مع تزايد انتشار تقنية الليزر في مجالات مثل تحديد المدى والاتصالات والملاحة والاستشعار عن بعد، أصبحت طرق تعديل وتشفير إشارات الليزر أكثر تنوعًا وتطورًا. ولتحسين مقاومة التداخل ودقة تحديد المدى وكفاءة نقل البيانات، طور المهندسون تقنيات تشفير متنوعة، منها ترميز التردد المتكرر الدقيق (PRF)، وترميز الفاصل الزمني المتغير للنبضات، وتعديل رمز النبضة (PCM).
تقدم هذه المقالة تحليلاً متعمقاً لأنواع التشفير الليزري النموذجية هذه لمساعدتك على فهم مبادئ عملها وخصائصها التقنية وسيناريوهات تطبيقها.
1. رمز تردد التكرار الدقيق (رمز PRF)
①المبدأ التقني
يُعدّ رمز PRF طريقةً للترميز تُرسل إشارات نبضية بتردد تكرار ثابت (مثل 10 كيلوهرتز، 20 كيلوهرتز). في أنظمة قياس المسافة بالليزر، يتم تمييز كل نبضة مرتدة بناءً على تردد انبعاثها الدقيق، والذي يتحكم فيه النظام بدقة.
٢الميزات الرئيسية
هيكل بسيط وتكلفة تنفيذ منخفضة
مناسب للقياسات قصيرة المدى والأهداف ذات الانعكاسية العالية
سهولة المزامنة مع أنظمة الساعات الإلكترونية التقليدية
أقل فعالية في البيئات المعقدة أو سيناريوهات الأهداف المتعددة بسبب خطر"صدى متعدد القيم"تدخل
③سيناريوهات التطبيق
أجهزة قياس المسافة بالليزر، وأجهزة قياس المسافة لهدف واحد، وأنظمة الفحص الصناعية
2. رمز فاصل النبض المتغير (رمز فاصل النبض العشوائي أو المتغير)
①المبدأ التقني
تتحكم طريقة التشفير هذه في الفواصل الزمنية بين نبضات الليزر لتكون عشوائية أو شبه عشوائية (على سبيل المثال، باستخدام مولد تسلسل شبه عشوائي)، بدلاً من أن تكون ثابتة. تساعد هذه العشوائية على تمييز الإشارات المرتدة وتقليل التداخل متعدد المسارات.
٢الميزات الرئيسية
قدرة قوية على مقاومة التداخل، مثالية لاكتشاف الأهداف في البيئات المعقدة
يقضي بفعالية على صدى الأشباح
زيادة تعقيد فك التشفير، مما يتطلب معالجات أكثر قوة
مناسب لتحديد المدى بدقة عالية والكشف عن أهداف متعددة
③سيناريوهات التطبيق
أنظمة LiDAR، وأنظمة مراقبة الأمن ومكافحة الطائرات بدون طيار، وأنظمة تحديد المدى بالليزر العسكرية وأنظمة تحديد الأهداف
3. تعديل رمز النبض (رمز PCM)
①المبدأ التقني
تقنية تعديل المشفر النبضي (PCM) هي تقنية تعديل رقمية يتم فيها أخذ عينات من الإشارات التناظرية، وتكميمها، وتشفيرها إلى شكل ثنائي. في أنظمة الاتصالات الليزرية، يمكن نقل بيانات PCM عبر نبضات الليزر لتحقيق نقل المعلومات.
٢الميزات الرئيسية
نقل مستقر ومقاومة عالية للضوضاء
قادر على نقل أنواع مختلفة من المعلومات، بما في ذلك الصوت والأوامر وبيانات الحالة.
يتطلب مزامنة الساعة لضمان فك التشفير بشكل صحيح عند جهاز الاستقبال
يتطلب ذلك أجهزة تعديل وإزالة تعديل عالية الأداء
③سيناريوهات التطبيق
محطات الاتصالات الليزرية (مثل أنظمة الاتصالات البصرية في الفضاء الحر)، والتحكم عن بعد بالليزر للصواريخ/المركبات الفضائية، وإعادة البيانات في أنظمة القياس عن بعد بالليزر
4. الخاتمة
بصفتنا"مخ"في أنظمة الليزر، تحدد تقنية التشفير الليزري كيفية نقل المعلومات وكفاءة تشغيل النظام. بدءًا من رموز PRF الأساسية وصولًا إلى تعديل PCM المتقدم، أصبح اختيار وتصميم مخططات التشفير أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء نظام الليزر.
يتطلب اختيار طريقة التشفير المناسبة دراسة شاملة لسياق التطبيق، ومستويات التداخل، وعدد الأهداف، واستهلاك الطاقة للنظام. على سبيل المثال، إذا كان الهدف هو بناء نظام LiDAR لنمذجة المدن ثلاثية الأبعاد، يُفضل استخدام رمز نبضي متغير الفاصل الزمني يتمتع بقدرة عالية على مقاومة التشويش. أما بالنسبة لأجهزة قياس المسافة البسيطة، فقد يكفي استخدام رمز تردد تكرار دقيق.
تاريخ النشر: 12 أغسطس 2025