CC BY
317
ВОЛКОВ1 Виктор Генрихович, доктор технических наук
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЛОКАЦИОННОГО КАНАЛА
Рассматриваются, многоканальные приборы ночного видения переносного, возимого и стационарного типа с использованием радиолокационного канала. Показаны, основные функции и. параметры, таких приборов, их возможности.. Ключевые слова: многоканальный прибор ночного видения, радиолокационный канал, телевизионный, канал, тепловизионный канал, лазерный дальномер, рабочая длина волны, дальность действия, разрешение, точность измерения дальности, угол поля, зрения, скорость обзора.
The multicanal night vision devices with radio locator canal using are presented.. The ground function and. parameters of such devices, their possibility are showed.
Keyword: multicanal night vision device, radio locators canal, television, canal, thermovision canal, laser rangefinder, works wave length, actions distance, resolution, accuracy of measured, distance, field, of view, velocity of survey.
Многоканальные приборы ночного видения (МПНВ) обладают целым рядом ощутимых преимуществ по сравнению с одноканальными ПНВ: круглосуточность и всепогодность работы, более эффективная защита от световых и пыле-дымовых помех, возможность точного измерения дальности до объекта наблюдения, его скорости и угловых координат, более высокая степень информативности при работе по малоконтрастным и скрытным объектам и пр. [1].
Среди многообразных МПНВ особо следует остановиться на устройствах, содержащих радиолокационный канал. Такие МПНВ обладают повышенной дальностью действия, широкими поисковыми возможностями как на малых, так и на предельных дальностях действия, возможностью работы при пониженной прозрачности атмос-
феры, точного измерения дальности и угловых координат. Такие МПНВ были первоначально рассмотрены в работе [2]. Однако за последние годы появились новые МПНВ, содержащие радиолокационный канал. Рассмотрим эти устройства.
Компания УосоМ создала радиолока-ционно-оптический комплекс, объединяющий канал дальнего видеонаблюдения, радиолокационный канал, мощные импульсные прожектора и поворотную платформу (фото 1) [3]. Комплекс предназначен для круглосуточной охраны надводных объектов (портов, причалов, морских добывающих платформ, плотин, аэродромов, транспортных стоянок и пр.), а также для обеспечения швартовки крупнотоннажных судов и для охраны государственных границ [3]. Комплекс обеспечивает радиолокационное обна-
ружение и автосопровождение объектов наблюдения, автоматическое наведение на них системы дальнего видеонаблюдения, осуществляющей распознавание объектов. Входящая в состав комплекса радиолокационная станция (РЛС) «Атлантика» Ка-диапазона (0,8 — 1,1 см) (ОАО «Экспериментальный завод») обеспечивает радиолокационное обнаружение и сопровождение малых целей (типа автомобиль, лодка) на дальности до 20 — 30 км. Система дальнего видеонаблюдения выполнена на основе ТВ-камер высокого разрешения УосоМ Ые1;Сат с управляемым моторизованным объективом увеличением до 50 крат. Мощные импульсные прожектора, работающие в инфракрасном (ИК) и в видимом диапазоне спектра, синхронизированы с видеосигналом. Поворотная платформа обеспечивает наведение ТВ-камер на
' — ФГУП «Альфа», ведущий научный сотрудник.
Фото 2. Переносной комплекс RAPTOR, состоящий из радиолокационного и тепловизионногоканалов
объект наблюдения. Объединение радиолокационного и ТВ-изображения в единую картину контролируемой зоны позволяет исключить теневые секторы, «мертвые зоны» радиолокационного наблюдения, а также обеспечить контроль участка земной и водной поверхности любой протяженности и конфигурации [3].
Переносной разведывательный комплекс RAPTOR (Radar Plus Thermal Observation and Recognition) фирмы Thomson-CSF (Франция) (фото 2) [4] состоит из радиолокационного и те-пловизионного (ТПВ) каналов. Угол
Фото 3. Переносная РЛС «Фара-1» - совместная работа с ночным прицелом
поля зрения радиолокационного канала, работающего в Ка-диапазоне, составляет 4,5° по азимуту и 6,5° по углу места цели. Мощность излучателя в импульсе — свыше 200 мВт, слежение за целями осуществляется при скорости их движения от 3 до 100 км/ч. ТПВ-канал работает в области спектра 8 — 12 мкм, имеет увеличение 12 крат, частоту кадров 25 Гц и разрешающую способность 0,115 мрад. Фотоприемное устройство ТПВ-канала работает при охлаждении от микрокриогенной системы типа Стирлинг. Комплекс обеспечивает обнаружение и распознавание пешеходов на дальности соответственно 4 и 2,8 км, легковой автомашины — 6 и 5 км, грузовика — 8 и 6,4 км. Масса комплекса составляет 80 кг. Ясно, что при такой массе комплекс может переноситься командой численностью не менее трех человек. Напряжение питания равно =24 В, энергопотребление — 168 Вт. Сектор обзора составляет 5 — 180°, скорость обзора — 10 град./с. ТВ-дисплей имеет разрешающую способность 512x768 пикселей.
Портативная переносная РЛС «Фа-ра-1» (фото 3) [5], работающая в сантиметровом диапазоне длин волн, может функционировать на дальности до 5 км, обеспечивая поиск и обнаружение целей по азимуту 24°, 45°, 90°, 120°. РЛС обеспечивает обнаружение подвижных целей с вероятностью 0,8: танк — 4
км, человек — 2 км. Точность измерения дальности составляет 20 м. Время подготовки РЛС к работе составляет 1 мин., время непрерывной работы от стандартной батареи аккумуляторов — 6 ч, время наработки на отказ — 5000 ч. Масса РЛС равна 16,5 кг. РЛС может быть использована для совместной работы с ПНВ, обеспечивая поиск и обнаружения в широком угле обзора целей, распознаваемых в ПНВ. Мобильный комплекс MS2 фирмы AIL Systems Inc. (США) состоит из радиолокационного, дневного ТВ- и тепловизионного каналов (рис. 1) [6]. Радиолокационный канал выполнен на основе импульсной доплеровской РЛС, работающей в Ка-диапазоне с мощностью излучения 2,4 Вт. Диапазоны работы РЛС по дальности составляют 0,1 — 5 км, 2 — 15 км, 10 — 30 км, 20 — 40 км, 0,1 — 40 км. РЛС осуществляет обзор в угле 360°. РЛС сопряжена с оптико-электронным модулем, установленным на гиростабилизированной платформе. Модуль состоит из ТПВ-канала FLIR (Forward Looking Infrared) с двумя полями зрения, а также из цветного дневного ТВ-канала с Zoom-объекти-вом и соответственно с переменным углом поля зрения, совмещаемого с полем зрения ТПВ-канала. Масса модуля составляет 34 кг, габариты 0406,4x508 мм. Питание комплекса осуществляется от бортсети транспортного средства, в качестве которого используется автомобиль повышенной проходимости, например, М1097. Пульт управления комплексом (автоматизированное рабочее место оператора) размещается внутри автомашины. Сам комплекс монтируется на раздвижной телескопической мачте.
Мобильный комплекс AWMSS (All Weather Multispectral Surveillance System) фирмы General Dynamics (Канада) [7] всепогодного и круглосуточного действия состоит из дневного/ ночного ТВ-канала, ТПВ-канала, лазерного дальномера и доплеровской РЛС сантиметрового диапазона. ТВ-канал имеет два угла поля зрения: 1,86x1,38° и 17,76x13,32°. ТПВ-канал, работающий в области спектра 8 — 12 мкм, также имеет два угла поля зрения: 3x2,2° и 1,9x9°. Лазерный дальномер на основе лазера, выполненного на базе стекла, легированного эрбием, с длиной волны 1,54 мкм обеспечивает измерение даль-
обзор
Key Features of this Design
■ Fully automated deployment
■ Dual operator console workstations
■ Elevator to raise equipment above roof line
■ Mast can extend radar sensor to 5.3 meters above ground level
Basic flat panel displays with option for CPT displays
VCR recording equipment (optional) Vehicle leveling sistem
Environmental control (Heater/Air Conditioner) Diesel generator power source
' к -ж.; •
Vehicle Display and Control
"' .rx ■
_I
Wall Mounted Telescope and Tripod
Рис. 1. Схема мобильного комплекса MS2
ности до 10 км с точностью ±5 м. Весь комплекс установлен на поворотной платформе с возможностью поворота по азимуту на 360°. РЛС имеет угол обзора 180° и сканирует со скоростью 18 град/с, обеспечивая просмотр зоны 1x1 км при разрешении 10 м. Подвижной пост технического наблюдения «Зверобой» фирмы НПК «Фаво-ритъ» (фото 4) [8], состоящий из радиолокационного модуля «РОСА» и оптико-электронного модуля «Фокус-Д», включает также комплекс пеленгования источников индивидуальной, мобильной, радио- и спутниковой связи, автомобиль повышенной проходимости 4x4, автоматизированное рабочее место (АРМ) начальника расчета, АРМ оператора технических средств наблюдения, систему автономного электропитания, комплекс связи и переда-
Фото 4. Подвижной пост технического наблюдения «Зверобой»
чи данных, систему ночного вождения автомобиля, систему обнаружения абонентов радиосвязи, персональной спутниковой связи. Комплекс обеспечивает дистанционный контроль обстановки на местности, автоматическое обнаружение и распознавание наземных, надводных и маловысотных целей с их сопровождением, передачу информационных данных об обстановке в автоматизированную систему технического контроля. Комплекс имеет следующие функциональные возможности: создание панорамы участка наблюдения, пеленгование источников индивидуальной мобильной, радио- и спутниковой связи — до 100 км, автоматическое обнаружение, сопровождение и распознавание целей в сложных гидрометеорологических условиях при отсутствии оптической видимости, непрерывное документирование контролируемой обстановки, удаленное управление с автоматизированной системы или работа в автономном режиме с АРМ командира расчета, скрытное передвижение в ночное время с выключенными фарами с использованием автомобильной системы ночного вождения, передвижение по сильнопересеченной местности в любую погоду, подключение дополнительных источников информации. Система работает в диапазоне температур — 40... + 50 °С и обеспечивает дальность обнаружения наземных (надводных) движущихся целей с вероятностью не ниже 0,9: грузовика — 15 км, автомобиля легкового — 12 км, ростовой фигуры человека — 8 км, катера — 15 км. Дальность обнаружения и распознавания целей при прозрачности атмосферы не менее 0,8 — 0,9 и освещенности в области расположения цели 2 — 10 лк составляет днем по автотранспорту соответственно 15 и 10 км, по ростовой фигуре человека 9 и 5 км, а ночью по автотранспорту соответственно 10 и 10 км, по ростовой фигуре человека 8,5 и 8 км.
Оптико-электронный модуль большой мощности «Фокус-Д» той же фирмы (фото 5) [9] предназначен для круглосуточного наблюдения, обнаружения и распознавания наземных и надводных неподвижных и движущихся целей на дальности до 20 км. В состав модуля входит цветная ТВ-камера с большим увеличением и высокочувствитель-
Фото 5. Оптико-электронный модуль большой мощности «Фокус-Д»
ный охлаждаемый ТПВ-прибор с тремя полями зрения и цифровым ZOOM. Модуль обеспечивает автоматическое обнаружение, распознавание и панорамное сопровождение цели по видеоканалу, автоматическое наведение на цель при приеме команды от РЛС, АРМ оператора, определение характера движущейся цели с применением детектора движения, работу в режиме программного автоматизированного сканирования, задаваемого оператором. Модуль имеет дальность обнаружения и распознавания целей при прозрачности атмосферы не менее 0,8 — 0,9 и освещенности в области расположения цели 2 — 10 лк те же, что указаны для комплекса «Зверобой». Масса модуля нетто — не более 45 кг. Модуль «Фокус-Д» имеет практически неограниченное время непрерывной работы. Его питание осуществляется от аккумуляторов с напряжением = 24 В ± 10%. Время подготовки к работе дневного канала (ТВ-камера) не более 1 мин., ночного ТПВ-канала — не более 8 мин. Энергопотребление при включенной системе подогрева составляет не более 350 Вт, без нее — не более 100 Вт. Изменение положения оптической оси в пределах: по азимуту — n х 360°, или секторное, за-
даваемое программным путем по углу места цели ±35°. Скорость сканирования — до 60 град/с. Увеличение ТВ-камеры — 25 крат плюс 12 крат цифрового ZOOM. Точность наведения по каналу целеуказания — не хуже 0,5°. ТПВ-прибор выполнен на основе фокально-плоскостной матрицы фотодетекторов с числом пикселей 640x512, работающей в области спектра 3 — 5 мкм. Охлаждение матрицы осуществляется с помощью микрокриогенной системы Стирлинга. Углы поля зрения ТПВ-прибора: 1,2x0,95°, 4,7x3,8°, 15,3x12,5°. Цифровой ZOOM ТПВ-прибора — 2 крат. Модуль работает в диапазоне температур —50...+50 °С. Модуль может иметь как совмещение с РЛС в составе постов технического наблюдения, так и автономное применение.
Радиолокационная станция обнаружения движущихся целей «РОСА» фирмы НПК «Фаворитъ» [10] представляет собой цифровую твердотельную когерентную станцию 3-см диапазона длин волн с пассивной фазированной антенной решеткой. РЛС выпускается в переносном и стационарном вариантах исполнения. РЛС «РОСА» обеспечивает селекцию движущихся наземных и надводных целей, их автоматическое сопровождение, автоматическую топографическую привязку с помощью встроенной системы GPS-навигации, автоматическое документирование обстановки, отображение радиолокационного изображения на фоне цифровой карты местности, автоматический расчет зон радиолокационной видимости, выдачу информации в автоматизированные системы управления, формирование зон повышенной ответственности с выдачей сигнала тревоги, целеуказание на средства разведки и распознавания объектов. РЛС может эффективно использоваться при проведении антитеррористических и спасательных операций на суше и на море, охраны границы и важных объектов. РЛС «РОСА» круглосуточного и всепогодного наблюдения осуществляет эффективный контроль за наземной и надводной поверхностью путем обнаружения и автоматического сопровождения целей различных классов, движущихся со скоростями от 0,4 до 200 км/ч. Дальность обнаружения и сопровождения целей составляет: человека
обзор
Фото 6. Автоматизированный пост технического наблюдения «ФОРВАРД»
— не менее 7,5 км, автомобиля — не менее 13 км, приборная дальность — 15 км, средняя излучаемая мощность
— 0,4 Вт. Масса РЛС нетто — не более 31 кг, энергопотребление — не более 130 Вт, время непрерывной работы от аккумуляторной батареи — не менее 8 ч, время развертывания — не более 5 мин., точность определения координат: по дальности — не хуже 5 м, по азимуту — не хуже 1°, разрешающая способность по дальности — 15 м, по азимуту — 4,5°, разрешение по скорости — 0,4 км/ч, вынос рабочего места от РЛС — до 100 м, сектора обзора по азимуту 15°, 45°, 90°, 180°, 270°, сканирование по углу места цели в пределах ±20°, диапазон рабочих температур
— 30... + 40 °С.
Автоматизированный пост технического наблюдения «ФОРВАРД» фирмы НПК «Фаворитъ» (фото 6) [11] имеет стационарное исполнение для позиций с имеющейся инфраструктурой и автономное для позиций, не имеющих инфраструктуры. Пост «ФОРВАРД» предназначен для дистанционного контроля наземной (речной, озерной)
обстановки, обнаружения, распознавания (в том числе в сложных гидрометеорологических условиях и при отсутствии оптической видимости) и сопровождения различных типов движущихся и неподвижных целей. Пост обеспечивает автоматическое обнаружение, распознавание и сопровождение целей, формирование и передачу радиолокационной информации и панорамного видео-тепловизионного изображения целей внешним потребителям, непрерывное документирование контролируемой обстановки, дистанционное управление с АРМ оператора, работающем как в составе автоматизированной системы технического контроля. Так и в автономном режиме. В состав поста «ФАВОРИТ» входит радиолокационный модуль «РОСА», оптико-электронный модуль «ФОКУС-Д», система гарантированного электропитания, система связи и передачи данных, электрический модуль с системами гарантированного электропитания, жизнеобеспечения, охранно-пожарной сигнализации, система автоматического контроля технического состояния приборного и агрегатного отсеков контейнерного модуля, система обеспечения собственной безопасности, система обнару-
Фото 7. Автоматизированный радиотехнический пост «ГАВАНЬ»
жения абонентов радиосвязи, персональной спутниковой связи. Дальность обнаружения наземных (надводных) движущихся целей с вероятностью не ниже 0,9: грузовика — 15 км, легкового автомобиля — 12 км, человека — 8 км, катера — 15 км. Дальность обнаружения и распознавания целей при прозрачности атмосферы не менее 0,8 — 0,9 и освещенности в области расположения цели 2 — 10 лк днем: автотранспорт — соответственно 15 и 10 км, ростовая фигура человека — 9 и 5 км, ночью: автотранспорт — соответственно 10 и 10 км, ростовая фигура человека — 8,5 и 8 км. Автоматизированный радиотехнический пост «ГАВАНЬ» фирмы НПК «Фаворитъ» (фото 7) [12] предназначен для дистанционного контроля надводной обстановки, автоматического обнаружения, распознавания и сопровождения различных типов движущихся и неподвижных надводных целей. Он так же имеет стационарное исполнение для позиций с имеющейся инфраструктурой и автономное для позиций, не имеющих инфраструктуры. Пост «ГАВАНЬ» предназначен для автоматического обнаружения, распознавания и сопровождения движущихся и неподвижных надводных целей, формирования и передачи видео-теплови-зионного изображения движущихся целей внешним потребителям, приема и обработки информации АИС, фильтрации помех цифровыми методами обработки радиолокационного сигнала, удаленного управления постом как с АРМ оператора, как работающим в составе комплекса, так и в автономном режиме. В состав поста входят береговая РЛС «РАПАН», оптико-электронная система наблюдения «ФОКУС-Д», приемник АИС, устройства пеленгования радиосредств, система связи и передачи данных, система гарантированного электропитания, система связи и передачи данных, электрический модуль с системами гарантированного электропитания, жизнеобеспечения, охранно-пожарной сигнализации, система автоматического контроля технического состояния приборного и агрегатного отсеков контейнерного модуля, система обеспечения собственной безопасности, система обнаружения абонентов радиосвязи, персональной спутниковой связи. Дальность
обнаружения и сопровождения надводных целей по радиолокационному каналу с вероятностью не ниже 0,9: лодки — 6 миль, катера — 15 миль, сред-негабаритной цели — 20 миль, крупногабаритной цели — 30 миль. Дальность обнаружения и распознавания надводных целей по оптико-электронному каналу при прозрачности атмосферы не менее 0,8 — 0,9 и освещенности в области расположения цели 2 — 10 лк: лодки — соответственно 7 и 3 мили, катера — 8 и 5 миль, среднегабаритной цели — 15 и 8 миль, крупногабаритной цели — 20 и 10 миль. Береговая радиолокационная станция «РАПАН» фирмы НПК «Фаворитъ» (фото 8) [13] предназначена для дистанционного контроля надводной обстановки, автоматического обнаружения и сопровождения различных типов движущихся надводных целей
ФаворитЪ
Фото 8. Береговая РЛС «РАПАН
с определением их координат и параметров движения. Весь массив данных передается в АРМ операторов,
внешним потребителям для приема и обработки информации АИС, фильтрации помех цифровыми методами, обработки радиолокационного сигнала, удаленного управления РЛС и предусматривает объединение в АСТК и АСУ. Основные параметры РЛС: диаграмма направленности горизонтальная — 0,8 дюймов, вертикальная
— 20 дюймов, скорость вращения —
24 об./мин., частота - 9410 ± 30 МГц, длительность импульса — 0,4/0,8/1,0/1,2 секунд, мощность излучения —
25 кВт, диапазон рабочих температур
— 50.+ 55 °С, автоматический расчет параметров движения целей — до 200. Дальность обнаружения надводных целей с вероятностью не ниже 0,9: лодки — 6 миль, катера — 15 миль, средне-габаритной цели — 20 миль, крупногабаритной цели — 30 миль
Окончание в № 5-6 за 2012 г.
Литература
1. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Видение и безопасность. —М.: Новости, 2009. — 840 с.
2. Волков В.Г. Ночные приборы, наблюдения. /Специальная, техника, 2004. — № 4. — С. 2 — 15.
3. Vocord представит, систему радиолокационного обнаружения объектов, совмещенную с системой дальнего видеонаблюдения. /It and Security News, 2010. — № 14. — С.13.
4. RAPTOR. Radar Plus Thermal Observation and Recognition. Проспект фирмы. Thomson-CSF. — Франция, 2004.
5. Fara-1. Man-Portable Grouped. Target Acquisition/Designation Radar. Проспект Государственной корпорации Росбооронэк-спорт. — М.,2009.
6. Multi-Sensor Surveillance MS2. Проспект фирмы. AIL Systems Inc. — США, 2004.
7. All Weather Multispectral Surveillance System, фирмы. General Dynamics (Канада). Janes Electro-Optical Systems. Jane'Information Group Inc. — США, 2008.
8. Подвижной пост, технического наблюдения. «Зверобой». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
9. Оптико-электронный модуль большой мощности «Фокус-Д». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
10. Радиолокационная, станция, обнаружения, движущихся, целей «РОСА». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
11. Автоматизированный пост, технического наблюдения. «ФОРВАРД». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
12. Автоматизированный радиотехнический пост. «ГАВАНЬ». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
13. Береговая, радиолокационная, станция. «РАПАН». Проспект фирмы. НПК «Фаворитъ». — М., 2010.
