CC BY
12
УДК 681.783.25
A.В. Голицын
НФ ИФП СО РАН «КТИПМ», Новосибирск
B.Б. Шлишевский СГГА, Новосибирск
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РУЧНЫХ И МОБИЛЬНЫХ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ НАБЛЮДЕНИЯ И ЗОНДИРОВАНИЯ
A.V. Golitsyn
Novosibirsk branch of the Institute of Semiconductor Physics,
Siberian Division of Russian Academy of Sciences
«Designing and technological Institute of Applied Microelectronics»
Novosibirsk
V.B. Shlishevsky
SSGA, Novosibirsk
FUNCTIONAL OPTIMIZATION OF PROMISING MANUAL AND MOBILE MULTISPECTRAL OPTOELECTRONIC DEVICES FOR OBSERVATION AND PROBING
The paper presents analysis and summarizes the principles of constructing promising manual and mobile multi-channel optoelectronic devices for observation and probing. The draft proposal for promising apparatus samples production has been prepared.
Анализ современного уровня техники показывает, что оптико-электронные приборы наблюдения по информационному потоку (ИП) пока существенно проигрывают классическим дневным приборам. Например, ИП от телевизионной камеры с разрешением 1 000 х 1 000 элементов, частотой кадров 25 Гц и числом градаций серого 256, составляет 400 Мбит/с (106 пкс х 16 бит х 25 Гц). В то же время, стандартный монокуляр с увеличением 10 х, при поле зрения 6,5° и разрешении 4,5" дает поток, оцениваемый в 64
л
Гбит/с ((3 600 х 6,5/4,5) х 16 бит х 50 Гц х 3 цвета). Даже со скидками на круглое поле зрения и меньшее разрешение по полю видно, что ИП отличается на 2 порядка. Если дополнительно сопоставить возможность восприятия глазом одновременно всей сцены с диапазоном яркостей, отличающихся на 4 порядка, с динамическим диапазоном телевизионной камеры, разница будет еще более впечатляющая (там, где глаз видит затемненные участки с хорошо различаемыми деталями, на экране видны только черные пятна).
Учитывая, что поиск и зондирование наиболее информативны в дневное время суток, можно сделать вывод, что наиболее перспективной будет являться разработка многоспектрального оптико-электронного прибора (МОЭП) наблюдения на базе оптического бинокуляра.
Обзор открытых источников информации показывает, что в современных приборах наблюдения и зондирования используются следующие каналы:
- Тепловизионный;
- Дневной оптический;
- Телевизионный;
- Ночной окулярный;
- Ночной телевизионный;
- Лазерный дальномерный;
- Лазерный целеуказательный,а также связанное с задачами разведки измерительное оборудование:
- Магнитный компас (как классический, так и цифровой);
- Система топопривязки СРБ/Глонасс;
- Угломерный лимб.
Кроме того, в перспективных системах специального применения прорабатывается возможность встраивания каналов локации оптико-электронных средств противника, каналов распознавания принадлежности «свой - чужой» и оборудования подготовки и передачи разведданных. Сведения об использовании активно-импульсных систем, кроме как для обнаружения оптико-электронных средств противника, отсутствуют.
Требования к носимому и мобильному вариантам накладывают весовые ограничения, явно и однозначно не позволяющие использовать все применяемые каналы независимо от дальности действия МОЭП, а также неявно сокращающие номенклатуру допустимых каналов с учетом обеспечения заданной дальности действия ключевых каналов.
В силу необходимости удовлетворения целому ряду противоречивых требований, среди которых полярными являются массогабаритные параметры и дальность обнаружения, опознавания и идентификации целей, в отдельном канале МОЭП часто не достигаются предельные параметры, которые реализуются в самостоятельно существующих приборах, соответствующих отдельным каналам МОЭП. Это относится, в первую очередь, к ручным МОЭП. Так, любая комбинация двух каналов в одном МОЭП приводит к увеличению массогабаритных характеристик прибора по сравнению с обычным одноканальным вариантом. С другой стороны, при создании МОЭП в рамках массогабаритных характеристик одного канала включение второго канала неизбежно приводит к уменьшению либо апертур каналов, либо фокусных расстояний приемных объективов, что влечет за собой снижение дальности наблюдения в отдельном канале. Этот эффект, естественно, усиливается при увеличении количества каналов. Поэтому основная нагрузка по повышению качества изображения МОЭП ложится на систему объединения и интегрирования изображений всех каналов.
Стремление объединить в одном МОЭП как можно больше каналов всегда имеет ограничения, но особенно жесткие - в ручных и носимых приборах. Каждый канал, не привносящий уникальных не дублируемых характеристик, будет работать на снижение эффективности МОЭП в целом за счет необоснованного расхода массы и принимаемого излучения. Наличие
большого числа различных моделей МОЭП, о которых имеются сообщения в литературе, свидетельствует о том, что поиск оптимума при разработке нового МОЭП неоднозначен. Поэтому выбор оптимальной комбинации каналов в МОЭП определяется, прежде всего, приоритетными задачами, которые призван решать МОЭП.
Таким образом, состав многоканального комплекса должен определяться исходя из назначения, дальности действия и возможности интеграции каналов по функциональным компонентам. Очевидно, что разные приоритеты по применению влекут различный облик МОЭП. Отдельную сложность представляет вопрос о блочном исполнении отдельных каналов, поскольку реализация канала в виде отдельного блока влечет за собой дополнительное увеличение массы, расходуемой на герметичное корпусирование блока, обеспечение его соосности, разъемы и посадочные поверхности, а также их защиту от климатических и иных внешних воздействий. Блочный принцип также препятствует использованию общих компонентов в различных каналах.
В таблице обобщены задачи, решаемые различными каналами без учета дальности действия и особенностей восприятия изображений различных спектральных диапазонов.
Таблица. Задачи, решаемые различными каналами
Решаемые задачи Каналы
ВК ЛЛТВК НВК ТпВК ЛДК
Обнаружение целей днем + +
Опознавание целей днем + +
Ориентация в фоновой обстановке днем + + +
Обнаружение целей ночью +
Опознавание целей ночью до 0,01 лк +
Ориентация в фоновой обстановке ночью до 0,01 лк + +
Измерение дальности до целей только по оптике +
Обнаружение оптики +
Требуемая дополнительная масса для ручного варианта, кг 1 0,7 2 2 0,35
Примечание: ВК - визуальный канал, ЛЛТВК - лазерный локационный телевизионный канал, НВК - ночной визуальный канал, ТпВК - тепловизионный канал, ЛДК - лазерный дальномерный канал
Анализ, показывает, что минимальным всесуточным комплектом, обеспечивающим полное решение всех задач, является комплект из визуального, тепловизионного, лазерного дальномерного и лазерного локационного телевизионного каналов. Каждый из этих каналов обеспечивает уникальные, не дублируемые другими каналами характеристики, обоснованно расходующие массу и энергопотребление. В целом, такой состав МОЭП обеспечивает:
- Ведение разведки при помощи наиболее информативного в дневное время прибора, т. е. бинокуляра;
- Обнаружение и опознавание активных (теплых) целей, не видимых в бинокуляр;
- Обнаружение замаскированных и неразличимых в другие каналы целей по работе пассивных оптико-электронных приборов;
- Точное измерение дальности до цели. © А.В. Голицын, В.Б. Шлишевский, 2009
