СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПОДАВЛЕНИЯ БПЛА Российский патент 2023 года по МПК F41H11/02 H01S3/23 H04K3/00 

1. Изобретение относится к средствам защиты от беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с оптическими средствами наблюдения, в частности, к бесконтактным средствам защиты, также к способам защиты наземных малоразмерных подвижных объектов от высокоточных систем (ВТО) с лазерным наведением и может быть использовано при разработке комплекса индивидуальной защиты объектов автомобильной и специальной техники для функционального подавления беспилотных летательных аппаратов в оперативной обстановке, в том числе микроскопических и других с оптоэлектронными системами наблюдения..

Важным и основным элементом управления является оптико-электронная бортовая система наблюдения, функционально позволяющая ориентироваться в пространстве и производить поиск объектов и наведение на объект. Нарушение функционирования бортовых электронных систем приводит к отказу ориентации и наведения БПЛА с выходом из строя систем и срыву выполнения командной задачи.

Предлагаемый способ позволяет защитить от наблюдения мобильные объекты, индивидуальные и стационарные в зависимости от мощности оборудования.

2. Уровень техники.

Известен способ защиты от высокоточных систем патент №2563472 кл. F41 11/02 [1], который предлагает обнаружение импульсов лазерного излучения и формирование лазерной ложной цели при повышении эффективности защиты от высокоточных систем.

Недостатком является неопределенность в подавлении импульсов объекта и отсутствие надежного поражения бортовых оптико-электронных устройств.

Известно, что для точного обнаружения оптики в приборах российского производства, предназначенных для дистанционного автоматического обнаружения целей, ведущих встречное наблюдение с помощью оптических и оптико-электронных средств, прицелов, длиннофокусных объективов в условиях как интенсивного дневного, так и слабого ночного освещения применяются [2] приборы «СПИН-2», «Самурай», «Луч-1М» и др. Обнаружение оптики заключается в следующем, с помощью своего оптического прицела оператор наводит лазерный луч прибора в направлении предполагаемого нахождения оптического прицела. При попадании лазерного луча в объектив оптического прицела цели с его помощью формируется отраженное лазерное излучение, которое, возвращаясь в том же направлении, откуда оно пришло, поступает через оптическую систему на фотоприемное устройство и далее на устройство обработки сигналов, которое автоматически выдает сигнал о наличии или отсутствии цели.

Данный способ позволяет засечь положение оптики и быстро определить потенциальную угрозу. Последующее распознавание и идентификация обнаруженной цели производится традиционно.

Известен способ обнаружения средств оптического и оптоэлектронного типа по патенту [3] №2133485 (G01S 17/02 (1995/01), GOIS 17/10(1995/01), способ основан на зондировании контролируемого объема пространства сканируемым импульсным лазерным излучением, приеме оптических сигналов изображения с заданной дальности, преобразовании принятых сигналов изображения в видеосигнал, пороговой селекции, зондировании объема пространства с частотой, равной f_c/n, и кодировании излучаемой последовательности с частотой f_k/m, где f_c, f_k - соответственно частоты строк и кадров используемого телевизионного метода преобразования сигналов, n, m - натуральные числа, удовлетворяющие условию n≤f_c/f_k, 2≤m≤f_k/2, выявлении сигнала тревоги, а после преобразования видеосигналов в оптическое изображение, фиксировании мерцания яркости телевизионного экрана с частотой амплитудной манипуляции.

Недостатком является невозможность подавления выявленного средства оптоэлектронного типа.

В качестве прототипа выбран патент на «Лазерную систему поражения цели» №2497064 RU (F41H13/00 (2006/01) от 26/12/2011) [4], включающий рабочий лазер-усилитель и лазер наведения, лазер наведения оснащен оптической системой.

Недостатком является невозможность функционального подавления оптико-электронных устройств БПЛА и выявление подавления.

3. Раскрытие изобретения. Целью изобретения является лазерное функциональное подавление оптико-электронных устройств БПЛА. Обеспечение лазерного функционального подавления основывается на использовании лазера наведения и фокусирующей оптической системы.

Данная цель достигается путем использования интерференции лучей лазера в оптико-электронной системе БПЛА, выделении на матрице разностной частоты десинхронизирующей и зашумляющей оборудование.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что луч лазера наведения делят на две части, одной частью луча лазера наведения сканируют верхнюю полусферу, фиксируют отраженный луч от БПЛА, в отраженном луче обнаруживают максимум интенсивности зеркального отражения («блик») от оптико-электронной системы бортовой аппаратуры БПЛА, по наличию блика периодически выдают сигнал на смещение на время Т по линейному закону +-Δ частоты второй части луча, смещают по линейному закону частоту второй части луча, периодически совмещают обе части луча в один общий луч в фокусирующей системе до пропадания блика в отраженном несмещенном луче.

где: Т – время, пропорциональное кадровой развертке оптико-электронной системы; Δ - частоты внутренних кадровых и строчных разверток, синхронизации матрицы фотоприемников оптико-электронной системы БПЛА.

Технической результатом является ослепление фотоприемников оптико-электронной системы БПЛА для обеспечения ликвидации канала наблюдения БПЛА за наземными объектами, что позволяет сорвать ориентацию и наведение БПЛА на цель, повысить точность защиты от оптико-электронной системы наблюдения и вызвать срыв поставленной задачи.

4. Осуществление изобретения.

Обнаружение оптических и оптоэлектронных объектов, производящих наблюдение производится по наличию блика (зеркального отражения) при сканировании лазерным излучением оптических объектов. При зеркальном рассеянии угловая расходимость отраженного светового потока в 10⁴-10⁵ раз меньше, чем при диффузном, что позволяет идентифицировать факт наблюдения. Для функционального подавления оптико-электронных приборов необходимо обеспечить соответствующий уровень мощности лазерного излучения.

В результате гомодинного детектирования излучения (интерференции) [5] на матрице фотоприемников оптоэлектронной аппаратуры возникает разностный сигнал на частоте Δ, который нарушает синхронизацию сигналов (кадровой, строчной развертки, синхронизации) внутри схем оборудования и производит сбой функционирования программного обеспечения. Мощности шумового сигнала достаточно для перекрытия уровня информационного сигнала оборудования. Для функционирования матрицы фотоприемников применяются внутренние частоты синхронизации работы микросхем и частоты формирования кадра, строчной развертки, которые забиваются гомодинным сигналом В результате происходит зашумление информационного сигнала на приемном устройстве БПЛА и соответственно срывается поступление информации к оператору дистанционного управления. Отсутствие видеоинформации приводит к дестабилизации положения БПЛА, срыву боевой задачи и дезориентации управления. Увод оси оптики с линии визирования сопровождается исчезновением блика в отраженном излучении и подтверждает факт функционального подавления.

Таким образом происходит практически функциональное ослепление бортовых систем управления с потерей ориентации БПЛА который уходит в неконтролируемый полет.

5. Техническая реализация изобретения иллюстрируется рисунком 1.2.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства представленного на структурной схеме рис. 1, 2, где представлена схема работы предлагаемой системы.

На рисунке 1: лазер наведения - 1 оснащен оптической системой 4 и 5, которая делит луч на две части и совмещает их оси - 7. Блок обработки и управления - 3 смещает частоту одного луча относительного другого на Δ, анализирует принимаемое отраженное излучение 8 от БПЛА-10 и управляет блоком сканирования - 6. Отраженное излучение - 8 поступает через совмещенную оптическую систему в блок обработки и управления - 3 с которого идет импульс запуска смещения частоты 2, который генерирует линейное смещение разностной частоты Δ - 9, поступающих на БПЛА-10 и вызывающих ослепление и подавление функционирования электронного оборудования БПЛА-11.

Лазерная система функционального подавления БПЛА работает следующим образом.

Для определения положения БПЛА-10 в пространстве верхней полусферы, лазер наведения 1 генерирует луч излучения, который через оптическую систему 4,5 с совмещенными осями - 7 сканирует верхнюю полусферу в режиме заданным блоком сканирования - 6. При появлении отраженного блика - 8 от БПЛА-10, блоком обнаружения и управления - 3 выделяется время появления сигнала отличного от диффузного, то есть зеркального (блика) превышающего на несколько порядков уровень диффузного. Блок обнаружения и управления периодически подает импульс запуска смещения частоты лучей по линейному закону на блок - 2, который генерирует линейное смещение частот частей луча с разностью Δ - 9 в течение времени Т по зафиксированному направлению оптической системы до окончания сигнала зеркального (блика) отражения Т₂ от оптики БПЛА-10 в несмещенном луче и периодически повторяет до устойчивого отсутствия сигнала «блика». Отсутствие сигнала зеркального отражения свидетельствует о функциональном подавлении оптико-электронной системы БПЛА, смещении линии визирования оптики, то есть сбоя функционирования электронных систем оптико-электронного тракта системы управления и шумового подавления информационного сигнала и соответственно срыва командного наведения.

Реализация предлагаемой системы возможна на основе ряда производимых промышленностью лазеров, использующих непрерывный и частотно-импульсный режимы. Применяемый метод подавления позволяет использовать маломощные лазеры, обеспечивающие засветку оптики БПЛА с выходной мощностью до 1 Вт до 1 кВт в зависимости от дальности подавления и назначения. Принципиально ограничения по дальности для способа не имеется, также возможно подавление оптоэлектронный аппаратуры расположенной на различных носителях. На такой основе возможно производство серии приборов начиная от носимого варианта для индивидуального использования с прикрытием по дальности 500-1000 м и до прибора на мобильной платформе, прикрывающего объекты на дальностях до 5 км и более. Для обнаружения факта блика могут использоваться производимые системы обнаружения блика. Смещение частоты может производится на акустооптических ячейках Брэгга и других.

Предлагаемая система позволяет производить индивидуальную защиту отдельных стационарных объектов или мобильных платформ, корабельные системы и т.п.

Литература.

1. Патент 2563472 кл. F41 11/02;

2. Каталог компании «Безар-Импер», приборы «СПИН-2», «Самурай», «Луч-1М», http://bezar.ru/;

3. Патент №2133485 G01S 17/02 (1995/01), GO1S 17/10(1995/01;

4. Патент №2497064 RU (F41H13/00 (2006/01) от 26/12/2011)$

5. В.В. Протопопов, Н.Д. Устинов, «Лазерное гетеродинирование», М., Наука, ГРФМЛ, 1985.

Изобретение относится к способу лазерного функционального подавления БПЛА. Для функционального подавления БПЛА используют луч лазера наведения, делят его на две части, одной частью которого сканируют верхнюю полусферу, фиксируют отраженный луч от БПЛА, в отраженном луче обнаруживают максимум интенсивности зеркального отражения («блик») от оптико-электронной системы бортовой аппаратуры БПЛА, по наличию блика периодически выдают сигнал на смещение на время Т по линейному закону ±Δ частоты второй части луча, смещают по линейному закону частоту второй части луча, периодически совмещают обе части луча в один общий луч в фокусирующей системе до пропадания блика в отраженном несмещенном луче. Обеспечивается функциональное подавление оптико-электронных устройств БПЛА и выявление подавления. 2 ил.

Способ лазерного функционального подавления БПЛА, включающий лазер наведения, оптическую систему, отличающийся тем, что луч лазера наведения делят на две части, одной частью луча лазера наведения сканируют верхнюю полусферу, фиксируют отраженный луч от БПЛА, в отраженном луче обнаруживают максимум интенсивности зеркального отражения («блик») от оптико-электронной системы бортовой аппаратуры БПЛА, по наличию блика периодически выдают сигнал на смещение на время Т по линейному закону ±Δ частоты второй части луча, смещают по линейному закону частоту второй части луча, периодически совмещают обе части луча в один общий луч в фокусирующей системе до пропадания блика в отраженном несмещенном луче.