УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ МЕСТА ВЫСТРЕЛА ИЗ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ Российский патент 2009 года по МПК F41H13/00 G01S3/782 

Изобретение относится к области вооружения, к устройствам, определяющим без участия человека выстрел в просматриваемой области на расстоянии прямой видимости относительно оптической оси приемной оптической системы, угловые координаты β_Г и β_В места выстрела из любого огнестрельного оружия, снабженного глушителем и пламегасителем.

Известно устройство, при помощи которого стрелок наводит оружие на цель - прицел ПОНД-4 (прицел оптический ночной - дневной), который позволяет сократить время прицеливания по сравнению со штатным оружием, повысить точность попадания за счет накладывания стрелком изображения прицельной марки или пятна от лазерного луча на цель. Прицел ПОНД-4 содержит объектив, электроннооптический преобразователь, переключатель режима работы, блок питания. Этот прицел имеет поле зрения (6,5-8) градусов, дальность прицеливания до 500 метров, вес 1,6 кг (журнал «защита и безопасность» №1, 1998 г., стр.16).

Недостатком прицела ПОНД-4 является обязательное участие человека, невозможность обнаружения выстрела из огнестрельного оружия с пламегасителем, малый угол поля обзора.

Известно устройство для определения местоположения стрелка на местности - патент РФ №2285272 С1, от 10.10.2007 г., принятое в качестве ближайшего аналога. Способ определения местоположения стрелка на местности заключается в том, что включается запись звуковых сигналов при регистрации ударных волн от пролетавшей сверхзвуковой пули и дульной волны от расширяющихся газов со среза ствола чувствительными элементами. Обработку этих сигналов осуществляют с помощью процессора, по результатам которой судят о местоположении источника звука. В этом устройстве регистрация ударных волн осуществляется не менее чем тремя чувствительными элементами, закрепленными неподвижно относительно оптической оси устройства видеозаписи. Синхронно с записью звуковых сигналов осуществляют запись видеоизображения вероятного местоположения источника звука с помощью, по крайней мере, одного устройства видеозаписи, установленного с возможностью изменения направления съемки и положения в пространстве. После обработки сигналов совмещают по времени момент прихода дульной волны и ближайший по времени к этому моменту кадр из записанного видеоряда, на который и наносят отметку о местоположении стрелка. При этом запись видеоизображения осуществляют в оптическом, или инфракрасном, или ином диапазоне.

Недостатком ближайшего аналога является обязательное участие человека, низкая точность определения места положения стрелка, обусловленная применением противником звуковых отвлекающих зарядов и глушителей, низкое быстродействие, вследствие чего неизбежны пропуски определения положения стрелков при ведении группового огневого контакта, обусловленное конечной скоростью распространения звуковой волны.

Задачей изобретения является создание устройства, обнаруживающего в контролируемой области пространства на расстоянии прямой видимости выстрел из любого огнестрельного оружия, снабженного глушителем и пламегасителем, а также определяющего угловые координаты выстрела: азимут β_Г и угол места β_В (и β_Г - угол в горизонтальной плоскости между оптической осью приемной оптической системы и линией наклонной дальности от центра объектива приемной оптической системы до места выстрела, β_В - угол в вертикальной плоскости между оптической осью приемной оптической системы и линией наклонной дальности от центра объектива приемной оптической системы до места выстрела).

Указанная задача решается в изобретении за счет того, что в устройстве, определяющем угловые координаты выстрела из огнестрельного оружия в просматриваемой области пространства на расстоянии прямой видимости, содержащем приемную оптическую систему (ПОС), оптически сопряженную через интерференционный фильтр (Ф) с матрицей фотоприемников (МФП), состоящей из М строк и N столбцов пикселов, и расположенной в фокальной плоскости ПОС, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, полупроводниковую память, по предложению автора, к адресным входам МФП, определяющих номер строки и номер столбца пикселов, подсоединены соответствующие выходы первого и второго дешифратора (ДШ), соответствующие входы этих дешифраторов соединены с соответствующими выходами первого и второго счетчика (СЧ). Выход МФП соединен с входом усилителя (У), к выходу которого присоединен вход первого и второго порогового элемента (ПЭ, при этом к выходу первого ПЭ присоединен вход первого формирователя импульса (ФИ) и первый вход первой схемы 2И. К выходу первого ФИ подсоединен R вход первого триггера (ТР), ко второму входу первой схемы 2И подсоединен выход второго ПЭ. К выходу первой схемы 2И присоединен запускающий вход генератора импульсов (ГИ), к выходу которого подсоединен счетный вход С третьего СЧ, к выходам которого подсоединены соответствующие входы третьего ДШ, а его выходы с 1 по К соединены с соответствующими входами схемы К ИЛИ. К выходу схемы К ИЛИ присоединена первым входом вторая схема 2И, к инверсному выходу которой подсоединена первым входом схема 4ИЛИ. К выходу с (К+1) по N третьего дешифратора ДШ подсоединен соответствующий вход схемы L ИЛИ, к инверсному выходу (N+1) третьего дешифратора ДШ присоединен третий вход схемы 4ИЛИ. К выходу схемы L ИЛИ присоединена первым входом третья схема 2И, при этом инверсный выход этой схемы соединен со вторым входом схемы 4ИЛИ. Инверсный выход второго порогового элемента ПЭ объединен со вторым входом второй и третьей схемы 2И, а выход схемы 4ИЛИ присоединен к S входу первого триггера ТР. К выходу старшего разряда первого ДШ через второй ФИ первым входом присоединена четвертая схема 2И, к выходу которой первым входом присоединена первая схема 2ИЛИ, второй вход которой присоединен к выходу "0" второго ДШ. Выход первой схемы 2ИЛИ присоединен к счетному входу С второго СЧ, к выходу Q первого ТР присоединена первым входом схема 4И, ко второму входу которой подсоединен выход третьего ФИ. К третьему входу схемы 4И присоединен второй вход четвертой схемы 2И и инверсный выход второго ТР, а к четвертому входу схемы 4И присоединен выход второй схемы 2ИЛИ, к первому входу которой присоединен выход четвертого ФИ. К выходу "0" первого ДШ присоединена первым входом третья схема 2ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом схемы 4И. Выход третьей схемы 2ИЛИ объединен со счетным входом С первого СЧ, с входом третьего ФИ, с входом R третьего СЧ. К выходу старшего разряда первого и второго ДШ соответственно присоединен первый и второй вход первой схемы 3И, инверсный выход которой подсоединен к S входу второго ТР, а к третьему входу первой схемы 3И присоединен выход Q третьего ТР. К соответствующему адресному входу МФП подсоединен соответствующий вход данных арифметического логического устройства (АЛУ). К инверсному выходу третьей схемы 2И присоединен S вход третьего триггера ТР, а к выходу третьей схемы 2И присоединен вход АЛУ, управляющий режимом записи, и счетный вход С прямого счета четвертого СЧ. К четвертому входу схемы 4ИЛИ подсоединены: четвертый вход схемы 4И, R вход первого, второго, четвертого счетчика СЧ, второго и третьего триггера ТР, АЛУ, выход второй схемы 2ИЛИ. К выходу P_D четвертого СЧ через инвертор НЕ подключен первый вход второй схемы 3И. Выход второй схемы 3И объединен со счетным входом С обратного счета четвертого СЧ и входом регистра Р, управляющим режимом формирования величины углов α и β на выходах данных Р. К соответствующему выходу данных АЛУ подсоединен соответствующий вход данных регистра Р, а к выходу АЛУ, информирующему о формировании значений углов α и β на выходах данных АЛУ, подсоединен вход Р, управляющий режимом записи. К третьему входу второй схемы 3И присоединен выход Q четвертого ТР, к R и S входу которого подсоединены соответственно первым выводом первый и второй резистор R, второй вывод которых объединен с входом четвертого ФИ и первой клеммой первой кнопки (КН), вторая клемма которой соединена с выходом источника питания (ИП). Выход P_D четвертого СЧ также присоединен к входу пятого ФИ, к выходу которого присоединен вход формирователя задержки (Ф3), выход которого соединен со вторым входом второй схемы 2ИЛИ. К R и S входу четвертого ТР также соответственно присоединены первая и вторая клемма второй К, третья клемма которой соединена с общим проводом устройства (землей). К выходу инвертора НЕ подсоединен первый вывод третьего резистора R, ко второму выводу третьего резистора R подключен анод светодиода D, а его катод объединен с общим проводом устройства (землей). К выходу Q второго ТР подсоединена первым входом третья схема 3И, второй вход которой присоединен к выходу третьего ФИ, третий вход третьей схемы 3И присоединен к выходу Q первого ТР, а выход третьей схемы 3И присоединен ко второму входу второй схемы 3И, выход второй схемы 3И предназначен также для формирования команды считывания адреса пиксела МФП с выходов данных регистра Р системе наведения.

Техническим результатом применения предлагаемого устройства является обнаружение выстрела из огнестрельного оружия на расстоянии прямой видимости в просматриваемой области пространства, определение его угловых координат относительно оптической оси поля зрения приемной оптической системы.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства, определяющего угловые координаты выстрела из огнестрельного оружия (для упрощения рисунка блок-схемы устройства показаны три разряда выхода данных первого, второго и третьего счетчика).

На фиг.2 изображена эпюра напряжений на выходе блоков устройства, определяющего угловые координаты выстрела из огнестрельного оружия. Номер блока соответствует номеру, изображенному по оси ординат эпюры напряжений.

Устройство, определяющее угловые координаты выстрела в просматриваемой области пространства на расстоянии прямой видимости, содержит приемную оптическую систему 1 (ПОС), оптически сопряженную через интерференционный фильтр 2 (Ф) с матрицей фотоприемников 3 (МФП), к адресным входам которой подсоединены соответствующие выходы первого дешифратора (ДШ) 4 и второго ДШ 5, входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетчика (СЧ) 6 и второго СЧ 7. Выход МФП 3 соединен с входом усилителя (У) 8, к выходу которого присоединен вход первого порогового элемента (ПЭ) 9 и второго ПЭ 10, а к выходу первого ПЭ 9 присоединен вход первого формирователя импульса (ФИ) 11 и первый вход первой схемы 2И 12. К выходу первого ФИ 11 подсоединен R вход первого триггера (ТР) 13, ко второму входу первой схемы 2И 12 подсоединен выход второго ПЭ 10. К выходу первой схемы 2И 12 присоединен запускающий вход генератора импульсов (ГИ) 14, к выходу которого подсоединен счетный вход С третьего СЧ 15, к выходам которого подсоединены соответствующие входы третьего ДШ 16, а его выход с 1 по К соединен с соответствующим входом схемы К ИЛИ 17. К выходу схемы К ИЛИ 17 присоединена первым входом вторая схема 2И 18, к инверсному выходу которой подсоединена первым входом схема 4ИЛИ 19. К выходу с (К+1) по N третьего дешифратора ДШ 16 подсоединен соответствующий вход схемы L ИЛИ 20, к инверсному выходу (N+1) третьего дешифратора ДШ 16 присоединен третий вход схемы 4ИЛИ 19. К выходу схемы L ИЛИ 20 присоединена первым входом третья схема 2И 21, при этом инверсный выход этой схемы соединен со вторым входом схемы 2ИЛИ 19. Инверсный выход второго порогового элемента ПЭ 10 объединен со вторым входом второй и третьей схемы 2И 18, 2И 21, а выход схемы 4ИЛИ 19 присоединен к S входу первого триггера ТР 13. К выходу старшего разряда первого ДШ 4 через второй ФИ 22 первым входом присоединена четвертая схема 2И 23, к выходу которой первым входом присоединена первая схема 2ИЛИ 24, второй вход которой присоединен к выходу "0" второго ДШ 5. Выход первой схемы 2ИЛИ 24 присоединен к счетному входу С второго СЧ 7, к выходу Q первого ТР 13 присоединена первым входом схема 4И 25, ко второму входу которой подсоединен выход третьего ФИ 26. К третьему входу схемы 4И 25 присоединен второй вход четвертой схемы 2И 23 и инверсный выход Q второго ТР 27, а к четвертому входу схемы 4И 25 присоединен выход второй схемы 2ИЛИ 28, к первому входу которой присоединен выход четвертого ФИ 29. К выходу "0" первого ДШ 4 присоединена первым входом третья схема 2ИЛИ 30, второй вход которой соединен с выходом схемы 4И 25. Выход третьей схемы 2ИЛИ 30 объединен со счетным входом первого СЧ 6, с входом третьего ФИ 26, с входом R третьего СЧ 15. К выходу старшего разряда первого и второго ДШ 4, ДШ 5 соответственно присоединен первый и второй вход первой схемы 3И 31, инверсный выход которой подсоединен к S входу второго ТР 27, а к третьему входу первой схемы 3И 31 присоединен выход Q третьего ТР 32. К соответствующему адресному входу МФП 3 подсоединен соответствующий вход данных арифметического логического устройства (АЛУ) 33. К инверсному выходу третьей схемы 2И 21 присоединен S вход третьего триггера ТР 32, а к выходу третьей схемы 2И 21 присоединен вход АЛУ 33, управляющий режимом записи, и счетный вход С прямого счета четвертого СЧ 34. К четвертому входу схемы 4ИЛИ 19 подсоединены: четвертый вход схемы 4И 25, R вход первого, второго, четвертого счетчика СЧ 6, СЧ 7, СЧ 34, второго и третьего триггера ТР 27, ТР 32, АЛУ 33, выход второй схемы 2ИЛИ 28. К выходу P_D четвертого СЧ 34 через инвертор НЕ 35 подключен первый вход второй схемы 3И 36. Выход второй схемы 3И 36 объединен со счетным входом С обратного счета четвертого СЧ 34 и входом регистра Р 37, управляющим режимом вырабатывания величины углов α и β на выходах данных Р 37. К соответствующему выходу данных АЛУ 33 подсоединен соответствующий вход данных регистра Р 37, а к выходу АЛУ 33, информирующему о формировании величины углов α и β на выходах данных АЛУ 33, подсоединен вход Р 37, управляющий режимом записи. К третьему входу второй схемы 3И 36 присоединен выход Q четвертого ТР 38, к R и S входу которого подсоединены соответственно первым выводом первый и второй резистор R 39, R 40, второй вывод которых объединен с входом четвертого ФИ 29 и первой клеммой первой кнопки (КН) 41, вторая клемма которой соединена с выходом источника питания (ИП) 42. Выход P_D четвертого СЧ 34 также присоединен к входу пятого ФИ 43, к выходу которого присоединен вход формирователя задержки (ФЗ) 44, выход которого соединен со вторым входом второй схемы 2ИЛИ 28. К R и S входу четвертого ТР 38 также соответственно присоединены первая и вторая клемма второй К 45, третья клемма которой соединена с общим проводом устройства (землей). К выходу инвертора НЕ 35 подсоединен первый вывод третьего резистора R 46, ко второму выводу которого подключен анод светодиода D 47, а его катод объединен с общим проводом устройства (землей). К выходу Q второго ТР 27 подсоединена первым входом третья схема 3И 48, второй вход которой присоединен к выходу третьего ФИ 26, третий вход третьей схемы 3И 48 присоединен к выходу Q первого ТР 13, а выход третьей схемы 3И 48 присоединен ко второму входу второй схемы 3И 36.

Устройство, определяющее в просматриваемой области пространства на дальности прямой видимости угловые координаты α и β выстрела в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно положения оптической оси приемной оптической системы (фиг.1, 2 ), работает следующим образом. При замыкании контактов первой кнопки (К) 41 напряжение +Е_ПИТ, вырабатываемое источником питания (ИП) 42, подается на вход питания микросхем устройства, при этом на выходе Q четвертого триггера ТР 38 формируется высокий уровень напряжения, так как второй и третий контакты второй кнопки К 45 нормально замкнуты, одновременно запускается четвертый формирователь импульса (ФИ) 29, вырабатывающий импульс напряжения низкого уровня длительностью Т1, которым через первый вход второй схемы 2ИЛИ 28 обнуляются выходы первого, второго, четвертого счетчиков СЧ 6, СЧ 7, СЧ 34, содержимое ячеек АЛУ 33, регистра Р 37, выход Q второго и третьего триггера ТР 27, ТР 32, а через четвертый вход схемы 4ИЛИ 19 устанавливается высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13. При этом на выходе "0" первого и второго дешифратора ДШ 4, ДШ 5 вырабатывается высокий уровень напряжения, которым соответственно через первый вход третьей схемы 2ИЛИ 30 и через второй вход первой схемы 2ИЛИ 24 на счетном входе С первого и второго счетчика СЧ 6, СЧ 7 формируется высокий уровень напряжения. Вследствие этого на выходе "1" первого и второго дешифратора ДШ 4, ДШ 5 сформируется высокий уровень напряжения, что соответствует адресу пиксела первой строки первого столбца МФП 3. При этом одновременно запускается третий формирователь импульса ФИ 26, вырабатывающий низкий уровень напряжения на втором входе схемы 4И 25 на интервал времени Т2, в течение которого запрещается формирование напряжения высокого уровня на выходе схемы 4И 25, т.е. формирование адреса следующего пиксела МФП 3, до получения результата сравнения уровня напряжения U, вырабатываемого на выходе усилителя У 8, с уровнем срабатывания U₁ первого порогового элемента ПЭ 9. Для исключения ложных срабатываний первого порогового элемента ПЭ 9 величина напряжения U₁ его уровня срабатывания устанавливается больше величины напряжения U на выходе первого усилителя У 8, обусловленной внутренними шумами пиксела МФП 3, усилителя У 8.

Если амплитуда напряжения U на выходе усилителя У 8 меньше уровня срабатывания U₁ первого порогового элемента ПЭ 9, то после окончания интервала времени Т2 на втором входе схемы 4И 25 установится высокий уровень напряжения, вызывающий вырабатывание на выходе этой схемы напряжения высокого уровня, которое увеличивает через третью схему 2ИЛИ 30 содержимое первого счетчика СЧ 6 на единицу, что в данном случае соответствует адресу пиксела второй строки первого столбца МФП 3. При каждом формировании адреса пиксела МФП 3 запускается третий формирователь импульса ФИ 26, вырабатывающий на втором входе схемы 4И 25 импульс напряжения низкого уровня длительностью Т2, по окончании которого на выходе схемы 4И 25, а следовательно и на втором входе третьей схемы 2ИЛИ 30 установится напряжение высокого уровня, формирующее следующий адрес пиксела МФП 3. Максимальное количество положительных перепадов напряжения, сосчитанных первым счетчиком СЧ 6, соответствует адресу последнего пиксела первого столбца МФП 3. Следующий положительный перепад напряжения на входе первого счетчика СЧ 6 вызовет формирование низкого уровня напряжения на выходе старшего разряда первого дешифратора ДШ 4, при этом запустится второй формирователь импульса ФИ 22, вырабатывающий импульс напряжения высокого уровня, длительностью Т1, которым через первый вход четвертой схемы 2И 23 и первый вход первой схемы 2ИЛИ 24 содержимое второго счетчика СЧ 7 увеличится на единицу, что соответствует формированию адреса второго столбца пикселов МФП 3. При этом высокий уровень напряжения на выходе "0" первого дешифратора ДШ 4 через первый вход третьей схемы 2ИЛИ 30 сформирует адрес пиксела первой строки МФП 3. В дальнейшем аналогично происходит опрос пикселов всех строк второго столбца МФП 3 и так далее для других столбцов. После формирования адреса пиксела последней строки последнего столбца МФП 3 появление следующего положительного перепада напряжения на входе первого счетчика СЧ 6 вызовет вырабатывание высокого уровня напряжения на выходе "0" первого и второго дешифратора ДШ 4, ДШ 5, которое соответственно через первый вход третьей схемы 2ИЛИ 30 и второй вход первой схемы 2ИЛИ 24 приведет к формированию высокого уровня напряжения на выходе младшего разряда первого и второго счетчика СЧ6, СЧ 7, что соответствует адресу пиксела первой строки первого столбца МФП 3. Цикл формирования адресов пикселов МФП 3 начинается снова и так далее.

Если амплитуда напряжения U на выходе усилителя У 8 больше уровня напряжения срабатывания U₁ первого порогового элемента ПЭ 9, то на выходе последнего вырабатывается напряжение высокого уровня, запускающее первый формирователь импульса ФИ 11, который вырабатывает импульс напряжения высокого уровня, длительностью Т1, вследствие чего формируется низкий уровень напряжения на Q выходе первого триггера ТР 13, запрещающий формирование высокого уровня напряжения на выходе схемы 4И 25, т.е. следующего адреса пиксела МФП 3. Одновременно запускается через первый вход первой схемы 2И 12 генератор импульсов ГИ 14, вырабатывающий импульсы напряжения с частотой F.

В момент выстрела из огнестрельного оружия излучается энергия инфракрасного диапазона, величина которой практически линейно растет до 80% максимальной величины, наступающей через интервал времени Т =(10-35) мс с момента выстрела (длительность интервала времени Т определяется калибром боеприпаса и химическим составом его воспламеняющегося вещества). Уровень излучаемой энергии инфракрасного диапазона при зажигании спички, зажигалки и т.п. увеличивается со скоростью на порядок меньше, чем при выстреле из огнестрельного оружия. Это отличие в скорости нарастания обнаруженной энергии инфракрасного диапазона используется для идентификации выстрела из огнестрельного оружия. Так как уровень излучаемой энергии инфракрасного диапазона с момента выстрела из огнестрельного оружия через интервал времени увеличивается не менее чем в N раз, то уровень срабатывания U₂ второго порогового элемента ПЭ 10 устанавливается больше, чем в N раз, уровня напряжения срабатывания U₂ первого порогового элемента ПЭ 9. При этом время начала и окончания интервала времени в течение которого должно быть зафиксировано срабатывание второго порогового элемента ПЭ 10, относительно момента срабатывания первого порогового элемента ПЭ 9, определяется максимальным и минимальным значением скорости V_max, V_min увеличения излучаемой энергии инфракрасного диапазона, зависящей от количества и параметра пороха, сгораемого при выстреле из огнестрельного оружия. Длительность интервала времени =- должна быть меньше минимальной длительности времени Т, через которое наступает максимум величины энергии, излучаемой в момент выстрела из огнестрельного оружия. Величина и определяется из соотношения:

где: U₂=N·U₁ - уровень срабатывания второго порогового элемента ПЭ 10,

V_min - минимальная скорость увеличения излучаемой энергии инфракрасного диапазона при выстреле из огнестрельного оружия,

V_max - максимальная скорость увеличения излучаемой энергии инфракрасного диапазона при выстреле из огнестрельного оружия,

N - число, показывающее во сколько раз уровень обнаруженной энергии второй раз больше уровня энергии, зафиксированной в первый раз, его величина определяется требованием минимизации времени ΔT.

Величина , и определяется количеством импульсов напряжения D, вырабатываемых генератором импульсов ГИ 14 и сосчитанных третьим счетчиком СЧ 15, с момента срабатывания первого порогового элемента ПЭ 9 до момента срабатывания второго порогового элемента ПЭ 10. Минимальное D_min и максимальное D_max количество этих импульсов определяется из соотношений:

В момент срабатывания второго порогового элемента ПЭ 10 на втором входе первой схемы 2И 12 сформируется низкий уровень напряжения, запрещающий вырабатывать импульсы напряжения генератору импульсов ГИ 14, а на втором входе второй и третьей схемы 2И 18, 2И 21 выработается высокий уровень напряжения. Если, на момент срабатывания второго порогового элемента ПЭ 10, количество сосчитанных импульсов напряжения D третьим счетчиком СЧ 15 меньше D_min, значит величина скорости V роста обнаруженной энергии инфракрасного диапазона больше известной максимальной величины скорости роста энергии V_max инфракрасного диапазона, выделяющейся при выстреле. При этом на одном из входов с 1 по К схемы К ИЛИ 17 сформируется высокий уровень напряжения, вызывающий формирование низкого уровня напряжения на инверсном выходе схемы 2И 18, которое через первый вход схемы 2ИЛИ 19 установит высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13. Вследствие этого через первый вход схемы 4И 25 на выходе третьей схемы 2ИЛИ 30 установится высокий уровень напряжения, которым обнуляется третий счетчик СЧ 15 и формируется адрес следующего пиксела МФП 3.

Если количество импульсов напряжения D, сосчитанных третьим счетчиком СЧ 15, достигает величины (D_max+1), значит величина скорости V роста обнаруженной энергии инфракрасного диапазона меньше минимальной величины скорости роста энергии V_min инфракрасного диапазона, выделяющейся при выстреле, при этом на инверсном выходе (N+1) дешифратора ДШ 16 сформируется высокий уровень напряжения, которым через третий вход схемы 4ИЛИ 19 установится высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13, вследствие этого через первый вход схемы 4И 25 на выходе третьей схемы 2ИЛИ 30 сформируется высокий уровень напряжения, которым обнуляется третий счетчик СЧ 15 и формируется следующий адрес пиксела МФП 3.

Если в момент срабатывания второго порогового элемента ПЭ 10 количество импульсов напряжения D, сосчитанных третьим счетчиком СЧ 15, находится в интервале от D_min пo D_max, что соответствует выстрелу из огнестрельного оружия, то высокий уровень напряжения на одном из выходов с (К+1) по N третьего дешифратора ДШ 16 вызовет формирование высокого уровня напряжения на выходе схемы L ИЛИ 20 и на выходе третьей схемы 2И 21, устанавливающее режим ввода АЛУ 33 адреса пиксела МФП 3, при этом содержимое четвертого счетчика СЧ 34 увеличится на единицу, а низкий уровень напряжения на инверсном выходе третьей схемы 2И 21 установит высокий уровень напряжения на выходе 6 третьего триггера ТР 32 и через второй вход схемы 4ИЛИ 19 установит высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13.

Величина угла по азимуту β и углу места α между направлением оптической оси ПОС 1 и направлением на место регистрации выстрела из огнестрельного оружия вычисляется в АЛУ 33 из соотношений:

где:- угол поля зрения объектива,

М_i - номер строки пиксела МФП 3,

N_i - номер столбца пиксела МФП 3,

М, N - количество строк и столбцов в МФП 3.

После вычисления угловых координат α и β обнаруженного выстрела из огнестрельного оружия на выходе АЛУ 33 вырабатывается импульс напряжения высокого уровня, устанавливающий режим записи регистру Р 37 (запоминающее устройство типа "первым вошел, первым вышел", П.Хоровиц, У.Хилл, стр.572, 1983 г., "МИР"), в течение которого запоминаются в первой ячейке Р 37 угловые координаты α и β.

При обнаружении других выстрелов из огнестрельного оружия пикселами МФП 3 за одно сканирование всей просматриваемой зоны угловые координаты α и β этих выстрелов запишутся в следующие по порядку ячейки регистра Р 37. С момента первой записи адреса пиксела МФП 3 в АЛУ 33 на выходе P_D четвертого счетчика СЧ 34 сформируется низкий уровень напряжения, устанавливающий высокий уровень напряжения на выходе инвертора НЕ 35, вследствие чего начинает светиться светодиод D 47, сигнализирующий оператору о регистрации выстрела из огнестрельного оружия. Содержимое четвертого счетчика СЧ 34 соответствует количеству зарегистрированных выстрелов из огнестрельного оружия за один просмотр контролируемого пространства, не отработанных оператором. При обнаружении выстрела из огнестрельного оружия будет зарегистрирован в АЛУ 37 адрес только первого опрашиваемого пиксела, на чувствительную поверхность которого попала эта энергия, так как на момент формирования второго и последующих адресов пикселов, зарегистрировавших энергию этого выстрела, на выходе усилителя У 8 выработается напряжение U с амплитудой больше, чем уровень срабатывания U₂ второго порогового элемента ПЭ 10. Это вызовет формирование высокого уровня напряжения на первом выходе третьего дешифратора ДШ 16, вследствие чего на инверсном выходе второй схемы 2И 18 установится напряжение низкого уровня, которое через первый вход схемы 4ИЛИ 19 установит высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13, а следовательно, и на первом входе схемы 4И 25. В момент формирования высокого уровня напряжения на втором входе схемы 4И 25 на выходе третьей схемы 2ИЛИ 30 выработается высокий уровень напряжения, обнуляющий содержимое третьего счетчика СЧ 15 и вырабатывающий адрес следующего пиксела МФП 3 на выходах первого счетчика СЧ 6.

При формировании адреса пиксела МФП 3 во время уменьшения уровня энергии инфракрасного диапазона, выделяющейся при выстреле из огнестрельного оружия, возможна ситуация, когда уровень напряжения U на выходе усилителя У 8 больше уровня срабатывания U₁ первого порогового элемента ПЭ 9, но меньше уровня срабатывания U₂ второго порогового элемента ПЭ 10. В этом случае на инверсном выходе D_N+1 третьего дешифратора ДШ 16 сформируется напряжение низкого уровня, которое через третий вход схемы 4ИЛИ 19 установит высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13, которое через схему 4И 25 установит высокий уровень напряжения на выходе третьей схемы 2ИЛИ 30, обнуляющее третий счетчик СЧ 15 и формирующее следующий адрес пиксела МФП 3.

В момент формирования адреса последнего пиксела МФП 3, при регистрации адреса даже одного пиксела МФП 3, на инверсном выходе первой схемы 3И 31 сформируется низкий уровень напряжения, устанавливающий высокий уровень напряжения на Q выходе второго триггера ТР 27, при этом низкий уровень напряжения на инверсном выходе этого триггера запрещает через третий вход схемы 4И 25 формирование адресов пикселов МФП 3. При формировании адреса последнего пиксела МФП 3 высокий уровень напряжения на выходе второй схемы 3И 36 сформируется в момент формирования высокого уровня напряжения на втором входе второй схемы 3И 36, который наступит после окончания интервала времени Т2, если не было зафиксировано срабатывание первого порогового элемента ПЭ 9, либо после формирования высокого уровня напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13. Высокий уровень напряжения на выходе второй схемы 3И 36 устанавливает режим считывания адреса первого пиксела регистру Р 37, также этот высокий уровень напряжения является командой системе наведения для считывания первого запомненного адреса, при этом содержимое четвертого счетчика СЧ 34 уменьшится на единицу. Считывание угловых координат второго зарегистрированного выстрела из регистра Р 37 осуществляется в момент замыкания оператором первого контакта второй кнопки К 45 на "землю" (кнопка К 45 с самовозвратом) и так далее аналогично для считывания угловых координат других обнаруженных выстрелов. При считывании угловых координат последнего запомненного выстрела из регистра Р 37 на выходе P_D четвертого счетчика СЧ 34 (P_D- сигнал "заема", характеризующий нулевое состояние выходов счетчика) формируется высокий уровень напряжения, которым запускается пятый формирователь импульса ФИ 43, запускающий формирователь задержки (ФЗ) 44, вырабатывающий импульс напряжения низкого уровня, длительностью Т1, через интервал времени Т3, необходимый для считывания данных системе наведения, которым через второй вход второй схемы 2ИЛИ 28 обнуляется содержимое счетчиков СЧ 6, СЧ 7, СЧ 34, АЛУ 33, регистра Р 37, устанавливается низкий уровень напряжения на выходе Q второго и третьего триггера ТР 27, ТР 32, а через третий вход схемы 4ИЛИ 19 формируется высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 13 и работа всего устройства начинается сначала, как при включении источника питания ИП 42.

В заключение можно сделать вывод о том, что предлагаемым устройством осуществляется непрерывный контроль обозреваемого пространства с целью обнаружения выстрела из огнестрельного оружия на дальности прямой видимости, определения направления на место регистрации выстрела для наведения видеотехники, фиксирующей ситуацию крупным планом, или в автоматическом режиме наведения оружия для уничтожения объекта, произведшего выстрел, либо в ручном режиме определения оператором на экране монитора места поражения непосредственно на цели.

Изобретение позволило получить технический результат, а именно регистрировать в просматриваемой зоне на расстоянии прямой видимости выстрел из огнестрельного оружия и определять угловые координаты α и β выстрела в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно оптической оси приемной оптической системы, совпадающей с полем зрения центрального пиксела МФП 3.

Изобретение относится к области вооружения. Технический результат - повышение точности обнаружения. В момент выстрела из любого огнестрельного оружия вырабатывается энергия в инфракрасной области спектра. Предлагается устройство, автоматически регистрирующее выстрел из огнестрельного оружия в обозреваемой области пространства на расстоянии прямой видимости, вырабатывающее его угловые координаты в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно оптической оси поля зрения приемной оптической системы. Достигается это регистрацией энергии инфракрасного диапазона, определением величины скорости ее изменения и сравнением с известными наименьшей и наибольшей величинами скорости изменения энергии, выделяющейся при выстреле из огнестрельного оружия. Угловые координаты выстрела определяются адресом (номером) пиксела матрицы фотоприемников, принявшего эту энергию. 2 ил.

Устройство для определения угловых координат места выстрела из огнестрельного оружия, содержащее приемную оптическую систему, отличающееся тем, что оно снабжено интерференционным фильтром, матрицей фотоприемников (МФП) с пикселями, усилителем (У), тремя дешифраторами (ДШ), четырьмя счетчиками (СЧ), двумя пороговыми элементами (ПЭ), пятью формирователями импульсов (ФИ), генератором импульсов (ГИ), четырьмя триггерами (ТР), арифметическим логическим устройством (АЛУ), инвертором НЕ, регистром (Р), формирователем задержки (ФЗ), четырьмя схемами 2И, тремя схемами 3И, схемой 4И, тремя схемами 2ИЛИ, схемой 4ИЛИ, схемой К ИЛИ, схемой L ИЛИ, тремя резисторами, двумя кнопками (КН), светодиодом, источником питания (ИП), при этом к адресным входам МФП, определяющим номер строки и номер столбца пикселей, подсоединены соответствующие выходы первого и второго ДШ, соответствующие входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго СЧ, выход МФП соединен с входом У, к выходу которого присоединен вход первого и второго ПЭ, к выходу первого ПЭ присоединен вход первого ФИ и первый вход первой схемы 2И, к выходу первого ФИ подсоединен R вход первого ТР, ко второму входу первой схемы 2И подсоединен выход второго ПЭ, к выходу первой схемы 2И присоединен запускающий вход ГИ, к выходу которого подсоединен счетный вход С третьего СЧ, к выходам которого соответственно подсоединены соответствующие входы третьего ДШ, а его выходы с 1 по К соединены с соответствующими входами схемы К ИЛИ, к выходу схемы К ИЛИ присоединена первым входом вторая схема 2И, к инверсному выходу которой подсоединена первым входом схема 4ИЛИ, к выходу с (К+1) по N третьего ДШ подсоединен соответствующий вход схемы L ИЛИ, к инверсному выходу (N+1) третьего ДШ присоединен третий вход схемы 4ИЛИ, к выходу схемы L ИЛИ присоединена первым входом третья схема 2И, при этом инверсный выход этой схемы соединен со вторым входом схемы 4ИЛИ, инверсный выход второго ПЭ объединен со вторым входом второй и третьей схемы 2И, а выход схемы 4ИЛИ присоединен к S входу первого ТР, к выходу старшего разряда первого ДШ через второй ФИ первым входом присоединена четвертая схема 2И, к выходу которой первым входом присоединена первая схема 2ИЛИ, второй вход которой присоединен к выходу "О" второго ДШ, выход первой схемы 2ИЛИ присоединен к счетному входу С второго СЧ, к выходу Q первого ТР присоединена первым входом схема 4И, ко второму входу которой подсоединен выход третьего ФИ, к третьему входу схемы 4И присоединен второй вход четвертой схемы 2И и инверсный выход второго ТР, а к четвертому входу схемы 4И присоединен выход второй схемы 2ИЛИ, к первому входу которой присоединен выход четвертого ФИ, к выходу "О" первого ДШ присоединена первым входом третья схема 2ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом схемы 4И, выход третьей схемы 2ИЛИ объединен со счетным входом первого СЧ, с входом третьего ФИ, с входом R третьего СЧ, к выходу старшего разряда первого и второго ДШ соответственно присоединен первый и второй вход первой схемы 3И, инверсный выход которой подсоединен к S входу второго ТР, а к третьему входу первой схемы 2И присоединен выход Q третьего ТР, к соответствующему адресному входу МФП подсоединен соответствующий вход данных АЛУ, к инверсному выходу третьей схемы 2И присоединен S вход третьего ТР, а к выходу третьей схемы 2И присоединен вход АЛУ, управляющий режимом записи, и счетный вход С прямого счета четвертого СЧ, к четвертому входу схемы 4ИЛИ подсоединены: четвертый вход схемы 4И, R вход первого, второго, четвертого СЧ, второго и третьего ТР, АЛУ, выход второй схемы 2ИЛИ, к выходу P_D четвертого СЧ через инвертор НЕ подключен первый вход второй схемы ЗИ, выход второй схемы ЗИ объединен со счетным входом С обратного счета четвертого СЧ и входом Р, управляющим режимом формирования величины углов азимута (α) и места (β) на выходах данных Р, к выходу данных АЛУ подсоединен соответствующий вход данных Р, а к выходу АЛУ, информирующему о формировании значений углов α и β на выходах данных АЛУ, подсоединен вход Р, управляющий режимом записи, к третьему входу второй схемы ЗИ присоединен выход Q четвертого ТР, к R и S входу которого подсоединены соответственно первым выводом первый и второй резисторы, второй вывод которых объединен с входом четвертого ФИ и первой клеммой первой КН, вторая клемма которой соединена с выходом ИП, выход P_D четвертого СЧ также присоединен к входу пятого ФИ, к выходу которого присоединен вход Ф3, выход которого соединен со вторым входом второй схемы 2ИЛИ, к R и S входу четвертого ТР также соответственно присоединены первая и вторая клемма второй К, третья клемма которой соединена с общим проводом устройства, к выходу инвертора НЕ подсоединен первый вывод третьего резистора, ко второму выводу третьего резистора подключен анод светодиода D, а его катод объединен с общим проводом устройства, к выходу Q второго ТР подсоединена первым входом третья схема 3И, второй вход которой присоединен к выходу третьего ФИ, третий вход третьей схемы ЗИ присоединен к выходу Q первого ТР, а выход третьей схемы ЗИ присоединен ко второму входу второй схемы ЗИ, выход второй схемы ЗИ предназначен для формирования команды считывания адреса пикселя МФП с выходов данных регистра Р системе наведения.