Способ предотвращения ослепления человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, лазерным излучением и устройство для его реализации
Группа изобретений относится к технике защиты пилотов самолетов, водителей автотранспортных, морских, железнодорожных, военных и иных самодвижущихся технических средств, а также пассажиров, от воздействия на их органы зрения лазерного излучения. Между органами зрения человека и хотя бы одним из защитных стекол устанавливают защитный экран, принимают лазерное излучение с помощью фотоэлектронного приемника, обрабатывают сигнал фотоэлектронного приемника, формируют сигнал, предназначенный для управления световой пропускной способностью защитного экрана при появлении на выходе фотоэлектронного приемника сигнала лазерного облучения свыше определенного порога. Для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека, находящегося на техническом средстве, используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник. При этом фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека, а устанавливают их с возможностью приема излучения лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве. Группа изобретений позволяет повысить безопасность эксплуатации самодвижущегося технического средства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники.
Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для защиты пилотов самолетов, водителей автотранспортных, морских, железнодорожных, военных и иных самодвижущихся технических средств, а также пассажиров транспортных средств, от воздействия на их органы зрения лазерного излучения. Предшествующий уровень техники.
Известен способ защиты водителей автотранспортных средств от ослепления их фарами с использованием защитных экранов с управляемой прозрачностью (Заявка ФРГ №3319612, кл. F21М 3/24, 1991).
Способ заключается в синхронизированном световом управлении работой фар и управлении прозрачностью лобового стекла автомобиля или экрана, расположенного между зрительными органами водителя и лобовым стеклом автомобиля. Когда встречное транспортное средство формирует короткий световой импульс, необходимый для освещения дороги в темное время суток, то на встречном транспортном средстве в течение этого же времени световая пропускная способность лобового стекла или экрана резко уменьшается. И водитель не ослепляется и наоборот. Этот процесс протекает с высокой частотой (порядка 30 Гц и выше) и у водителей создается иллюзия, что только на их автомобиле включены фары, а на встречном автомобиле фары все время выключены и поэтому они не испытывают ослепляющего эффекта.
Экраны с управляемой прозрачностью могут быть выполнены в виде механически закрывающихся шторок или пропускная способность защитного экрана, выполненного, например, в виде лобового стекла автомобиля, может изменяться за счет его выполнения с возможностью управления прозрачностью с помощью электрических сигналов управления. Синхронизация световых импульсов в этом способе осуществлена посредством световых импульсов противоположно излучаемых фар и радиосигналами.
Недостаток способа заключается в необходимости установки аналогичных противоослепляющих устройств на все транспортные средства и сложности его использования на дорогах с неровным рельефом, поворотами и интенсивным движением, необходимости использования на автомобилях безинерционных ламп на светодиодах.
Известен способ предотвращения водителей транспортных средств с использованием противоослепляющей системы (патент РФ №2097223 С1, кл. B60Q 1/14, приоритет 22.07.1993).
Способ заключается в прерывании светового потока от фар транспортных средств, распространению световых импульсов и синхронизации световых импульсов во времени. Согласно изобретению прерывание светового потока проводят на время τ0 с дополнительным излучением световых импульсов, длительностью τ1 и паузой между ними τ2 в направлении ослепляющего транспортного средства, а синхронизация световых импульсов во времени соответствует условию:
где
τ0 - время излучения непрерывного светового потока (например, фарами ближнего света),
τmax - максимальное значение временной длительности дополнительно излучаемого светового импульса высокой интенсивности, не вызывающего ослепления,
τ1 - временная длительность дополнительно излучаемого светового импульса,
τ2 - временная длительность пауз между каждым дополнительным излучаемым световым импульсом,
τ3 - временная длительность задержки отключения или включения фар.
Один из вариантов устройства для предотвращения ослепления водителей транспортных средств содержит фотоприемник, формирователь импульсов и электронную схему управления режимами работы фар.
За счет анализа уровня интенсивности светового потока от встречных фар с помощью фотоприемника, удается предельно быстро сформировать в ответ на ослепляющий водителя свет ответный световой импульс высокой интенсивности, но малой продолжительности. И автоматически, достаточно быстро перевести оба автомобиля в режим освещения дороги, не приводящий к ослепляющему эффекту водителей.
Недостаток способа - не обеспечивается противоослепляющий эффект, если на автомобиле, создающим ослепляющий эффект, не установлено аналогичное противоослепляющее устройство. Водитель этого автомобиля должен в ручном режиме переключить режимы работы света фар на менее интенсивное излучение, увидев на встречном автомобиле автоматически сформированные устройством противоослепляющей системы импульсы света высокой интенсивности.
Известен способ поражения целей лазерными средствами морского базирования, который использован в разработках ВМС США применительно к системам HELL-HELLATE (High Energy Laser Low Aspect Target Tracking Experiment), FEL (Free Electron Laser) и др. (см., например, Jane′s Defence Week 2004, v 41, №35, p.12; Развитие морского оружия, состояния и перспективы, факты, дискуссии, http://forums.arbase/ru/2007/08/09/topk-55514.3-Rasvitie-morskogo-oruzhiya/.Sostoyanie-i-perspektivy.Fakty-diskussii.html).
В известном способе на основе пеленгации цели облучают ее импульсным лазерным излучением в течение времени, достаточного для поражения последней.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача повышения безопасности эксплуатации самодвижущегося технического средства, например, самолета, вертолета, автомобиля, поезда, катера, мотоцикла, танка, истребителя и т.д.
Технический результат, который может быть получен в результате осуществления изобретения - уменьшение вероятности ослепления обоих органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, лазерным источником света, например, водителя, пилота, пассажира, солдата при случайном или преднамеренном попадании на техническое средство лазерного луча, способного вызвать ослепление.
Дополнительным техническим результатом предлагаемого изобретения является предотвращение опасных действий людей (хулиганов, террористов, солдат противника) или их техники, стремящихся ослепить человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, и создать опасную ситуацию, которая может привести к катастрофе самодвижущегося технического средства.
Для решения задачи изобретения с достижением указанного технического результата в известном способе предотвращения ослепления человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, лазерным излучением, которое сформировано вне технического средства, заключающемся в установке защитного экрана между органами зрения человека и хотя бы одним из защитных стекол, приеме лазерного излучения с помощью фотоэлектронного приемника, обработке сигнала фотоэлектронного приемника в блоке обработке сигналов фотоприемника, выполненного с возможностью формирования на выходе блока сигнала, предназначенного для управления световой пропускной способностью защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе фотоэлектронного приемника.
Согласно изобретению для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека, находящегося на техническом средстве, используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник, подключенный своим выходом к дополнительному входу блока обработки сигналов фотоприемников, при этом блок обработки выполняют с возможностью формирования на выходе сигнала, предназначенного для изменения световой пропускной и/или отражающей способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, причем фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучения лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве.
Возможны варианты реализации способа такие, что:
- фотоэлектронные приемники располагают друг относительно друга на расстоянии соизмеримом и/или большем, чем расстояние между глазами пилота;
- фотоэлектрические приемники располагают друг относительно друга на расстоянии соизмеримом или большем, чем размер лазерного пятна вероятного облучения;
- фотоэлектронные приемники располагают по периметру лобового остекления технического средства, а защитный экран выполняют в виде, по крайней мере, одной механической шторки с электромеханическим приводом или пленки с электрически управляемой световой пропускной или отражающей способностью, расположенной перед стеклами внутри кабины технического средства;
- защитный экран выполняют с возможностью формирования неравномерной световой пропускной способности по площади экрана, например в виде смотровой щели, или смотрового окна меньшей, чем стекло площади;
- в кабине технического средства располагают хотя бы один дисплей, выполненный с возможностью отображения информации, по крайней мере, с одной видеокамеры, направленной в сторону движения технического средства;
- защитный экран выполняют в виде линз очков или светофильтра, прикрепленному к наушникам или шлему водителя технического средства и выполненного с электрически управляемой световой пропускной или отражательной способностью;
- хотя бы один защитный экран изнутри выполняют в виде дисплея с возможностью его включения и отображения на нем информации, по крайней мере, с одной видеокамеры;
- дополнительно используют пеленгование излучателя лазерного сигнала и формирования с самодвижущегося технического средства в сторону излучателя ответного лазерного сигнала с мощностью и длительностью сигнала, достаточной для ослепления человека, наводящего вручную лазерный излучатель на летательное средство, или вывода из строя автоматической оптической системы наведения лазера;
- в качестве самодвижущегося технического средства используют автомобиль, а фотоэлектронные приемники установлены внутри салона со стороны лобового и/или заднего стекла и/или всех стекол;
- в качестве самодвижущегося технического средства используют летательное средство, например самолет или вертолет, а фотоэлектронные приемники установлены внутри салона со стороны стекол и/или снаружи фюзеляжа летательного средства;
- в качестве самодвижущегося технического средства используют поезд, катер, скутер, мотоцикл, танк, бронетранспортер или гоночный автомобиль, например автомобиль формулы-1;
Для решения задачи изобретения с достижением указанного технического результата в известном устройстве для осуществления вышеописанного способа, содержащем защитный экран, установленный между зрительными органами человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, и хотя бы одним из стекол самодвижущегося технического средства, фотоэлектронный приемник, установленный с возможностью приема лазерного излучения, блок обработки сигналов фотоэлектронного приемника, первым входом подключенный к выходу фотоэлектронного приемника и выполненный с возможностью формировать на выходе блока сигналы, предназначенные для управления световой пропускной способностью защитного экрана.
Согласно изобретению, для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник, подключенный своим выходом к дополнительному входу блока обработки сигналов фотоприемников, при этом блок обработки выполняют с возможностью формирования на выходе блока сигнала, предназначенного для изменения световой пропускной способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, причем фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучений лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве.
Возможны варианты выполнения устройства такие, что:
- блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования звуковой и/или световой сигнализации для изменения световой пропускной способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, а действия для изменения световой пропускной способности защитного экрана осуществляет человек, находящийся на самодвижущемся техническом средстве, путем, например, поворота защитного козырька, размещенного перед стеклом, или путем изменения световой пропускной способности жалюзи защитного экрана;
- блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования на выходе электрического импульса для управления работой защитного экрана, выполненного с возможностью электрического управления и изменения световой пропускной способности и/или световой фильтрации и/или отражательной способности для лазерного излучения;
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятны во время последующего рассмотрения приведенных ниже примеров и вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей.
На Фиг.1 показана обобщенная структурная схема для пояснения способа и устройства.
На Фиг.2 изображен один из возможных вариантов выполнения блока обработки сигналов с выходов фотоэлектронных приемников.
Лучший вариант осуществления изобретения
В последние годы участились случаи попыток ослепления пилотов летательных средств, преимущественно пассажирских самолетов, хулиганами с использованием лазерных излучателей, выполненных в виде лазерных указок, лазерных излучателей, предназначенных для светового сопровождения проведения дискотек, или с использованием лазерных прицелов для огнестрельного оружия.
Мощность лазерных указок, которые используют хулиганы для ослепления пилотов самолетов, составляет порядка 200-300 мВт, а мощность лазерных излучателей для световых шоу может измеряться единицами ватт и более.
Этой мощности достаточно для того, чтобы временно ослепить пилота самолета, идущего на посадку или осуществляющего взлет, с расстояния от нескольких сотен метров до нескольких километров или даже десятков километров и тем самым создать реальную угрозу жизни пассажиров и пилотов авиалайнера.
Еще большей опасности ослепления подвергаются водители автомобилей, скоростных поездов, мотоциклов, катеров и иных транспортных средств, поскольку они могут быть неожиданно ослеплены подобными лазерными излучателями с очень близкого расстояния, которое может измеряться десятками и даже единицами метров.
Например, водителей транспортных средств могут ослепить хулиганы, находящиеся на обочине автомобильной дороги или стоящие на надземном автомобильном или железнодорожном переходе.
Ослепление также может быть создано хулиганами с встречно движущегося технического средства.
Актуальной также является задача защиты органов зрения пилотов и водителей военной - боевой и транспортной техники, которые могут подвергнуться ослеплению лазерами со стороны вероятного противника, а также пилотов летательных средств, использующих лазерные системы ночной посадки самолетов.
Ослеплению и последующей за этим аварии могут подвергнуться авто- и мотогонщики, например гонщики формулы-1, поскольку гонки, как правило, проходят вблизи жилых районов и ослепляющие лазерные лучи могут быть сформированы хулиганами из-за пределов территории автодрома.
Анализ показал, что используя особенности лазерного излучения, которое представляет собой узконаправленный пучок фотонов с высокой плотностью потока мощности и резкой границей между светом и тенью, можно усовершенствовать известные способы предотвращения ослепления человека.
В данном изобретении предлагается способ предотвращения ослепления человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве (самолет, автомобиль, поезд, мотоцикл и т.д.), который заключается в установке защитного экрана, между органами зрения человека и хотя бы одним из защитных стекол, приеме лазерного излучения с помощью фотоэлектронного приемника, обработке сигнала фотоэлектронного приемника в блоке обработке сигналов фотоприемника и формирование на выходе блока сигнала, предназначенного для управления световой пропускной и/или отражающей способностью защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе фотоэлектронного приемника.
Отличие предлагаемого способа от известного способа предотвращения ослепления водителя транспортного средства (заявка ФРГ №3319612) заключается в том, что для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека, находящегося на техническом средстве, используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник, подключенный своим выходом к дополнительному входу блока обработки сигналов фотоприемников.
При этом блок обработки выполняют с возможностью формирования на выходе сигнала, предназначенного для изменения световой пропускной способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников. Фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучения лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве.
Структурная блок-схема устройства для пояснения способа изображена на Фиг.1.
На Фиг.1 показаны: источник 1 лазерного излучения 2, который может находиться вне самодвижущегося технического средства 3, например, вне самолета; фотоэлектронный приемник 4; хотя бы один дополнительный фотоэлектронный приемник 4′. Фотоэлектронные приемники 4, 4′ своими выходами подключены к входам блока 5 обработки сигналов фотоэлектронных приемников 4, 4′.
Блок 5 выполнен с возможностью формирования на выходе блока 5 сигнала, предназначенного для управления световой пропускной способностью защитного экрана 6 при появлении сигнала лазерного излучения 2 свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников 4, 4′.
Фотоэлектронные приемники 4, 4′ разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучения лазера 1 с наиболее вероятных направлений облучения органов 7 зрения человека 8, находящегося на самодвижущемся техническом средстве 3.
Фотоэлектронные приемники 4, 4′ могут быть выполнены однотипными. Например, в виде фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов.
За счет использования большого числа фотоэлектрических приемников 4, 4′ и разноса их в пространстве друг относительно друга и относительно органов 7 зрения человека 8 удается существенно снизить вероятность ослепления обоих органов 7 зрения человека.
Снижение вероятности ослепления связано с тем, что для того, чтобы ослепить, например, пилота самолета, хулигану необходимо экспериментально найти положение лазерного излучателя 1 (лазерной указки) в пространстве, при котором луч 2 лазера 1 будет попадать на самолет 3. Для этого хулиган машет лазерным излучателем и, таким образом, сканирует лазерным лучом 2 пространство в направлении самолета 3. И уже по отраженному на нем пятну корректирует дальнейший процесс более точного наведения лазера 1 на кабину пилотов.
Этот процесс относительно длительный и может длиться секунды и даже десятки секунд, прежде чем удастся попасть лазерным лучом 2 в защитное стекло 9 самолета 3 и ослепить находящегося за ним пилота 8.
Таким образом, поместив большое число фотоэлектронных приемников 4, 4′ с широкой диаграммой направленности, на техническом средстве 3 можно до момента времени ослепления пилота 8 принять сигнал о лазерной атаке и сформировать на выходе блока 5 сигнал для предотвращения ослепления пилота 8 или водителя другого технического средства 3.
Запас времени t1 для этого, как уже отмечалось, может измеряться секундами или даже десятками секунд.
Кроме того, следует учитывать, что время реакции хулигана после появление пятна от лазера 1 на поверхности технического средства 3 и начала дальнейших действий по точному наведению лазера не может быть меньше определенной величины t2=0,15-0,2 сек.
Это время определяется психомоторными способностями человека принимать внешние сигналы, обрабатывать их в мозге. А также вырабатывать в мозге соответствующие команды для мышц руки в процессе корректировки наведения лазера и удержания пятна лазера в районе кабины пилотов.
Таким образом, минимальное время, необходимое хулигану для того, чтобы навести лазерный луч на кабину пилотов и попытаться ослепить пилотов, не может быть меньше t2.
Из этого следует, что если за время t≤t2 удастся принять на техническом средстве 3 лазерный луч 2, хотя бы одним из фотоэлектронных приемников 4, 4', обработать его в блоке 5, а также сформировать сигнал для изменения световой пропускной способности защитного экрана 6 на выходе блока 5, то можно существенно понизить вероятность ослепления лазерным лучом 2 пилота и успеть защитить его органы 7 зрения от лазерного воздействия.
Понятно, что защитный экран 6, с помощью которого можно защититься от лазерного излучения, должен быть установлен между органами 7 зрения человека 8 и защитным стеклом 9 (Фиг.1).
В качестве защитного стекла 9 может быть лобовое стекло и/или боковое стекло, и/или заднее стекло технического средства, которое обычно выполняет функцию защиты от ветра, осадков, перепада температур или служит для герметизации салона, например самолета.
В качестве защитного стекла 9 может выступать ветрозащитное и/или солнцезащитное стекло шлема мотоциклиста, пилота гоночного автомобиля или летчика самолета.
Защитное стекло 9 может быть выполнено в виде очков. В этом случае фотоэлектронные приемники 4, 4′ могут быть размещены на оправе очков или на защитном стекле и выполнены с возможностью приема лазерного излучения 2 в секторе обзора органов 7 глаз человека 8.
Использование хотя бы двух фотоэлектронных приемников 4, 4′, расположенных по краям оправы очков или по периметру защитного стекла шлема, позволяет снизить вероятность ослепления обоих органов 7 зрения человека 8, поскольку лазерный луч 2 во многих реальных случаях имеет световое пятно, диаметр которого соизмерим или меньше, чем расстояние между глазами человека. При этом существует резкая граница между светом и тенью пятна - область полутени измеряется миллиметрами или сантиметрами.
Например, размер светового пятна в нескольких десятках метров от лазера 1 имеет размеры порядка нескольких сантиметров в диаметре, а на расстоянии в километр размер пятна от лазерной указки соизмерим с размерами головы человека 8.
Поэтому, если лазерный луч 2 случайно попадет на один глаз и хотя бы на один из фотоэлектронных приемников 4, 4′, то в большинстве ситуаций второй глаз можно успеть защитить за счет оперативного изменения световой пропускной способности защитного экрана 6.
Кроме того, сам факт попадания лазерного луча 2 под некоторым углом на глаз не обязательно приведет к ослеплению человека 8.
Для ослепления человека 8 его взгляд должен быть точно направлен на ослепляющий источник 1.
Для переориентации взгляда человека 8 на ослепляющий источник 1, когда луч 2 приходит под некоторым углом, человеку 8 может потребоваться также некоторое время, равное t2=0,15-0,2 сек.
Поэтому, если за время t≤t2 удастся изменить световую пропускную способности защитного экрана 6, то можно защитить органы 7 зрения пилота 8 от ослепления лазерным лучом 2 и тем самым понизить вероятность ослепления обоих органов 7 зрения человека 8. Даже в том случае, когда луч 2 лазера 1 попадает на глаз 7 человека 8.
Этот способ защиты органов 7 зрения дает наибольший эффект для узконаправленного - лазерного излучения 2.
При ослеплении человека 8 автомобильными фарами он не может быть реализован, поскольку фары имеют широкую диаграмму направленности, и они светят практически всегда из той точки, куда направлен взгляд водителя, поскольку большинство автотрасс ровные и не имеют поворотов и изгибов.
Кроме того, число фар на автомобиле, как правило, две и они не точно направлены в одну точку. В этой ситуации ослепление органов зрения водителя осуществляется, как правило, двумя или более источниками света, которые разнесены в пространстве и излучения которых по-разному направлены в пространстве.
Следует также отметить, что световое пятно от фар, например дальнего света, на удалении в несколько сотен метров, может измеряться десятками метров.
Автомобильные фары практически с одинаковой интенсивностью будут воздействовать на оба органа зрения водителям автомобиля и фотоэлектронные приемники как бы они не были разнесены по отношению друг к другу или органам зрения водителя.
У световых фар нет такой резкой границы между тенью и светом как у лазерных излучателей и поэтому дополнительный один или несколько фотоэлектронных приемников 4, 4′ не позволят отследить резкое изменение плотности потока мощности излучения 2 от точки к точке на поверхности технического средства 3 или на голове человека 8.
При лазерной атаке вероятность ослепления хотя бы одного органа 7 зрения пилота 8 самолета можно определить как отношение площади самолета, спроецированной в направлении источника 1 излучения, на которой установлены фотоэлектронные приемники 4, 4′, к площади пятна лазера 1.
Например, если эффективная площадь отражающей поверхности самолета, на которой установлены фотоэлектронные приемники 4, 4′, составляет порядка 100 кв. м, а площадь пятна лазера на самолете составляет порядка 0,01 кв. м, то вероятность того, что хулигану сразу удастся попасть лазером 1, хотя бы в один глаз пилоту 8, составляет порядка 0,0001.
Поэтому с вероятностью, близкой к единице, лазерный луч 2 сначала облучит, хотя бы, один из фотоэлектронных приемников 4, 4′, чем глаза пилота 8.
Следовательно, если за время t<t2 удастся закрыть экран 6 или отразить лазерный луч 2, то практически во всех реальных ситуациях удастся избежать ослепления человека 8.
Таким образом, используя описанный выше способ, можно заранее получить информацию о лазерной атаке на самолет или иное самодвижущееся техническое средство 3 и своевременно защитить органы 7 зрения пилотов или водителей 8 иных технических средств 3, изменив световую или отражающую пропускную способность защитного экрана 6.
В простейшем варианте реализации способа, световую пропускную способность экрана 6 можно изменять в ручном режиме, услышав, например, звуковые тревожные сигналы, сформированные блоком 5.
При ручном управлении защитный экран 6 может быть выполнен в виде защитных козырьков, расположенных снизу, например, лобового стекла самолета подобно автомобильным солнцезащитным козырькам.
С помощью этих козырьков - защитных экранов 6, пилот 8 ограничивает себе сектор обзора в нижней части видимости и тем самым он сужает себе сектор возможного ослепления.
Защитный экран 6 может быть выполнен в виде механической шторки или жалюзи не только с ручным, но и с автоматическим управлением положения пластин жалюзи или элементов шторки.
При автоматическом управлении защитный экран 6 выполняют в виде механической шторки с электромеханическим приводом элементов посредством электромотора с редуктором или электромагнитного реле.
Возможен вариант выполнения защитного экрана 6 в виде пленки с электрически управляемой световой пропускной или отражающей способностью, расположенной перед стеклами внутри кабины технического средства 3.
Подобный экран 6 может иметь малое время, необходимое для изменения своей световой пропускной способности, и лучше всего подходит для реализации предложенного способа.
При использовании такого мало инерционного экрана 6 может быть достигнута наименьшая вероятность ослепления обоих органов зрения 7 человека 8.
Защитный экран 6 может быть выполнен с возможностью формирования неравномерной световой пропускной или отражающей способности по площади экрана, например в виде прозрачной смотровой щели, или смотрового окна меньшей чем защитное стекло площади.
Возможен вариант выполнения защитного экрана 6 в виде светового фильтра, способного резко ослаблять уровень световых сигналов определенных частот.
В варианте защитный экран 6 может быть выполнен в виде, например, многослойного лобового (и/или заднего, бокового) стекла автомобиля, самолета, поезда и т.д.
Для обеспечения возможности управления техническим средством, когда защитный экран 6 становится непрозрачным, в кабине технического средства 3 может быть расположен хотя бы один дисплей 10, выполненный с возможностью отображения визуальной информации, по крайней мере, с одной видеокамеры 11, направленной в сторону движения технического средства 3 (Фиг.1).
На случай попадания лазерного луча 2 в объектив видеокамеры 11 и выхода из строя ее светочувствительной матрицы, задействуют резервные видеокамеры 11, которые автоматически подключаются к входу, например, компьютера пилота и позволяют ему продолжать видеть взлетно-посадочную полосу на экране дисплея 10 и осуществлять возможность управления самолетом и приземления на посадочную полосу, когда включается в работу защитный экран 6.
Для этих целей можно использовать дешевые, малогабаритные видеокамеры 11, которые используются в сотовых телефонах. Они без труда могут быть установлены по периметру лобового стекла 9 технического средства 3 и направлены в сторону его движения.
Если защитный экран 6 выполняют в виде линз очков или светофильтра, установленного на наушниках или шлеме пилота или водителя 8 технического средства 3, то хотя бы один защитный экран 6 изнутри выполняют в виде малогабаритного дисплея 10.
Такой дисплей 10 может быть выполнен по аналогии с прозрачными дисплеями, которые устанавливают на лобовые стекла истребителей для удобства считывания летчиком необходимой информации. При срабатывании хотя бы одного из фотоэлектронных приемников 4, 4', включается защитный экран очков, а на дисплей 10 отображается сигнал с видеокамеры 11, установленной на очках, шлеме или наушниках пилота 8.
В дополнение к описанному пассивному способу защиты от лазерного ослепления в ряде ситуаций целесообразно использовать и активный метод защиты.
Он заключается в том, что используют ряд дополнительных узлов и систем: систему пеленгования излучателя 1 лазерного сигнала и устройство формирования с самодвижущегося технического средства 3 в сторону излучателя 1 мощного лазерного сигнала 12, излучаемого лазерным излучателем 13.
Система пеленгования может быть выполнена в виде матрицы фотоэлементов, в которой номер каждого фотоэлемента соответствует заранее известному направлению прихода сигнала лазера 1.
Устройство формирования ответного лазерного сигнала 12 может также содержать компьютер с программой для автоматического наведения лазера 13 в сторону прихода излучения 2.
Устройство для активного подавления лазера 1 также может содержать узлы управления режимом работы лазера 13 (узлы, управляющие мощностью и длительностью лазерного излучения 12).
Устройство для формирования ответного лазерного сигнала 12 может запускаться в работу выходным сигналом блока 5 одновременно с закрытием экрана 6 и включением видеокамеры 11 и дисплея 10.
Мощность и длительность ответного лазерного сигнала 12 должна быть достаточной для ослепления человека 14, наводящего вручную лазерный излучатель 1 на летательное или иное техническое средство 3, или для вывода из строя оптической системы автоматического наведения лазера 1.
Мощность лазера 13 может составлять от единиц до сотен ватт, а в военной технике мощность лазера 13 может измеряться даже киловаттами и десятками киловатт.
Для гарантированного подавления опасного излучения 2, ответный лазерный луч 12 может быть развернут, например, с помощью двух колеблющихся с разной частотой отражателей так, что мощный, ответный лазерный луч 12 на земле или на цели, создающей опасное излучение 2, будет облучать определенную площадь 15 и с высокой вероятностью попадать в органы зрения человека 14 или узлы фотоэлектронной оптической системы наведения лазера 1 и выводить их из строя быстрей, чем они сумеют ослепить пилота 8 самолета 3.
Подобную систему целесообразно использовать на боевых вертолетах во время атаки на вражеские позиции противника, чтобы эффективно подавлять операторов наведения зенитных орудий или ручных ракетных комплексов, предназначенных для уничтожения воздушных целей.
На Фиг.2 показана одна из возможных структурных схем блока 5 обработки сигналов фотоэлектронных приемников 4, 4'.
Блок 5 обработки сигналов может содержать, по крайней мере, два канала обработки сигналов, каждый из которых может состоять из усилителя 16 сигнала, поступающего на вход усилителя 16 с выхода соответствующего фотоэлектронного приемника 4, 4', схемы сравнения уровня сигнала 17 на выходе усилителя 16 с пороговым значением. А также схему 18 ИЛИ, к входам которой подключены выходы указанных, по крайней мере, двух каналов обработки сигналов, и устройство 19 формирования сигналов, предназначенное для осуществления действий для изменения световой пропускной способности защитного экрана 6 и подключенное своим входом к выходу схемы 18 ИЛИ.
Возможен вариант реализации блока 5 обработки сигналов фотоэлектронных приемников 4, 4′, аналогичный вышеописанной схеме, с той лишь разницей, что в каждом из каналов обработки сигналов между усилителями 16 и схемами 17 сравнения сигнала с пороговым значением устанавливают дифференцирующую цепочку.
За счет этого узла можно повысить помехозащищенность устройства от ложного срабатывания при воздействии сильных излучений на фотоэлектронные приемники 4, 4′ со стороны иных источников интенсивного излучения, например со стороны солнца.
Введение дифференцирующей цепочки позволит отслеживать только резкие изменения уровня воздействующего излучения, характерные для лазерной атаки.
На плавные изменения уровня интенсивности облучателя устройство реагировать не будет, поскольку величина импульсного сигнала на выходе дифференцирующей цепочки тем выше, чем быстрей во времени происходит изменение входного напряжения.
Именно такой резкий, почти мгновенный скачек сигнала на выходе фотоэлектронного приемника 4, 4′ будет при попадании на него лазерного луча высокой интенсивности. Соответственно и амплитуда импульса на выходе дифференцирующей цепочки будет на много выше, чем от других источников света, например солнца или света фар встречно летящих самолетов.
Промышленная применимость
Изобретение применимо в авиации, автомобилестроении, на железнодорожном, водном транспорте, в армии, при проведении авто- или мотогонок в качестве средства для предотвращения ослепления людей, управляющих самодвижущимися техническими средствами.
1. Способ предотвращения ослепления человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, лазерным излучением, которое сформировано вне технического средства, заключающийся в установке защитного экрана между органами зрения человека и хотя бы одним из защитных стекол, приеме лазерного излучения с помощью фотоэлектронного приемника, обработке сигнала фотоэлектронного приемника в блоке обработке сигналов фотоприемника, выполненного с возможностью формирования на выходе блока сигнала, предназначенного для управления световой пропускной способностью защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе фотоэлектронного приемника, отличающийся тем, что для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека, находящегося на техническом средстве, используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник, подключенный своим выходом к дополнительному входу блока обработки сигналов фотоприемников, при этом блок обработки выполняют с возможностью формирования на выходе сигнала, предназначенного для изменения световой пропускной и/или отражающей способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, причем фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучения лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фотоэлектронные приемники располагают друг относительно друга на расстоянии, соизмеримом и/или большем, чем расстояние между глазами пилота.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фотоэлектрические приемники располагают друг относительно друга на расстоянии, соизмеримом или большем, чем размер лазерного пятна вероятного облучения.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фотоэлектронные приемники располагают по периметру лобового остекления технического средства, а защитный экран выполняют в виде, по крайней мере, одной механической шторки с электромеханическим приводом или пленки с электрически управляемой световой пропускной или отражающей способностью, расположенной перед стеклами внутри кабины технического средства.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран выполняют с возможностью формирования неравномерной световой пропускной способности по площади экрана, например, в виде смотровой щели, или смотрового окна меньшей, чем стекло, площади.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в кабине технического средства располагают хотя бы один дисплей, выполненный с возможностью отображения информации, по крайней мере, с одной видеокамеры, направленной в сторону движения технического средства.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран выполняют в виде линз очков или светофильтра, прикрепленного к наушникам или шлему водителя технического средства и выполненного с электрически управляемой световой пропускной или отражательной способностью.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что хотя бы один защитный экран изнутри выполняют в виде дисплея с возможностью его включения и отображения на нем информации, по крайней мере, с одной видеокамеры.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используют пеленгование излучателя лазерного сигнала и формирование с самодвижущегося технического средства в сторону излучателя ответного лазерного сигнала с мощностью и длительностью сигнала, достаточными для ослепления человека, наводящего вручную лазерный излучатель на летательное средство, или вывод из строя автоматической оптической системы наведения лазера.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве самодвижущегося технического средства используют автомобиль, а фотоэлектронные приемники устанавливают внутри салона со стороны лобового и/или заднего стекла и/или всех стекол.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве самодвижущегося технического средства используют летательное средство, например самолет или вертолет, а фотоэлектронные приемники устанавливают внутри салона со стороны стекол и/или снаружи фюзеляжа летательного средства.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве самодвижущегося технического средства используют поезд, катер, скутер, мотоцикл, танк, бронетранспортер или гоночный автомобиль, например автомобиль формулы-1,
13. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее защитный экран, установленный между зрительными органами человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве, и хотя бы одним из стекол самодвижущегося технического средства, фотоэлектронный приемник, установленный с возможностью приема лазерного излучения, блок обработки сигналов фотоэлектронного приемника, первым входом подключенный к выходу фотоэлектронного приемника и выполненный с возможностью формировать на выходе блока сигналы, предназначенные для управления световой пропускной способностью защитного экрана, отличающееся тем, что для уменьшения вероятности ослепления обоих органов зрения человека используют, по крайней мере, еще один дополнительный фотоэлектронный приемник, подключенный своим выходом к дополнительному входу блока обработки сигналов фотоприемников, при этом блок обработки выполняют с возможностью формирования на выходе блока сигнала, предназначенного для изменения световой пропускной способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, причем фотоэлектронные приемники разносят в пространстве друг относительно друга и относительно органов зрения человека и устанавливают с возможностью приема излучений лазера с наиболее вероятных направлений облучения органов зрения человека, находящегося на самодвижущемся техническом средстве.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования звуковой и/или световой сигнализации для изменения световой пропускной способности защитного экрана при появлении сигнала лазерного облучения свыше определенного порога на выходе любого из фотоэлектронных приемников, а действия для изменения световой пропускной способности защитного экрана осуществляет человек, находящийся на самодвижущемся техническом средстве, путем, например, поворота защитного козырька, размещенного перед стеклом, или путем изменения световой пропускной способности жалюзи защитного экрана.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок обработки сигналов выполняют с возможностью формирования на выходе электрического импульса для управления работой защитного экрана, выполненного с возможностью электрического управления и изменения световой пропускной способности, и/или световой фильтрации, и/или отражательной способности для лазерного излучения.
