Technologia zdalnego wykrywania mowy za pomocą lasera

Technologia zdalnego wykrywania mowy za pomocą lasera
Laserzdalne wykrywanie mowy: ujawnianie struktury systemu wykrywania

Cienka wiązka lasera z gracją tańczy w powietrzu, bezgłośnie poszukując odległych dźwięków. Zasada stojąca za tą futurystyczną technologiczną „magią” jest ściśle ezoteryczna i pełna uroku. Dzisiaj uchylmy rąbka tajemnicy i odkryjmy jej cudowną strukturę i zasady działania. Zasada działania laserowego zdalnego wykrywania głosu jest przedstawiona na rysunku 1(a). Laserowy system zdalnego wykrywania głosu składa się z laserowego układu pomiaru drgań oraz niekooperatywnego obiektu pomiaru drgań. Ze względu na sposób detekcji światła zwrotnego, układ detekcji można podzielić na układ bezzakłóceniowy i układ z interferencją, a ich schemat przedstawiono odpowiednio na rysunku 1(b) i (c).

Rys. 1 (a) Schemat blokowy laserowego zdalnego wykrywania głosu; (b) Schematyczny schemat nieinterferometrycznego laserowego systemu zdalnego pomiaru drgań; (c) Schemat zasadniczy interferometrycznego laserowego systemu zdalnego pomiaru drgań

一. System detekcji bezzakłóceniowej. Detekcja bezzakłóceniowa to bardzo prosta cecha systemu, polegająca na napromieniowaniu laserowym powierzchni docelowej, z modulacją azymutalną światła odbitego za pomocą ruchu ukośnego, co powoduje zmiany w odbiorczym końcu natężenia światła lub obrazie plamki, co pozwala na bezpośredni pomiar mikrowibracji powierzchni docelowej, a następnie „od prostej do prostej” w celu zdalnego wykrywania sygnału akustycznego. Zgodnie ze strukturą odbiornikafotodetektorSystemy bezzakłóceniowe można podzielić na systemy punktowe i macierzowe. Podstawą struktury punktowej jest „rekonstrukcja sygnału akustycznego”, czyli pomiar drgań powierzchni obiektu poprzez pomiar zmiany natężenia światła detekcyjnego detektora spowodowanej zmianą orientacji światła powrotnego. Struktura punktowa charakteryzuje się niskim kosztem, prostotą konstrukcji, wysoką częstotliwością próbkowania i rekonstrukcją sygnału akustycznego w czasie rzeczywistym zgodnie ze sprzężeniem zwrotnym fotoprądu detektora. Efekt plamki laserowej niszczy jednak liniową zależność między drganiami a natężeniem światła detektora, co ogranicza zastosowanie systemów bezzakłóceniowych. Struktura macierzowa rekonstruuje drgania powierzchni obiektu za pomocą algorytmu przetwarzania obrazu plamkowego, dzięki czemu system pomiaru drgań charakteryzuje się dużą zdolnością adaptacji do chropowatej powierzchni oraz wyższą dokładnością i czułością.

System detekcji interferencji różni się od systemu detekcji bezinterferencyjnej tym, że detekcja interferencji ma bardziej pośredni charakter. Zasada działania polega na naświetlaniu laserem powierzchni obiektu docelowego. Powierzchnia obiektu, przesuwając się wzdłuż osi optycznej, w kierunku światła tylnego, wprowadza zmianę fazy/częstotliwości. Technologia interferencyjna mierzy przesunięcie częstotliwości/przesunięcie fazowe, co pozwala na zdalny pomiar mikrowibracji. Obecnie bardziej zaawansowaną technologię detekcji interferometrycznej można podzielić na dwa rodzaje, zgodnie z zasadą laserowego pomiaru drgań Dopplera oraz metodą interferencji z samomieszaniem lasera, opartą na zdalnym wykrywaniu sygnału akustycznego. Metoda laserowego pomiaru drgań Dopplera opiera się na efekcie Dopplera lasera, który wykrywa sygnał dźwiękowy poprzez pomiar przesunięcia częstotliwości Dopplera spowodowanego drganiami powierzchni obiektu docelowego. Technologia interferometrii z samomieszaniem lasera mierzy przemieszczenie, prędkość, drgania i odległość obiektu docelowego, pozwalając części odbitego światła od odległego obiektu na powrót do rezonatora lasera, co powoduje modulację amplitudy i częstotliwości pola laserowego. Jego zalety tkwią w małych rozmiarach i wysokiej czułości układu pomiaru drgań, a takżelaser małej mocymoże być używany do wykrywania zdalnego sygnału dźwiękowego. System pomiarowy z samomieszającym się laserem z przesunięciem częstotliwości do wykrywania zdalnego sygnału mowy przedstawiono na rysunku 2.

Rys. 2 Schematyczny diagram układu pomiarowego z samomieszaniem lasera z przesunięciem częstotliwości

Jako użyteczne i wydajne rozwiązanie techniczne, laserowa „magiczna” technologia zdalnego odtwarzania mowy sprawdza się nie tylko w detekcji, ale również w kontrwykrywaniu. Charakteryzuje się doskonałą wydajnością i szerokim zastosowaniem – technologia przeciwdziałania przechwytywaniu laserowemu. Technologia ta umożliwia przeciwdziałanie przechwytywaniu na poziomie 100 metrów w pomieszczeniach, budynkach biurowych i innych szklanych ścianach osłonowych, a pojedyncze urządzenie może skutecznie chronić salę konferencyjną o powierzchni okien 15 metrów kwadratowych. Dodatkowo, oferuje szybką reakcję skanowania i pozycjonowania w ciągu 10 sekund, wysoką dokładność pozycjonowania, przekraczającą 90%, oraz wysoką niezawodność, gwarantującą długotrwałą i stabilną pracę. Technologia przeciwdziałania przechwytywaniu laserowemu może stanowić solidną gwarancję bezpieczeństwa akustycznego informacji użytkowników w kluczowych biurach przemysłowych i innych sytuacjach.