektral kameralar, ultraviyole dedektörler, lazer mesafe ölçerler, lazer radarlar (görüntüleme, kimyasal savaş ajanı ve üretim ajanı tespiti, titreşim ölçümü, hız ölçümü), lazer jiroskoplar, fiber optik jiroskoplar, fiber optik hidrofonlar ve diğer fiber optik sensörler.
- CCD Kameralardaki Gelişmeler
CCD kameralar askeri uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Yüksek radyasyonlu ortamlarda, CCD'ler için alt tabaka olarak kullanılan Si malzemesi hasara eğilimlidir ve bu da yük transfer verimliliğinde düşüşe ve ciddi durumlarda tam arızaya yol açar. 1990'ların başında, yeni bir tür "Aktif Piksel Sensörü" (APS) geliştirildi. Bir APS'deki her pikselin kendi seçim ve okuma transistörü vardır ve yüksek radyasyonlu ortamlarda CCD'lerin yerini alır.
Sualtında veya sisli koşullarda görüntü bilgisi yakalamak için "Uzun Menzilli Kapılı Görüntüleme Teknolojisi" olarak bilinen aktif bir görüntüleme tekniği geliştirilmiştir. Mesafe kapısının dar genişliği (birkaç nanosaniyeden birkaç yüz nanosaniyeye kadar ayarlanabilir) nedeniyle, çoğu arka plan gürültüsü filtrelenebilir ve bu da hedef mesafe verileri elde edilirken net görüntüler elde edilmesini sağlar.


Örnek |
LRF10000D |
Göz güvenliği seviyesi |
Sınıf 1(IEC60825-1) |
Büyütme |
7× |
Görüş alanı |
6°/106mil |
Öğrenci mesafesi |
20mm |
Kalibre al |
Φ32mm |
Diyoptri |
-5~+5G |
Lazer dalga boyu |
1535nm |
Aralık (bina) |
≥ 20~10000m |
Kesinlik |
±1m |
Sıklık |
1Hz (Sürekli ölçüm modunda 3Hz) |
Kesin |
≥%98 |
Ayrışma açısı |
0.4mrad |
Açısal aralık |
Azimut: 0~360°(±1°); Eğim açısı: ±90° (±1°) |
Güç kaynağı |
DC 5~12V |
Pil tipi |
Şarj edilebilir pil 16340×2/CR123A×2 |
Pil ömrü (oda sıcaklığı) |
5000 aralığında |
Ağırlık |
≤ 430g (pil dahil) |
Hacim |
141×81×53mm (U×G×Y) |
Çalışma sıcaklığı |
-40~+55℃ |
Depolama sıcaklığı |
-50~+65℃ |
Su geçirmezlik derecesi |
IP67 |
Bağlayıcı |
Uart(TTL_3.3V)'den USB'ye |
Kablosuz iletim |
Bluetooth 5.0 |
Konumlandırma türü |
GPS/BeiDou/GLONASS |
Konum doğruluğu |
≥50m |
Diğer |
Mobil Uygulama bağlantısı |
Ürün sertifikasyonu |
CE ve RoSH |

Lazer mesafe ölçümü, sıradan mesafe ölçümüne kıyasla uzak, doğru, hızlı, parazit önleyici, kör nokta olmaması vb. avantajlara sahiptir.

- TEKNİK ÖZELLİKLER
Örnek |
LRF0105C |
LRF0308C |
LRF0405C |
LRF0612C |
LRF0816C |
LRF0815C |
LRF1017C |
LRF1221C |
LRF1525C |
LRF1830C |
LRF2535C |
Lazer Dalga Boyu |
1535±5nm |
||||||||||
Mesafe ölçüm yeteneği (2.3mX2.3m hedef) |
≥3000m |
≥3000m |
≥4000m |
≥6000m |
≥8000m |
≥8000m |
≥10000m |
≥12000m |
≥15000m |
≥18000m |
≥25000m |
Göz Güvenliği |
Sınıf Ⅰ |
||||||||||
Ayrışma Açısı |
≤1mrad |
≤0,6 mrad |
≤4.21 mrad |
≤0,35 mrad |
≤0.3mrad |
||||||
Lansman Lens Çapı |
Φ8 mm |
Φ8 mm |
Φ12mm |
Φ12mm |
Φ15mm |
Φ15mm |
Φ18mm |
||||
Alıcı Lens Çapı |
Φ20 mm |
Φ16 mm |
Φ25mm |
Φ40mm |
Φ45mm |
Φ50mm |
Φ60mm |
||||
Minimum Aralık |
≤15 m |
≤30 m |
50 metre |
||||||||
Aralıklı Frekans |
Tek, 1Hz~10Hz |
||||||||||
Aralık Doğruluğu |
±2 dakika |
±1 dakika |
±1 dakika |
||||||||
Aralık Çözünürlüğü |
≤20 m |
≤30 m |
≤30 m |
||||||||
Hassasiyet Oranı |
≥%98 |
≥%98 |
≥%98 |
||||||||
Yanlış Alarm Oranı |
≤%1 |
≤%1 |
≤%1 |
||||||||
Besleme Voltajı |
Doğru Akım 3~5V |
DC4.5~16V |
DC12V |
||||||||
Ağırlık |
≤29±1 gr |
≤32±1 gr |
≤ 58±1g |
≤175 gr |
≤285 gr |
≤380 gr |
≤380 gr |
400 gr |
|||
Boyut (mm) |
Φ34×47.5 |
48×30,5×21 |
65×48×32 |
65×46×86 |
107×72×60 |
125×85×58 |
125×100×70 |
||||
Çalışma Sıcaklığı |
-40~+70 ℃ |
||||||||||
Depolama Sıcaklığı |
-55~+75 ℃ |
5. LIDAR
LiDAR, santimetre hatta milimetre düzeyindeki çözünürlükleriyle yüksek hassasiyet ve görüntüleme avantajına sahiptir.
- Fiber Optik Jiroskop
Fiber optik jiroskop, eylemsiz navigasyon için kullanılan bir optik fiber sensörüdür. Optik fiberin uzunluğunu veya ışığın bobinde kat ettiği döngü sayısını değiştirerek farklı doğruluk seviyelerine ulaşabilir ve geniş bir dinamik aralığa sahiptir.
Fiber optik jiroskopların mobil operatörlerde ve askeri alanda son derece uygun bir şekilde kullanılabilmesi nedeniyle, çeşitli ülkelerin askeri güçleri bunların geliştirilmesine önemli miktarda finansal kaynak ve çaba yatırmıştır.
Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Almanya, Fransa, İtalya ve Rusya gibi bazı gelişmiş ülkeler fiber optik jiroskop araştırmalarında önemli ilerlemeler kaydetti. Bazı düşük ila orta hassasiyetli jiroskoplar halihazırda ticarileştirildi ve birkaç yüksek hassasiyetli ürün de askeri uygulamalarda ekipman hata ayıklamaya başladı.
II. Bilginin iletimi
Askeri bilgi iletiminde uydu haberleşmesi, fiber optik haberleşme, mikrodalga haberleşmesi ve kısa dalga haberleşmesi başta olmak üzere çeşitli haberleşme yöntemleri ile çoklu ağlar oluşturularak çeşitli haberleşme araçları kullanılmaktadır.
Optik fiber haberleşmesi askeri bilgi iletiminde önemli bir yere sahiptir.
Optik fiber haberleşme sistemleri ilk olarak askeri haberleşme alanında orduya yönelik taktik haberleşme sistemlerinde uygulanmıştır.
Optoelektronik Haberleşme Sisteminin Şematik Diyagramı:
Sistem, Mobil Kontrol Sistemi, Saha Topçu Taktik Veri Sistemi, İleri Alan Hava Savunma Komuta ve İstihbarat Sistemi, Her Kaynaklı Bilgi Analiz Sistemi, Muharebe Hizmet Destek ve Kontrol Sistemi ve İletişim Sistemi'ni içerir. İlk beş işlevsel alt sistemin her biri, bağımsız görevlerini tamamlamak için kendi işlevlerine sahiptir ve ayrıca birbirlerini desteklemek için yatay bir ağ oluştururlar. Aynı zamanda, alt sistemler komuta ve kontrol ilişkisine göre dikey bir ağ da oluşturarak daha yüksek ve daha düşük seviyeler arasında bilgi alışverişini sağlar. Beş alt sistemin yatay ve dikey bağlantıları (taktik) iletişim sistemi tarafından sağlanır.
- Mobil Kontrol Sistemi
Bu sistem, her düzeydeki komutan ve personele harekât komutası ve muharebe alanıyla ilgili veri ve bilgileri (harekât görevleri, harekât planları, hareket planları, erken uyarılar, harekât emirleri, istihbarat, ateş desteği, ikmal durumları vb.) sağlayarak piyade ve zırhlı birliklerin muharebe operasyonlarının planlanmasını, koordine edilmesini ve kontrol edilmesini sağlar.
- Saha Topçu Taktik Veri Sistemi
Bu sistem, topçu destek planlarının geliştirilmesi ve topçu birliklerinin komuta ve kontrollerinin sağlanması amacıyla kullanılan entegre bir ateş destek komuta ve kontrol sistemidir.
- İleri Bölge Hava Savunma Komuta ve İstihbarat Sistemi
Bu sistem, yüksek, orta ve alçak irtifa hava savunma silahlarının komuta ve kontrolünde kullanılıyor.
- Tüm Kaynak Bilgi Analiz Sistemi
Bu sistem, esas olarak stratejik düzeyden taktik düzeye kadar çeşitli istihbarat bilgilerini ve elektronik harp kaynaklarını almak, görüntülemek, işlemek, dağıtmak ve sonuçları iletişim sistemi aracılığıyla her düzeydeki komutanlara ve muharip birliklere iletmek amacıyla kullanılan bir istihbarat/elektronik harp sistemidir.
- Muharebe Hizmet Destek ve Kontrol Sistemi
Bu sistem, komutanlara ve personele lojistik destek çalışmalarının (ikmal, bakım, ulaştırma, tıbbi bakım, finans, personel vb.) planlanması, koordine edilmesi ve kontrol edilmesinde yardımcı olan, hizmet destek bilgilerini hızla toplayabilen, analiz edebilen ve iletebilen bir hizmet destek sistemidir.
- İletişim Sistemi
İletişim sistemi, bilgi iletimi ve değişimini sağlamak için departmanlar tarafından kurulur. Tiyatro iletişim sistemi ve stratejik iletişim sistemi ile yukarı doğru ve çeşitli muharebe birimleri ile aşağı doğru birbirine bağlıdır. İletişim yöntemleri arasında ses, veri ve faks bulunur. İletişim aralığı bir ordunun operasyonel kapsamını kapsayabilir.
III. Bilgi depolama ve görüntüleme
- Hacimsel Holografik Depolama, üzerinde çalışılan en eski optik depolama teknolojilerinden biridir.
Hacimsel Holografik Depolamanın Avantajları:
a) Yüksek depolama yoğunluğu ve büyük kapasite: Holografik yöntemler kullanılarak, bilgi ortamın tüm hacmine depolanabilmekte, bu sayede aynı depolama hacmi içerisinde çok sayıda hologramın çoklu olarak depolanması sağlanabilmektedir.
b) Yüksek veri aktarım hızı ve kısa erişim süresi: Holografik depolamada, bilgiler sayfalarda depolanır ve bu da son derece yüksek veri aktarım hızlarına ulaşmak için paralel okuma ve yazmayı mümkün kılar. Ek olarak, holografik veri tabanları, disk ve optik depolamada kullanılan mekanik okuma/yazma kafalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak adresleme için elektro-optik sapma, akusto-optik sapma veya dalga boyu seçimi gibi eylemsiz ışın sapma yöntemlerini kullanabilir.
c) Yüksek veri yedekliliği: Holografik kayıt dağıtılır ve depolama ortamındaki kusurlar veya hasarlar yalnızca veri kaybına neden olmadan sinyal yoğunluğunu azaltır. Bu nedenle, hacim holografik depolama yüksek veri yedekliliğine ve güçlü gürültü direncine sahiptir.
d) Uzun depolama ömrü: Depolama ortamında kaydedilen bilgiler 30 yıldan uzun süre saklanabilir.
- Holografik Projeksiyon
Modern askeri savaş üç boyutlu operasyonları içerir. İki boyutlu bir yüzeyde perspektif ve gölgelendirme gibi efektlerle derinlik hissi yaratan düzlemsel ekran projeksiyonlarının aksine, holografik projeksiyon teknolojisi bir görüntünün farklı yönlerinin herhangi bir 360 derecelik açıdan görüntülenmesini sağlayarak gerçek anlamda 3 boyutlu bir görüntü sunar.
- Üç Boyutlu Savaş Alanı Ortamı Simülasyon Sistemi
Üç Boyutlu Savaş Alanı Ortam Simülasyon Sistemi, üç boyutlu araziyi hızla oluşturmak ve sahne nesnelerini simüle etmek için elektronik bir kum masası kullanır ve gerçekçi bir üç boyutlu ortamı yeniden üretir. Her seviyedeki muharebe komutanlığı için üç boyutlu, dinamik ve etkileşimli simüle edilmiş bir arazi ortamı sağlar. Entegrasyon kavramına dayalı olarak geliştirilen Ortak Harekat Görev Sistemi, günlük kamp iletişimi, video gözetimi, uzaktan video konferans, kablosuz video dönüş iletimi ve tiyatro haritası gösterimi gibi işlevleri gerçekleştirebilir. Bu, birlik komutasını ve planlama operasyonlarını birleşik bir ortak harekat komuta ve planlama sistemiyle entegre eden bir platformdur.
IV Optik karşı önlemler
Fotoelektrik karşı önlemler, ışık dalgalarının etkisiyle rakibin fotoelektrik radyasyon kaynaklarına ait bilgileri yakalamak ve tespit etmek için fotoelektrik ekipman veya aygıtlar kullanan ve bu cihazların etkinliğini zayıflatmayı veya hatta yok etmeyi amaçlayan teknik önlemlere denir.
Fotoelektrik karşı önlemler, silah platformları ve diğer kritik askeri tesislerin savunulması (meşru müdafaa) ve keşif uyduları gibi rakibin fotoelektrik ekipmanlarına karşı önleyici müdahale ve baskılamayı kapsamaktadır.
Yaygın olarak kullanılan cihazlar arasında lazer uyarı sistemleri, lazer karıştırma cihazları, kızılötesi aldatıcı fişekler, kızılötesi karıştırma fişekleri, lazer koruyucu gözlükler, kızılötesi gizli kıyafetler vb. yer almaktadır.
- Kızılötesi Karıştırma Flaşları
Kızılötesi karıştırma fişekleri tutuştuklarında yüksek sıcaklıkta alevler üretirler ve belirli bir spektral aralıkta güçlü kızılötesi radyasyon enerjisi üretirler, böylece düşmanın kızılötesi algılama sistemlerini veya kızılötesi güdüm sistemlerini aldatırlar veya yanıltırlar.
2. Lazer koruyucu gözlük
3, kızılötesi gizlilik teknolojisi
Kızılötesi gizlilik, düşmanın kızılötesi termal görüntüleme cihazının tespitinden kaçınmak (böylece kızılötesi monitördeki insanları insanlık dışı bir şekilde izlemek) ve böylece düşmanın yargısını bozarak düşmanın sizi bulamamasıdır.
V. Gelişim eğilimleri
Askeri Alanda Fotoelektrik Bilim ve Teknolojisinin Gelecekteki Gelişim Eğilimleri
- Fotoelektronik Cihaz ve Sistemlerin Minyatürleştirilmesi
Daha büyük silah ve ekipmanlarda bile sensörlerin hafif, güç tasarruflu ve bakım gerektirmeyen olması istenmektedir. Bu nedenle çeşitli askeri fotoelektronik cihaz ve sistemlerin minyatürleştirilmesi önemli bir geliştirme yönü haline gelmiştir.
- Yeni Malzemelere Dayalı Fotoelektronik Aygıtlar
Fotoelektronik cihazların performansı büyük ölçüde kullanılan malzemelere bağlıdır.
Yukarıdaki bilgiler Zhonglian Xunke'den alınmıştır.
Ek: Hafif Silah Lazer Atış Sistemi
Hafif silah atış pratiği, askeri ve polis kuvvetleri için günlük eğitim konularından biridir. Şu anda, Çin'in askeri ve polis kuvvetlerindeki canlı atış eğitim poligonlarının çoğu hala manuel hedef sunumu, doğrulama ve puanlamaya dayanmaktadır. Askeri ve polis kuvvetleri için eğitim görevleri ağırlaştıkça, iş ve eğitim arasındaki çelişki giderek daha belirgin hale gelmekte ve manuel puanlamanın düşük verimliliği ve zayıf güvenliği gibi sorunlar ortaya çıkmaktadır. Bu sorunları ele almak için çözümler bulmak amacıyla teknolojik araçlar kullanılabilir. Bazı askeri ve polis kuvvetleri, atış eğitim poligonlarına yüksek hassasiyetli otomatik puanlama sistemleri sunmuş, canlı atışta puanlama yöntemlerini aktif olarak iyileştirmekte, süreç boyunca tamamen otomatik puanlama uygulamakta, puanlamada birden fazla adımı azaltmakta ve eğitim verimliliğini ve güvenliğini artırmaktadır.