ШИРОКОПОЛЬНАЯ ИНФРАКРАСНАЯ СИСТЕМА КРУГОВОГО ОБЗОРА Российский патент 2002 года по МПК G01S3/78 

Изобретение относится к технике инфракрасных (ИК) систем наблюдения и может быть применено в качестве средства круглосуточной охраны воздушных, морских и сухопутных участков границы, атомных электростанций, нефтяных и газовых месторождений, для обнаружения лесных пожаров.

ИК-системы обнаруживают объекты по их собственному тепловому излучению, что позволяет им работать в пассивном режиме в любое время суток, и имеют высокое пространственное разрешение, обеспечивающее высокую точность определения координат объектов. Серьезной проблемой ИК-систем кругового обзора является необходимость обеспечения достаточно широкого угла оперативного систематического обзора по вертикали при ограниченных размерах приемных чувствительных линеек (матриц) приемников ИК-излучения. Особенно сложной эта задача является для крупногабаритных систем, предназначенных для обеспечения больших дальностей действия.

В современной технике ИК-систем наблюдения известна ИК-система кругового обзора (ИК-СКО) пространства, предназначенная для панорамного (кругового) обзора путем непрерывного вращения головки, включающая ИК-оптическую систему, приемник ИК-излучения и вращающийся коллектор для вывода информации с вращающейся головки на устройство отображения информации (см. Ж. Госсорг, "Инфракрасная термография", Москва, изд. Мир, 1998 г., стр.193).

Недостатком известной системы является ограниченное поле обзора по вертикали, определяемое размером реально существующих линеек (матриц) приемников ИК-излучения, что снижает эффективность наблюдения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению как по конструкции, так и по выполняемым задачам является выбранная в качестве ближайшего аналога (прототипа) ИК система кругового обзора, содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу, вращающуюся преимущественно вокруг вертикальной оси с приводом и датчиком угла поворота платформы по горизонту, соответствующие узлы которых установлены на вращающейся платформе и неподвижном основании, установленную и закрепленную на вращающейся платформе ИК-оптическую систему, содержащую ИК-объектив, оптически сопряженный с N-элементным (многоэлементным) приемником ИК-излучения, соединенным с замкнутой системой охлаждения и подключенным к последовательно соединенным N-канальному блоку нормирующих усилителей, N-канальному аналого-цифровому преобразователю и электронному коммутатору. Известная ИК-СКО содержит также канал передачи информации, связанный с устройством отображения информации и управления, выполненным в виде персонального компьютера с дисплеем и расположенным вне платформы (патент US 4221966, кл. G 01 J 1/00, 09.09.1980 г.).

Известная ИК-СКО предназначена для наблюдения и обнаружения объектов путем обнаружения идущего от них инфракрасного излучения в диапазоне от 3 до 14 микрон.

Недостатком этой системы является ограниченное поле оперативного систематического обзора по вертикали, определяемое полем зрения ИК-СКО (угловым размером реально существующих линеек (матриц) чувствительных элементов приемников ИК-излучения, установленных в фокальной плоскости упомянутого ИК-объектива), не превышающим нескольких угловых градусов, что снижает эффективность наблюдения. Увеличение поля обзора по вертикали вне этого узкого поля возможно только разворотом всего массивного входного устройства ИК-СКО, и потому обеспечить систематический обзор по вертикали в достаточно большом (десятки градусов) угле и за достаточно короткое время (несколько секунд) не представляется возможным. (В прототипе реализуется эпизодический разворот входного устройства ИК-СКО по вертикали).

Задачей и достигаемым техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности наблюдения ИК-системы кругового обзора за счет увеличения поля оперативного систематического обзора по вертикали путем формирования нескольких зон обзора по вертикали с угловыми размерами каждой зоны, равными полю зрения ИК-СКО по вертикали при обеспечении минимальных потерь времени наблюдения всего поля обзора, затраченного на переключение зон обзора.

Поставленная задача решается, а указанные технические результаты достигаются за счет того, что в известную ИК-систему кругового обзора, содержащую неподвижное основание, установленную на нем платформу, вращающуюся вокруг вертикальной оси, снабженную приводом вращения и датчиком угла поворота платформы по горизонту, установленные на платформе первую ИК-оптическую систему, содержащую ИК-объектив, последовательно соединенные N-элементный приемник ИК-излучения, N-канальный блок нормирующих усилителей, N-канальный аналого-цифровой преобразователь и электронный коммутатор, а также канал передачи информации, причем указанный ИК-объектив оптически сопряжен с N-элементным приемником ИК-излучения, содержащую также связанное с выходом канала передачи информации устройство отображения информации, расположенное вне платформы, дополнительно на платформе установлена вторая ИК-оптическая система, содержащая ИК-объектив, аналогичный ИК-объективу первой ИК-оптической системы, оптически сопряженный с упомянутым N-элементным приемником ИК-излучения посредством оптического переключателя, установленного в месте пересечения сходящихся пучков ИК-излучения, принимаемого первой и второй ИК-оптическими системами, и снабженного приводом изменения положения и датчиком положения указанного оптического переключателя, при этом перед каждым ИК-объективом установлено по одному входному плоскому зеркалу с соответствующими углами наклона относительно друг друга и соответствующего ИК-объектива, каждое из указанных входных плоских зеркал снабжено соответствующими приводом дискретного разворота вокруг горизонтальной оси и датчиком угла разворота по вертикали, при этом на платформе также установлены блок управления приводами, соответствующие выходы которого связаны с приводами дискретного разворота вокруг горизонтальной оси указанных входных плоских зеркал и приводом изменения положения оптического переключателя, блок формирования координат и формирователь информационного сигнала, при этом выход электронного коммутатора соединен с первым входом формирователя информационного сигнала, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока формирования координат, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика угла поворота платформы по горизонту и датчиков угла разворота по вертикали указанных входных плоских зеркал, кроме того, один из входов блока управления приводами соединен с выходом датчика угла поворота платформы по горизонту, а два других - с первым и вторым соответствующими выходами датчика положения оптического переключателя, причем выход датчика угла поворота платформы по горизонту соединен также с управляющим входом электронного коммутатора, а выход формирователя информационного сигнала соединен с входом канала передачи информации.

Авторами не обнаружены технические решения, характеризующиеся изложенной выше совокупностью признаков изобретения.

Сущность изобретения заключается во введении в ИК-систему кругового обзора второй ИК-оптической системы, содержащей ИК-объектив, аналогичный ИК-объективу первой ИК-оптической системы, оптического переключателя, формирователя информационного сигнала, блока формирования координат, блока управления приводами и установке перед ИК-объективами входных плоских зеркал с изменяющимися углами наклона, что позволяет увеличить эффективность наблюдения ИК-системы кругового обзора за счет увеличения поля систематического обзора по вертикали путем формирования синхронно с вращением платформы нескольких зон обзора по вертикали при обеспечении минимальных потерь времени наблюдения всего поля систематического обзора за счет перемещения поля зрения первой ИК-оптической системы во время работы второй ИК-оптической системы (путем разворота по вертикали линии визирования первой ИК-оптической системы разворотом вокруг горизонтальной оси входного плоского зеркала для просмотра им следующей зоны обзора во время работы второй ИК-оптической системы, просматривающей текущую зону обзора и наоборот).

На фиг.1 дана функциональная схема широкопольной ИК-СКО с использованием следующих обозначений:
1 - вращающаяся платформа,
2 - входное плоское зеркало, установленное перед ИК-объективом первой ИК-оптической системы,
3 - входное плоское зеркало, установленное перед ИК-объективом второй ИК-оптической системы,
4,5 - приводы дискретного разворота по горизонту соответствующих входных плоских зеркал 2,3,
6,7 - датчики угла разворота по вертикали соответствующих входных плоских зеркал 2, 3.

8,9 - ИК-объективы с одинаковыми параметрами соответствующих первой и второй ИК-оптических систем,
10 - оптический переключатель,
11 - привод изменения положения оптического переключателя,
12 - N-элементный приемник ИК-излучения,
13 - N-канальный блок нормирующих усилителей,
14 - N-канальный аналого-цифровой преобразователь,
15 - электронный коммутатор,
16 - блок формирования координат,
17 - формирователь информационного сигнала,
18 - блок управления приводами,
19 - датчик угла поворота платформы по горизонту,
20 - канал передачи информации,
21 - устройство отображения информации,
22 - датчик положения оптического переключателя,
23 - неподвижное основание,
24 - привод вращения платформы,
25 - неподвижное направляющее зеркало.

При этом элементы 2, 8 являются первой ИК-оптической системой, а в случае использования неподвижного плоского зеркала 25 последнее также является составной частью первой ИК-оптической системы. Элементы 3,9,10 являются второй ИК-оптической системой.

На фиг. 2 приведена циклограмма обзора, при этом введены следующие обозначения:
Ω_i - угловое положение центра i-той зоны обзора по вертикали,
(Ω_нi,Ω_вi - для нижней и верхней половин поля обзора по вертикали соответственно),
t - текущее (реальное) время,
поле зрения широкопольной ИК-СКО по вертикали,
T_Σ - время обзора всего поля обзора широкопольной ИК-СКО,
Т_об - время оборота платформы, за которое широкопольная ИК-СКО просматривает одну зону размером в одно поле зрения широкопольной ИК-СКО,
Δ_об - часть времени оборота платформы, затрачиваемая на переключение оптического переключателя (является "мертвой зоной" и составляет порядка 0,1 от времени полного оборота платформы),
N_зон - количество зон обзора (обычно 2,4,6).

При этом на фиг. 2 показан режим обзора, при котором одна из ИК-оптических систем просматривает только нижнюю половину поля обзора по вертикали а другая ИК-оптическая система просматривает только верхнюю половину поля обзора по вертикали что позволяет уменьшить время переключения зон обзора.

На фиг. 3, 4, 5 приведены примеры выполнения соответственно - блока формирования координат 16, формирователя информационного сигнала 17, блока управления приводами 18 с использованием следующих обозначений:
16-1,16-2,16-3 - цифровые счетчики импульсов,
17-1 - мультиплексор,
17-2 - интерфейс,
18-1 - цифровой счетчик импульсов,
18-2 - первая схема совпадения,
18-2 - вторая схема совпадения.

Широкопольная ИК-СКО предназначена для наблюдения объектов и фонов по их собственному тепловому излучению в реальном масштабе времени. На выходе системы должен быть сформирован полный информационный сигнал, позволяющий получить "тепловое" изображение просматриваемого пространства на соответствующем устройстве отображения информации, которое в дальнейшем анализируется оператором.

Предложенная широкопольная ИК-система кругового обзора функционирует следующим образом. Сканирование поля обзора по горизонту обеспечивается вращением вокруг вертикальной оси элементов системы, установленных на платформе 1, снабженной датчиком угла поворота платформы по горизонту 19, при этом сама вращающаяся платформа установлена на неподвижном основании 23 и соединена с приводом вращения платформы 24. Сканирование поля систематического обзора по вертикали обеспечивается двумя (первой и второй) ИК-оптическими системами (элементами 2, 8 и 3, 9, 10), соответствующим образом установленными на вращающейся платформе 1 в соответствии с циклограммой, представленной на фиг.2. Каждая ИК-оптическая система перекрывает ограниченную зону обзора пространства по вертикали , равную угловому размеру линейки чувствительных элементов N-элементного приемника ИК-излучения 12, установленной в фокальной плоскости ИК-объективов 8, 9 (полю зрения широкопольной ИК-СКО). Положение центра поля зрения широкопольной ИК-СКО (центра зоны) по вертикали Ω_i (см. фиг.2) определяется углом наклона (α_i,β_i) (см.фиг.1) соответствующего входного плоского зеркала 2, 3, при этом указанный угол наклона может изменяться с помощью соответствующих приводов 4,5 разворота входных плоских зеркал 2, 3, оставаясь неизменным для той ИК-оптической системы (первой или второй), с помощью которой в данный (текущий) момент осуществляется обзор зоны. Например, после включения широкопольной ИК-системы кругового обзора во время первого оборота Т_об. вращающейся платформы 1, инфракрасное излучение (обозначенное как IR-1 на фиг.1) объектов и фонов от участка окружающего пространства (зоны обзора), величина которого по вертикали 2 определяется полем зрения широкопольной ИК-СКО, а положение по вертикали Ω_н1 (см.фиг.1,2) определяется углом α₁ наклона входного плоского зеркала 2, фокусируется соответственно ИК- объективом 8 в плоскости расположения чувствительных элементов N-элементного приемника ИК-излучения 12, где преобразуется в N независимых (по количеству чувствительных элементов N-элементного приемника ИК-излучения 12) электрических аналоговых сигналов, амплитуда которых соответствует интенсивности инфракрасного излучения визируемых элементов пространства. Далее после полного оборота вращающейся платформы 1, определяемого датчиком угла поворота платформы по горизонту 19, (за время оборота Т_об) по сигналу (команде), подаваемому через блок управления приводами 18, оптический переключатель 10 приводом 11 изменения положения оптического переключателя выводится из пучка лучей, сфокусированных ИК-объективом 8 (за время T_об×Δ_об, где величина Δ_об порядка 0,1 Т_об), и на N-элементный приемник ИК-излучения 12 поступает ИК-излучение, обозначенное на фиг.1 как IR-2, направленное входным плоским зеркалом 3 на ИК-объектив 9 от зоны обзора по вертикали, положение центра которой Ω_в1 определяется углом β₁ наклона входного плоского зеркала 3, что контролируется датчиком угла разворота по вертикали 7. Одновременно по сигналу (команде) от блока управления приводами 18 входное плоское зеркало 2 с помощью привода дискретного разворота 4 поворачивается на соответствующий угол для просмотра следующей зоны, что контролируется датчиком угла разворота по вертикали 6, и так далее.

Существенно то обстоятельство, что следующий обзор с помощью каждого из входных плоских зеркал 2, 3 должен происходить через достаточно большое время (не меньшее, чем время оборота платформы), в течение которого работает другая ИК-оптическая система. Это дает возможность реализовать разворот на заданный угол (и успокоение) того или другого входного плоского зеркала 2 или 3 с потерями времени обзора только на изменение положения (на поворот) малоинерционного малогабаритного оптического переключателя, что обеспечивает коэффициент полезного действия системы по использованию времени обзора до 90 процентов.

Как было сказано выше, разворот входных плоских зеркал 2, 3 соответствующими приводами 4, 5 осуществляется по командам, формируемым блоком управления приводами 18. В исходном положении в первой ИК-оптической системе зеркало 2 неподвижно и передает принимаемый оптический сигнал на объектив 8 в течение полного оборота вращающейся платформы 1 (первая по времени зона обзора). Окончание полного оборота фиксируется цифровым счетчиком импульсов (18-1) блока управления приводами 18, отсчитывающим количество импульсов, пришедших с датчика угла поворота платформы по горизонту 19 и соответствующее 360 град., после чего приводу 11 изменения положения оптического переключателя передается сигнал (команда) на соответствующий поворот оптического переключателя 10. По окончании поворота оптического переключателя 10, которое определяется датчиком 22 положения оптического переключателя, выполненным в виде индукционного датчика положения, на N-элементный приемник ИК-излучения начинает поступать ИК-излучение (информационный поток) через вторую ИК-оптическую систему, содержащую входное плоское зеркало 3, ИК-объектив 9 и оптический переключатель 10 (вторая по времени зона обзора). Одновременно с сигналом (командой) на поворот (на изменение положения) оптического переключателя 10 после первого поворота платформы с соответствующего выхода блока 18 управления приводами подается сигнал (команда) на привод 4 на разворот "отработавшего" зеркала 2 для подготовки его к просмотру следующей (третьей по времени) зоны обзора. Этот разворот зеркала 2 заканчивается не позднее, чем заканчивается одновременно ведущийся обзор текущей (второй) зоны обзора входным плоским зеркалом 3, чем и подготавливается возможность обзора следующей третьей по времени зоны обзора зеркалом 2. Дальнейшая смена зон обзора происходит аналогичным образом.

Разворот входных плоских зеркал 2, 3 производится приводами 4, 5, выполненными на основе шаговых электродвигателей и контролируется соответствующими фотоэлектрическими датчиками 6, 7. Вращение платформы 1 (круговой обзор по горизонту) обеспечивается приводом вращения платформы 24, выполненным на основе бесконтактного моментного двигателя. В качестве датчика 19 угла поворота платформы по горизонту используется фотоэлектрический датчик. При этом в качестве N-элементного приемника ИК-излучения 12 может быть использована линейка из N дискретных чувствительных элементов размером (0,05.. . 0,1) х (0,05...0,1) мм² и общей длиной порядка 10...13 мм. Такая линейка, помещенная в фокальную плоскость реальных ИК-объективов, перекрывает поле зрения по вертикали величиной в несколько угловых градусов и при вращении платформы обеспечивает обзор соответствующей зоны пространства.

С выхода N-элементного приемника ИК-излучения 12 N электрических (аналоговых) сигналов поступают в соответствующие каналы N-канального блока нормирующих усилителей 13, который обеспечивает выравнивание коэффициентов передачи сигналов, а также необходимую фильтрацию для получения максимального отношения принятого сигнала к собственному шуму элементов приемника ИК-излучения 12. Конструктивно N-элементный приемник ИК-излучения и N-канальный блок нормирующих усилителей могут быть объединены в единое фотоприемное устройство (ФПУ). Дальнейшая обработка сигналов сводится к их преобразованию к виду, необходимому для их передачи к устройству отображения информации 21, расположенному вне вращающейся платформы 1 на неподвижной части широкопольной ИК-СКО. Для этого с выхода N-канального блока нормирующих усилителей 13 сигналы поступают в соответствующие каналы N-канального аналого-цифрового преобразователя 14 и затем в электронный коммутатор 15, который управляется с помощью сигнала, задающего частоту дискретизации и поступающего с выхода датчика угла поворота платформы 19. С выхода электронного коммутатора 15 сигнал в виде последовательного кода, несущего информацию об интенсивности принятого инфракрасного излучения, поступает на первый вход формирователя полного информационного сигнала 17 (см. фиг.4), выполненного в виде последовательно соединенных мультиплексора 17-1 и интерфейса 17-2. При этом первый вход мультиплексора является первым входом формирователя информационного сигналя 17, на второй, третий и четвертый входы блока 17 (являющиеся вторым, третьим и четвертым входами мультиплексора 17-1) поступают сигналы с соответствующих выходов (первого, второго и третьего) блока формирования координат 16, в котором формируются и фиксируются данные о текущих координатах участков просматриваемого пространства, визируемых описанными выше оптическими средствами, с использованием сигналов, поступающих от датчика угла поворота платформы 19 и датчиков 6 и 7 угла разворота входных плоских зеркал. Блок 16 (см. фиг.3) выполнен в виде цифровых счетчиков импульсов 16-1,16-2,16-3, выходы которых являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока формирования координат 16, а входы цифровых счетчиков импульсов 16-1,16-2,16-3, являющиеся первым, вторым и третьим входами блока формирования координат 16, соединены соответственно с выходом датчика угла поворота платформы по горизонту 19, с выходом датчика 6 угла разворота входного плоского зеркала 2 и с выходом датчика 7 угла разворота входного плоского зеркала 3. При этом с датчика угла поворота платформы 19 поступают импульсы, количество которых за время оборота платформы 1 (для повышения точности передачи сигналов) равно отношению угла полного оборота по горизонту (360 град. ) к одной трети углового размера чувствительного элемента N-элементного приемника ИК-излучения 12 поперек линейки чувствительных элементов. Счетчик импульсов 16-1 выдает на вход блока 17 в виде цифры текущую координату по горизонту, отсчитываемую от некоторого фиксированного положения платформы 1, принятого за ноль в собственной системе координат широкопольной ИК-СКО. Фотоэлектрические датчики 6 и 7 угла разворота входных плоских зеркал 2, 3 при каждом развороте вырабатывают импульсы, фиксируемые счетчиками 16-2 и 16-3 соответственно и формирующие сигналы в цифровом виде, соответствующие номеру зоны по вертикали, отсчитываемому от некоторой фиксированной зоны. При этом, как было сказано выше, разворот входных плоских зеркал 2, 3 и изменение положения оптического переключателя 10 осуществляется с помощью соответствующих приводов 4, 5, 11 по сигналам (командам), формируемым блоком управления приводами 18 (см. фиг.5), который содержит цифровой счетчик импульсов 18-1, выход которого соединен с соответствующими входами схем совпадения 18-2 и 18-3. Причем первый вход блока управления приводами 18, являющийся входом цифрового счетчика импульсов 18-1, соединен с выходом датчика поворота платформы 19, а второй и третий входы блока управления приводами 18, являющиеся вторыми входами схем совпадения 18-2 и 18-3, соединены соответственно с первым и вторым выходами датчика 22 положения оптического переключателя 10. Первый, второй и третий выходы блока управления приводами 18, являющиеся выходом счетчика импульсов 18-1 и выходами первой и второй схем совпадения 18-2 и 18-3, соединены соответственно с приводом 11 изменения положения оптического переключателя 10, и с приводами 4, 5 разворота соответствующих входных плоских зеркал 2, 3.

Как уже было сказано выше, сигналы с выхода электронного коммутатора 15 в виде единого цифрового сигнала с частотой дискретизации, задаваемой датчиком угла разворота платформы 19, поступают в мультиплексор 17-1 формирователя информационного сигнала. На другие входы мультиплексора 17-1 поступают сигналы о текущих координатах, формируемых в блоке формирования координат 16 для получения полного информационного сигнала, передаваемого затем через интерфейс 17-2, соединенный с выходом мультиплексора 17-1 и входящий в состав формирователя информационного сигнала 17, в канал передачи информации 20 и дальше в устройство отображения информации 21, соединенное с выходом канала передачи информации 20 и расположенное вне вращающейся платформы 1 на неподвижной части широкопольной ИК-СКО. Текущее положение элемента просматриваемой зоны обзора по вертикали определяется углом наклона входного плоского зеркала (номером зоны) и положением элемента (номером элемента) в линейке N-элементного приемника ИК-излучения 12. Информация о номере зоны и номере элемента дает координату просматриваемого элемента пространства по вертикали, которая с соответствующей ей координатой по горизонту (из блока 16) позволяет в блоке 17 сформировать полный информационный сигнал, например, в виде последовательного кода, заключающего в себе информацию об интенсивности сигнала, поступающую с блока 15, и о текущих координатах по горизонту и по вертикали, поступающих из блока 16.

Как уже было отмечено выше, полный информационный сигнал, сформированный в формирователе информационного сигнала 17 и преобразованный с помощью интерфейса 17-2 к виду, необходимому для ввода в устройство 21 отображения информации (например, из последовательного кода в многоразрядный параллельный код), через канал передачи информации 20, выполненный, например, как в прототипе в виде высокочастотного коллекторного устройства, поступает в устройство отображения информации 21, являющееся, например, дисплеем персонального компьютера. На устройстве отображения информации воспроизводится изображение, соответствующее "тепловому" изображению осматриваемого пространства, например, в виде нескольких горизонтальных полос, каждая из которых отображает соответствующий сектор всего поля обзора по горизонту. Предусмотрены режимы отображения отдельного участка поля обзора в увеличенном масштабе и отображения координат выделенных объектов.

В ряде практических случаев для увеличения чувствительности и дальности наблюдения является целесообразной работа широкопольной ИК-СКО в уменьшенном поле обзора по вертикали (вплоть до одной зоны) с соответственно увеличенной частотой повторения информации, что достигается соответствующим разворотом входных зеркал 2, 3 с помощью элементов 4, 6, 5, 7, 18.

В ряде практических случаев из конструктивных соображений для направления принятого инфракрасного излучения на соответствующий ИК-объектив между входными плоскими зеркалами и соответствующими им ИК-объективами первой и второй ИК-оптических систем могут быть установлены и неподвижно закреплены на платформе направляющие зеркала с соответствующими углами наклона относительно ИК-объективов и входных плоских зеркал, как это показано, например, на фиг.1 (зеркало 25).

При этом, как уже отмечалось выше, в заявленной широкопольной ИК-СКО оптический переключатель может быть выполнен в виде малоинерционного малогабаритного плоского зеркала, датчик угла разворота платформы по горизонту и датчики угла разворота по вертикали входных плоских зеркал могут быть выполнены фотоэлектрическими, при этом разница углов наклона входных плоских зеркал по вертикали в начальном положении либо может быть выбрана равной одной четверти углового поля систематического обзора широкопольной инфракрасной системы кругового обзора по вертикали, либо может быть регулируемой.

Таким образом, для получения более широкого поля систематического обзора по вертикали в качестве наиболее экономичной системы в смысле использования времени обзора предлагается система поочередного обзора пространства двумя одинаковыми ИК-оптическими системами, включающими входные плоские зеркала с изменяемыми углами их наклона и ИК-объективы, попеременно работающими с одним общим N-элементным приемником ИК-излучения, что позволяет за время работы одного из входных плоских зеркал разворачивать другое входное плоское зеркало, заранее готовя обзор следующей зоны обзора по вертикали.

Предложенная широкопольная высокоразрешающая инфракрасная система кругового обзора обеспечивает повышение эффективности наблюдения на больших дальностях действия за счет увеличения поля систематического обзора пространства по вертикали до несколько десятков градусов при достаточно малом времени обзора.

Изобретение относится к технике ИК-систем наблюдения объектов по их собственному тепловому излучению в реальном масштабе времени. Система содержит установленные на платформе, вращающейся вокруг вертикальной оси, две ИК-оптические системы, выполненные в виде ИК-объективов и соответствующих им входных плоских зеркал с приводами и датчиками углов их разворота, которые оптическим переключателем поочередно сопрягаются с общим N-элементным приемником ИК-излучения, последовательно соединенным с N-канальным блоком предварительных усилителей, N-канальным аналого-цифровым преобразователем, электронным коммутатором, формирователем информационного сигнала и каналом передачи информации. Система содержит также блок управления приводами, блок формирования координат и расположенное вне платформы устройство отображения информации, связанное с каналом передачи информации. Достигаемым техническим результатом является повышение эффективности наблюдения ИК-систем кругового обзора за счет увеличения поля систематического обзора по вертикали при сохранении темпа обновления информации изменением наклона входного плоского зеркала (перемещением линии визирования) одной из упомянутых ИК-оптических систем во время обзора, проводимого другой ИК-оптической системой. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Широкопольная инфракрасная (ИК) система кругового обзора, содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу, вращающуюся преимущественно вокруг вертикальной оси, снабженную приводом вращения и датчиком угла поворота платформы по горизонту, установленные на платформе первую ИК-оптическую систему, содержащую ИК-объектив, последовательно соединенные N-элементный приемник ИК-излучения, N-канальный блок нормирующих усилителей, N-канальный аналого-цифровой преобразователь и электронный коммутатор, а также канал передачи информации, причем указанный ИК-объектив оптически сопряжен с N-элементным приемником ИК-излучения, содержащая также связанное с каналом передачи информации устройство отображения информации, расположенное вне платформы, отличающаяся тем, что на платформе установлена вторая ИК-оптическая система, содержащая ИК-объектив, аналогичный ИК-объективу первой ИК-оптической системы, оптически сопряженный с упомянутым N-элементным приемником ИК-излучения посредством оптического переключателя, установленного в месте пересечения сходящихся пучков ИК-излучения, принимаемых первой и второй ИК-оптическими системами, и снабженного приводом изменения положения и датчиком положения указанного оптического переключателя, при этом перед каждым ИК-объектом установлено по одному входному плоскому зеркалу с соответствующими углами наклона относительно друг друга и соответствующего ИК-объектива, каждое из указанных входных плоских зеркал снабжено соответствующими приводом дискретного разворота вокруг горизонтальной оси и датчиком угла разворота по вертикали, при этом на платформе также установлены блок управления приводами, соответствующие выходы которого связаны с приводами дискретного разворота вокруг горизонтальной оси указанных входных плоских зеркал и с приводом изменения положения оптического переключателя, блок формирования координат и формирователь информационного сигнала, при этом выход электронного коммутатора соединен с первым входом формирователя информационного сигнала, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока формирования координат, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика угла поворота платформы по горизонту и датчиков угла разворота по вертикали указанных входных плоских зеркал, кроме того, один из входов блока управления приводами соединен с выходом датчика угла поворота платформы по горизонту, а два других - с соответствующими выходами датчика положения оптического переключателя, причем выход датчика угла поворота платформы по горизонту соединен также с управляющим входом электронного коммутатора, а выход формирователя информационного сигнала соединен с входом канала передачи информации. 2. Широкопольная ИК-оптическая система кругового обзора по п. 1, отличающаяся тем, что оптический переключатель выполнен в виде малоинерционного плоского зеркала. 3. Широкопольная ИК-оптическая система кругового обзора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной из указанных ИК-оптических систем между входным плоским зеркалом и ИК-объективом дополнительно установлено неподвижное плоское зеркало с соответствующим углом наклона. 4. Широкопольная инфракрасная оптическая система кругового обзора по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что разница углов наклона указанных входных плоских зеркал по вертикали в начальном положении выбрана равной одной четверти углового поля систематического обзора широкопольной инфракрасной системы кругового обзора по вертикали. 5. Широкопольная инфракрасная оптическая система кругового обзора по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что разница углов наклона указанных входных плоских зеркал по вертикали в начальном положении является регулируемой.