Модуль захвата и сопровождения воздушной цели

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам оптического наведения или прицеливания и может быть использована в составе учебного переносного зенитного ракетного комплекса. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности обучения стрелка-зенитчика ПЗРК удержанию цели в требуемой области захвата, прицеливаясь через открытый зенитный прицел, а также выполнение модуля в размерах, позволяющих разместить его в одном из конструктивных элементов ПЗРК, так называемом корпусе «холодильника». Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом модуле захвата и сопровождения воздушной цели, содержащем инфракрасный объектив, установленный перед микроболометрическим приемником с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, последовательно соединенным с блоком цифровой обработки, отличающемся тем, что блок цифровой обработки выполнен с возможностью автоматического выделения цели в любых условиях фоновой обстановки путем сравнения с автоматически формируемым порогом контрастности и задаваемой площадью цели, и формирования электрического сигнала захвата при попадании цели в область захвата, соответствующую требуемому значению телесного угла удержания цели, а сам корпус модуля выполнен в размерах корпуса «холодильника» ПЗРК, и представляет собой конструкторскую сборку цилиндра и полусферы, соединенных между собой винтовыми соединениями, при этом в цилиндрической части, имеющей с внешней стороны зафиксированную крышку, последовательно установлены и закреплены при помощи опоры и крепежных винтов инфракрасный объектив и микроболометрический приемник с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, а к внешней широкой стороне полусферы с ее внутренней стороны через обойму прикреплены две платы блока цифровой обработки, связанные между собой крепежными винтами через патрубки.

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам оптического наведения или прицеливания и может быть использована в составе учебного переносного зенитного ракетного комплекса.

Известен двухканальный прицел ночного видения (см. патент РФ на изобретение 2296938, М. кл. F41G 1/32, G02B 23/12, опубл. 10.04.2007 г.), который может быть использован в качестве пассивного прибора в составе переносного зенитного ракетного комплекса. Данный двухканальный прицел ночного видения содержит оптико-электронный канал наблюдения за воздушным пространством, в котором имеются входная оптическая система, электронно-оптический преобразователь, сетка, выходная оптическая система и закрепленное на поворотной вилке зеркало. При этом входная оптическая система выполнена в виде двух съюстированных между собой объективов - длиннофокусного и короткофокусного и снабжена связанным с поворотной вилкой механизмом их последовательного включения в электронно-оптический канал с правым окуляром выходной оптической системы. А левый элемент выходной оптической системы является псевдоокуляром, образующим канал визуального отображения информации предварительного целеуказания. Такое построение двухканального прицела обеспечивает повышение эффективности поиска воздушной цели в темное время суток, а также увеличение дальности ее обнаружения и надежности сопровождения.

Однако данный прицел не может быть использован для тренировки стрелка-зенитчика по удержанию воздушной цели в назначенной области захвата с малым телесным углом, так как не формирует зоны захвата с малым телесным углом по отношению ко всей зоне наблюдения.

Кроме того, данный прицел не может быть выполнен в размерах конструктивных элементов существующих переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК).

Известен также прицел тепловизионный (см. патент РФ на полезную модель 125732, М. кл. G02B 23/00, опубл. 10.03.2013 г.), содержащий инфракрасный объектив и последовательно связанные фотоприемное устройство, блок обработки информации и видеопросмотровое устройство с экраном и прицельной маркой, а также блок памяти и окуляр, при этом объектив содержит компенсатор расфокусировки изображения, который расположен перед фотоприемным устройством, а фотоприемное устройство установлено в фокальной плоскости объектива и выполнено в виде матрицы неохлаждаемых болометрических чувствительных элементов, блок памяти подключен к входу блока обработки информации и содержит значения коэффициентов коррекции, соответствующих определенным значениям температуры чувствительных элементов матрицы, а блок обработки информации выполнен с возможностью непрерывного измерения температуры чувствительных элементов матрицы и вычисления значений коэффициентов коррекции для текущих значений температуры каждого чувствительного элемента матрицы на основе заданных и содержащихся в блоке памяти значений коэффициентов коррекции, соответствующих определенным значениям температуры чувствительных элементов матрицы.

В данном прицеле инфракрасный объектив содержит четыре линзы, из которых третья и четвертая по ходу лучей линзы выполнены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и выполняют функцию компенсатора расфокусировки изображения, при этом первая и четвертая линзы представляют собой положительные мениски, обращенные вогнутостями к фокальной плоскости, третья линза представляет собой положительный мениск, обращенный выпуклостью к фокальной плоскости, вторая линза двояковогнутая.

Кроме того, первая и четвертая по ходу лучей линзы инфракрасного объектива выполнены из германия, а вторая и третья - из селенида цинка.

А окуляр выполнен с малой подвижкой вдоль оптической оси и содержит четыре компонента, при этом первым по ходу лучей компонентом является склейка плоско вогнутой и плоско выпуклой линз, вторым - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости экрана, третьим - склейка отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, четвертым - положительный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости экрана.

Данный прицел имеет прицельную марку. Однако прицельную марку в данном устройстве невозможно использовать для тренировки стрелка-зенитчика по удержанию воздушной цели в заданном телесном угле, соответствующем телесному углу захвата головки самонаведения ракеты ПЗРК.

При этом, как и предыдущий аналог, данный прицел не может быть выполнен в размерах конструктивных элементов существующих ПЗРК.

В реальной ситуации стрелок-зенитчик осуществляет прицеливание через открытый зенитный прицел, расположенный на ПЗРК. Необходимость использования окуляра для прицеливания отдаляет учебную ситуацию от реальной.

Данный прицел выбран в качестве прототипа.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности обучения стрелка-зенитчика ПЗРК удержанию цели в требуемой области захвата, прицеливаясь через открытый зенитный прицел, путем формирования в модуле захвата и сопровождения воздушной цели (МЗЦ) требуемой области захвата и электрического сигнала захвата, а также выполнение модуля с учетом всех его элементов, включая объектив, в размерах, позволяющих разместить его в одном из конструктивных элементов ПЗРК, так называемом корпусе «холодильника».

Корпус «холодильника» предназначен для хранения в газообразном состоянии низкотемпературного охладителя головки самонаведения ракеты ПЗРК и представляет собой сочлененные между собой металлический цилиндр и сферу.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом модуле захвата и сопровождения воздушной цели, содержащем инфракрасный объектив, установленный перед микроболометрическим приемником с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, последовательно соединенным с блоком цифровой обработки, отличающемся тем, что блок цифровой обработки выполнен с возможностью автоматического выделения цели в любых условиях фоновой обстановки путем сравнения с автоматически формируемым порогом контрастности и задаваемой площадью цели, и формирования электрического сигнала захвата при попадании цели в область захвата, соответствующую требуемому значению телесного угла удержания цели, а сам корпус модуля выполнен в размерах корпуса «холодильника» ПЗРК, и представляет собой конструкторскую сборку цилиндра и полусферы, соединенных между собой винтовыми соединениями, при этом в цилиндрической части, имеющей с внешней стороны зафиксированную крышку, последовательно установлены и закреплены при помощи опоры и крепежных винтов инфракрасный объектив и микроболометрический приемник с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, а к внешней широкой стороне полусферы с ее внутренней стороны через обойму прикреплены две платы блока цифровой обработки, связанные между собой крепежными винтами через патрубки.

Для обеспечения указанной выше возможности блок цифровой обработки содержит АЦП, один из входов которого является входом для подключения выхода микроболометрического приемника, к которому подключены вход выделителя синхроимпульсов, соответствующий вход усилителя-смесителя и соответствующий вход компаратора, второй и третий входы АЦП служат для соединения с соответствующими выходами выделителя синхроимпульсов и соответствующими входами компаратора, а четвертый вход АЦП соединен с выходом компаратора, соответствующими входами связанного с выходами АЦП и ЦАП, соответствующие выходы компаратора соединены с соответствующим входом усилителя-смесителя и входом индикатора в виде светодиода, входной/выходной шиной АЦП и ЦАП связаны между собой, а выход усилителя - смесителя является выходом блока цифровой обработки, в состав блока цифровой обработки может входить стабилизатор напряжения.

Предлагаемый модуль снабжен технологическим разъемом для обеспечения настроек микроболометрического приемника с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, подключения видеомонитора для контроля получаемого изображения и коррекции программирования плат блока цифровой обработки, который установлен и зафиксирован со стороны узкой части полусферы корпуса по ее центру.

Предлагаемое выполнение блока цифровой обработки обеспечивает выделение полезного сигнала на фоне помех путем сканирования не всей зоны поиска, а только области захвата, с использованием дополнительных критериев распознавания на основе сравнения с требованиями по площади и контрасту. Порог срабатывания устанавливается автоматически. Блок цифровой обработки позволяет производить смещение области захвата в пределах некоторого заданного угла, что необходимо для проведения юстировки с открытым зенитным прицелом ПЗРК.

Выполнение корпуса модуля, аналогичным по форме корпусу «холодильника» ПЗРК и в размерах, позволяющих разместить его в корпусе «холодильника», в цилиндрической и полусферической частях которого указанным образом размещены инфракрасный объектив, микроболометрический приемник с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов и платы блока цифровой обработки, обеспечивает возможность использования его в реальной обстановке тренировки стрелка-зенитчика.

Предлагаемый модуль захвата и сопровождения воздушной цели (МЗЦ) поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена конструкция модуля (в разрезе), а на фиг. 2 пример выполнения блока цифровой обработки.

Согласно фиг. 1 предлагаемый МЗЦ содержит корпус, представляющий собой конструкторскую сборку цилиндра 1 и полусферы 2, связанных посредством винтовых соединений с переходным кольцом, по форме аналогичную «холодильнику» ПЗРК, и в размерах, позволяющих разместить ее в «холодильнике» ПЗРК, при этом в цилиндрической части 1, имеющей с внешней стороны зафиксированную крышку 3, последовательно установлены и закреплены в ней при помощи опоры и крепежных винтов инфракрасный объектив 4 и микроболометрический приемник 5 с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, а к внешней широкой стороне полусферы 2 с ее внутренней стороны через обойму прикреплены две платы блока 6 цифровой обработки, связанные между собой крепежными винтами через патрубки, с встроенным программным обеспечением (ПО). На фиг. 1 также показан технологический разъем 7, позволяющий производить настройку микроболометрического приемника 5, выполнять корректировку программирования плат блока 6 цифровой обработки и подключать видеомонитор для контроля получаемого изображения. При работе МЗЦ в реальных условиях тренировки стрелка-зенитчика технологический разъем 7 закрыт крышкой и не используется. Кроме того, показан корпус 8 «холодильника» ПЗРК с доработкой под технологический разъем. Крышка 3 обеспечивает защиту объектива 4 от внешних механических и тепловых воздействий.

Согласно фиг. 2 блок 6 цифровой обработки содержит две связанные между собой платы, на плате 1 расположены АЦП 6.1 и ЦАП 6.2, на плате 2 - компаратор 6.3, выделитель синхроимпульсов (ВСИ) 6.4, светодиод 6.5, усилитель-смеситель 6.6, а также стабилизатор 6.7 напряжения, на который подается напряжение +(6-9) В, а на его выходе имеется напряжение +5 В. При этом один из входов АЦП 6.1 является входом блока 6 цифровой обработки для подключения выхода микроболометрического приемника 5, к которому подключены вход выделителя 6.4 синхроимпульсов, соответствующий вход усилителя-смесителя 6.6 и соответствующий вход компаратора 6.3, второй и третий входы АЦП 6.1 служат для соединения с соответствующими выходами выделителя 6.4 синхроимпульсов и соответствующими входами компаратора 6.3, а четвертый вход АЦП 6.1 соединен с выходом компаратора 6.3, соответствующими входами связанного с выходами АЦП 6.1 и ЦАП 6.2, соответствующие выходы компаратора 6.3 соединены с соответствующим входом усилителя-смесителя 6.6 и входом светодиода 6.5, входной/выходной шиной АЦП 6.1 и ЦАП 6.2 связаны между собой, а выход усилителя - смесителя 6.6 является выходом блока 6 цифровой обработки.

Согласно фиг. 1 и 2 работа предлагаемого МЗЦ осуществляется следующим образом.

Стрелок-зенитчик учебного ПЗРК наводит открытое прицельное устройство на имитатор воздушной цели (ИВЦ) или реальную воздушную цель и начинает ее сопровождение, затем включает МЗЦ. Видеосигнал с микроболометрического приемника 5 поступает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6.1, в котором преобразуется в цифровой сигнал. В АЦП 6.1 и компаратор 6.3 поступают строчный гасящий импульс (СГИ) и кадровый гасящий импульс (КГИ) из выделителя 6.4 синхроимпульсов (ВСИ), необходимые для определения положения объекта и области захвата в кадре изображения. Цифровой сигнал с АЦП 6.1 поступает в компаратор 6.3, туда же поступает опорное напряжение с цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 6.2. Компаратор 6.3, сравнивая сигналы на прямом и инверсном входе, выдает логический «0», «+» или «-», передает сигнал рамки и захвата в усилитель-смеситель 6.6, где они подмешиваются к видеосигналу. Если цель находится в пределах рамки, соответствующей требуемому телесному углу в течение не менее 7 секунд, по контрастности и по площади соответствует заданным параметрам, происходит срабатывание МЗЦ и на выходе появляется сигнал «захвата» в виде постоянного напряжения 3-5 В, которое подается на индикатор в виде светодиода, сигнализирующий о захвате, или в другую схему формирования информации о захвате. Для работы платы цифровой обработки требуется стабилизированное питание 5 В, которое вырабатывается соответствующим стабилизатором 6.7 напряжения. Рассмотрим пример выполнения блоков МЗЦ.

В качестве инфракрасного объектива 4 может быть использован ИК-объектив 812 мкм, F 1.7.

В качестве микроболометрического приемника 5 с матрицей чувствительных элементов может быть использован модуль S51RC-3262.

В блоке 6 цифровой обработки в качестве АЦП 6.1 может быть использован АЦП Almego 328P-AU, в качестве ЦАП 6.2 может быть использован ЦАП типа MAX5741AUB, в качестве компаратора 6.3 может быть использован компаратор Almego 328P-AU, в качестве выделителя 6.4 синхроимпульсов может быть использован ВСИ EL1881CSZ, в качестве усилителя-смесителя 6.6 может быть использован усилитель-смеситель типа AD8009ARZ, в качестве стабилизатора 6.7 напряжения может быть использован стабилизатор типа MAX710ESE, в качестве индикатора - светодиод типа FYL-5013.

1. Модуль захвата и сопровождения воздушной цели, содержащий инфракрасный объектив, установленный перед микроболометрическим приемником с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, последовательно соединенным с блоком цифровой обработки, отличающийся тем, что блок цифровой обработки выполнен с возможностью автоматического выделения цели в любых условиях фоновой обстановки путем сравнения с автоматически формируемым порогом контрастности и задаваемой площадью цели, и формирования электрического сигнала захвата при попадании цели в область захвата, соответствующую требуемому значению телесного угла удержания цели, а сам корпус модуля выполнен в размерах корпуса "холодильника" ПЗРК и представляет собой конструкторскую сборку цилиндра и полусферы, соединенных между собой винтовыми соединениями, при этом в цилиндрической части, имеющей с внешней стороны зафиксированную крышку, последовательно установлены и закреплены при помощи опоры и крепежных винтов инфракрасный объектив и микроболометрический приемник с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, а к внешней широкой стороне полусферы с ее внутренней стороны через обойму прикреплены две платы блока цифровой обработки, связанные между собой крепежными винтами через патрубки.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок цифровой обработки содержит АЦП, один из входов которого является входом для подключения выхода микроболометрического приемника, к которому подключены вход выделителя синхроимпульсов, соответствующий вход усилителя-смесителя и соответствующий вход компаратора, второй и третий входы АЦП служат для соединения с соответствующими выходами выделителя синхроимпульсов и соответствующими входами компаратора, а четвертый вход АЦП соединен с выходом компаратора, соответствующими входами связанного с выходами АЦП и ЦАП, соответствующие выходы компаратора соединены с соответствующим входом усилителя-смесителя и входом индикатора в виде светодиода, входной/выходной шиной АЦП и ЦАП связаны между собой, а выход усилителя - смесителя является выходом блока цифровой обработки.

3. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что блок цифровой обработки содержит стабилизатор напряжения.

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что снабжен технологическим разъемом для обеспечения настроек микроболометрического приемника с матрицей неохлаждаемых чувствительных элементов, подключения видеомонитора для контроля получаемого изображения и коррекции программирования плат блока цифровой обработки, который установлен и зафиксирован со стороны узкой части полусферы корпуса по ее центру.