تقنية الكشف عن الكلام عن بعد بالليزر

تقنية الكشف عن الكلام عن بعد بالليزر
الليزركشف الكلام عن بعد: الكشف عن بنية نظام الكشف

يرقص شعاع ليزر رقيق برشاقة في الهواء، باحثًا بصمت عن الأصوات البعيدة. يكمن سرّ هذه التقنية المستقبلية في غموضها وسحرها. اليوم، دعونا نكشف النقاب عن هذه التقنية المذهلة ونستكشف بنيتها ومبادئها الرائعة. يوضح الشكل 1(أ) مبدأ كشف الصوت عن بُعد بالليزر. يتكون نظام كشف الصوت عن بُعد بالليزر من نظام قياس اهتزازات ليزري وهدف قياس اهتزازات غير متعاون. وفقًا لطريقة كشف ارتداد الضوء، يمكن تقسيم نظام الكشف إلى نوعين: غير متداخل ونوع متداخل، ويوضح الشكلان 1(ب) و1(ج) الرسم التخطيطي.

الشكل 1 (أ) مخطط كتلي لكشف الصوت عن بُعد باستخدام الليزر؛ (ب) مخطط تخطيطي لنظام قياس الاهتزاز عن بُعد باستخدام الليزر غير التداخلي؛ (ج) مخطط أساسي لنظام قياس الاهتزاز عن بُعد باستخدام الليزر التداخلي

نظام كشف عدم التداخل: يُعد كشف عدم التداخل عمليةً بسيطةً للغاية، من خلال تسليط إشعاع الليزر على سطح الهدف، مع الحركة المائلة لتعديل زاوية الضوء المنعكس، مما يؤدي إلى تغييرات في شدة الضوء أو صورة البقعة في الطرف المُستقبِل، وذلك لقياس الاهتزازات الدقيقة لسطح الهدف مباشرةً، ثم "مباشرةً" لتحقيق كشف الإشارة الصوتية عن بُعد. ووفقًا لهيكل جهاز الاستقبال،كاشف ضوئييمكن تقسيم نظام عدم التداخل إلى نوع نقطة واحدة ونوع مصفوفة. جوهر هيكل النقطة الواحدة هو "إعادة بناء الإشارة الصوتية"، أي قياس اهتزاز سطح الجسم عن طريق قياس تغير شدة ضوء الكشف للكاشف الناتج عن تغيير اتجاه ضوء العودة. يتميز هيكل النقطة الواحدة بمزايا التكلفة المنخفضة والبنية البسيطة ومعدل أخذ العينات العالي وإعادة بناء الإشارة الصوتية في الوقت الفعلي وفقًا لردود الفعل من التيار الضوئي للكاشف، إلا أن تأثير البقع الليزرية سيدمر العلاقة الخطية بين الاهتزاز وشدة ضوء الكاشف، مما يحد من تطبيق نظام كشف عدم التداخل أحادي النقطة. يعيد هيكل المصفوفة بناء اهتزاز سطح الهدف من خلال خوارزمية معالجة الصور المنقطة، بحيث يتمتع نظام قياس الاهتزاز بقدرة كبيرة على التكيف مع السطح الخشن، ولديه دقة وحساسية أعلى.

يختلف نظام كشف التداخل عن نظام كشف عدم التداخل، حيث يتميز بجاذبية غير مباشرة، حيث يعتمد على تعريض سطح الهدف لإشعاع الليزر، مما يُحدث تغييرًا في الطور/التردد على طول المحور البصري لإزاحة سطح الهدف إلى الضوء الخلفي. وتُستخدم تقنية التداخل لقياس إزاحة التردد/الطور لتحقيق قياس دقيق للاهتزازات عن بُعد. في الوقت الحالي، تنقسم تقنيات كشف التداخل الأكثر تقدمًا إلى نوعين: تقنية قياس اهتزاز دوبلر بالليزر، وتقنية التداخل ذاتية الخلط بالليزر القائمة على كشف الإشارات الصوتية عن بُعد. تعتمد طريقة قياس اهتزاز دوبلر بالليزر على تأثير دوبلر لليزر، للكشف عن إشارة الصوت عن طريق قياس إزاحة تردد دوبلر الناتجة عن اهتزاز سطح الهدف. تقيس تقنية قياس التداخل بالليزر ذاتي الخلط إزاحة الهدف وسرعته واهتزازه ومسافته، وذلك من خلال السماح لجزء من الضوء المنعكس من الهدف البعيد بالعودة إلى مرنان الليزر، مما يُحدث تعديلًا في سعة وتردد مجال الليزر. وتكمن مزاياها في صغر حجم نظام قياس الاهتزاز وحساسيته العالية،ليزر منخفض الطاقةيمكن استخدامه لاكتشاف إشارة الصوت عن بُعد. يُظهر الشكل 2 نظام قياس ليزري ذاتي الخلط مع إزاحة التردد لاكتشاف إشارة الكلام عن بُعد.

الشكل 2. مخطط تخطيطي لنظام قياس الخلط الذاتي بالليزر ذي إزاحة التردد

كأداة تقنية فعّالة ومفيدة، لا يقتصر استخدام تقنية الليزر "السحرية" في الكلام عن بُعد على الكشف فحسب، بل تتميز أيضًا بأداء ممتاز وتطبيق واسع في مجال الكشف المضاد، وذلك بفضل تقنية اعتراض الليزر المضادة. يمكن لهذه التقنية تحقيق اعتراضات مضادة على مستوى 100 متر في الأماكن المغلقة، ومباني المكاتب، وغيرها من الأماكن ذات الجدران الزجاجية، ويمكن لجهاز واحد حماية قاعة اجتماعات بمساحة نافذة 15 مترًا مربعًا بفعالية، بالإضافة إلى سرعة استجابة المسح وتحديد الموقع في غضون 10 ثوانٍ، ودقة تحديد موقع عالية تتجاوز 90%، وموثوقية عالية تضمن عملًا مستقرًا طويل الأمد. توفر تقنية اعتراض الليزر المضادة ضمانًا قويًا لأمن المعلومات الصوتية للمستخدمين في مكاتب الصناعات الرئيسية وغيرها من السيناريوهات.