Лазерные системы как технологический ресурс информационной борьбы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 ноября, печатный экземпляр отправим 6 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Научный руководитель:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №9 (195) март 2018 г.

Дата публикации: 05.03.2018

Статья просмотрена: 119 раз

Библиографическое описание:

Медведев А. Ю., Рудзейт О. Ю. Лазерные системы как технологический ресурс информационной борьбы // Молодой ученый. — 2018. — №9. — С. 16-21. — URL https://moluch.ru/archive/195/48548/ (дата обращения: 19.10.2019).



В современном мире важным фактором становится превосходство в информации, т. к. основой любого решения является полная и актуальная информация о ситуации. В динамичном многополярном мире цена ошибочного решения, принятого на основе ошибочных данных, может быть очень высока. Ошибочные решения частично или полностью нивелируют собой потенциал стороны-инициатора, порой даже обращая его против своего обладателя. Так мы приходим к понимаю того, что информация становится самым настоящим стратегическим ресурсом. Страны, избравшие интенсивный путь развития военной науки, быстро оценили перспективы использования информации как инструмента вооруженной борьбы.

Подобное использование информации — это очень закрытая и молодая область военной науки. Для нее не существует единой терминологии и классификации методов борьбы. Комплексная система и терминология по данной теме разработана только в США, блоке НАТО, Китае и Израиле. В России, несмотря на признаваемые экспертами успехи, существует лишь только концепция информационной безопасности, но никак не информационного противостояния в целом. Поэтому мы, основываясь на общих понятиях, позволим создать некоторую терминологию, которой и будем придерживаться далее.

Первоначально определимся, что же такое информационная борьба. Это деятельность, направленная на получения превосходства в возможностях сбора, обработки, хранения, распределения и использования информации. Данное определение, по мнению авторов, является наиболее общим и исключает двоякое толкование. Не обладая превосходством в данных областях, руководящие органы склонны принимать поспешные, не взвешенные и, в конце концов, фатальные решения.

Правильно оценивая важность информационной борьбы, государства- лидеры области принимают все меры для сохранения своего положения. Лидерство в информационной борьбе требует нахождения на передовой технического прогресса, разработки и внедрения новых наукоемких технологий, применения новейших технических систем. К подобным относятся и лазерные комплексы. Имеющие в своей основе лазер — излучатель мощного, когерентного, монохроматического излучения, специальные лазерные комплексы обеспечивают выполнение целей информационной борьбы.

В статье описываются области применения лазерных комплексов как технологического ресурса информационной борьбы, оцениваются перспективы их дальнейшего развития и разработки на их основе высокоточных инструментов ведения информационной борьбы. Рассматриваются четыре области применения лазерных комплексов:

  1. Оптическая лазерная связь
  2. Лазерное целеуказание
  3. Использование оптоэлектронного канала утечки информации
  4. Лазерная сканирование и дальнометрирование

Таким образом, рассматриваются те направления использования лазеров, которые позволяют получить информацию о противнике и ситуации, и обеспечить передачу данных, т. е. выполняют цели информационной борьбы.

Оптическая лазерная связь

Важной частью информационного обеспечения является наличие защищенных от перехвата и широкополосных систем связи. Существуют и широко применяются различные радиосистемы, например, стандарта IEEE 802.11 и 802.16, однако им существует альтернатива в виде систем оптической лазерной связи. Они уже применяются для защищенного резервирования каналов связи, а также в тех случаях, когда невозможно или нерентабельно проводить сложные работы по прокладке кабелей. Фактически, подобные системы является беспроводным аналогом оптоволоконных линий связи.

Система оптической лазерной связи (англ. Freespaceoptics — FSO) основывается на передаче данных лазерным излучением через атмосферу. Передаваемые данные кодируются специальными помехоустойчивыми кодами, подвергаются шифрованию, модулируются оптическим лазерным излучателем и передаются. На принимающей оптическая система фокусирует излучение на фотодиод, который преобразует его в электрический сигнал. Далее сигнал демодулируется и преобразуется в сигналы выходного интерфейса.

Отметим недостатки системы. В первую очередь, это влияние тумана, обусловленное разной оптической плотностью тумана и воздуха. В тумане лазерный луч рассеивается, что не позволяет использовать протяженные (в среднем не более 3 километров) линии связи. Также требуется постоянная юстировка приемопередатчиков из-за их несоосности при эксплуатации. Эта проблема решается применением систем с автотрекингом.

Теперь же выделим достоинства системы. Во-первых, это огромная (по сравнению с радиосистемами) пропускная способность лазерной связи. Для них этот показатель превосходит аналогичный у радиосистем более чем в 10 раз и достигает 10 Гбит/с. Отметим также способность лазерной связи устойчиво работать в условиях сильного дождя, невосприимчивость к радиопомехам и крайнюю трудность перехвата и прослушивания канала передачи данных.

Данная технология не стоит на месте — находятся новые возможности использовать лазерную связь. Это применение лазеров в космосе, где нет влияния атмосферы и препятствий. С помощью лазеров спутники могут передавать информацию на ретранслятор, который уже с помощью высокомощного радиоканала передает ее на землю. Второй возможный путь развития технологии — это минимизация размеров системы. Это позволит сделать ее мобильной и встроить, например, в бинокли. На поле боя солдаты получат быструю и безопасную связь. Подобные образцы уже проходили испытания в военно-морских силах США.

Лазерное целеуказание

Лазерные технологии используются для целеуказания, предоставляя в реальном времени точную информацию о местоположении цели средствам поражения или союзным силам, таким образом выполняя задачи информационной борьбы. Задача целеуказания для средств поражения посредством лазера реализуется в системах лазерного целеуказания.

Система лазерного ЦУ — комплекс технических средств, в котором носителем используемой информации о положении средства поражения относительно цели является излучение лазера. Данные системы бывают активные, полуактивные, пассивные и телеметрические. Остановимся на наиболее распространенных системах — полуактивных.

Принцип ее работы заключается в получении снарядом информации посредством принятия отраженного от цели лазерного луча. Определяя свое положение в пространстве относительно цели, средство поражения вырабатывает команды для попадания в цель.

Алгоритм работы системы лазерного наведения высокоточного оружия (рис. 1):

  1. Оператор облучает цель с помощью «лазера подсвета» — как правило это ИК-лазеры в силу своей невидимости невооруженным взглядом. Оператором может выступать обеспечивающий самолет, носитель оружия, передовой наводчик.
  2. Снаряд улавливает отраженный от цели сигнал с помощью своей лазерной ГСН и корректирует свой полет.
  3. Оператор держит марку лазера на цели до момента поражения.
  4. Снаряд попадает в точку отражения лазерного луча.

Рис. 1. Алгоритм работы системы лазерного наведения высокоточного оружия

Высокоточное оружие с лазерным наведением нашло себе место в арсеналах всех ведущих армий мира. Высокоточное оружие, несмотря на свою дороговизну и сравнительную сложность применения, позволяет резко повысить вероятность поражения цели, доводя ее до величин порядка 0,850,9. Это ведет к ускорению темпа операции и, как следствие, шоковому воздействию на противника. Также применение высокоточного оружия снижает вероятность появления побочных жертв и разрушений, особенно при наличии мирных жителей в районе боёв. Ярким примером подобной ситуации является неутихающий конфликт между Израилем и окружающими его арабскими государствами, в котором армия Израиля применяет высокоточное оружие для ликвидации лидеров, баз и схронов ХАМАС и Хезболлы среди плотной городской (и обитаемой!) застройки.

С ростом технологичности воюющих сторон применение лазерного ЦУ становится все более рискованным. На смену им приходят теле- и тепловизионные системы, работающие пассивно; однако, лазерный принцип обладает некоторыми неоспоримыми преимуществами. Кроме того, методы применения подобных систем постоянно совершенствуются, например, сокращается время подсвета.

Использование оптоэлектронного канала утечки речевой информации

Более простым синонимом столь сложного определения является «лазерное прослушивание». Лазерное прослушивание является одним из направлений лазерной разведки и используется преимущественно спецслужбами в разведывательной, контрразведывательной и оперативно-розыскной деятельности.

Принцип ее действия основан на отражении промодулированного лазерного луча (Рис. 2). Лазерный луч модулируется при отражении от вибрирующей поверхности, причем модулируется он по закону приходящего на поверхность акустического сигнала. При демодуляции лазерного луча, извлекается акустический сигнал. Таким образом, становится возможным восстановить звуковую обстановку в помещении.

Рис. 2. Принцип действия лазерной прослушки

Минимизация габаритов подобных систем и их все большая доступность в свободной продаже ставит проблему контроля их оборота. Неконтролируемый оборот ставит несет общественную опасность и прямую угрозу национальной безопасности государства. Так правовые нормы справедливо становятся на пути совершенствования гражданских систем.

Лазерное дальнометрирование и сканирование

Лазерное дальнометрирование и его дальнейшее развитие, лазерное сканирование — способ получения информации о пространстве и его объектах, использующий лазерный луч для измерения расстояний.

Лазерный дальномер — это измерительная система на основе лазера, использующая свойство электромагнитной волны распространяться с постоянной скоростью. Военные лазерные дальномеры, построенные на импульсном методе, используют соотношение:

𝐿 = (1); где L — расстояние до цели, c — скорость света, t — время прохождения импульса, n — показатель преломления среды. Лазерные дальномеры измеряют расстояние лишь до одной точки пространства, в отличие от лазерных сканеров — разведывательных систем, строящих трехмерную картину местности в виде облака точек. Это реализуется последовательным сканированием пространства одним или несколькими лазерными лучами.

Преимуществами лазерных сканеров являются высокая разрешающая способность, компактность и легкость системы, а также важнейшее свойство с точки зрения информационной борьбы — оперативность разведки, что позволяет значительно сокращать время принятия решения и увеличить темп операций.

Недостатком лазерных дальномеров и сканеров являются воздействие тумана и любых препятствий на поле боя. Активный режим работы демаскирует разведчика и может привести к его поражению. Также ограничен радиус действия стационарных систем, что решается установкой лазерных сканеров на подвижные платформы.

Пионером и лидером в развитии и применении подобных систем являются США, обладающие информационными технологиями и системами для оперирования подобными массивами данных. Разрабатываются многоволновые лазерные сканеры, обеспечивающих лучшее обнаружение целей, обусловленное различием их отражающей способности.

Меры противодействия лазерной разведки

Важным параметром, влияющим на возможность получения информационного сигнала, является отношение сигнала к шуму (англ. signaltonoiseratio):

𝑆𝑁𝑅 = ;(1)

𝑆𝑁𝑅(𝑑𝐵) = 10𝑙𝑜𝑔10,(2)

где Psignal и Pnoise– мощности информационного и шумового сигнала. Для обеспечения безопасности от средств лазерного разведки данный параметр должен стремиться к нулю. По этому признаку меры противодействия делятся на два класса: пассивные и активные.

К пассивным средствам относятся технические — это изменение свойств отражающей поверхности; и организационные, такие как маскировка.

Активные меры противодействия лазерному сканированию и дальнометрированию

Для защиты объектов и военной техники от лазерного дальнометрирования и сканирования, а также от лазерного целеуказания по ним применяются системы активного противодействия. Делятся они на два класса: нейтрализующие комплексы оптоэлектронного противодействия (нКОЭП) и комплексы с генераторами мощных лазерных импульсов (ГВЛИ). нКОЭП, детектируя лазерное облучение, вычисляют направление на источник излучения и ставят помехи — как правило металлизированный аэрозоль с помощью подрыва дымовых шашек. Лидерами в этой области являются Россия, Франция и Израиль.

Комплексы с ГВЛИ решают задачу выведением из строя лазерных систем противника. Детектируя облучение и вычисляя положение источника, высокомощный лазер генерирует импульс и уничтожает матрицы камер наблюдения, выводя из строя оптику и порой, при наличии прямой оптической связи, может стать причиной травмы органов зрения у бойцов противника. Минимизировать размеры системы и установить их на боевую машину достоверно сумел только Китай, однако опыта применения их системы JD-3 не имеется. Также ГВЛИ имеют время восстановления и большее время реакции.

Системы активной защиты от лазерного прослушивания

Данные системы применяются для защиты помещения от прослушивания с помощью лазерных микрофонов. Системы вибрационной защиты (СВЗ) — воздействуя на отражающие поверхности, делают невозможным модуляцию лазерного луча по акустическому закону. Системы акустического зашумления (САЗ) — данные системы ставят помехи в помещении простейшим излучением регулярного или адаптивного акустического шума. В комплексе, данные системы надежно защищают помещение от прослушивания с помощью лазерных микрофонов.

Заключение

Лазерные комплексы широко используются в информационной борьбе и стали ее важным технологическим ресурсом. Без применения лазерных комплексов с 80-х годов XX века не обходится ни один военный конфликт. Применение лазерных комплексов для управления высокоточным оружием ведет к минимизации потерь и повышению эффективности в бою. Представить войну без высокоточного оружия уже фактически невозможно, обладание подобным оружием дает огромнейшее преимущество. Кроме того, лазерные комплексы обеспечивают защищенную и скоростную связь, что в современном динамичном военном конфликте крайне важно. Лазерные комплексы стоят на страже национальной безопасности, защищая первых лиц от покушений и защищают небо, будучи сенсорами в системах ПВО. Таким образом, важность применения лазерных комплексов для решения задач информационной борьбы сложно переоценить.

Литература:

  1. JP 3–13 Information operation — US JCS, 2014.
  2. Коршунов А. Лазерные целеуказатели для стрелкового и высокоточного оружия. — 2002
Основные термины (генерируются автоматически): информационная борьба, высокоточное оружие, система, комплекс, оптическая лазерная связь, лазерное целеуказание, средство поражения, лазерное наведение, лазерная связь, акустический сигнал.


Похожие статьи

Концепция стратосферного многоцелевого дирижабля с лазерным...

[3]. Однако в изложенных технических решениях отсутствовало применение сфокусированного лазерного луча для повышения КПД фотоэлементов системы энергоснабжения.

Оборона важных объектов при помощи мобильного многоцелевого тактического ракетного комплекса.

Автономная система ориентирования беспилотного...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, автономная система ориентирования, лазерный дальномер, сканер, камера

Управление и наведение беспилотных манёвренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / Учеб. пособие.

Угрозы применения малоразмерных БЛА и определение наиболее...

...с целью наведения и последующей корректировки (рисунок 2) высокоточного вооружения

оптического визира в ограниченном секторе поиска (при наличии точного целеуказания)

поражения, комплекс ПВО, поражение, задача борьбы, эффективный способ борьбы...

Автономная система ориентирования беспилотного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем навигации, ориентирования и наведения БЛА с лазерным приборным модулем.

Значение лазерного сканирования для контроля окружающей среды

Существуют лазерные сканирующие комплексы

лазер-передатчик; передающая оптическая система

Поэтому лазерное излучение на длине волны 1.5 мкм не может достигнуть сетчатки и вызвать ожог, все это излучение будет поглощено стекловидным телом глаза.

Оборона важных объектов при помощи мобильного многоцелевого...

Охрана и защита (оборона) важных объектов от поражения оружием потенциального противника является комплексной задачей, стоящей перед

Концепция стратосферного многоцелевого дирижабля с лазерным питанием из лазера космического базирования.

Применение волоконно-оптического гироскопа в инерциальных...

Колебания выходного сигнала из-за газовых потоков в лазере. Кольцевой лазерный гироскоп очень чувствителен к различного рода деформациям оптического волновода, вызванных

Применение волоконно-оптических линий связи в установках газоочистительного производства.

Клиническая эффективность диодного лазера при...

В наше время для лечения ряда заболеваний в хирургической, терапевтической, а также ортодонтической стоматологии все более широкое применяются возможности лазерного излучения. Волоконная оптика позволяет выполнять контактным и бесконтактным способом...

Анализ возможностей организации связи в полевом районе...

Рис. 1 - Диаграмма направленности пучков лазерного излучения.

2. Милютин Е.Р. Статистическая теория атмосферного канала оптической информационной системы. – М.: Радио связь, 2002. – 253с.

Похожие статьи

Концепция стратосферного многоцелевого дирижабля с лазерным...

[3]. Однако в изложенных технических решениях отсутствовало применение сфокусированного лазерного луча для повышения КПД фотоэлементов системы энергоснабжения.

Оборона важных объектов при помощи мобильного многоцелевого тактического ракетного комплекса.

Автономная система ориентирования беспилотного...

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, автономная система ориентирования, лазерный дальномер, сканер, камера

Управление и наведение беспилотных манёвренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / Учеб. пособие.

Угрозы применения малоразмерных БЛА и определение наиболее...

...с целью наведения и последующей корректировки (рисунок 2) высокоточного вооружения

оптического визира в ограниченном секторе поиска (при наличии точного целеуказания)

поражения, комплекс ПВО, поражение, задача борьбы, эффективный способ борьбы...

Автономная система ориентирования беспилотного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем навигации, ориентирования и наведения БЛА с лазерным приборным модулем.

Значение лазерного сканирования для контроля окружающей среды

Существуют лазерные сканирующие комплексы

лазер-передатчик; передающая оптическая система

Поэтому лазерное излучение на длине волны 1.5 мкм не может достигнуть сетчатки и вызвать ожог, все это излучение будет поглощено стекловидным телом глаза.

Оборона важных объектов при помощи мобильного многоцелевого...

Охрана и защита (оборона) важных объектов от поражения оружием потенциального противника является комплексной задачей, стоящей перед

Концепция стратосферного многоцелевого дирижабля с лазерным питанием из лазера космического базирования.

Применение волоконно-оптического гироскопа в инерциальных...

Колебания выходного сигнала из-за газовых потоков в лазере. Кольцевой лазерный гироскоп очень чувствителен к различного рода деформациям оптического волновода, вызванных

Применение волоконно-оптических линий связи в установках газоочистительного производства.

Клиническая эффективность диодного лазера при...

В наше время для лечения ряда заболеваний в хирургической, терапевтической, а также ортодонтической стоматологии все более широкое применяются возможности лазерного излучения. Волоконная оптика позволяет выполнять контактным и бесконтактным способом...

Анализ возможностей организации связи в полевом районе...

Рис. 1 - Диаграмма направленности пучков лазерного излучения.

2. Милютин Е.Р. Статистическая теория атмосферного канала оптической информационной системы. – М.: Радио связь, 2002. – 253с.

Задать вопрос