Патент на изобретение №2321813

(54) НАШЛЕМНАЯ СИСТЕМА ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ, ПРИЦЕЛИВАНИЯ И ИНДИКАЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники, в частности к системам, определяющим угловые координаты наблюдаемого объекта относительно наблюдателя. Технический результат – увеличение объема информации, получаемой наблюдателем, и расширение функциональных возможностей. Нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации содержит устройство отображения видеоинформации, коллиматор, узел вывода изображения видеоинформации в поле зрения глаза летчика, корпус с реперными излучателями, размещенный на шлеме, при этом шлем снабжен щитком-фильтром, установленным с возможностью перемещения. Система также содержит оптико-локационные блоки, оптически сопряженные с реперными излучателями, и электронный блок с вычислительным устройством. Система снабжена дополнительным корпусом, в котором размещены устройство отображения видеоинформации, выполненное в виде микродисплея, и коллиматор, а узел вывода изображения видеоинформации жестко соединен с дополнительным корпусом, при этом дополнительный корпус установлен с возможностью поворота и фиксации относительно корпуса с реперными излучателями и сопряжения его профильной поверхности с кромкой щитка-фильтра. 2 ил.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и измерительной техники, в частности к нашлемным системам целеуказания, определяющим угловые координаты наблюдаемого объекта относительно наблюдателя, и может найти применение в авиации, космонавтике и других областях техники.

Из уровня техники известно много модификаций нашлемных систем целеуказания, которые используют различные физические принципы построения: магнитные, оптические, акустические и т.п. Предлагаемое техническое решение относится к системам, использующим принцип оптической локации. К таким нашлемным системам целеуказания относятся, например, устройства по патентам: США №3375375, Н01J 03/14, публ. 1968 г., Великобритании №1520154, G01С 21/00, публ. 1978 г., RU №2208758, F41G 03/22, публ. 20.07.03 г., которые в основном содержат формирователь визирной линии, установленный на шлеме, реперные излучатели (источники инфракрасного излучения), расположенные на шлеме или на борту объекта наблюдения, оптико-локационные блоки (приемники инфракрасного излучения), расположенные соответственно на шлеме или на борту, а также вычислительное устройство.

Эти нашлемные системы целеуказания громоздки, конструктивно нетехнологичны, сложны по размещению на борту и шлеме, по регулировке и контролю взаимного положения их составных частей в процессе эксплуатации. Кроме того, в указанных системах имеет место ограничение поля визуального обзора, т.к. летчик движением головы воспринимает информацию окружающего пространства и одновременно контролирует бортовую информацию с приборных досок, которая воспринимается в ограниченном поле движения головы летчика.

Также известен прибор для определения направления линии визирования, описанный в патенте FR №2549610, G02В 23/10, G01С 05/02, F41G 03/22, публ. 25.01.85 г., который содержит реперные излучатели, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), оптическую систему, полупрозрачный экран, позволяющий пользователю видеть изображение, наложенное на внешний наблюдаемый пейзаж, и устройство, определяющее движение шлема. Последнее может быть выполнено в виде гироскопического датчика, размещенного на шлеме, или в виде оптико-локационных блоков, расположенных вне шлема. При использовании такого прибора летчик может воспринимать необходимую для ведения разведки и контроля бортовых систем информацию при любом положении головы, не прерывая при этом визуального обзора.

Однако указанные средства, размещенные на шлеме пилота, громоздки и имеют большую массу, что приводит к утомляемости пилота в процессе целеуказания, а высоковольтный источник энергии для ЭЛТ создает для пилота опасность.

Наиболее близкой по техническому воплощению системой к заявляемой является “Нашлемная система целеуказания” по патенту RU №2168152, G01С 21/00, G01С 21/12, G01В 11/26, G01S 05/16, публ. 27.05.01 г. Эта система содержит блок индикации, включающий корпус с реперными излучателями, внутри которого размещены устройство отображения видеоинформации и объектив в виде коллиматора, а также узел вывода изображения в поле зрения глаза летчика. При этом корпус с реперными излучателями жестко закреплен на шлеме, снабженном щитком-фильтром, защищающим верхнюю часть лица летчика, установленным с возможностью перемещения (подъема), а реперные излучатели оптически сопряжены с оптико-локационными блоками (ОЛБ), образующими угломерную систему, сигналы с которой поступают на вычислительное устройство электронного блока.

К недостаткам прототипа следует отнести ограниченную информативность, связанную с тем, что летчик воспринимает информацию с устройства отображения видеоинформации (индикатора), представляющую собой изображение прицельных символов, и с индикатора лобового стекла (ИЛС) навигационно-пилотажную в ограниченном поле зрения. В результате при визуальном обзоре пространства и одновременном получении пилотажной и прицельной информации летчик может работать очень узким полем зрения, т.к. если глаз летчика выйдет из поля зрения ИЛС, то произойдет потеря навигационно-пилотажной информации. К тому же необходимость осуществления визуального контроля ИЛС одновременно с процессом целеуказания приводит к заметной усталости летчика, что отрицательно сказывается на точности целеуказания.

Задачей изобретения является создание миниатюрной нашлемной системы с достаточным объемом информации, выполняющей одновременно функции индикации, целеуказания и решения прицельных задач и обеспечивающей вывод коллимированной информации непосредственно в глаз летчика при любых всепогодных условиях для ведения разведки, пилотирования и контроля бортовых систем информации в любом положении головы летчика при высокой точности целеуказания и простоте в эксплуатации.

Технический результат изобретения выражается в увеличении объема получаемой информации и расширении функциональных возможностей.

Указанный результат достигается тем, что в известную систему, содержащую устройство отображения видеоинформации, коллиматор, узел вывода изображения видеоинформации в поле зрения глаза летчика, корпус с реперными излучателями, размещенный на шлеме, снабженном щитком-фильтром, установленным с возможностью перемещения, оптико-локационные блоки, оптически сопряженные с реперными излучателями, и электронный блок, включающий вычислительное устройство, введен дополнительный корпус, в котором размещены устройство отображения видеоинформации, выполненное в виде микродисплея, и коллиматор, а узел вывода изображения видеоинформации жестко соединен с ним, при этом дополнительный корпус установлен с возможностью поворота, фиксации относительно корпуса с реперными излучателями и сопряжения его профильной поверхности с кромкой щитка-фильтра.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в том, что введение дополнительного корпуса, выполненного с возможностью поворота, позволяет установить его перед глазом летчика, а размещенные в нем оптические средства расположить вблизи глаза и тем самым выполнить их в виде микродисплея и коллимированного микрообъектива, благодаря чему:

– при визуальном обзоре реальной фоно-целевой обстановки (“видение насквозь”) летчик получает одновременно большой объем информации (навигационно-пилотной, прицельной, тепловизионной, телевизионной), при этом объем и состав информации определяется летчиком, что значительно повышает информативность системы и расширяет ее функциональные возможности;

– летчик сохраняет полную свободу движения головы, т.к. проецируемое изображение перемещается одновременно с головой летчика и, как следствие, устраняется ограничение обзора окружающего пространства и повышается точность целеуказания;

– устройство имеет малую массу и габариты.

Кроме того, установка дополнительного корпуса с возможностью поворота, фиксации относительно корпуса с реперными излучателями и сопряжения его профильной поверхности с кромкой щитка-фильтра расширяет функциональные возможности системы, т.к. летчик получает возможность воспринимать информацию в условиях, когда щиток-фильтр закрывает верхнюю часть его лица.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом.

На фиг.1 представлена нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации (ракурс 3/4).

На фиг.2 показано устройство в плане; на фиг.3 показана оптико-электронная угломерная система.

На фиг.1 обозначены 1 – шлем летчика, снабженный щитком-фильтром 2, установленным с возможностью поворота. На шлеме 1 с помощью регулируемого кронштейна 3 в его посадочное место установлен корпус 4, снабженный реперными излучателями 5 (например, тремя источниками излучения: 5, 5′, 5”). Дополнительный корпус 6 соединен с корпусом 4 посредством одноосного шарнира 7. При этом дополнительный корпус 6 установлен с возможностью вращения относительно корпуса 4 и фиксации в трех положениях. В первом, когда корпус 6 размещен вне поля зрения глаза (откинут наверх), фиксатором является пружина 8. Во втором, когда корпус 6 размещен в поле зрения летчика (вблизи глаза), фиксаторами являются пружина 8 и магнитная защелка 9. В третьем, когда щиток-фильтр 2 закрывает верхнюю часть лица летчика, а корпус 6 размещен в поле зрения глаза (на расстоянии от глаза, за щитком-фильтром 2 и в контакте с ним), фиксатором является пружина 8. При этом пружина 8 установлена с эксцентриситетом относительно одноосного шарнира 7, обеспечивая тем самым фиксацию корпуса 6 в указанных положениях. В дополнительном корпусе 6 размещены: устройство отображения видеоинформации 10, выполненное в виде микродисплея, зеркало 11, изменяющее направление оптической оси, и коллиматор 12, а узел вывода изображения видеоинформации в поле зрения глаза 13 жестко закреплен на дополнительном корпусе 6. Реперные излучатели 5, 5′, 5” оптически сопряжены с оптико-электронной угломерной системой, состоящей из двух идентичных оптико-локационных блоков (ОЛБ) 14, 14′, соединенных выходом с электронным блоком 15, включающим вычислительный блок (на чертеже не показано).

Принцип работы нашлемной системы целеуказания, прицеливания и индикации (НСЦПИ) осуществляется следующим образом.

Каждый из светоизлучателей 5, 5′, 5” создает инфракрасное световое поле. Летчик поворотом головы наводит прицельную марку на выбранную цель, в результате изменяется пространственное положение светоизлучателей 5, 5′ и 5”, расположенных на шлеме. Координаты светоизлучателей 5, 5′, 5” определяются с помощью ОЛБ 14, 14′ методом триангуляции. Оптическая система ОЛБ 14, 14′ фокусирует излучение реперных светоизлучателей 5, 5′, 5” на линейку фотоприемных устройств (на чертеже не показано), размещенных в ОЛБ 14, 14′, из электронного блока 15 выдаются две последовательности синхроимпульсов: строчные и тактовые, а с фотоприемных устройств поступают видеосигналы в электронный блок 15, в котором осуществляются преобразование аналогового сигнала в цифровой код и фильтрация полезных сигналов от помех. Амплитуды полезных сигналов и номера чувствительных площадок фотоприемных устройств поступают в вычислительный блок. На основе этой информации с помощью вспомогательных вычислительных средств формируется сигнал, соответствующий пространственным координатам реперных излучателей, затем производится определение параметров ориентации подвижного объекта (углов вектора ориентации шлема летчика) и далее информационные сигналы поступают в исполнительную систему. Все вычисления осуществляются по заранее заложенным алгоритмам, определяемым в соответствии с поставленными задачами и рабочей программой.

При реализации заявляемой системы используются покупные элементы, а блоки определения углов пеленгов, координат реперных излучателей, ориентации подвижного объекта могут быть выполнены с использованием стандартных наборов построения импульсной и вычислительной техники.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает наряду с основными свойствами ряд новых свойств, которые принципиально не могут быть обеспечены известными применяемыми средствами того же назначения:

– осуществление визирования пространства в условиях ограниченной видимости путем получения объема информации в различных спектральных диапазонах,

– получение малогабаритного устройства,

– обеспечение возможности “наложения” изображения индикации (например, полетной информации) на изображение окружающего пространства,

– исключение необходимости получения информации с ИЛС.

Формула изобретения

Нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации, содержащая устройство отображения видеоинформации, коллиматор, узел вывода изображения видеоинформации в поле зрения глаза летчика, корпус с реперными излучателями, размещенный на шлеме, при этом шлем снабжен щитком-фильтром, установленным с возможностью перемещения, оптико-локационные блоки, оптически сопряженные с реперными излучателями, и электронный блок с вычислительным устройством, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным корпусом, в котором размещены устройство отображения видеоинформации, выполненное в виде микродисплея, и коллиматор, а узел вывода изображения видеоинформации жестко соединен с дополнительным корпусом, при этом дополнительный корпус установлен с возможностью поворота и фиксации относительно корпуса с реперными излучателями и сопряжения его профильной поверхности с кромкой щитка-фильтра.

РИСУНКИ