Прицельный комплекс
Изобретение относится к военной технике, в частности, к системам наведения и прицеливания и может быть использовано для наведения и прицеливания из стрелкового оружия. Прицельный комплекс содержит коллиматорный полупрозрачный дисплей, два бесплатформенных инерционных датчика углов, один из которых закрепляется на маске или шлеме стрелка, а другой - на оружии, и закрепляемое на экипировке стрелка или оружии вычислительное устройство. Вычислительное устройство 1-ми 2-м входами связано соответственно с выходами датчиков углов посредством оптической связи, электрической связи или радиосвязи, а выходом - с входом дисплея. В качестве бесплатформенных инерционных датчиков углов могут быть использованы гироскопы. Для работы при низкой освещенности комплекс дополнительно содержит закрепляемую на шлеме стрелка тепловизионную или низкоуровневую телевизионную камеру, выход которой связан с 3-м входом вычислительного устройства. Изобретение позволяет проводить прицеливание без выведения оружия на линию визирования глазом при любом нештатном положении оружия, в том числе в движении, и повысить скорость наведения на цель.
Изобретение относится к военной технике, в частности к системам наведения и прицеливания и может быть использовано для наведения и прицеливания из стрелкового оружия.
К современным средствам наведения и прицеливания предъявляются требования пассивного принципа работы, быстродействия процесса наведения оружия, возможность одновременного прицеливания и наблюдения окружающей обстановки, возможность прицельной стрельбы без выведения оружия на линию визирования глаза, возможность эффективной прицельной стрельбы в движении. Такие задачи решаются прицельными устройствами, разнесенными с оружием.
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 (DE 19719977 С1, МПК F 41 G 3/00, 1998).
Недостатком устройства является ограниченный угол поля зрения. Узкое поле зрения прицела снижает эффективность прицеливания и стрельбы в движении и уменьшает оперативность обнаружения целей, находящихся вне угла поля зрения (например, на периферии).
Кроме того, процесс прицеливания в движении при нештатном расположении оружия затруднен вследствие разнесенности приемника изображения, установленного на оружии, и средства визуализации - нашлемного дисплея. Продолжительное использование такого видеоприцела может вызвать у стрелка психологический дискомфорт.
Известно вспомогательное оптронное устройство для стрелкового оружия пехотинца, содержащее оптико-электронный датчик с широким полем зрения, оптико-электронный датчик с узким полем зрения, коммутатор видеосигналов, устройство визуализации, блок управления, блок захвата, блок разрешения выстрела, спусковое устройство, блок питания. Оптико-электронный датчик с широким полем зрения и монитор устройства визуализации закреплены на каске пехотинца, оптико-электронный датчик с узким полем зрения - на стрелковом оружии. Выходы оптико-электронных датчиков соединены с входами коммутатора видеосигналов, к выходу которого подключено устройство визуализации. Оптико-электронный датчик с узким полем зрения также связан с блоком захвата, который в свою очередь связан с блоком разрешения выстрела, содержащим устройство измерения отклонения линии прицеливания, к выходам которого подключены блок памяти эталонных значений ошибок прицеливания и компаратор. Блок управления связан с коммутатором видеосигналов, блоком захвата и компаратором блока разрешения выстрела, к выходу которого подключено спусковое устройство. Последнее срабатывает по команде блока разрешения выстрела, когда координаты цели, вычисленные устройством измерения отклонения линии прицеливания, равны эталонным значениям, хранящимся в блоке памяти. Действие устройства основано на использовании широкого и узкого полей обзора для
засечки и распознавания цели (FR 2699996, МПК F 41 G 3/00, 1/387, F 41 А 17/00, 1994).
Устройство имеет следующие недостатки. Процесс прицеливания в движении при нештатном расположении оружия затруднен вследствие разнесенности приемника изображения, установленного на оружии, и средства визуализации - нашлемного дисплея. Кроме того, несоответствие изображения в узком угле поле зрения оптико-электронного датчика на оружии, отображаемого на нашлемном дисплее, и изображения в широком угле поле зрения оптико-электронного датчика на каске затрудняет процесс наведения.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению - прототипом - является прицельный комплекс, содержащий дисплей, 1-й датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на шлеме стрелка с обеспечением наблюдения в дисплей, 2-й датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на оружии, а также вычислительное устройство, 1-ми 2-м входами соединенное соответственно с выходами датчиков углов, а выходом - с входом дисплея, оснащенный средством для закрепления на экипировке стрелка иди оружии.
Особенностью прототипа является следующее. В качестве датчиков углов использованы телекамеры совместно с оптическими метками. Телекамера на оружии ориентирована на голову стрелка, а телекамера на шлеме стрелка ориентирована в направлении наблюдения стрелка (на цель). На каждой телекамере имеются активные или пассивные символы (метки), выполненные, например, в виде катафотов. Для наблюдения изображения с телекамеры на шлеме стрелка и символов использован неколлиматорный дисплей. Вычислительное устройство на основе цифровой информации, поступающей с каждой телекамеры, управляет блоком визуализации для формирования в нем трех символов, материализующих в реальном масштабе времени направление стрельбы оружия, при этом центры всех трех символов находятся на одной прямой (Fr 2718519 А1, МПК F 41 G 3/02, 1995).
Прототип имеет следующие недостатки:
1. Использование устройства налагает ограничения на положение стрелка относительно оружия, т.к. символы должны находиться в поле зрения телекамер.
2. Невысокая скорость прицеливания из-за необходимости сведения стрелком на цели трех символов.
3. Угол поля зрения стрелка ограничен углом поля зрения телекамеры, что снижает эффективность прицеливания и стрельбы в движении и уменьшает скорость обнаружения целей, находящихся вне угла поля зрения телекамеры, например, на периферии. Для обнаружения целей вне угла поля зрения телекамеры необходимо произвести сканирование пространства поворотом головы стрелка, что снижает оперативность (скорость) обнаружения целей.
Задачей изобретения является создание средства наведения и прицеливания, обеспечивающего прицеливание в движении без выведения оружия на линию визирования глазом при любом нештатном положении оружия, повышение скорости наведения на цель.
Указанная задача решается тем, что в прицельном комплексе, содержащем дисплей, 1-й датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на маске или шлеме стрелка с обеспечением наблюдения изображения дисплея, 2-й датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на оружии, а также вычислительное устройство, 1-й и 2-й входы которого связаны с выходами соответственно 1-го и 2-го датчиков углов, а выход - с входом дисплея, оснащенное средством для закрепления на экипировке стрелка или оружии, выполнено следующее: связь вычислительного устройства с каждым из датчиков углов выполнена в виде оптической связи, электрической связи или радиосвязи, в качестве датчиков углов использованы бесплатформенные инерционные датчики углов, а дисплей выполнен коллиматорным полупрозрачным.
Передача данных от датчиков углов на вычислительное устройство может осуществляться по радиоканалу, оптическому атмосферному каналу, оптическому оптоволоконному каналу, электрическим образом по проводу, либо в различных комбинациях перечисленных вариантов.
В качестве бесплатформенных инерционных датчиков углов могут быть использованы твердотельные волновые или микромеханические гироскопы, инклинометры и другие известные устройства.
В качестве вычислительного устройства может быть использован малогабаритный карманный компьютер, например промышленный карманный компьютер на базе процессора Intel Xscale PXA255 400 MHz «КУЛОН» фирмы ООО «ТС-СКН» либо его модификации.
В качестве нашлемного дисплея может быть использован дисплей на основе OLED-микродисплея, LCD-микродисплея, LCOS-микродисплея, FLC-микродисплея, LEP-микродисплея, iMoD-микродисплея, оснащенные проекционной оптической системой, а также могут быть использованы голографические очки, позволяющие наблюдать текущую реальную обстановку на местности.
В частных случаях, при низкой освещенности, устройство может дополнительно содержать тепловизионную или низкоуровневую телевизионную камеру, выполненные с возможностью закрепления на шлеме стрелка. Камеры установлены таким образом, что объектив камеры направлен в сторону наблюдения стрелка. Выходом любая из камер связана с входом вычислительного устройства.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства.
На фиг.2 показан внешний вид прицельного комплекса с радиосвязью между датчиком угла на оружии и вычислительным устройством.
На фиг.3 показан процесс прицеливания.
Устройство содержит датчик углов 1, дисплей 2, низкоуровневую телевизионную камеру 3, приемное устройство 4, вычислительное устройство
5, устройство передачи данных 6, датчик углов 7. Цифрой 8 обозначен шлем стрелка.
Входы вычислительного устройства 5 связаны с выходами датчика угла 1 приемного устройства 4, и телевизионной камеры 3, а выход - с входом дисплея 2, вход приемного устройства 4 связан с выходом устройства передачи данных 6. Выход датчика углов 7 связан с входом устройства передачи данных 6. В данной конкретной реализации устройство оснащено высокочувствительной телевизионной камерой 3 для работы в условиях пониженной освещенности. Датчики углов 1 и 7 выполнены в виде гироскопов. Устройство передачи данных 6 выполнено в виде передатчика радиосигналов, а приемное устройство 5 - в виде приемника радиосигналов.
Дисплей 2 выполнен коллиматорным полупрозрачным для обеспечения сквозного наблюдения окружающей обстановки. Датчик углов 7 и устройство передачи данных 6 выполнены с возможностью закрепления на оружии, вычислительное устройство 5 - на экипировке стрелка (на поясе), а остальные элементы - на шлеме 8 стрелка, при этом объектив телекамеры 3 направлен в сторону наблюдения стрелка, сонаправлен с дисплеем.
Устройство работает следующим образом. При установке на оружии и шлеме стрелка датчики углов 1 и 7 (гироскопы) измеряют углы смещения оружия и головы стрелка относительно их предыдущего положения, а соответственно углы смещения оси визирования и оси канала ствола. Данные об углах смещения головы поступают от датчика углов 1 на вычислительное устройство. Данные об углах смещения оружия поступают с выхода датчика углов 7 на вход устройства передачи данных 6, выполненного в виде передатчика радиосигналов. С выхода устройства передачи данных 6 данные поступают по радиоканалу на вход приемное устройство 4, выполненного в виде приемника радиосигналов. С выхода приемного устройства 4 данные поступают на вход вычислительного модуля 5.
Вычислительное устройство 5 вычисляет угол между осью визирования и осью канала ствола, формирует сигнал соответствующей прицельной
марки оружия; принимает данные с телевизионной камеры 3; передает сигнал прицельной марки и сигнал с телевизионной камеры 3 на вход дисплея 2.
На полупрозрачном экране дисплея 2 формируется прицельная марка оружия, сколлимированная в бесконечность. Изображение окружающей обстановки, попадающей в поле зрения телевизионной камеры 3, отображается на полупрозрачном экране дисплея 2, накладываясь на естественную картину окружающей обстановки, что позволяет производить наблюдение при низкой освещенности.
При другой реализации, при оснащении устройства тепловизионной камерой, тепловая картина окружающей обстановки отображается на полупрозрачном экране дисплея 2, накладываясь на естественную картину окружающей обстановки, также позволяя производить наблюдение при низкой освещенности.
В общем случае, при достаточных уровнях освещенности, когда нет необходимости применения телевизионной или тепловизионной камеры, на полупрозрачном экране дисплея 2 формируется прицельная марка оружия, сколлимированная в бесконечность, наблюдаемая стрелком на естественном фоне окружающей обстановки.
Стрелок, наблюдая в дисплей 2, осуществляет процесс прицеливания наведением прицельной марки, соответствующей направлению оси канала ствола, на цель путем изменения направления оружия. При этом устройство позволяет наблюдать прицельную марку в широком угле поля зрения совместно с наблюдением окружающей обстановки и прицеливаться в движении.
Стрелок, оснащенный данным прицельным комплексом, имеет возможность наблюдать цели в естественном для человека поле зрения, не ограниченном аппаратурой, в отличие от прототипа, где угол поля зрения стрелка ограничен углом поля зрения телевизионной камеры. Использование такого комплекса повышает оперативность (скорость) обнаружения цели.
Процесс прицеливания заключается в элементарном наведении одной прицельной марки оружия на цель, тогда как в прототипе имела место необходимость совмещения трех прицельных марок на цели. Наведение прицельной марки на цель осуществляется путем соответствующего изменения направления оружия без необходимости выведения на линию визирования глазом из любого нештатного положения оружия. Таким образом, с данным прицельным комплексом достигается повышение скорости наведения оружия на цель.
В других реализациях прицельного комплекса передача данных от датчиков углов 1 и 7 на вычислительное устройство 5 может осуществляться:
- с датчика углов 7 на оружии посредством электрической связи, либо посредством устройства передачи оптических сигналов и приемного устройства оптических сигналов; при этом с датчика углов 1 на шлеме посредством электрической связи, либо посредством устройства передачи оптических сигналов и приемного устройства оптических сигналов, либо посредством устройства передачи радиосигналов и приемного устройства радиосигналов;
- с датчика углов 7 на оружии посредством устройства передачи радиосигналов и приемного устройства радиосигналов; при этом с датчика углов 1 на шлеме посредством устройства передачи оптических сигналов и приемного устройства оптических сигналов, либо посредством устройства передачи радиосигналов и приемного устройства радиосигналов.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое изобретение обеспечивает прицеливание без выведения оружия на линию визирования глазом при любом нештатном положении оружия, в том числе в движении, обеспечивает повышение скорости наведения на цель.
1. Прицельный комплекс, содержащий дисплей, первый датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на маске или шлеме стрелка с обеспечением наблюдения изображения дисплея, второй датчик углов, выполненный с возможностью закрепления на оружии, а также вычислительное устройство, первый и второй входы которого связаны с выходами соответственно первого и второго датчиков углов, а выход - с входом дисплея, оснащенное средством для закрепления на экипировке стрелка или оружии, отличающийся тем, что связь вычислительного устройства с каждым из датчиков углов выполнена в виде оптической связи, электрической связи или радиосвязи, в качестве датчиков углов использованы бесплатформенные инерционные датчики углов, а дисплей выполнен коллиматорным полупрозрачным.
2. Прицельный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве бесплатформенных инерционных датчиков углов использованы гироскопы.
3. Прицельный комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тепловизионную камеру, выход которой связан с третьим входом вычислительного устройства, выполненную с возможностью закрепления на маске или шлеме стрелка.
4. Прицельный комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит низкоуровневую телевизионную камеру, выход которой связан с третьим входом вычислительного модуля, выполненную с возможностью закрепления на маске или шлеме стрелка.
