CC BY
76
УДК 623.4.023.472
Н.В. Прудников
СПП при Президиуме РАН, Москва
А.М.-Ш. Итигин, Т.Н. Хацевич, В.Б. Шлишевский
СГГ А, Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ПАССИВНОЙ ДВУХСПЕКТРАЛЬНОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ
Современные боевые действия в локальных конфликтах с применением партизанской тактики иногда образно называют борьбой снайперов. Поэтому весьма актуальной является задача обнаружения местоположения снайперов противодействующей стороны. Однако создание таких средств осложняется тем, что установление координат вспышек стрелкового оружия является более трудным по сравнению с аналогичной задачей для других видов вооружения. Причины - относительно низкая сила излучения при выстреле, применение специальных устройств для бесшумно-беспламенной стрельбы, тщательная маскировка и высокая мобильность снайпера. Кроме того, не следует забывать, что аппаратура военного назначения должна работать в условиях плохой погоды, ограниченной видимости, в специфических условиях поля боя и, по возможности, скрытно. Указанные обстоятельства обусловливают повышенные требования по точности и быстродействию системы определения координат целей, обнаруживающих себя блеском выстрелов.
В течение 2002 - 2005 гг. Сибирской государственной геодезической академией при участии Конструкторско-технологического института прикладной микроэлектроники СО РАН по заданию Секции прикладных проблем при Президиуме РАН проводились поисковые теоретические и экспериментальные исследования путей создания компактной пассивной оптико-электронной системы автоматического определения координат огневых целей, обнаруживающих себя вспышкой выстрела. Полученные основные результаты можно кратко сформулировать следующим образом:
- Предложена общая концепция оперативного автоматического определения полярных координат огневых целей, основанная на идее двухканальной регистрации световой вспышки с помощью многоэлементных фотоприемных устройств (ФПУ), последующем анализе и преобразовании электронных сигналов по специальной методике и выдачи полярных координат цели в цифровой форме [1,2];
- Проанализированы отечественные и зарубежные матричные и линейчатые ФПУ в части спектральной чувствительности, пространственного разрешения и пригодности использования в полевых условиях;
- Проведен анализ и расчет теоретических и инструментальных погрешностей, выработаны рекомендации по выбору основных схемообразующих параметров системы [3];
- Выполнены энергетические расчеты системы в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра, сформулированы требования к параметрам оптико-электронного тракта;
- Исследована возможность повышения точности определения координат целей с использованием принципов комплексного совмещения каналов и двухспектрального анализа изображений, подтверждена целесообразность при технической реализации разрабатываемой концепции осуществлять интегрированную систему, в которой различные каналы объединены на основе общей оптической системы, а также единой системы обработки и представления информации на общем индикаторе [4];
- Проведены лабораторные и полевые исследования принципа измерения полярных координат световых вспышек; успешная верификация принятой концепции построения разрабатываемой системы показала, что при технической реализации возможно обеспечить определение полярных координат целей с погрешностями, величины которых не превышают расчетных значений [5, 6];
- Проанализированы варианты построения оптических схем, выбраны, обоснованы и рассчитаны оптимальные схемные решения [6, 7]; каждая из схем предполагает разнообразные варианты исполнения: объективы каналов могут быть как полностью раздельными, так и содержать общие элементы, могут быть как линзовыми, так и зеркально-линзовыми; физическое деление излучения на спектральные диапазоны может происходить как на входном зрачке, так и внутри системы, с использованием как зеркальных, так и дихроичных покрытий; в качестве многоэлементных приемников излучения могут использоваться как матричные, так и линейчатые многоэлементные ФПУ;
- Разработана и смонтирована электронная схема анализа и преобразования сигналов ФПУ с автоматической выдачей полярных координат целей в цифровой форме; структурно схема состоит из блока преобразователей, блока первичной обработки информации и специализированного вычислительного устройства; блок входных преобразователей содержит два информационных канала на различные спектральные диапазоны; блок первичной обработки информации обеспечивает аналого-цифровое преобразование, временную разностную обработку сигналов изображения и ввод данных в вычислительное устройство, которое производит логическую обработку сигналов, поступающих со всех информационных датчиков, сопоставляет характеристики излучения каждого элемента с эталоном, выбирает элемент, наиболее близкий к эталону, и формирует результаты (целеуказание) для средств огневого поражения;
- Разработаны методики юстировки, выверки и проверки основных параметров системы;
- Изготовлены и экспериментально (в том числе, в натурных условиях) исследованы действующие макеты системы автоматического определения
координат целей с линейчатыми и матричными ФПУ, включающие в себя модули входных светосильных объективов, системы базирования оптических каналов, модули многоэлементных ФПУ, системы согласования ФПУ, модули электронной и математической обработки сигналов, модули электропитания; проведенные лабораторные и полевые испытания макетов продемонстрировали на практике правильность выбранной концепции построения и убедительно подтвердили возможность создания автоматической системы определения полярных координат огневых целей с точностными характеристиками, соответствующими теоретической модели.
Результаты могут быть использованы при дальнейшей постановке прикладной НИОКР по созданию оптико-электронной системы, обеспечивающей оперативное автоматическое определение полярных координат огневых средств противника, обнаруживающих себя блеском пламени выстрела.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Прудников Н.В., Шлишевский В.Б.
Концепция построения оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по световой вспышке // Изв. вузов. Приборостроение. - 2003. - № 3. - С. 64 - 66.
2. Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Хацевич Т.Н., Шлишевский В.Б.
Определитель полярных координат огневых средств, обнаруживающих себя блеском выстрела // Патент РФ № 2 252 442. - Бюл. изобр. - 2005. - № 14.
3. Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Шлишевский В.Б. Теоретические ошибки
определения полярных координат светящихся объектов с помощью двухканальной оптико-электронной системы с матричными фотоприемниками // Опт. журн. - 2003. - № 7. -С. 91 - 92.
4. Белоконев В.М., Журавлев П.В., Шлишевский В.Б. Рациональные пути
комплексирования тепловизионных и низкоуровневых телевизионных модулей для построения систем автоматического определения координат световых вспышек // Тез. докл. XIII Междунар. научно-техн. конф. «Лазеры в науке, технике и медицине» («Лазеры-2002»). - Сочи, 2002. - С. 138.
5. Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Хацевич Т.Н., Шлишевский В.Б. Проблемы
технической реализации оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по световой вспышке // Тез. докл. Совещ. «Актуальные проблемы полупроводниковой фотоэлектроники» («Фотоника-2003»). - Новосибирск: ИФП СО РАН, 2003. - С. 92.
6. Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Михайлов И.О., Хацевич Т.Н., Шлишевский
В.Б. Некоторые особенности технической реализации оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по световой вспышке // Изв. вузов. Приборостроение. - 2004. - Т. 47, № 9. - С. 73 - 78.
7. Белоконев В.М., Ефремов В.С., Шлишевский В.Б. Некоторые оптические
устройства оптико-электронных координаторов // Материалы LIII Междунар. конф. «Современные проблемы геодезии и оптики». Ч. III - Новосибирск: СГГА, 2003. - С. 45 -47.
© Н.В. Прудников, А.М.-Ш. Итигин, Т.Н. Хацевич, В.Б. Шлишевский, 2006
