БОРТОВАЯ СИСТЕМА ИНДИКАЦИИ ОСВЕЩЕННОСТИ НИЗКИХ УРОВНЕЙ Российский патент 2008 года по МПК G01J1/42 

Изобретение относится к технике бортовых устройств контроля и индикации освещенности, в частности освещенности низких уровней, существующей, например, в сумерках и ночью, и может использоваться для определения целесообразности применения очков ночного видения (ОНВ) при управлении летательными аппаратами или морскими и речными судами различного назначения в условиях недостаточной освещенности.

Известна бортовая система индикации освещенности ГЕО-КПП, разработанная НПО «Геофизика-НВ», г.Москва, РФ, для оценки совместимости по спектральным и энергетическим характеристикам адаптированного внутрикабинного осветительного и внутреннего светотехнического оборудования летательных аппаратов с пилотажными ОНВ. (см. рекламный проспект НПО "Геофизика" 2002 г.). Конструктивно устройство выполнено в виде двух блоков: оптико-электронного, включающего собственно фотоприемный блок и электронную систему обработки фотоэлектрического сигнала в цифровой, и внешнего (по отношению к оптико-электронному блоку) индикатора с цифровым табло, на котором представляется цифровая информация об уровне освещенности внутрикабинного пространства. Оптико-электронный блок и индикатор соединяют соответствующим кабелем.

Фотоприемный блок данной системы работает при достаточно высоком уровне освещенности (10⁵÷10⁴ лк) и обеспечивает контроль освещенности только в пределах кабины. В результате система ГЕО-КПП непригодна для оценки целесообразности применения ОНВ при управлении летательным аппаратом из-за неспособности контролировать освещенность низких уровней (10^-1÷10^-4), существующую за пределами кабины.

Известна принятая за прототип система индикации освещенности низких уровней с цифровым отсчетом ИНО-1Ц, разработанная ФГУП «ЦКБ «Точприбор», РФ, г.Новосибирск. Система состоит из фотоприемного блока и индикаторного блока с цифровым табло. За счет использования более чувствительного, по сравнению с системой ГЕО-КПП, фотоприемного блока устройство ИНО-1Ц способно измерять освещенности низких уровней (в диапазоне 199,9÷2×10^-4 лк), создаваемые искусственным или естественным светом, источники которого расположены произвольным образом относительно фотоприемного блока, в том числе и за пределами кабины аппарата (см. рекламный проспект ФГУП «ЦКБ «Точприбор», 2002 г.). Устройство может использоваться в качестве бортовой системы индикации освещенности закабинного пространства как летательных аппаратов, так и различных морских и речных судов.

Недостаток данного устройства состоит в том, что система, выдавая цифровую величину уровня естественной ночной освещенности (ЕНО), не сопоставляет ее с конкретной ситуацией, например с дальностью видимости, высотой полета, яркостью фоновой поверхности. Для принятия решения о применении ОНВ пилот (или командир судна) должен сопоставить показания цифрового табло индикатора с показаниями других приборов, руководствуясь при этом собственным опытом. Принять оперативное решение в таких условиях практически не представляется возможным.

Настоящее изобретение решает задачу оперативного определения целесообразности применения ОНВ при управлении летательными аппаратами, морскими и речными судами в условиях ограниченной видимости.

Для решения этой задачи в известную бортовую систему индикации освещенности низких уровней, содержащую последовательно соединенные фотоприемный блок и индикаторный блок с цифровым табло, введены второй фотоприемный блок и блок электронной обработки, состоящий из последовательно соединенных генератора опорного сигнала, блока корректировки опорного сигнала, второй вход которого подключен к выходу блока обмена сигналом бортового радиоэлектронного оборудования, компаратора, соединенного своим вторым входом с выходом второго фотоприемного блока, и четырехуровневого порогового устройства, второй вход которого подключен к выходу первого фотоприемного блока, а индикаторный блок дополнительно содержит сопряженный с цифровым табло стрелочный указатель с приводом, соединенным с выходом первого фотоприемного блока и первым выходом четырехуровневого порогового устройства, причем цифровое табло выполнено в виде четырех секторов, каждый из которых состоит из цифрового и цветового сегментов, и цифровые сегменты всех четырех секторов подключены ко второму выходу порогового устройства.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 представлен пример размещения первого и второго фотоприемных блоков на летательном аппарате, например вертолете.

Предлагаемое устройство содержит первый фотоприемный блок 1, второй фотоприемный блок 2, блок электронной обработки 3, состоящий из последовательно соединенных генератора 4 опорного сигнала, блока 5 корректировки опорного сигнала, компаратора 6, второй вход которого подключен к выходу второго фотоприемного блока 2, и четырехуровневое пороговое устройство 7, второй вход которого соединен с выходом первого фотоприемного блока 1. Устройство содержит также индикаторный блок 8, включающий соединенный с выходом первого фотоприемного блока 1 и первым выходом четырехуровневого порогового устройства 7 привод 9, на котором установлен стрелочный указатель 10, сопряженный с цифровым табло 11. Цифровое табло 11 разбито на четыре сектора индикации 12, 13, 14, 15, каждый из которых состоит из двух сегментов. Один из сегментов каждого из секторов, например верхний (как показано на фиг.1), предназначен для отображения цифровой информации о текущем значении освещенности закабинного пространства, а другой сегмент, в данном случае нижний, окрашен в определенный цвет, соответствующий определенной степени целесообразности применения ОНВ. Этот цвет определяется в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации прибора. Например, как показано на фиг.1, нижний сегмент сектора 12 окрашен в желтый цвет, это соответствует ситуации, когда применение ОНВ невозможно; нижний сегмент сектора 13 окрашен в синий цвет, что соответствует ситуации, когда применение ОНВ возможно с определенным ограничением по выполнению некоторых режимов полета; нижний сегмент сектора 14 окрашен в зеленый цвет, что соответствует возможности применения ОНВ без ограничений; нижний сегмент сектора 15 окрашен в красный цвет, что соответствует ситуации, когда закабинное пространство имеет высокий уровень освещенности (например, в светлое время суток) и в применении ОНВ нет никакой необходимости. Цифровые сегменты всех четырех секторов подключены ко второму выходу четырехуровневого порогового устройства 7.

На фиг.1 представлен также блок 16 обмена сигналом бортового радиоэлектронного оборудования, который не входит в состав предлагаемого устройства, а является штатным системным блоком летательного аппарата или корабля. Его выход соединен со вторым входом блока 5 корректировки опорного сигнала. Блок 16 участвует в работе предлагаемого устройства.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере его установки на летательном аппарате, например вертолете.

Первый фотоприемный блок 1 обеспечивает измерение уровня горизонтальной ЕНО (см. фиг.2), преобразуя ее величину в соответствующий электрический сигнал. Второй фотоприемный блок 2 обеспечивает измерение уровня ЕНО на входном зрачке объективов ОНВ (см. фиг.2), преобразуя ее величину в соответствующий электрический сигнал. Генератор 4 опорного сигнала блока 3 электронной обработки вырабатывает опорный электрический сигнал, соответствующий оптическому сигналу на входе фотоприемного блока 2 при определенной высоте полета летательного аппарата в нормируемых условиях, характеризуемых определенной величиной ЕНО, метеорологической дальностью видимости (МДВ) и яркостью L_ф фоновой поверхности при работе по стандартному летне-осеннему или зимнему фону подстилающей поверхности земли. Таким образом, характер опорного сигнала, регистрируемого в процессе проведения настройки устройства в реальных условиях, близких к нормируемым, зависит от времени года. Опорный сигнал с выхода генератора 4 опорного сигнала подается в блок 5 корректировки опорного сигнала. Корректировка производится с учетом данных о текущей высоте полета, полученных со штатного системного блока 16 обмена сигналом бортового радиоэлектронного оборудования летательного аппарата. Скорректированный в блоке 5 сигнал поступает в компаратор 6, где происходит сравнение этого сигнала с выходным сигналом второго фотоприемного блока 2, учитывающее уровни ЕНО, МДВ и L_ф, и выработка результирующего сигнала (соответствующего уровню ЕНО с учетом освещенности на земле и прозрачности атмосферы). С выхода компаратора 6 этот сигнал поступает на первый вход четырехуровневого порогового устройства 7. С первого своего выхода четырехуровневое пороговое устройство 7 выдает сигнал, поступающий в привод 9 индикаторного блока 8. В зависимости от уровня этого сигнала привод 9 осуществляет перемещение стрелочного указателя 10 и устанавливает его в соответствующем секторе индикации (12, 13, 14 или 15). Одновременно в цифровой сегмент этого сектора со второго выхода четырехуровневого порогового устройства 7 поступает сигнал, отображающий в этом сегменте в цифровом виде уровень ЕНО. По окраске цветового сегмента этого сектора (в соответствии с упомянутой выше инструкцией к прибору) пилот принимает оперативное решение о целесообразности применения ОНВ.

На примере, изложенном выше, это означает, что, если стрелочный указатель установился в секторе с желтым цветовым сегментом, применение ОНВ невозможно; если в секторе с синим цветовым сегментом, применение ОНВ возможно с ограничениями; стрелочный указатель в секторе с зеленым цветовым сегментом означает возможность применения ОНВ без ограничений.

Текущее значение ЕНО, представленное в цифровом сегменте соответствующего сектора, обновляется каждые 20 с.

Таким образом, за счет введения второго фотоприемного блока 2 и соответствующего блока 3 электронной обработки обеспечивается не только измерение уровня ЕНО, но и сопоставление измеренной величины с конкретными метеорологическими условиями за пределами кабины, а выполнение цифрового табло в виде четырех секторов, каждый из которых имеет цифровой и цветовой сегменты, позволяет прибору выдавать наглядную информацию о возможности применения ОНВ. Пилот (или капитан судна) может принять решение о целесообразности применения ОНВ просто по положению стрелочного указателя 10 на цифровом табло 11.

Были изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства и проведены его испытания при установке на вертолете.

Фотоприемные блоки 1 и 2 изготавливались на основе кремниевых фотодиодов ФД7К. Конструкция каждого фотоприемного блока 1 и 2 выполнена в виде герметизированного моноблока. Предусмотрена электрическая развязка каждого из фотоприемных блоков 1 и 2 по отношению к блоку 3 электронной обработки, установленному в кабине пилота вместе с индикаторным блоком 8.

Элементы электронного блока 3: генератор 4 опорного сигнала, блок 5 корректировки опорного сигнала, компаратор 6 и четырехуровневое пороговое устройство 7 выполнялись по обычным, известным схемам. Табло 11 выполнялось на основе светодиодных индикаторов серии SМД142РР.

Проведенные испытания показали, что предлагаемое устройство обеспечивает оперативное определение целесообразности применения ОНВ при управлении летательным аппаратом, причем делает это с учетом реальных текущих значений ЕНО, МДВ и L_ф, выдавая одновременно данные о соответствующем уровне ЕНО в цифровом виде.

Изобретение относится к бортовым устройствам контроля и индикации освещенности, в частности освещенности низких уровней, существующей, например, в сумерках и ночью, и может использоваться для оперативного определения целесообразности применения очков ночного видения (ОНВ) при управлении летательными аппаратами или морскими и речными судами различного назначения в условиях недостаточной освещенности. Система содержит два фотоприемных блока, блок электронной обработки и индикаторный блок с цифровым табло и стрелочным указателем. Цифровое табло выполнено в виде четырех секторов, каждый из которых содержит цифровой и цветовой сегменты. В результате на табло в его цифровом сегменте выдается информация о текущем значении уровня естественной ночной освещенности (ЕНО) в цифровом виде, а положение стрелочного указателя на определенном цветовом сегменте определяется путем сопоставления измеренного уровня ЕНО с конкретными метеорологическими условиями за пределами кабины. Это позволяет принять оперативное решение о целесообразности применения ОНВ по положению стрелочного указателя на цифровом табло. 2 ил.

Бортовая система индикации освещенности низких уровней, содержащая последовательно соединенные фотоприемный блок и индикаторный блок с цифровым табло, отличающаяся тем, что в нее введены второй фотоприемный блок и блок электронной обработки, состоящий из последовательно соединенных генератора опорного сигнала, блока корректировки опорного сигнала, второй вход которого подключен к выходу блока обмена сигналом бортового радиоэлектронного оборудования, компаратора, соединенного своим вторым входом с выходом второго фотоприемного блока, и четырехуровневого порогового устройства, второй вход которого подключен к выходу первого фотоприемного блока, а индикаторный блок дополнительно содержит сопряженный с цифровым табло стрелочный указатель с приводом, соединенным с выходом первого фотоприемного блока и первым выходом четырехуровневого порогового устройства, причем цифровое табло выполнено в виде четырех секторов, каждый из которых состоит из цифрового и цветового сегментов, и цифровые сегменты всех четырех секторов подключены ко второму выходу четырехуровневого порогового устройства.