Razmatranje strukture automatskih nišanskih uređaja u PVO i problema nišanjenja Текст научной статьи по специальности «Физика»

Profesor dr Momcilo Milinović, dipl. inž. Maiimki fakuhct. Beograd

Dr Nenad Dodić,

dipl. inž.

VojnotehnWki instilut VJ.

Beograd

RAZMATRANJE STRUCTURE AUTOMATSKIH NIŠANSKIH UREĐAJA U PVO I PROBLEMA N1ŠANJENJA

UDC: 623.4.054.93

Rezime:

Ubrzani razvoj vazduhoplovne tehnike i osavremenjavanje takrike napada iz vazdušnog prostora nametnuli su poirebu za sve većom automatizaeijom postupaka niSanjenja u PVO. U ovom radu razmatrani su zadatak, struktura i naćin rada automatskih nišanskih uredaja, problemi detekeije i merenja polotaja til jo, a narotito uticaj prirode elektromagnetnog z/očenja na mogućnost detekeije tilja. Date su i glavne karakteristike savremenih nišanskih senzora.

Ključne reti: automatski niSanski uredaji, protivvazduSna odbrana, senzori, TV kamera, termovizija, niianski radar, laserski daljinomer.

ANALYSIS OF THE DEVICE STRUCTURE AUTOMATIC SIGHTING DEVICES IN AIR DEFENSE AND SIGHTING PROBLEM

Summary:

Growing development of airborne techniques and modernization of ground attack tactics imposed the necessity of higher automating of aiming procedures in air defense. In this paper the task, structure and working principle of automatic sighting devices are discussed. The problems of target detection and measuring of its position are also discussed, especially the impact of the nature of the electromagnetic radiation on the ability of target detection. Major properties of contemporary sighting sensors are given too.

Key words: automatic sighting devices, air defense, sensors. TV camera, thermovision, tracking radar, lasers rangefinder.

Uvod

Nišanjenje predstavlja jednu od naj-odgovomijih i najdelikatnijih aktivnosti u lancu aktivnosti koje prethode otvaranju vatre na cilj. Nišanjenje obezbeđuje da sc orude pravilno usmerava ka cilju i da se, u slučaju oruđa sa vođenim projektili-ma, projektil pravilno vodi ka cilju. Sa-vremeni razvoj vazduhoplovne tehnike

se kreće i ka povećanju brzine i manevar* skih sposobnosti borbenih letelica, što nameće potrebu da sc uredaji i postupci za nišanjenje stalno usavršavaju.

Jedan od najvećih problema u vojnoj tehnici predstavlja nišanjenje niskoletećih brzomanevrišućih ciljeva. Manucino ni$a-njenjc ovakvih ciljeva, pri kojem čovek ima stalnu i aktivnu ulogu, vremenom je postalo neadekvatno, pretežno zbog tri

134

VOJNOTEHNlCKI GLASN1K 2^000.

razloga: prvo, od operatora zahteva ve-iiku uvežbanost i psihofizičku spremnost, drugo, teško obezbeđuje kontinualan pri-liv objektivnih informacija o kretanju cilja i, treće, kvalitet i tačnost informacija o ciiju koje $e dobijaju manuelnim nišanje-njem ne obezbeđuje dovoljno tačno pred-viđanje budućeg položaja cilja i veliku verovatnoću pogadanja cilja malim bro-jem projektila, što je prcsudno u savreme-nim uslovima ratovanja, jer se brzi ciljevi kratko zadržavaju u zoni dejstva protiwa-zdušne odbrane (PVO).

Automatsko niSanjenje je proces koji se odvija bez neposrednog učešća čoveka. Uređaj koji integriše sve komponente potrebne za realizaciju automatskog niša-njenja naziva se automatski nišanski ure-đaj. Obilje različitih novih i modernizova-nih nišanskih uredaja, koji se nude za osavremenjavanje postojećih sistema PVO, pokazuje da su konvcncionalna sredstva za nišanjenje i upravljanje va-trom, u celini, postala neprimerena savre* menoj tehnici i taktici vazduhoplovnih napada velikih sila, i da značajnu pažnju treba posvetiti proučavanju i daljcm raz-voju nišanske tehnike.

Da bi nišanski uredaji odgovorili po-trebama savremene PVO, oni treba da:

- poseduju senzore za detekciju (uo-čavanje, registrovanje) cilja na daljinama znatno većim od efikasnog dometa oruda kojima su namenjeni;

- svojim senzorima detektuju cilj da-nju i noću, po mogućnosti i u nepovoljnim atmosferskim uslovima;

- svojim kretanjem omoguće praće-nje brzih niskoletedh ciljeva,

- funkciju nišanjenja obavljaju automatski.

Nišanski uređaji koji ispunjavaju po-stavljene uslove obradeni su u ovom radu.

Mogućnost da se njihovom primenom osavremene postojeći sistemi PVO, prila-gode tehnici i taktici vazduhoplovnih napada savremenih armija i time postanu višestruko efikasniji, daje im izuzetan značaj.

Zadatak automatskog ntšanskog

uređaja

Automatski nišanski uredaj je sred-stvo koje bez neposrednog učešća čoveka obezbeđuje informacije o ciiju, neop-hodne za njegovo gađanje korišćcnjem određenog oruda. Kada je reč o PVO, to oruđe može biti protivavionski (PA) top ili sistem raketa zemlja-vazduh. Za efika-sno dejstvo PA topom potrebno je oceniti (izračunati) parametre kretanja cilja i odrediti tačku susreta projektila i cilja [1, 2). Ocene parametara kretanja cilja potrebne su i za sofisticirano vodenje raketa zemlja-vazduh.

Automatski nišanski uređaj je dco sistema za upravljanje vatrom (SUV) oruda i omogućuje automatsko postavlja-nje oruda u pravac gadanja (lansiranja), odnosno u pravac koji obezbedujc susret projektila i cilja sa zadovoljavajućom ve-rovatnoćom. Zadatak automatskog ni-šanskog uredaja jeste:

- detckcija cilja,

- merenje položaja cilja,

- praćenje cilja rotacijom nišanske linije ka ciiju,

- ocenjivanje svih parametara kretanja cilja neophodnih za uspešno dejstvo.

Navedene aktivnosti, koje se obavljaju bez neposrednog učešća ćovcka, čine integralni zadatak automatskog niša-njenja i medusobno su tesno povezane. Položaj cilja se ne može meriti ako se cilj ne detektuje. Nišanska linija se ne može automatski usmeravati ka ciiju ako nije

VOJNOTEHNIĆK! GLASNIK 2AM00.

135

izmercn relativni položaj nišanske linije u odnosu na cilj. Parametri kretanja cilja odreduju se na osnovu uzastopnih mere-nja njegovog položaja. Cilj se ne može detektovati ako nišanska linija nije do-voljno tačno usmerena ka cilju i cilj nije u vidnom polju senzora. Ocene paramc-tara kretanja cilja mogu da se koristc radi poboljšanja procesa usmeravanja nišan-ske linije [3].

Kada sc automatski nišanski uređaj koristi u sistcmu za vođenje rakete, može mu sc postaviti zadatak da, umesto cilja. meri i prati projektil lansiran ka cilju ili jo$ sioženiji zadatak da istovrcmeno meri i prati i cilj i projektil. Iako se ovi zadaci po obimu i karaktcristikama raziikuju od zadatka nišanjenja na cilj. proccsi njiho* vog izvršavanja su principijelno slični, pa te biti razmatrano samo nišanjenje na cilj.

Struktura i nacin rada automatskog

nišanskog uređaja

Da bi nišanski uređaj, kao sistem, mogao da ostvari svoj zadatak, mora da poseduje odredenc podsisteme i kompo-nente, koji su medusobno povezani u jedinstvenu strukturu. Struktura automatskog nišanskog uređaja može se pode-liti na siedeće podsisteme:

• podsistem senzora sa nosačem (kućištem) i pogonom,

- elektronski podsistemi,

- računarski podsistem,

- komandno-upravljački podsistem.

Ova podcla je uslovna. Jasno jc da

se komponentc nišanskog uredaja mogu podeliti i na druge načine. Tako se pogoni (motori s rcduktorima) i njihove elek-tronske jedinice mogu svrstati u zasebne podsisteme - servomehanizme (servosi-steme).

Senzori za dctekciju cilja su ključni senzori nišanskog uredaja. Pored toga što daju informaeiju o postojanju cilja, oni omogućavaju određivanje relativnog uglovnog položaja cilja u odnosu na ni-šansku (senzorsku) osu. Dodatni senzori mere uglovni položaj nišanske ose u odnosu na referentni koordinatni sistem. Pored uglovnog položaja senzori mere i daljinu do cilja. Ako se oslonac (osnova) nišanskog uredaja u toku njegovog rada kreće, potrebno je meriti i to kretanje. Zato sc koristc posebni senzori ili naviga-cioni sistem vozila na kojem se uredaj nalazi.

Senzori za detekeiju cilja imaju ogra-ničena vidna polja - raspone uglova pod kojima senzori „vide** cilj, odnosno u stanju su da ga detektuju. S obzirom na to da sc nišanjenje obavlja automatski, zadatak servomehanizama je da korišće-njem motora, preko prenosnih mehani-zama ili dircktno, rotiraju senzore ili samu nišansku osu (skretanjem zraka po-moću ogledala ili prizmi). Senzori sa pogonom mogu biti smešteni u posebno kućište kojc štiti komponente od spoljnih uticaja.

O preciznosti rotaeije nišanske ose i napajanju motora energijom brinu posebni elektronski podsistemi - servoelek-tronika. Tu su i podsistemi za napajanje senzora energijom, kontrolu njihovog rada, filtriranje senzorskih signala i povezi-vanje senzora i servomehanizama sa raču-narom.

Računar je „mozak** nišanskog uredaja i obavlja mnoštvo funkeija. On obra-dujc filtrirane signale senzora, detektuje cilj i meri njegov položaj. Na osnovu toga upravlja servomehanizmima, kako bi što tačnije usmerili nišansku liniju ka cilju, ocenjuje parametre kretanja cilja i prosle-duje ih podsistemu SUV zaduženom za

136

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2^000.

proračun tačke susreta projektila i cilja i upravljanje oruđem i projektilom. Pored toga, računar rukovodi radom senzora i komunicira sa drugim sistemima i podsi-stemima. To su: uređaji za navođenjc, pretpostavljena komanda, a pre svega komandno-upravljački podsistem.

Komandno-upravljački podsistem predstavlja terminal računarskog podsi-sterna. On sadrži jedan ili više monitora za prikaz informacija rcievantnih za rad nišanskog uređaja i praćcnje cilja, uklju-čujući i vizuelan prikaz cilja, ako koriš-<$eni scnzori to omogućuju. Takođe, sad-rži komandnu tablu preko koje operator (nišandžija) ostvaruje različite funkcije vezane za nišanjenje, odnosno praćcnje cilja: uključivanje i isključivanje pojcdinih podsistema, izbor režima rada senzora, praćenje podataka koji sc prikazuju, itd. Preko komandne table nišandžija može da otvara vatru topovima ili da lansira rakete. Na slikama 1 i 2 prikazani su podsistem senzora sa pogonima smeSte-nim u kuglasto kućištc i komandno-

Sl. I - Sanzorski podsistem atttomatskog ttišan-skog uredaja MSIS izraelske firme ELOP

Sl. 2 - Komandnu tabla sa upravljaćkom palicom

i monitorom tiiSanskog uređaja MSIS

-upravljačka tabla jednog savremenog au-tomatskog nišanskog uređaja.

Da bi automatsko nišanjenje otpomelo. nišanska linija mora da bude tako usmercna ka cilju da se on nalazi u vidnom polju senzora. Zbog toga se ni-šanski uređaj, prcko odgovarajućih ko-munikacionih modula računarskog podsistema, povezuje sa uređajima za navode-nje. To mogu biti osmatrački (akvizicij-ski) radar i optički indikator cilja. Oni nišanskom urcđaju daju informaciju o pravcu na kojcm se ciij nalazi. Zahvat cilja operator može da obavi i ručno, korišćenjem komandne palicc.

Sekvenca događaja koji čine proces nišanjenja nakon zahvata cilja, po pravilu je slcdeća:

- obradom signala osnovnih senzora detektuje se (uočava) cilj i mere ugiovna odstupanja nišanske osc od cilja - po azimutu i eievaciji;

- uglovi nišanske ose mere se obradom signala senzora Uglova, koji se sabi-raju sa uglovnim odstupanjima nišanske

VOJNOTEHNlCKl OLASNIK 2/2000.

137

linije i dobijaju ugiovi azimuta i elcvacijc cilja. Pri merenju Uglova nišanske ose koriste se i ugiovi rotacije vozila, ukoiiko se uređaj nalazi na vozilu;

- obradom signala senzora mcri sc daljina do cilja;

- po potrebi se računaju pravougle koordinatc cilja, na osnovu izmerenih sfcmih koordinata (uglova i daljine) cilja. Ako se vozilo sa nišanskim uredajcm krece, onda se izračunatc koordinate do-daju koordinatama vozila u inercijalnom koordinatnom sistemu, i tako dobijaju (mere) konačne koordinate cilja;

- na osnovu izmerenih koordinata ocenjuju se ostali paramctri kretanja cilja (npr. vektori brzine i ubrzanja) i prosle-duju sistemu za upravljanje vatrom;

- na osnovu izmerenih odstupanja nišanske ose od cilja i ocenjenih parame-tara kretanja cilja, generišu se upravljački signal! za scrvomehanizme, koji rotiraju nišansku tiniju tako da što manje odstupa od cilja.

Data sekvcnca dogadaja ponavlja se u kratkim vremenskim razmacima, čije jc trajanje odredeno brzinom kojom pri-marni senzori mogu da detektuju cilj. Navedeni postupak obezbeduje u real-nom vremenu kompletnu informaciju o cilju za potrebe gadanja PA lopom ili vodenja raketnih projektila. Pojedina re-šenja vođenja rakete mogu zahtevati manje podataka o cilju. Minimalna informa-cija o cilju može da sadrži samo uglove cilja ili uglovna odstupanja linije nišanski uredaj - cilj od linije nišanski uredaj -projektif, što pojednostavljuje opisani proces niSanjenja.

Problemi detekeije i merenja

položaja cilja

FiziČki nosilac informaeije o cilju je elektromagnetsko zračenje koje dolazi

od cilja. Izvor zračenja može biti sam cilj ili da cilj reflektuje zračenjc koje potiče od nekog nebeskog tela (Sunce, Mesec, zvezde) ili senzorskog predajnika. Sve talasne dužine elektromagnetskog zrače-nja nisu podjednako pogodne za prikup-Ijanje informaeija o cilju. Razlozi su:

- spektar talasnih dužina sopstvenog zračenja svakog tela je ograničen;

- deo energije elektromagnetskog zračenja koja dolazi od cilja gubi se kroz atmosferu - ovi gubici su različiti za različite talasne dužine zračcnja;

- da li će sc elektromagnetsko zrače-nje koje emituje nebesko telo ili veštački predajnik odbiti od cilja i u kojoj men, zavisi od odnosa talasne dužine zračenja i veličine cilja. kao i od fizičkih karakte-ristika cilja;

- cena senzora za detekeiju zračenja u velikoj mcri zavisi od talasne dužine zračenja.

Od izbora talasnog opsega elektro magnetskih talasa bitno zavisi efikasnost detekeije cilja i merenje njegovog položa-ja, pa ćc ovaj problem detaljnije biti razmotren.

Potcncijalni ciljevi najviše zrače u infraervenom području (talasne dužine od 0,76 do 760 pm). Slika 3 prikazuje spektre zraćenja niskoleteće rakete i po-zadine (neba). Najvedi intenzitet zračenja imaju izduvni gasovi motora (raketnog, mlaznog) i to u opsegu talasnih dužina od 4 do 5 pm [4]. Telo letelice najviše zrači u opsegu od 6 do 13 pm. U navede-nim delovima spektra postoji značajan toplotni kontrast izmedu cilja i pozadine. Jedino izduvni gasovi zrače u vidljivom delu spektra (od 0,36 do 0,76 pm) i to u maloj oblasti na samom izlazu iz motora, tako da je ovo zračenje uočljivo uglavnom kada se cilj udaljava od nišanskog ureda-ja. ZraČenje ciljeva u radio-opsegu (od

138

VOJNOTEHNIĆKI GLASNIK 2/2000.

izduvni gasovi

SI. 3 - Sptktri zrateitja taken? t pozadme

0,1 m do 100 km) zanemarljivo je, osim u kratkim pcriodima kada Šalju radio-po-ruke ili radarom ozračuju nišanski uređaj. Što sc prirodnih izvora zračenja tiče, senzori nišanskih uređaja koristc jedino vidljivu svetlost ncbeskih teia koju reflek-tuje ciij.

Gubici zračenja kroz atmosfcru po-tiču od Čestica u vazduhu kojc upijaju, skreću i odbijaju eiektromagnetne zrake. Vcličina gubitaka zavisi od talasne dužine zračenja, kao i veličine i prirode čestica prisutnih u atmosferi. Suva i čista atmos-

fera odlično propušta sve radio-talase i dobro propušta vidljivu svetlost, kao i pojedinc dclove infracrvenog spektra zra-čenja (slika 4) [5J. To su delovi spektra od 0,76 do 1,1 pm, oko 1,5 pm i od 8 do 13 pm.

Situacija se znatno menja kad u vazduhu ima vlage, jer sa povećanjem vlaž-nosti smanjuje se vidljivost, ali i propust-Ijivost toplotnog (infracrvenog) zraćenja. Pri pojavi magle praćenje u vidljivom delu spektra potpuno je onemogućeno, dok je domet praćenja u infracrvenom

— | — — __ 1

— — i i ■"T“ i* i

J 1 i

L

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

talasna dužina [pm]

51. 4 - I’ropustljnosi atmoajetv a ztimitoni vd tuhstte duitne

VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 2/2000.

139

spektru drastično smanjcn. Pri gušćoj magli i kiši i takvo praćenje potpuno je onemogućeno. Vlaga u vazduhu smanjuje i propuštanje radio-talasa, naročito u mi-limetarskom i centrimetarskom području, ali u manjoj meri, tako da tek pojava kiše dovodi u pitanje mogućnost praćenja ci-Ijeva u radio-podrućju i to kada sc koriste talasne dužine manje od 5 cm. Činjenica da povećanje talasne dužine zračenja smanjuje uticaj atmosferskih priiika na nišanjenje, možc navesti na pomisao da treba koristiti radio-zračenje vclikih tala-snih dužina. Međutim, sa povećanjem talasne dužine opada tačnost odrcdivanja položaja cilja, a pri talasnim dužinama prcko pola metra gubi se mogućnost detekcije jako malih ciljeva (projektila), a smanjuje refleksija zračenja od malih i srednjih ciljeva. Zbog toga nišanski radari uglavnom koriste talasne dužine od 6 mm do 2 cm, odnosno frekveneije zračenja od 15 do 49 GHz.

Pri izboru talasnih opsega za detek-ciju cilja treba imati u vidu i taktički aspekt problema nišanjenja - najpogod-nije je cilj detektovati pasivno, tj. korišće-njem njegovog sopstvenog zračenja ili prirodnog zračenja reflektovanog od cilja.

Cena senzora, takodc, uslovljava iz-bor talasnog opsega. Najjeftiniji senzor za detekeiju cilja je televizijska (TV) kamera. Ona omogućava detekeiju cilja u vidljivom dclu elektromagnetnog spek-tra i obezbeduje operatoru dobru vi-zuelnu kontrolu nišanjenja. Zbog toga se danas nalazi na gotovo svim automatskim nišanskim uređajima, iako ne omogućava da se cilj prati po magli, oblačnom vreme-nu, kiši i noću.

Nedostatke klasičnih TV kamera ublažuju tzv. kamerc za nizak nivoosvet-Ijenosti (LLTV kamere), koje detektuju mnogo niži intenzitet svctlosti, kako u

vidljivom delu spektra, tako i u infraerve-nom delu spektra koji je blizak vidljivom (spektar ovih kamera je od 0,36 do 1,1 pm), što omogućava praćenje ciljeva no-ću. po mesečini i svetlosti zvezda. Ni one ne omogućuju detekeiju cilja danju pri oblačnosti i dimu, kao i u noćima bez svetlosti zvezda. U tim uslovima mnogo su bolje termovizijske kamere. One daju toplotnu sliku cilja u opsezima od 3 do 5 pm ili od $ do 13 pm, u kojima ciljevi intenzivno zrače toplotu i koje čista at-mosfera dobro provodi. S obzirom na to da je zapremina onog dela izduvnih gaso-va, koji zrači na 3 do 5 pm, mala u odnosu na zapreminu cilja, a većim delom je zaklonjena kada se cilj približava, kao i da se savremcni pogonski motori kons-truišu tako da se ovo zračenje maksi-malno smanji, termovizijske kamere pre-težno funkcionišu u opsegu od 8 do 12 pm.

Termovizijske kamere visokc osetlji-vosti i visokc rezolueije su vrlo skupi senzori. Bez obzira na cenu, kao i to što ne mogu da detektuju ciljeve po gustoj magli i kiši, one se sve Češćc koriste zbog toga što svojim pasivnim radom ne otkri-vaju položaj sistema PVO, i što danju i noću mogu efikasno da prate letelice na vrlo malim visinama (krstareće projekti-le, protivbrodske rakete).

Ni&mski radar je, svakako, najeftka-sniji senzor za detekeiju cilja, jer je uspe-šan skoro u svim vremenskim uslovima, danju i noću. Radar zrači radio-energiju i prim a zračenjc reflektovano od cilja. Kao aktivni senzor, čije se zračenje Iako otkriva. on je izložen dejstvu protivradar* skih raketa. Osim toga, nije pogodan za praćenje niskoletećih ciljeva zbog pojave dvostruke refleksije zračenja - od cilja i podloge, što maskira cilj i dovodi do pogrešnih merenja. Uprkos primeni na-prednih mera, kao što su: uzak snop

140

VOJNOTEHNIĆKI Gl^SNIK 2^000.

zračenja, frekventna agilnost (česta pro* mena talasne dužine zračenja), korišćenje Doplerovog efekta i naprednih tehnika obrade radarskih signala, ovi nedostaci nisu potpuno otklonjeni ni kod najsavre-menijih radara. Zbog toga se teži da se nišanski radar, kad god je moguće, za-meni kombinacijom termovizijske ka-mere i laserskog daljinomera, a da se radar koristi samo kada je cilj na većim daljinama (izvan dometa kamere) ili kada zbog magle i padavina termovizija ne može da se koristi. Danas su nišanski radari još uvek dominantni senzori auto-matskih nišanskih uredaja zapadnih ar-mija i gotovo isključivi automatski nišan-ski senzori ruske PVO.

Detekcija i merenje položaja cilja teievizijskom i termovizijskom kamerom obavija se digitalnom obradom svetlosne, odnosno toplotne slike i segmentacijom (izdvajanjem) cilja iz pozadine, korišće-njem razlika u kontrastu (svetlosnom ili toplotnom) pojedinih tačaka slike. Nakon što se odredi deo površine slike koji predstavlja cilj, pronalazi se centar te površine i računa njegovo horizontalno i vertikalno rastojanje od centra slike. Ova rastojanja proporcionalna su uglovima iz* među nišanske linije i centra cilja.

Nišanski radar detektujc cilj tako što pošalje kratak impuls radio-zračenja ka cilju i registruje zračenje odbijeno od cilja. Savremeni nišanski radari imaju i mogućnost da detektuju pokretni cilj na osnovu pomeranja frekvencije rcfiektova-nog zračenja u odnosu na emitovano zračenje (tzv. Doplerov efekat), što omo* gućuje da se niskoleted cilj lakše uoči od okoline. Radar meri vreme proteklo od emitovanja impulsa do detekcije impulsa reflektovanog od cilja. To vreme je sra-zmerno daljini cilja. Merenje uglova cilja u odnosu na radarsku osu znatno je složenije, a za to se koristi osobina da

amplituda radarskog zračenja opada idući od centra ka ivici radarskog snopa. Savre* meni nišanski radar šalje četiri zraka ka cilju, tako da su oni pod izvesnim uglom u odnosu na osu radara ravnomemo i simetrično rasporedeni oko ose. Uporc-denjem amplituda sva četiri reflektovana zraka računaju se rclativni uglovi azimuta i elevacije cilja.

Laserski daljinomcr men daijinu do cilja principijelno isto kao i nišanski radar, s tim što umesto radio-impulsa ka cilju šalje koherentni infraerveni impuls. To je senzor za merenje daljine čija je cena umcrena, a koristi se kao dopuna televizijskim i termovizijskim kamcrama. U odnosu na nišanski radar ima manji domet, znatno manju brzinu ponavljanja merenja i teorijski veću tačnost merenja daljine. Zbog izuzetno uskog i strogo usmerenog snopa zračenja može ga ot» kriti samo cilj koji je ozračcn, što ga Čini bezbednijim za upotrebu od nišanskog radara. Laserski daljinomeri zrače u in* fraervenom području, najčešće na tala-snoj dužini 1,06 pm, koja je opasna za ljudsko oko. Zbog toga se sve višc koriste laseri koji zrače na 1,54 pm, jer ovo zračenjc ne oštećuje vid, kao ni zračenje na 10,64 pm kojc, takode, koriste neki laserski daljinomeri, ali su oni znatno skuplji, pa se rede koriste. Sve iaserske talasne dužine Čista atmosfera dobro pro* vodi, ali magla, oblaci i dim predstavljaju prepreke za lasersko zračenje.

Značajan problem u procesu detekcije i merenja položaja cilja predstavlja lažna detekcija cilja, kada se signal koji dolazi od nekog susednog objekta (oblak, objekt na zemlji, susedni cilj) tumači kao signal koji dolazi od cilja. odnosno kada se pri obradi digitalne slike pogrešno zakijuči da silueta nekog drugog objekta predstavlja cilj. Problem lažne detekcije rešava se uporedenjem poslednjeg izme-

VOJNOTEHNIĆKI GLASN1K 2^000.

141

renog položaja cilja sa prethodno izraču-natom trajektorijom cilja i formiranjem ,,prozora“ za izmerene uglove i daljinu cilja, kao oblasti dopuštenih vrednosti ovih veličina. Prozori se dinamički menja-ju: smanjuju se kada raste poverenje u izmerene vrednosti, a povećavaju u obr-nutom slučaju (npr. ako izvesno vreme cilj ne može da se uoči u vidnom polju senzora). Izmerene vrednosti koje su izvan tih ,,prozora“ odbacuju se kao ne* tačne.

Karakteristike savremenih senzora

Savremeni nišanski radari su mo-noimpulsni, sa mogućnošću korišćenja Doplerovog efekta. Vršna snaga radar-skog zračenja obično se kreće od 15 kW do 100 kW, prečnik antene do 1 m, domet merenja 10 do 20 km, a frekvencija zračenja od 15 do 49 GHz. NiSanski radari su, po pravilu, frekvcntno agilni -menjaju frekvenciju zračenja, što otežava ometanje. Tačnost merenja uglova je, po pravilu, bolja od 1 mrad, a tačnost mere* nja daljine 5 m ili bolja. Primer savreme-nog radara je nišanski radar južnoafrič-kog sistema za praćenje REUNERT DEFENCE ETS 2400, malih dimenzija, vi-soke tačnosti (tačnost daljine 1 m, a tačnost uglova 0,15 mrad) i dometa 20 km (slika 5). Radi u opsegu od 26,5 do 40 GHz, na tri kanala a koristi Doplerov efekat i automatsku detekciju ometanja.

Masa savremene termovizijske ka* mere iznosi od 11 do 30 kg. Optika omogućuje jedno, dva ili tri vidna polja, u opsegu od 0,85° do 21° ili kontinualnu promenu vidnog polja (zum*objektiv). Temperatuma rezolucija iznosi 0,02 do 0,35°C. Većina termovizijskih kamera radi u opsegu od 8 do 12 pm, najviše 13 pm. Vertikalna rezolucija toplotne slike obično je 625 linija ili veća. Primer savre*

67. $ - Nišanski radar sistema ETS 244)0

67. 6 - Termoviztjska kamera SAGEM IRIS

mene termovizijske kamere je francuska kamera SAGEM IRIS sa 288 x 4 detek-torskih elemenata, temperatumom rezo* lucijom 0,02°C i rezolucijom slike 576 x 768 piksela (slika 6). Njena masa iznosi 10 kg, a masa zasebnc elektronske jedinice je 5 kg.

Savremene televizijske kamere opremljenc su optikom sa kontinualnom promenom vidnog ugla (zum-objektiv), čiji se opseg ugtavnom kreće od 2,5 do 30°. Mogućnost fokusiranja ide od par

142

VOJNOTEHNlCKl GLASNIK 2/2000.

metara do beskonačnosti. Masa kamere obično iznosi 0,5 kg, ali je masa objektiva 3 do 4 kg. Vertikalna rezolucija slike je 625 linija ili veća. Svetlosna osetljivost normalnih kamera iznosi 0,3 do 0,5 luksa, a kamera za nizak nivo osvetijenosti 10-5 luksa i viSe. Tako je, na primer, televizij-ska kamera firme DAGE CORPORATION posebno pogodna za praćenje cilje-va, jer ima rezoluciju od 1200 televizijskih linija i svetlosnu osetljivost od 10~7 luksa (slika 7).

Najveći broj danas koriSćenih laser-skih daljinomera je tipa Nd-YAG, koji se u novije vreme modemizuju dodava-njem Ramanove ćelije, čimc postaju be*

SI. 7 - TV kamera Jinne DAUL CORPORATION

SI. 8 - Laserski daljinomer ERICSSON UAL 11636

zopasni za oko. Masa laserskih daljinomera iznosi od 6 do 30 kg, divergencija laserskog snopa od 0,5 do 2 (najviše 4) miliradijana, tačnost merenja od 1 do 6 m (najčešće 5 m), učestalost merenja od 10 do 20 Hz (rctko do 30 Hz), a efikasan domet merenja od 10 do 20 km. Primer savremenog laserskog daljinomera pred* stavlja Svedski ERICSSON UAL 11636, mase 10 kg, ućestalosti merenja 25 Hz, dometa do 20 475 metara (slika 8).

Zaključak

Analizom strukture i funkcije auto-matskih nišanskih urcdaja uočene su fun-kcionalne celine koje su zajedničke svim varijantama ovih uredaja, nezavisno od njihove taktičke namenc, kao i one koje imaju specifičnu namenu. To navodi na zaključak da modularna realizacija niSan-skog uredaja može da obczbedi njegovu viSestmku namenu, uz smanjenje tro-Skova proizvodnje. Analizom problcma dctekcije cilja i prirode elektromagnet-skog zračenja može se zaključiti da kom-binacija elektrooptičkih senzora (termo-vizijska kamera - laserski daljinomer) ima bitne prednosti u odnosu na nišanski radar pri nišanjenju na manjim daljinama, ali da ne može u potpunosti da potisne radare u PVO na malim i srednjim daljinama.

Literatura:

11) Milinović. M., Dođk. N.: Automatsko upravljanjc vatrom protivavionskog topa. NauCnotchnkki pregled. vol. 47. br. l.str. 10-13. 1997.

(2) Dodk. N.. Milinovk. M : Nova kooccpcija upravljanja vatrom protivavionskog topa. Vojnotehnkki gjasnik. br. 6. sir. 5-14. 1999.

[3} Dodtd. N.: Upravljanje nilanskom speavom u funkeiji prace-nja cil>a u vazduhu. Naućnotchnićki preyed, vol. 48. br. 6. su. 33-38. 1996.

|4| Caspar. J.: Infra-Red panoramic Systems for Naval Survcil* lance. Military Technology. Vo). 9. Issue 6.1985 June 78-82.

|5| Razingar A.: ProtivelektromJco obetbedenje. T$C Zagreb. 1979.

VOJNOTEHNIĆKl GLASN1K 2/2000.

143