專(zhuān)利名稱(chēng)：基于ccd輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置及采用該裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光監(jiān)聽(tīng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
監(jiān)聽(tīng)和反監(jiān)聽(tīng)技術(shù)一直是各國(guó)國(guó)防的重要議題之一，被廣泛應(yīng)用于軍事監(jiān)聽(tīng)、間諜竊聽(tīng)和警方監(jiān)視等。基于不同的監(jiān)聽(tīng)技術(shù)，包含多種監(jiān)聽(tīng)設(shè)備。例如，有線竊聽(tīng)利用客觀存在的線如電話線、網(wǎng)絡(luò)線及預(yù)先埋藏的竊聽(tīng)線等來(lái)截取目標(biāo)信息，但是有線竊聽(tīng)必須依賴(lài)于“線”，所以易被偵查排除，反偵察能力很弱；軟件無(wú)線電偵聽(tīng)是一種被動(dòng)接受裝置，由射頻前端接收、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)處理三部分組成，軟件無(wú)線電偵聽(tīng)接收機(jī)優(yōu)點(diǎn)是體積小、信號(hào)頻帶寬、處理功能強(qiáng)大、升級(jí)容易、間兼容性高，具有高度靈活性等，但是信號(hào)直接在廣闊空間傳播，泄密威脅性大；微波監(jiān)聽(tīng)技術(shù)是以微波作為傳感器，通過(guò)提取被振動(dòng)物質(zhì)的振動(dòng)信息獲知聲音信號(hào)特征量的工程技術(shù)，但是微波監(jiān)聽(tīng)技術(shù)在遠(yuǎn)距離偵聽(tīng)時(shí)效果明顯變差，以及反偵聽(tīng)能力較弱。激光監(jiān)聽(tīng)的監(jiān)聽(tīng)原理和微波原理相似，其具體工作原理如下:首先在發(fā)射端，點(diǎn)光源發(fā)出的紅外激光照射在調(diào)制端，即被監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)振動(dòng)玻璃上；由于被監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)聲音信號(hào)在玻璃表面會(huì)產(chǎn)生聲壓，驅(qū)動(dòng)玻璃做受迫振動(dòng)，使其在激光入射點(diǎn)附近做近似垂直振動(dòng)，玻璃的微小位移使得反射激光的光軸也發(fā)生相應(yīng)線性的位移；在接收端，通過(guò)探測(cè)射到光電檢測(cè)器窗口的光斑位置或面積的變化，可將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)對(duì)變化電信號(hào)的過(guò)濾、放大等處理，實(shí)現(xiàn)聲音的還原放大效果；最終實(shí)現(xiàn)激光監(jiān)聽(tīng)的目的。2003年12月，激光與光電子學(xué)進(jìn)展第40卷第12期發(fā)表文章《激光竊聽(tīng)技術(shù)的研究》，這篇文章介紹了傳統(tǒng)的激光監(jiān)聽(tīng)方法。該方法的實(shí)現(xiàn)主要是由發(fā)射裝置和接收裝置組成，其中發(fā)射裝置主要包括半導(dǎo)體激光器以及光學(xué)系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器發(fā)出5mw近紅外光，波長(zhǎng)范圍大約在790-820nm，在遠(yuǎn)距離竊聽(tīng)中需使用光束擴(kuò)展器，來(lái)增大對(duì)玻璃的照射面積，如果光束發(fā)散角過(guò)大，有時(shí)還需要用望遠(yuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，總之，發(fā)射系統(tǒng)主要任務(wù)就是降入射光線打到玻璃中央，同時(shí)要保持方向不變；接收裝置主要包括光電探測(cè)器，光學(xué)接收系統(tǒng)以及電信號(hào)處理系統(tǒng)，其中單色濾光片首先對(duì)反射光的紅外光部分通過(guò)，會(huì)聚透鏡將光線聚焦之焦點(diǎn)，探測(cè)器安裝在會(huì)聚透鏡的焦點(diǎn)處，探測(cè)器將不同的紅外光能量轉(zhuǎn)化為不同的電信號(hào)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，前置放大器將由探測(cè)器輸入的電信號(hào)進(jìn)行增益放大并輸入到音頻放大器LM380，音頻放大器LM380可以直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，并輸入到電壓跟隨器，電壓跟隨器的輸出值直接顯示在檢流計(jì)上，表示探測(cè)器接收到的光能量的大小。該方法克服了有線監(jiān)聽(tīng)易被偵查排除的缺點(diǎn)，同時(shí)也在一定程度上克服了微波偵聽(tīng)監(jiān)聽(tīng)距離短的不足。但是傳統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)方法的缺點(diǎn)是:發(fā)送裝置和接收裝置是分離的，監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)的搭建、定位、調(diào)節(jié)等較復(fù)雜；遠(yuǎn)距離監(jiān)聽(tīng)中光信號(hào)太微弱；共模噪聲信號(hào)對(duì)監(jiān)聽(tīng)質(zhì)量影響較大。2008年2月，激光與紅外這篇文章介紹了第38卷第2期發(fā)表文章《激光竊聽(tīng)技術(shù)的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)》，這篇文章介紹了一種運(yùn)用“貓眼”原理對(duì)激光監(jiān)聽(tīng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的方法。該方法在被監(jiān)聽(tīng)振動(dòng)端加裝“貓眼”，即有焦距為f的凸透鏡，使被監(jiān)聽(tīng)振動(dòng)平面與“貓眼”焦平面重合，從而使反射光線與入射光線互相平行，這樣，即可將發(fā)射端和接收端組合在一個(gè)系統(tǒng)中；當(dāng)聲波作用于“貓眼”目標(biāo)時(shí)，引起光學(xué)系統(tǒng)振動(dòng)，使其偏離原來(lái)位置，不同的位置對(duì)應(yīng)不同的入射角度，不同的入射角度對(duì)應(yīng)不同的離焦量，不同的離焦量引起反射光的發(fā)散角不同，最終引起探測(cè)回波信號(hào)功率的不同。該方法定義回波功率與發(fā)射功率的比值為功率對(duì)比度M，推導(dǎo)出功率對(duì)比度與離焦量的關(guān)系為:

Μ
權(quán)利要求
1.基于CXD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于:所述激光監(jiān)聽(tīng)裝置包括多維復(fù)合調(diào)節(jié)臺(tái)(I)、激光器(2)、偏振分光棱鏡(3)、λ/4玻片(4)、雙光楔系統(tǒng)(5)、望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)(6)、CCD成像系統(tǒng)(7)、計(jì)算機(jī)(8)、放大電路(9)和四象限光電探測(cè)器(10),激光器(2)、偏振分光棱鏡(3)、λ/4玻片(4)、雙光楔系統(tǒng)(5)和望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)(6)沿激光器⑵發(fā)射的激光的方向依次排列，且激光器⑵的輸出光軸、λ/4玻片(4)、雙光楔系統(tǒng)(5)和望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)￠)的中心軸重合，計(jì)算機(jī)(8)的雙光楔控制信號(hào)輸出端與雙光楔系統(tǒng)(5)的控制信號(hào)輸入端連接，CCD成像系統(tǒng)(7)的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)(8)的CCD信號(hào)輸入端連接，四象限光電探測(cè)器(10)的a象限信號(hào)輸出端、b象限信號(hào)輸出端、c象限信號(hào)輸出端和d象限信號(hào)輸出端分別與放大電路(9)的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端連接，放大電路(9)的電壓信號(hào)輸出端、X方向電壓信號(hào)輸出端和y方向電壓信號(hào)輸出端分別與計(jì)算機(jī)(8)的光電探測(cè)器電壓信號(hào)輸入端、X方向電壓信號(hào)輸入端和y方向電壓信號(hào)輸入端連接，激光器(2)固定于多維復(fù)合調(diào)節(jié)臺(tái)(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于:所述激光監(jiān)聽(tīng)裝置的放大電路(9)包括前置放大電路A、求和放大電路、前置放大電路B、微分電路、減法電路A和減法電路B，微分電路將輸入的信號(hào)分別對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，并將求導(dǎo)后的結(jié)果分別輸出，前置放大電路A的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端分別為放大電路(9)的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端，前置放大電路A的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端分別與前置放大電路B的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端連接，前置放大電路A的a象限信號(hào)輸出端、b象限信號(hào)輸出端、c象限信號(hào)輸出端和d象限信號(hào)輸出端分別與求和放大電路的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端連接，前置放大電路B的a象限信號(hào)輸出端、b象限信號(hào)輸出端、c象限信號(hào)輸出端和d象限信號(hào)輸出端分別與微分電路的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端連接，微分電路的a象限信號(hào)輸出端、b象限信號(hào)輸出端、c象限信號(hào)輸出端和d象限信號(hào)輸出端分別與 減法電路A的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端連接，減法電路A的a象限信號(hào)輸入端、b象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和d象限信號(hào)輸入端分別與減法電路B的a象限信號(hào)輸入端、d象限信號(hào)輸入端、c象限信號(hào)輸入端和b象限信號(hào)輸入端連接，求和放大電路的電壓信號(hào)輸出端為放大電路(9)的電壓信號(hào)輸出端，減法電路A的電壓信號(hào)輸出端為放大電路(9)的X方向電壓信號(hào)輸出端，減法電路B的電壓信號(hào)輸出端為放大電路(9)的y方向電壓信號(hào)輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于:所述微分電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系為: a象限信號(hào)輸出端輸出信號(hào)為a象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的微分， b象限信號(hào)輸出端輸出信號(hào)為b象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的微分， c象限信號(hào)輸出端輸出信號(hào)為c象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的微分， d象限信號(hào)輸出端輸出信號(hào)為d象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的微分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于:所述減法電路A的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系為: 輸出信號(hào)=(a象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)+d象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào))_(b象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)+c象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào))； 所述減法電路B的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系為: 輸出信號(hào)=(a象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)+b象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào))_(c象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào)+d象限信號(hào)輸入端輸入信號(hào))。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于:所述激光監(jiān)聽(tīng)裝置的放大電路(9)的減法電路A的放大系數(shù)與減法電路B的放大系數(shù)相等。
6.基于權(quán)利要求1所述的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)的方法，其特征在于:所述方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、啟動(dòng)激光器(2)，調(diào)節(jié)CCD成像系統(tǒng)(7)的位置和角度，使CCD成像系統(tǒng)(7)所成的像的為被監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)反射面； 步驟二、計(jì)算機(jī)(8)采集CCD成像數(shù)據(jù)并將目標(biāo)反射面分割成MXN個(gè)陣列子區(qū)域，利用所述陣列子區(qū)域的行數(shù)和列數(shù)(i，j)來(lái)定義該區(qū)域，初始化陣列區(qū)域(i，j) = (1,1)；步驟三、計(jì)算機(jī)⑶控制雙光楔系統(tǒng)(5)進(jìn)行陣列式掃描，得到每個(gè)陣列子區(qū)域的電壓信號(hào)值Ui, j ； 步驟四、計(jì)算機(jī)(8)根據(jù)步驟三得到的每個(gè)陣列子區(qū)域的電壓信號(hào)值Uy，確定電壓信號(hào)值最大的位置區(qū)域(X，y)； 步驟五、計(jì)算機(jī)(8 )調(diào)節(jié)雙光楔系統(tǒng)(5)，使激光器(2)發(fā)出的激光點(diǎn)落在電壓信號(hào)值Uy最大的陣列子區(qū)域(x，y)內(nèi)； 步驟六、計(jì)算機(jī)(8)采集四象限光電探測(cè)器(10)發(fā)出的電壓信號(hào) Ux = k [ (dla/dt+dld/dt) - (dlb/dt+dlc/dt)] 或Uy = k[ (dla/dt+dlb/dt) -(dl。/dt+dld/dt)]， 將電壓信號(hào)Ux或Uy轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)并進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，得到監(jiān)聽(tīng)信息； 其中，k = a2.b2.c，a2為前置放大電路B的放大系數(shù)，b2為微分電路的放大系數(shù)，c為減法電路A與減法電路B的放大系數(shù)，Ia、Ib、I。和Id分別為四象限光電探測(cè)器(10)的四個(gè)象限發(fā)出的電流信號(hào)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于CXD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)的方法，其特征在于:所述方法的步驟三所述的計(jì)算機(jī)(8)控制雙光楔系統(tǒng)(5)進(jìn)行陣列式掃描，得到每個(gè)陣列子區(qū)域的電壓信號(hào)值Uiij的過(guò)程通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟A、計(jì)算機(jī)⑶調(diào)節(jié)雙光楔系統(tǒng)(5)中雙光楔的間距和角度，使激光器(2)發(fā)出的激光依次通過(guò)偏振分光棱鏡(3)、λ/4玻片(4)、雙光楔系統(tǒng)(5)和望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)(6)后，照射在被監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)反射面陣列子區(qū)域內(nèi)(i，j);執(zhí)行步驟B;； 步驟B、陣列子區(qū)域(i，j)反射回的光信號(hào)依次通過(guò)望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)(6)、雙光楔系統(tǒng)(5)、λ /4玻片(4)和偏振分光棱鏡(3)后進(jìn)入四象限光電探測(cè)器(10)，所述i和j分別為目標(biāo)反射面內(nèi)激光點(diǎn)所在的陣列子區(qū)域所在的行數(shù)和列數(shù)，四象限光電探測(cè)器10將反射回的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，計(jì)算機(jī)采集該電壓信號(hào)，執(zhí)行步驟C ；步驟C、判斷i是否為奇數(shù)，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟F ;否則，執(zhí)行步驟D ; 步驟D、判斷j的值是否等于1，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟H ;否則執(zhí)行步驟E ; 步驟E、j=j-l ;返回步驟A ； 步驟F、判斷j的值是否等于N，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟H ;否則執(zhí)行步驟G ； 步驟G、j=j+l ;返回步驟A ； 步驟H、判斷i的值是否等于M，如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟I ;否則結(jié)束陣列式掃描過(guò)程； 步驟1、i = i+ 1 ;返回步驟A。
全文摘要
基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置及采用該裝置實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)的方法，涉及一種激光監(jiān)聽(tīng)技術(shù)。它為了解決現(xiàn)有激光監(jiān)聽(tīng)方法定位復(fù)雜、無(wú)法有效監(jiān)聽(tīng)最佳振動(dòng)點(diǎn)、受共模量干擾量影響和光功率包含監(jiān)聽(tīng)信息有限的問(wèn)題。本發(fā)明的基于CCD輔助定位-雙光楔光束調(diào)節(jié)的激光監(jiān)聽(tīng)裝置包括多維復(fù)合調(diào)節(jié)臺(tái)、激光器、偏振分光棱鏡、λ/4玻片、雙光楔系統(tǒng)、望遠(yuǎn)放大系統(tǒng)、CCD成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、放大電路和四象限光電探測(cè)器。通過(guò)CCD成像系統(tǒng)尋找被監(jiān)聽(tīng)目標(biāo)反射面，將目標(biāo)反射面分割成M×N個(gè)陣列子區(qū)域并控制雙光楔系統(tǒng)進(jìn)行陣列式掃描，使激光點(diǎn)落在電壓信號(hào)最大的陣列子區(qū)域，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)得到監(jiān)聽(tīng)信息。本發(fā)明適用于激光監(jiān)聽(tīng)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01H9/00GK103163527SQ201310112928
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者陳碩, 翟小玉, 胡鵬程 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)