СИСТЕМА ИНДИКАЦИИ АВИАЦИОННОГО ОБЗОРНО-ПРИЦЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА Российский патент 1998 года по МПК G01C21/00 

Изобретение относится к бортовым самолетным системам отображения информации и может быть применено на различных типах самолетов штурмовой и бомбардировочной авиации.

Известны системы индикации авиационных обзорно-прицельных комплексов, например зарубежных самолетов F-15, F-18, EAP и отечественных МИГ-29, МИГ-31, включающие генераторы символов (ГС), подключенные через коммутаторы к электронно-лучевым индикаторам, причем к коммутаторам подключены внешние обзорные системы, работающие в разных областях спектра длин волн, а к генераторам символов - датчики цифровой кодовой информации о пилотажно-навигационных, прицельных параметрах и другие сведения о состоянии систем и вооружения.

Прототипом предлагаемого устройства является система единой индикации СЕИ31М (децимальный номер 6Ф1 623 023), разработанная и изготовленная ОКБ "Электроавтоматика" (г. С. Петербург) в 1986 году. СЕИ31М включает в свой состав ГС, первый и второй электронные индикаторы (коллиматорный и на приборной доске, строчный и кадровый ГПН, блок перезаписи локационных сигналов, синхронизатор, обеспечивающий общую синхронизацию работы системы).

ГС и блок перезаписи через первый коммутатор подключены к коллиматорному индикатору и последовательно через второй коммутатор - к индикатору на приборной доске, к которому дополнительно через второй коммутатор подключены строчной и кадровый ГПН. Синхронизатор осуществляет синхронизацию работы системы.

Система индикации работает следующим образом. ГС по сигналам цифрового кода от самолетных систем формирует сигналы отклонения и подсвета электронного луча, несущую информацию о графических символах. Блок перезаписи по сигналам от локационных станций формирует сигналы отклонения и подсвета электронного луча, несущие обзорную информацию локационных станций в режиме воздух-воздух. Эта информация поочередно от ГС и блока перезаписи через первый коммутатор поступает в коллиматорный индикатор, где преобразуется в визуальное изображение, а также поступает на первый-третий входы второго коммутатора, на четвертый-шестой входы которого поступает соответственно видеосигнал от внешнего ТВ датчика и строчные и кадровые пилообразные напряжения с выходов соответствующих ГПН, на входы которых поступают соответственно ССИ и КСИ от этого ТВ датчика. Сигналы с первого-третьего и четвертого-шестого входов второго коммутатора поочередно проходят на электронно-лучевой индикатор на приборной доске, где преобразуются в визуальное изображение. Внешним ТВ датчиком, как и в зарубежных аналогах, могут быть обзорные системы, работающие в разных областях спектра длин волн, причем эти внешние обзорные системы работают поочередно.

В известных устройствах, как аналогах, так и прототипе, предусмотрен режим поиска, обнаружения и распознавания наземных объектов с помощью обзорных систем, работающих в разных областях спектра длин волн. Вариант использования телевизионных систем, работающих в видимой области спектра, или телевизионных систем, работающих в областях спектра, сдвинутых в инфракрасную сторону, выбирает оператор, исходя из конкретных условий выполнения поставленной задачи: время года, местность, маскировка, метеоусловия и т.д. Оператор может использовать обзорные системы по очереди или одновременно выводя обзорную информацию от этих систем на два индикатора. Визуальное и теплоконтранстное изображение просматриваемой местности на экранах ЭЛИ существенно различаются. Взаимодействие телевизионной и тепловизионной обзорных систем осуществляется только через человека-оператора, которому, как правило, трудно сопоставить эту информацию для обнаружения и распознавания наземных объектов.

Оператор, непосредственно наблюдая картину в одной области спектра, должен "по памяти" сопоставить ее с картиной той же местности в другой области спектра, чтобы получить дополнительный фактор наличия объекта или его типа.

Целью настоящего изобретения является разработка системы индикации авиационного обзорно-прицельного комплекса, в которой для повышения скорости, комфортности и достоверности обнаружения и распознавания объектов на телевизионном изображении в видимой области спектра введена "окраска" теплоконтранстных элементов объекта.

Поставленная цель достигается введением в систему первого и второго формирователей стробов первой и второй ключевых схем, логических схем И-НЕ и И, делителя частоты, тумблера, триггера, амплитудного селектора, а также введением дополнительных схемных связей и конструктивным размещением тумблера.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой системы индикации.

Система содержит первую ключевую схему 1, логическую схему И-НЕ 2, логическую схему И 3, Смеситель 4, второй формирователь стробов (ФС2) 5, триггер 6, амплитудный селектор 7, тумблер 8, вторую ключевую схему 9, делитель частоты (Д) 10, электронно-лучевой индикатор (ЭЛИ) 11, коммутатор (К) 12, кадровый ГПН_к 13, строчный ГПН_с 14, первый формирователь стробов (ФС1) 15, генератор символов (ГС) 16, синхрогенератор (ГС) 17.

Согласно предлагаемому решению выходы ГС 16 по сигналам отклонения и подсвета электронного луча через коммутатор 12 подключены к ЭЛИ 11. Через тот же коммутатор 12 к ЭЛИ 11 подключены сигналы отклонения электронного луча по кадрам от кадрового ГПН 13_к и строкам от строчного ГПН_с 14.

Коммутатор 12 имеет внешние входы от прицельного комплекса по разовым командам "Включение ТВ" и "Включение ТП". Первый выход СГ 17 по сигналам КСИ подключен к первому входу ФС1 15 и входу синхронизации внешних телевизионной и тепловизионной обзорных систем.

Второй выход СГ17 по сигналам ССИ подключен к второму входу ФС1 15, входу строчного ГПН_с 14 и входам синхронизации внешних телевизионной и тепловизионной обзорных систем. Выход ФС1 15 соединен параллельно с входом делителя 10, входом кадрового ГПН_к 13, первым командным входом коммутатора 12 и входом синхронизации ГС16. ГС16 имеет внешний вход цифрового кода.

Делитель частоты 10 через тумблер 8 подключен к триггеру 6 и первому входу второй ключевой схемы 9, второй вход которой соединен с входом коммутатора 12 по видеосигналу от внешней тепловизионной обзорной схемы. Выход схемы 9 последовательность через амплитудный селектор 7 и ФС2 5 соединен с первыми входами схемы И-НЕ 2 и схемы И 3, с вторыми входами которых соединен выход триггера 6. Схема И-НЕ 2 подключена к первому входу ключевой схемы 1, которая имеет второй вход по видеосигналу от внешней обзорной телевизионной системы и подключена к второму входу смесителя 4, к первому входу которого подключен выход схемы И 3, а выход соединен с входом коммутатора 12 по видеосигналу от внешней обзорной телевизионной системы. Конструктивно тумблер 8 расположен на лицевой части корпуса ЭЛИ 11.

Блоки, входящие в предлагаемое устройство, могут быть построены по известным принципиальным схемам, которые определяются функциональным назначением этих блоков и выбором элементной базы.

Коммутатор 12, логические схемы И 3 и И-НЕ 2 могут быть построены на микросхемах серии 590 КН. Делитель 10, триггер 6, ФС1 15 могут быть построены на микросхемах 134 серии.

Строчный ГПН_с 14 и кадровый ГПН_к 13 могут быть построены на микросхемах 153 УД6.

В ЭЛИ 11 может быть применен электронно-лучевой прибор (ЭЛТ с фокусирующей и отклоняющей системой) типа 20 ЛМ2И-С (ОДО 335740 ТУ).

ГС 16 может быть построен на микросхемах 133 и 134 серии, в памяти формирования сигналов ГС 16 могут быть использованы микросхемы 565 РУ1А. ГС 16 может быть выполнен по конструкторской документации аналога - системы индикации объекта 9.15 (6Ф1623018).

Построение функциональных генераторов символов описано в книге У.Ньюмена, Р.Спрулла "Основы интеррактивной машиной графики", изд. "Мир", 1976.

В качестве тумблера 8 можно использовать микровыключатель типа П1Т3.

ФС2 5 может быть собран по схеме усилителя-ограничителя.

Смеситель 4 может быть собран по схеме эмиттерных повторителей с общей нагрузкой.

Ключевые схемы 1 и 9 могут быть выполнены на аналоговых ключах 580 серии.

Предлагаемая схема индикации работает следующим образом.

В положении тумблера 8 "разомкнут" (режим раздельно) сигналы на первых входах ключевых схем 1, 9 и смесителя 4 отсутствуют. При этом видеосигнал от внешней обзорной телевизионной системы последовательно через ключевую схему 1 и смеситель 4 без преобразований поступает на вход коммутатора 12. На другой вход коммутатора 12 поступает видеосигнал от внешней обзорной теплоизоляционной станции.

СГ 17 генерирует ССИ и КСИ, которые используются как на передающем конце (телевизионная и тепловизионная передающая станция), так и на приемном конце (система индикации) сквозного тракта обзора внешнекабинного пространства "от света до света". В системе индикации ССИ запускают строчный ГПН_с 14, который формирует пилообразные напряжения строчной развертки, поступающие на соответствующий вход коммутатора 12. КСИ поступает на вход запуска ФС1 15, на счетный вход которого поступает ССИ. По счету ССИ ФС1 15 формирует строб длительностью, равной длительности прямого хода ТВ развертки, начало которого совпадает по времени с передним фронтом КСИ. Этот строб поступает на делитель частоты 10, где частота строба снижается, например, в 48 раз, вход запуска кадрового ГПН_к 13, вход запуска ГС 16 и первый командный вход коммутатора 12.

ГПН_к 13 формирует кадровое пилообразное напряжение телевизионной развертки, которое поступает на коммутатор 12. ГС 16 формирует сигналы отклонения и подсвета электронного луча, несущие информацию о графических символах. Вид символов и их местонахождение на экране задаются в сигналах цифрового кода, поступающих в ГС 16 из прицельного комплекса. Начало работы ГС 16 задает задний фронт строба, сформированного ФС1 15.

Коммутатор 12 работает по следующей логике.

При наличии на соответствующих командных входах коммутатора 12 разовой команды "ТВ-включено" и строба ФС1 15 на ЭЛИ 11 проходят сигналы отклонения и подсвета электронного луча соответственно от ГПН_л 13, ГПН_с 14 и видеосигнал от телевизионной обзорной системы.

При наличии разовой команды "ТП-включено" и строба ФС1 15 на ЭЛИ 11 через коммутатор 12 проходят сигналы отклонения и подсвета электронного луча соответственно от ГПН 13, ГПН 14 и видеосигнал от тепловизионной обзорной системы.

При отсутствии на первом командном входе строба ФС1 15 коммутатор 12 пропускает на ЭЛИ 11 сигналы отклонения и подсвета электронного луча, сформированного ГС 16.

Логику работы коммутатора 12 иллюстрируют временные циклограммы на фиг. 2.

При отсутствии разовых команд "ТВ-включено" и "ТП-включено" и наличии строба ФС1 15 сигналы, сформированные ГС 16, проходят через коммутатор 12 все время регенерации кадра.

В ЭЛИ 11 формируется оптическое изображение, соответствующее поступившим за время регенерации кадра сигналам отклонения и подсвета электронного луча. Это изображение может быть только телевизионным (от телевизионного или тепловизионного датчика), только функциональным (от ГС 16), или синтезированным телевизионно-функциональным (от ТВ или ТП датчика и ГС 16).

В положении тумблера 8 в режиме СОВМЕСТНО "Замкнуто" ЭЛИ 11, коммутатор 12, ГС 16, ГПН_к 13, ГПН5с 14, ФС1 15, делитель 10 и СГ 17 функционируют идентично режиму в положении тумблера 8 "Разомкнуто", но при этом импульсы с выхода делителя частоты 10 поступают на первый вход второй ключевой схемы 9 и вход триггера 6. На второй вход схемы 9 поступает видеосигнал от тепловизионного датчика. При наличии строба на первом входе ключевая схема 9 пропускает видеосигнал от тепловизионной станции на амплитудный селектор 7, где выделяются сигналы от элементов изображения, тепловой контраст которых выше определенного заданного уровня, т.е. "нагретые" элементы внекабинной обстановки. Эти сигналы поступают в ФС2 5, где усиливаются до уровня белого телевизионного видеосигнала и поступают на первые входы схемы И-НЕ 2 и схемы И 3, на вторые входы которых поступают импульсы с триггера 6. Схема И-НЕ 2 имеет инверсный вход 2 по отношению к входу 2 схемы И 3, поэтому импульсы, сформированные ФС2 5, будут проходить схему И-НЕ 2 и схему И 3 поочередно. При поступлении сигналов на первый вход ключевой схемы 1 видеосигнал от телевизионного обзорного датчика обнуляется до уровня черного, а при поступлении сигналов на первый вход смесителя 4 усиливается до уровня белого. При последовательном прохождении видеосигнала через ключевую схему 1 и смеситель 4 поочередно видеосигналы, соответствующие "нагретым" элементам сюжета, будут или усиливаться до уровня белого, или уменьшаться до уровня черного.

Т. к. телевизионная и тепловизионная обзорные системы "рассматривают" один и тот же участок местности с одинаковыми параметрами разложения растра, то координаты теплоконтрастных элементов и координаты визуального оптического изображения этих же элементов совпадают.

На оптическом визуальном изображении "нагретые" элементы будут "мигать" поочередно как белые или черные фигуры.

Частота "мигания" порядка 1 Гц, т.к. регенерация телевизионного изображения производится с частотой 50 Гц, а делитель 10 уменьшает частоту кадров в 48 раз. При этом на "белом" сюжете (например, на фоне снега замаскированная бронетехника) нагретые элементы будут выделяться как черные, т.к. "белое" выделение не видно. На черном сюжете замаскированная техника будет выделяться как белые фигуры. На "сером" сюжете замаскированная техника будет выделяться через раз как "черные" и "белые" фигуры. Работу предлагаемой системы в режиме СОВМЕСТНО (тумблер 8 "замкнут") иллюстрирует временная циклограмма на фиг. 3.

Предлагаемая система индикации авиационного обзорно-прицельного комплекса существенно повысит эффективность поиска, обнаружения и опознавания наземных объектов. Указание летчику на теплоконтрастные элементы внекабинной обстановки уменьшают возможность "пропуска" обнаруживаемых объектов, снижают эффективность их визуального камуфляжа. Летчик может оперативно включать тепловизионную "подсказку" с помощью тумблера на лицевой части ЭЛИ и выключать в случае наличия тепловых помех (например, пожары). На едином изображении внекабинной обстановки летчик имеет синтезированную телевизионную и тепловизионную информацию, что снижает время поиска и позволяет сократить время перехода к применению вооружения.

Устройство относится к бортовым самолетным системам отображения информации и может быть применено на различных типах самолетов, в том числе штурмовой и бомбардировочной авиации. Предлагаемая система индикации авиационного обзорно-прицельного комплекса обладает повышенной комфортностью, скоростью и достоверностью обнаружения и распознавания телевизионных изображений объектов в видимой области спектра за счет введения "окраски" их теплоконтрастных элементов посредством синтезирования на экране индикатора телевизионной и тепловизионной информации. На оптическом визуальном изображении в зависимости от цвета подстилающей поверхности сюжета (белого или черного), нагретые элементы замаскированной техники будут выделяться соответственно как черные или белые фигуры. На "сером" сюжете замаскированная техника будет выделяться через раз как "белые" или "черные" фигуры. Указания летчику или оператору на теплоконтрастные элементы внекабинной обстановки уменьшает возможность "пропуска" обнаруживаемых объектов, снижает эффективность их визуального комуфляжа. 3 ил.

Система индикации авиационного обзорно-прицельного комплекса, включающая генератор символов, который имеет вход управления от прицельного комплекса, генератор пилообразных напряжений строчной развертки и генератор пилообразных напряжений кадровой развертки, выходы которых через соответствующие входы/выходы коммутатора подключены к электронно-лучевому индикатору, и синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом первого формирователя стробов, выход которого соединен с задающим входом генератора пилообразных напряжений кадровой развертки, командным входом коммутатора и входом синхронизации генератора символов, а второй выход синхронизатора соединен с вторым входом первого формирователя стробов и с задающим входом генератора пилообразных напряжений строчной развертки, отличающаяся тем, что выход первого формирователя стробов подключен к входу делителя частоты, выход которого через тумблер соединен с входом триггера и с первым входом второго ключевого блока, второй вход которого и вход коммутатора объединены и являются входом видеосигнала тепловизионной обзорной системы, а выход через амплитудный селектор подключен к входу второго формирователя стробов, выход которого параллельно соединен с первыми входами логических элементов И и И-НЕ, к вторым входам которых подключен выход триггера, причем выход логического элемента И-НЕ соединен с первым входом первого ключевого блока, а выход логического элемента И соединен с первым входом смесителя, с вторым входом которого соединен выход первого ключевого блока, и выход смесителя подключен к телевизионному входу коммутатора, а второй вход первого ключевого блока является входом видеосигнала телевизионной обзорной системы, причем коммутатор имеет два входа управления по разовым командам "включение телевизионной обзорной системы" и "включение тепловизионной обзорной системы" соответственно, первый и второй выходы синхронизатора подключены дополнительно к входам синхронизации телевизионной и тепловизионной обзорных систем, а тумблер конструктивно расположен на лицевой части корпуса электронно-лучевого индикатора.