16219

16219

طراحي و شبيه سازي الگوريتم هاي تشخيص نوع تهديدات ليزري، زاويه ي تهديدات و پارامترهاي دقت تشخيص در سيستم هشداردهنده ي ليزري

كارشناسي ارشد

الكترونيك

شهريور ماه 1395

دكتر شهرام محمدنژاد

برق

چكيده با توسعه¬ي علوم و تكنولوژي، سلاح¬هاي هدايت شونده¬ي ليزري با دقت بسيار بالا، متداول و غالب گشته-اند. به منظور دفاع موثر در برابر اين سلاح¬ها، به سيستم دفاع ليزري با نام "سيستم هشداردهنده¬ي ليزري" نياز مي¬باشد. اين سيستم براي اقدام متقابل در برابر بمب¬ها و موشك¬هاي هدايت شونده¬ي ليزري و همچنين فاصله¬ياب¬ها و علامت¬گذارهاي ليزري قابل استفاده مي¬باشد. براي پاسخ مناسب در برابر انواع تهديدات ليزري لازم است تا در ابتدا نوع تهديد شناسايي شده و سپس جهت و زاويه¬ي تهديد با دقت مناسبي اندازه¬گيري شود. در اين پايان¬نامه پس از معرفي انواع تهديدات ليزري و مشخصات هر يك از آن¬ها و نيز انواع روش¬هاي تشخيص تهديدات ليزري، مدلي براي گيرنده¬ي هشداردهنده¬ي ليزري معرفي مي¬شود كه بر مبناي آن، قادر خواهيم بود شرايط مختلف آب و هوايي و اثرات هر نوع از تابش خورشيد را بررسي نموده، همچنين تاثير تغييرات ناچيز در تك تك پارامترها بر عمل¬كرد گيرنده در شرايط مختلف آب و هوايي مورد بررسي قرار خواهد گرفت. در ادامه مدلي براي زيرسيستم اپتيكي گيرنده معرفي مي¬شود كه قابليت تعيين ميدان ديد مورد نياز را دارا مي¬باشد. همچنين ساختار گيرنده توانايي شناسايي پالس¬هاي ليزري كوتاه را فراهم مي¬آورد. در ساختار ارائه شده پس از بهينه سازي، به ضريب انتقال اپتيكي بسيار خوب، ضريب جذب و انعكاس بسيار پايين و همچنين ابيراهي كوچك دست پيدا كرده¬ايم و در نهايت، نسبت سيگنال به نويز در اين زيرسيستم اپتيكي، مقداري قابل توجه بوده و عملكرد گيرنده در فواصل دور نسبت به منبع تهديد ليزري و در شرايط جوي مه آلود و دماهاي پايين نيز بسيار مناسب است. همچنين ابعاد زيرسيستم اپتيكي طراحي شده تا حد ممكن كوچك شده است كه اين امر نيز منجر به كاهش وزن و ابعاد كلي سيستم هشداردهنده¬ي ليزري خواهد شد. در انتها نيز چيدماني براي آرايه¬هاي اپتيكي در گيرنده¬ي هشداردهنده¬ي ليزري ارائه مي¬شود كه بر مبناي آن قادر خواهيم بود تا زاويه¬ي تهديدات ليزري را با دقت 10 درجه محاسبه نماييم كه اين دقت در مقايسه با سيستم¬هاي متداول امروزي با دقت 15 درجه¬اي، عددي مناسب و قابل توجه است. واژه‌هاي كليدي: گيرنده¬ي هشداردهنده¬ي ليزري، زاويه¬ي تهديدات ليزري، ضريب انتقال اپتيكي، ميدان ديد

1395/10/14

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays, with development of science an​d technology, guided weapons with high accuracy has been prevailing. In order to have an effective defense against these weapons, a laser defense system called laser warning system (LWS) is needed. This system can be used for countermeasure against bombs, laser guided missiles, laser rangefinders (LRFs) an​d laser target designators (LTDs). Having a good reaction against laser threats, it is necessary to first detect the kind of threat, then measure the direction an​d angle of arrival with good accuracy. In this thesis, we investigate all types of laser threats an​d their parameters, an​d also some methods for detection of these threats has been investigated. Then a system model for laser warning receiver has been introduced which we are able to investigate all types of wheather conditions an​d effects of every radiatition that emmits from the sun surface an​d hits to the receiver, based on it. The effects of change in parameters for operation of the receiver was studied as well. In chapter 4, a new structure for an optical array in laser warning receiver (LWR) is introduced. According to the laser threats wavelengths (0.5 – 1.6 µm) an​d our desirable field of view, we used 6 lenses for gathering the incident radiation an​d optimized the optical array using genetic algorithm. Lenses’ radius, their semi diameter, their distance from each other, lenses’ thickness an​d the kind of glass used in them was chosen in a way that we access a very high transmission coefficient. Also the optical reflection an​d absorption of the array decreases at the same time. After optimization, the obtained optical transmission is up to 82% an​d the obtained optical reflection an​d absorption is less than 15%. Total aberration of the incident ray decreased notably an​d the results showed that this parameter is less than 2µm in the worst case. The laser spot diameter which is focused on the detector is smaller than 300 µm in the worst case an​d total track of the array is 66.819 mm an​d effective focal length an​d F/# parameter are small as possible as they can be which cause to high quality of the light’s focus on the detector an​d smaller dimension an​d lighter weight for the receiver. The offered structure has a remarkable signal to noise ratio (SNR) because of using optical devices with appropriate arrangement an​d very good optical transmission coefficient. The receiver’s operation in far distances from laser sources an​d in hazy conditions an​d low temperatures is quite suitable as well. Also an arrangement for these arrays is proposed that enables the receiver to detect the angle of arrival with 10 degrees of accuracy an​d this accuracy is so beneficial in detection of the laser sources position. Keywords: Laser Warning Receiver, Angle of Arrival, Optical Transmission, Field of View