Artykuł przedstawia istotne kwestie związane z opracowaniem sytemu laserowej transmisji danych. Omawia zasadę transmisji danych zarówno w kierunku od nadajnika laserowego, gdzie zastosowano modulację położenia impulsu, jak i w kierunku do nadajnika, gdzie następuje modulacja promieniowania odbitego. Wyniki przedstawionych w artykule badań terenowych potwierdzają możliwość zastosowania opracowanej metody, w obszarze cywilnym, do monitoringu i telemetrii urządzeń nieposiadających źródeł promieniowania. W zastosowaniach militarnych system może służyć do identyfikacji obiektów własnych na polu walki z wykorzystaniem impulsowego dalmierza laserowego w roli intrerogatora.
EN
The article presents the main aspects related to the development of nonconventional asymmetric laser data transmission system. It describes the principle of data transmission in both the direction away from the laser transmitter, wherein a pulse position modulation is used, and in the opposite direction, where the modulation of the reflected radiation is performed. The results presented in the article confirm the possibility of using the described technology in the civilian area for monitoring and telemetry, where devices without radiation sources are taken into account. In military applications, the system can be used to identify own objects and forces on the battlefield by the application of pulsed laser rangefinders which are currently a standard battle equipment.
W pracy zaprezentowano głowicę optoelektroniczną do wykrywania i rozpoznawania nadlatujących pocisków kumulacyjnych z napędem rakietowym (typu RPG), której funkcjonowanie oparte jest na koncepcji pasywnej kutyny podczerwieni. Ostatnie konflikty zbrojne pokazały, że bojowe środki tego typu są szczególnie skuteczne w zwalczaniu wozów bojowych. Najefektywniejszym sposobem ochrony pojazdów przed RPG jest zastosowanie systemów obrony aktywnej (ASOP), które pozwalają automatycznie neutralizować zagrożenie w pewnej odległości od obiektu. Ważne z punktu widzenia skuteczności takiego systemu jest wczesne wykrycie i identyfikacja zagrożenia, najlepiej momentu samego wystrzelenia. Badania pokazały, że najlepsza do tego celu jest detekcja emisji w paśmie „solarblind”. Z kolei wykrywanie i śledzenie już lecącego pocisku najlepiej realizować w paśmie średniej podczerwieni (MWIR). Pozyskiwanie i gromadzenie danych o emisji UV czy MWIR w formie tzw. sygnatur optycznych jest bardzo ważne. Znajomość takich sygnatur pozwala w efekcie końcowym wyeliminować fałszywe alarmy i wyeliminować błędne decyzje w automatyce inicjującej stosowne przeciwdziałania.
EN
The paper presents optoelectronic head for detection and identification of approaching shaped charge missiles with rocket propulsion (such as RPG) that operates on the concept of a passive infrared curtain. Recent conflicts have shown that combat means of this type are especially effective in fighting combat vehicles. The most efficient vehicle’s protection against RPG is the use of active defence systems (ASOP) which can neutralise the threat automatically at certain distance from the object. The early detection and identification of the threat or even a moment of its firing is very important for the system effectiveness. The investigations have shown that detection of solar-blind emission is the best for this purpose. On the other hand the detection and identification of already flying missile is better to realize in mid-infrared region (MWIR). The acquisition and storing data of UV or MVIR emissions in the form of so called optical signatures is very important. In effect the knowledge of such signatures eliminates the false alarms and thus the incorrect decisions in automated systems initializing suitable counteractions.
Wielospektralny skaner laserowy jest urządzeniem optoelektronicznym, predysponowanym do zastosowań na pokładzie bezzałogowego statku powietrznego, a jego podstawa działania oparta jest na technice dalmierczej. Jako źródła promieniowania zastosowane zostały cztery półprzewodnikowe diody laserowe wysokiej mocy (850 nm, 905 nm, 2 x 1550 nm). Generowane promieniowanie przekazywane jest na wirujące zwierciadło, stanowiące układ skanowania zadanego obszaru przestrzeni. Echo optyczne niosące informacje o analizowanych obiektach zbierane jest przez pozaosiowe zwierciadło paraboliczne, separowane na zwierciadłach dichroicznych, a sygnały dla poszczególnych długości fal kierowane są na detektory (trzy fotodiody lawinowe). Ostatecznie sygnał dla każdego analizowanego kanału trafia do układu przetwarzania i akwizycji danych. Dzięki zwielokrotnieniu liczby analizowanych długości fali promieniowania, możliwy jest nie tylko pomiar odległości od badanego obiektu, ale także natężenia powracającego sygnału dla poszczególnych kanałów. Zarówno natężenie sygnału powrotnego dla wszystkich analizowanych długości fali, jak również wzajemne ich relacje, wynikają wprost ze spektralnych charakterystyk analizowanych substancji, a będąc ich unikatową cechą, stanowią podstawę do ich identyfikacji. Otrzymane sygnały porównywane są z charakterystykami reflektancyjnymi zgromadzonymi w specjalnie na cele skanera stworzonej bazie danych i w oparciu o nią dokonywana jest identyfikacja oraz analiza elementów stanowiących pokrycie badanego terenu. Stworzone na potrzeby urządzenia oprogramowanie ilustruje zebrane dane, a finalna informacja przedstawiana jest za pomocą cyfrowych wizualizacji realizowanych w formacie zarówno 2D, jak i 3D, tworząc cyfrowe mapy ukształtowania terenu DEM (Digital Elevation Model) jak również mapy pokrycia terenu DSM ( Digital Surface Model).
EN
Multispectral laser scanner is an optoelectronic device, predisposed for use on unmanned aerial vehicles. Its principle of operation is based on rangefinding technique. As a source of radiation one used 4 semiconductors laser diodes of high power (850 nm, 905 nm, 2 x 1550 nm). Generated radiation is directed on a rotating mirror, which is a main element of a scanning system. Optical echo which contains information about analyzed objects is collected by off-axis parabolic mirror, than separated on dichroic mirrors, and directed on detectors – three avalanche photodiodes. Finally signals for each wavelength reach the electronic system of signal processing and data acquisition. With the multiplication of number of analyzed wavelength, it is possible not only to measure a distance from analyzed objects, but also intensity of a returning signal for each channel. Both returning signal intensity for all analyzed wavelength, as well as their mutual relationships arise directly from spectral characteristics of analyzed substance, and being their unique feature, provide the basis for identification. Obtained signals are compared with reflectance characteristics collected in specially created for the purpose database. Based on the database the process of identification and analysis of terrain cover elements is made. For the needs of multispectral laser scanner one developed special software which illustrates collected data. Final information is presented by digital visualization implemented in both 2D and 3D format, creating Digital Elevation Model (DEM) as well as Digital Surface Model (DSM).
W artykule przedstawiono podstawowe metody sterowania impulsowymi diodami laserowymi stosowanymi w układach nadajników dalmierzy laserowych wraz ze wskazaniem ich wad i zalet. Na podstawie tej analizy zaproponowano układ sterownika oraz przedstawiono teoretyczne podstawy jego działania. Układ testowy został wykonany i przebadany w Instytucie Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej.
EN
This article presents comparison of methods of driving pulse laser diodes. Based on the results of shown analyses, the new design of pulse laser diode driver, using MOSFET transistor, was developed. The driver allows stable pulse laser pumping that is required for stable pulse laser emission in high accuracy lasers’ rangefinders. Design and theory of operation of the driver is shown, as well as working parameters acquired by testing of the prototype module.
W artykule przedstawiono metodę stabilizacji termicznej czułości układu detekcyjnego dla zakresu spektralnego podczerwieni MIDIR 2-5 μm z wykorzystaniem fotorezystora wykonanego w technologii PbSe bez układów chłodzących. Zaprezentowano również wyniki badań termicznych czułości detektorów różnych producentów oraz realizację praktyczną układu detekcyjnego wraz z wynikami badań temperaturowych.
EN
A method of thermal responsivity compensation of 1-5 μm detection system with uncooled PbSe photoresistor has been presented. It includes theoretical description and experimental results of thermal measurements.
W pracy przedstawiono wyniki analiz związanych z możliwością zastosowania promieniowania laserowego do zdalnej detekcji prowadzonej w środowisku wody morskiej. W ramach projektu badawczego, realizowanego w Instytucie Optoelektroniki WAT, opracowano układ dwubarwnego dalmierza laserowego, który posłuży do wykonania badań i weryfikacji przyjętych modeli teoretycznych. Uwzględniono przy tym zarówno analityczne wyznaczenie mocy sygnału tła jak i mocy użytecznego sygnału echa. Omówiono wiele zjawisk związanych z propagacją promieniowania laserowego w wodzie morskiej a także wpływ jej najważniejszych własności optycznych na możliwości prowadzenia podwodnej teledetekcji. Dla założonej realizacji sprzętowej przedstawiono obliczenia związane z wyznaczeniem stosunku sygnał-szum dla różnych warunków prowadzonej teledetekcji oraz dokonano określenia maksymalnych zasięgów skutecznej pracy dalmierza laserowego do pomiarów podwodnych.
EN
Theoretical and practical aspects of laser application in the field of underwater remote sensing are presented. Water characteristics concerning electromagnetic radiation propagation have been considered. Analytical approach covers both "echo" signal reflected from an underwater object and background noise signal level generated mainly by the sunlight and diffuse atmospheric illumination. Considering the real configuration of the equipment and its technical specification, signal-to-noise ratio level was computed for some specific environmental conditions. It enabled to evaluate the maximum distance ranges of underwater remote sensing. The results form the basis for practical applications of Lidar system developed at the Institute of Optoelectronics of the Military University of Technology in Warsaw.
W artykule przedstawiono dwubarwny LIDAR rozproszeniowy, który został opracowany w Instytucie Optoelektroniki w Wojskowej Akademii Technicznej. LIDAR ten przeznaczony jest do zdalnej detekcji aerozoli naturalnych oraz sztucznych, zarówno biologicznych, jak i chemicznych. W pracy omówiono budowę LIDARA, jego podstawowe parametry oraz zaprezentowano wyniki badań laboratoryjnych i terenowych z jego zastosowaniem.
EN
In the article, two-wavelength backscattering LIDAR is presented. LIDAR was worked out and constructed at the Institute of Optoelectronics of the Military University of Technology. This LIDAR is destined for remote sensing of biological and chemical aerosols, both natural and antropoghenic ones. In the work, one discussed the construction of LIDAR and typical parameters and first results obtained with its application.
W artykule przedstawiono zagadnienia związane z wykorzystaniem promieniowania laserowego do pomiaru prędkości pojazdów. Omówiono sposób pomiaru przyjęty w konstrukcji opracowanego w Instytucie Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej prototypu prędkościomierza laserowego oraz przedstawiono wyniki analizy zasięgowej z uwzględnieniem podstawowych parametrów zastosowanych w nim elementów optoelektronicznych. Przeanalizowano problem zwiększenia precyzji pomiaru odległości dzięki wykorzystaniu charakterystyk kształtu sygnału echa. Ponadto zaprezentowano wyniki badań prowadzonych w trakcie opracowania modelu laboratoryjnego oraz badań testowych prototypu.
EN
The article presents basic issues concerning the use of laser radiation in remote measurements of vehicles velocity. It shows measurement principles of the prototype lidar system designed and built at the Military University of Technology, and presents analysis of the maximum range of measurement with consideration to prototype technical specifications. It introduces issues and problems with increasing measurement accuracy using geometrical aspects of the echo signal. Moreover, results of the experiments taken during construction of a prototype, as well as results from the examination of finished prototype are presented.
W pracy przedstawiono opracowany w Wojskowej Akademii Technicznej dwubarwny lidar rozproszeniowy do zdalnego wykrywania aerozoli. Omówiono budowę poszczególnych zespołów funkcjonalnych, opracowane algorytmy analizy i przetwarzania danych oraz zaprezentowano wyniki badań środowiskowych przeprowadzone przy zastosowaniu specjalizowanej platformy skanującej z lidarem. Pokazano opracowane oprogramowanie do sterowania platformą i analizy detekowanego sygnału rozproszeniowego, umożliwiające zobrazowanie wyników pomiarów w postaci konwencjonalnej oraz w formacie 3D.
EN
Following article presents two-wavelength backscattering lidar stand-off detection of aerosols designed in Military University of Technology. It covers presentation of functional elements of the device structure, developed data processing and analysis algorithms and results of environmental research using lidar mounted on specialized scanning platform. Software designed for application in lidar system allows for full control over platform movements and other operational conditions, as well as analysis and conventional and three dimensional visualization of the gathered data.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano główne kierunki badań dotyczących laserów "bezpiecznych dla oka" z przeznaczeniem do dalmierzy laserowych, przy czym szczególny nacisk położono na przedstawienie prac naukowo-badawczych otyczących nowych, laserowych ośrodków czynnych, nieliniowych absorberów i krystalicznych przesuwników częstotliwości. Zaprezentowano ponadto wyniki prac podjętych w Instytucie Optoelektroniki WAT w 1995 roku nad bezpiecznymi laserami, których wynikiem między innymi jest model dalmierza laserowego z odbiorem podszumowym, całkowicie bezpieczny dla oka.
EN
The paper presents the current state and prospects of the development of the military laser rangefinders. The main trends in the researches concerning eyesafe lasers with designation to application in the rangefinders have been presented. The great attention is paid for the scientific works concerning the new laser materials, saturable absorbers and solid state Raman shifters. Moreover the results of such works started in the Institute of Optoelectronics since 1995 have been presented. The main result of the works is the model of laser rangefinder with receiving echoes of signals above the noise level, which is fully eyesafe.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule, w oparciu o normy bezpieczeństwa dotyczące pracy z urządzeniami laserowymi PN-91/T-6700, przedstawiono procedurę postępowania i projektowania dalmierzy laserowych bezpiecznych dla oka, klasy 1 bezpieczeństwa. Wyniki analizy wpływu impulsowej mocy lasera, ilości generowanych impulsów, wielkości aparatury optyki odbiorczej na stosunek sygnału do szumu, przedstawione zostały na wykresach. Ponadto, przedstawione zostały niektóre wyniki badań zbudowanego, elektronicznego układu obróbki sygnału w zastosowanej w tym modelu dalmierza, technice odbioru sygnału spod szumu.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W referacie przedstawia się opracowane i wdrożone do produkcji laserowe symulatory strzelań dla pojedynczego żołnierza oraz wozów bojowych. Omawia się i prezentuje zalety symulatorów w procesie szkolenia wojsk oraz ich tendencje rozwojowe. Ponadto przedstawia się koncepcję "poligonu laserowego" z zastosowaniem w/w elementów oraz innych metod i sposobów umożliwiających pełną kontrolę i symulację pola walki.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.