Технология лазерного дистанционного обнаружения речи

Технология лазерного дистанционного обнаружения речи
ЛазерДистанционное обнаружение речи: раскрытие структуры системы обнаружения

Тонкий лазерный луч грациозно танцует в воздухе, безмолвно выискивая далёкий звук. Принцип этой футуристической технологической «магии» строго эзотеричен и полон очарования. Сегодня давайте приоткроем завесу тайны над этой удивительной технологией и рассмотрим её замечательную структуру и принципы. Принцип работы лазерного дистанционного обнаружения голоса показан на рисунке 1(a). Лазерная система дистанционного обнаружения голоса состоит из лазерной системы измерения вибрации и некооперативной цели измерения вибрации. В зависимости от режима обнаружения отражённого света, системы обнаружения можно разделить на системы без помех и системы с помехами, а их принципиальные схемы представлены на рисунках 1(b) и (c) соответственно.

РИС. 1 (а) Блок-схема лазерной системы дистанционного обнаружения голоса; (б) Принципиальная схема неинтерферометрической лазерной системы дистанционного измерения вибрации; (в) Принципиальная схема интерферометрической лазерной системы дистанционного измерения вибрации

Система обнаружения без помех. Обнаружение без помех – это очень простой метод, основанный на лазерном облучении целевой поверхности с модуляцией азимута наклонного движения отраженного света, приводящей к изменению интенсивности света или спекл-изображения на принимающей стороне для непосредственного измерения микровибраций целевой поверхности, а затем «прямо по прямой» для дистанционного обнаружения акустического сигнала. В соответствии со структурой принимающей стороныфотодетектор, систему без помех можно разделить на одноточечный тип и тип массива. Ядром одноточечной структуры является «реконструкция акустического сигнала», то есть вибрация поверхности объекта измеряется путем измерения изменения интенсивности света обнаружения детектора, вызванного изменением ориентации отраженного света. Одноточечная структура имеет преимущества низкой стоимости, простоты конструкции, высокой частоты дискретизации и реконструкции акустического сигнала в реальном времени в соответствии с обратной связью фототока детектора, но лазерный спекл-эффект разрушит линейную зависимость между вибрацией и интенсивностью света детектора, поэтому это ограничивает применение одноточечной системы без помех обнаружения. Структура массива реконструирует вибрацию поверхности цели с помощью алгоритма обработки спекл-изображений, поэтому система измерения вибрации имеет сильную адаптируемость к шероховатой поверхности и имеет более высокую точность и чувствительность.

Система обнаружения интерференции отличается от системы обнаружения без интерференции своей неточностью. Обнаружение интерференции имеет более косвенный эффект. Принцип действия заключается в лазерном облучении поверхности цели. Смещение поверхности цели вдоль оптической оси к подсветке приводит к изменению фазы/частоты. Использование интерференционной технологии позволяет измерять сдвиг частоты/фазовый сдвиг для дистанционного измерения микровибраций. В настоящее время передовые технологии интерферометрического обнаружения можно разделить на два вида: лазерную доплеровскую технологию измерения вибрации и лазерную интерференцию с самосмешением, основанную на дистанционном обнаружении акустического сигнала. Лазерная доплеровская интерферометрия основана на эффекте Доплера для обнаружения звукового сигнала путем измерения доплеровского сдвига частоты, вызванного вибрацией поверхности целевого объекта. Технология лазерной интерферометрии с самосмешением измеряет смещение, скорость, вибрацию и расстояние до цели, позволяя части отраженного света удаленной цели повторно проникать в лазерный резонатор и вызывать модуляцию амплитуды и частоты лазерного поля. Его преимущества заключаются в малых размерах и высокой чувствительности системы измерения вибрации, а также влазер малой мощностиМожет использоваться для обнаружения удалённого звукового сигнала. Система измерения с использованием лазера со сдвигом частоты и самосмешением для дистанционного обнаружения речевого сигнала показана на рисунке 2.

РИС. 2. Принципиальная схема системы измерения самосмешения частотного лазера

Лазерная «магия» воспроизведения речи на расстоянии, являясь полезным и эффективным техническим средством, может использоваться не только для обнаружения, но и в области противодействия обнаружению, обладая превосходной производительностью и широким применением – технология противодействия лазерному перехвату. Эта технология обеспечивает противодействие перехвату на уровне 100 метров в помещениях, офисных зданиях и других местах со стеклянными стенами. Одно устройство может эффективно защитить конференц-зал с площадью окна 15 квадратных метров. Кроме того, устройство отличается высокой скоростью сканирования и позиционирования (в течение 10 секунд), высокой точностью распознавания более 90% и высокой надежностью для долгосрочной стабильной работы. Технология противодействия лазерному перехвату может обеспечить надежную гарантию акустической информационной безопасности пользователей в ключевых промышленных офисах и других сценариях.