Патент на изобретение №2350889

(54) ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двухканальным пассивным устройствам обнаружения наземных объектов по их инфракрасному излучению сканирующих координаторов цели самоприцеливающихся боеприпасов. Технический результат заключается в повышении вероятности обнаружения цели, имеющей положительный температурный контраст относительно подстилающей поверхности, а также повышения помехозащищенности устройства. Устройство содержит оптическую систему, выход которой соединен с входом делителя оптических сигналов, выходы которого в спектральном диапазоне 7-14 мкм и выход в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм соединены с входами двухканального фотоприемного устройства. Первый выход фотоприемного устройства соединен с первым инерционным детектором и входом первого сумматора, а второй выход двухканального фотоприемного устройства через регулируемый усилитель соединен с входом второго инерционного детектора и вторым входом первого сумматора. При этом выходы первого и второго инерционных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, соединенными с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя. Выход первого сумматора через делитель напряжения соединен с входом компаратора, а выход второго сумматора соединен через устройство выделения максимального сигнала с инверсным входом компаратора, дополнительный вход которого соединен с высотомером. 1 ил.

Изобретение относится к двухканальным пассивным устройствам обнаружения наземных объектов по их инфракрасному излучению сканирующих координаторов цели самоприцеливающихся боеприпасов.

Известен видеоприцел со встроенным управлением огнем для винтовок, содержащий видеокамеру с объективом, блок ввода данных, вычислительный блок управления огнем, смеситель видеосигналов, генератор перекрестия, видеомонитор. Выход телекамеры соединен с первым входом смесителя видеосигналов, вход вычислительного блока управления огнем подключен к выходу блока ввода данных, а выход – к генератору перекрестия, выход которого соединен со вторым входом смесителя видеосигналов. Изображение на экране монитора стрелок наблюдает в окуляр. Характерной особенностью описанного устройства является наличие вычислительного блока управления огнем. Для повышения точности стрельбы в этом блоке вычисляются угол упреждения (по курсу) и угол возвышения (по высоте) с учетом значений параметров, получаемых с выхода блока ввода данных (дальность, скорость угла прицеливания, скорость поперечного ветра, температура и давление воздуха, перекос оружия, баллистические данные боеприпасов). В результате генерируемое перекрестие смещается относительно центра экрана видеомонитора на значения углов упреждения и возвышения (GB 2175074, F41G 3/00, 1986).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность прицеливания.

Известно также устройство для автоматизированного прицеливания и выстрела из стрелкового оружия, содержащее оптико-электронный датчик, блок захвата, блок разрешения выстрела, блок визуализации, блок питания, отличающееся тем, что оно снабжено блоком кадровой памяти, блоком управления рамкой, морфологическим классификатором, лазерным дальномером, содержащим лазерный излучатель, первый и второй приемники лазерного излучения, датчиком крена оружия, аналого-цифровым преобразователем, выполненным с возможностью преобразования напряжения сигналов, поступающих на его входы, в последовательный код (АЦПК), датчиком температуры воздуха, датчиком атмосферного давления, первым и вторым приемопередатчиками информации, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, блоком предварительной обработки изображения сцены, блоком стабилизации кадра, классификатором движения цели, блоком анализа, блоком проверки дальности, формирователем точки прицеливания, первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями, блоком оценки поперечной скорости ветра, переключателем, первым электронным ключом, электромагнитом с якорем, блоком разрешения измерения дальности, при этом оптико-электронный датчик, датчик крена оружия, лазерный дальномер, АЦПК, передатчик первого приемопередатчика информации, приемник второго приемопередатчика информации, первый электронный ключ, блок питания и электромагнит с якорем размещены на стрелковом оружии, причем выходы датчика крена оружия, первого и второго приемников лазерного излучения дальномера подключены к входам АЦПК, выход которого и выход оптико-электронного датчика соединены с входами передатчика первого приемопередатчика информации, первый выход приемника второго приемопередатчика информации соединен с управляющим входом излучателя лазерного дальномера, ко второму выходу приемника второго приемопередатчика информации последовательно подключены первый электронный ключ и электромагнит, якорь которого механически связан со спусковым крючком стрелкового оружия, а второй вход первого электронного ключа соединен с блоком питания, остальные блоки устройства размещены в экипировке стрелка, при этом приемник первого приемопередатчика информации, аналого-цифровой преобразователь, блок кадровой памяти, блок предварительной обработки изображения сцены, блок стабилизации кадра, морфологический классификатор, блок анализа, блок проверки дальности, формирователь точки прицеливания, первый цифроаналоговый преобразователь и блок визуализации включены последовательно; к другим входам аналого-цифрового преобразователя подключены выходы датчика температуры воздуха и датчика атмосферного давления; второй и третий выходы приемника первого приемопередатчика информации подключены ко второму и третьему входам блока кадровой памяти, а четвертый и пятый выходы – к первому и второму входам блока оценки поперечной скорости ветра, выход которого соединен с четвертым входом блока кадровой памяти, к пятому и шестому входам которого подключены соответственно второй выход блока стабилизации кадра и выход блока управления рамкой, вход которого соединен с выходом блока анализа; первый выход блока стабилизации кадра соединен также с входом блока захвата, входом классификатора движения цели и входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого через нормально замкнутые контакты переключателя соединен со вторым входом блока визуализации, который через нормально разомкнутые контакты переключателя связан с выходом приемника первого приемопередатчика информации; выход блока захвата подключен ко второму входу морфологического классификатора; первый и второй выходы классификатора движения цели подсоединены соответственно ко второму и третьему входам блока анализа, к выходу которого также подключен вход блока разрешения измерения дальности, выход которого соединен со вторым входом передатчика второго приемопередатчика информации, первый вход которого соединен с выходом блока разрешения выстрела, вход которого подключен ко второму выходу формирователя точки прицеливания. (RU 2240485, F41G 3/00, 04.09.2002).

Недостатками устройства являются низкая помехозащищенность и сложность устройства.

Технический результат предложения заключается в повышении вероятности обнаружения цели, имеющей положительный температурный контраст относительно подстилающей поверхности, а также повышения помехозащищенности устройства.

Для достижения указанного результата предлагается двухканальное устройство обнаружения наземных объектов, содержащее оптическую систему, выход которой соединен с входом делителя оптических сигналов, выход в спектральном диапазоне 7-14 мкм и выход в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм которого соединены со входами двухканального фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым инерционным детектором и входом первого сумматора, а второй выход двухканального фотоприемного устройства через регулируемый усилитель соединен со входом второго инерционного детектора и вторым входом первого сумматора, при этом выходы первого и второго инерционных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, соединенными с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, причем выход первого сумматора через делитель напряжения соединен с прямым выходом компаратора с прямым, инверсным и дополнительным входами, выполненным с возможностью обработки сигналов по прямому и инверсному входам после поступления сигнала по дополнительному входу, а выход второго сумматора соединен через устройство выделения максимального сигнала с инверсным входом компаратора, дополнительный вход которого соединен с высотомером.

На чертеже представлена структурная электрическая схема двухканального устройства обнаружения наземных объектов.

Двухканальное устройство обнаружения наземных объектов содержит:

1 – оптическая система

2 – делитель оптических сигналов

3 – двухканальное фотоприемное устройство

4, 5 – первый и второй инерционные детекторы

6, 7 – первый и второй сумматоры

8 – делитель напряжения

9 – устройство выделения максимального сигнала (“максиматор”)

10 – компаратор

11 – высотомер

12 – вычитающее устройство

13 – регулируемый усилитель.

Двухканальное устройство обнаружения наземных объектов работает следующим образом. Оптическая система 1 принимает сигналы в достаточно широком диапазоне. Поскольку дополнительно к основному “тепловому” каналу в спектральном диапазоне (7-14) мкм введен дополнительный канал в спектральном диапазоне (0,8-1,1) мкм, формируемый делителем оптических сигналов 2, повышается вероятность обнаружения цели в дневное время суток, так как воспринимается отраженное от объектов излучение и повышается помехозащищенность устройства в любое время суток, реагирующее на “светящиеся” объекты.

Сигнал от цели по тепловому каналу определяется степенью прогрева последней, а по дополнительному каналу – ее отражательной способностью относительно фона.

Совместная обработка сигналов, получаемых на двух выходах двухканального фотоприемного устройства 3, осуществляется путем сложения этих сигналов первым сумматором 6, причем сигнал дополнительного канала предварительно проинвертирован. Аналогично осуществляется сложение выходных сигналов первого и второго инерционных детекторов 4 и 5 вторым сумматором 7, выходной сигнал которого поступает на инверсный вход компаратора 10 (устройства сравнения), являясь “плавающим” пороговым уровнем. На прямой вход компаратора 10 через делитель напряжения 8 поступает выходной сигнал первого сумматора 6 и в случае превышения им порогового уровня происходит “срабатывание” компаратора 10, свидетельствующее о наличии цели в поле зрения устройства.

Коэффициент передачи делителя напряжения 8 составляет 0,7-0,9, исключая срабатывание устройства от случайных помеховых выбросов, имеющих незначительное превышение над “плавающим” порогом.

Устройство выделения максимального сигнала 9 (“максиматор”) осуществляет передачу на выход большего из двух входных сигналов, т.е. “плавающий” пороговый уровень на выходе второго сумматора 7 сравнивается с постоянным пороговым уровнем Uпор, а на выход “максиматора” передается большее из них. В случае “спокойной” фоновой обстановки, когда Uпор превышает “плавающий” порог, то оно и определяет пороговую чувствительность всего устройства обнаружения. С увеличением уровня флуктуации фонового сигнала осуществляется переход на “плавающий” порог.

В вычитающем устройстве 12 из выходного сигнала первого инерционного детектора 4 основного канала вычитается выходной сигнал второго инерционного детектора 5 дополнительного канала, а получаемый разностный сигнал играет роль управляющего сигнала управляемого усилителя 12. За счет этого осуществляется “адаптация” устройства обнаружения к изменяющимся внешним условиям применения, обеспечивая подстройку уровня сигнала дополнительного канала под уровень сигнала основного канала.

За счет такой обработки сигналов появилось новое свойство – способность анализа возможных сочетаний характеристик сигналов двух спектральных диапазонов. Использование же “плавающего” порога позволяет отслеживать уровень флуктуации сигналов от подстилающей поверхности, уменьшая вероятность ложного срабатывания по фону в случае сильных флуктуаций сигнала (“сложный” фон) и исключая загрубление устройства при “спокойном” фоне.

Указанная обработка сигналов осуществляется после получения сигнала с высотомера 11, входящего в состав устройства обнаружения и определяющего заданную высоту над поверхностью земли, повышая эффективность применения самоприцеливающегося боеприпаса.

Схема обработки может быть реализована как в аналоговом исполнении на дискретных элементах, так и в цифровом исполнении на базе микропроцессора.

Формула изобретения

Двухканальное устройство обнаружения наземных объектов, содержащее оптическую систему, выход которой соединен с входом делителя оптических сигналов, выход в спектральном диапазоне 7-14 мкм и выход в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм которого соединены с входами двухканального фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым инерционным детектором и входом первого сумматора, а второй выход двухканального фотоприемного устройства через регулируемый усилитель соединен со входом второго инерционного детектора и вторым входом первого сумматора, при этом выходы первого и второго инерционных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, соединенными с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, причем выход первого сумматора через делитель напряжения соединен с прямым входом компаратора с прямым, инверсным и дополнительным входами, выполненного с возможностью обработки сигналов по прямому и инверсному входам после поступления сигнала по дополнительному входу, а выход второго сумматора соединен через устройство выделения максимального сигнала с инверсным входом компаратора, дополнительный вход которого соединен с высотомером.

РИСУНКИ