ИНФРАКРАСНАЯ СИСТЕМА КРУГОВОГО ОБЗОРА Российский патент 2012 года по МПК G01S3/78 

Заявляемое изобретение относится к технике инфракрасных (ИК) систем оптического приборостроения и может быть использовано в наблюдательных и прицельных системах кругового обзора.

Известно устройство ИК-системы кругового обзора по патенту US 4221966, опубл. 09.09.1980 г., содержащее неподвижное основание, на котором установлена платформа с возможностью вращения относительно вертикальной оси. Поворот платформы по горизонту осуществляется приводом и контролируется датчиком угла поворота платформы, соответствующие узлы которых установлены на вращающейся платформе и неподвижном основании. На вращающейся платформе жестко установлена ИК-система, содержащая ИК-объектив, который оптически сопряжен с N-элементным (многоэлементным) приемником ИК-излучения. Приемник ИК-излучения соединен с замкнутой системой охлаждения и подключен к последовательно соединенным N-канальному блоку нормирующих усилителей, N-канальному аналого-цифровому преобразователю и электронному коммутатору. Известная ИК-система содержит также канал передачи информации, связанный с устройством отображения информации и управления, который выполнен в виде персонального компьютера с дисплеем и расположен вне платформы.

Недостатками данного устройства являются:

- наличие высокочастотного коллекторного устройства, требующего специальных схем управления;

- наличие фонов при работе устройства, для устранения которых требуются специальные схемы и технические методы.

Известна также ИК-система кругового обзора по патенту RU 2189049 С1, опубл. 10.09.2002, содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу, вращающуюся преимущественно вокруг вертикальной оси, снабженную приводом и датчиком угла поворота платформы по горизонту. На платформе установлены: ИК-оптическая система, содержащая ИК-объектив, последовательно соединенные N-элементный приемник ИК-излучения, N-канальный аналого-цифровой преобразователь и электронный коммутатор, а также канал передачи информации, расположенный вне платформы.

Недостатками известного аналога являются:

- недостаточно высокое качество изображения информации, передаваемое с вращающейся платформы через высокочастотное коллекторное устройство в устройство отображения,

- недостаточная помехозащищенность передаваемых вращающейся платформой сигналов,

- низкая скорость вращения платформы.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является ИК-система кругового обзора, в которой скорость вращения обзора ИК-системы увеличена до 60 оборотов в минуту, по патенту RU 94722 U1, опубл. 27.05.2010, содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу с расположенным на ней вращающимся, преимущественно вокруг вертикальной оси, оптико-механическим блоком с фотоприемным устройством и блоком предварительной обработки сигналов, снабженными приводом вращения и датчиком угла поворота по горизонту. В оптико-механическом блоке установлена ИК-оптическая система, оптически сопряженная с фотоприемным устройством и связанная с блоком предварительной обработки. Блок предварительной обработки связан с неподвижным основанием, состоящим из видеоконтрольного устройства и блока обработки оптического изображения. Сопряжение вращающегося оптико-механического блока с фотоприемным устройством и блока предварительной обработки сигналов с неподвижным основанием выполнено через блок передачи данных по оптоволокну.

Недостатками ближайшего аналога являются:

- геометрические шумы в фотоприемном устройстве,

- недостаточно четкое выделение перепада интенсивности изображения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является повышение эффективности наблюдения ИК-системы кругового обзора.

Технический результат заключается в том, что в 4-5 раз повышается качество получаемого изображения ИК-системы кругового обзора.

Задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что:

- в известной ИК-системе кругового обзора, содержащей неподвижное основание, установленную на нем платформу с расположенным на ней, вращающимся преимущественно вокруг вертикальной оси оптико-механическим блоком с фотоприемным устройством и блоком предварительной обработки сигналов, снабженным приводом вращения и датчиком угла поворота по горизонту, установленную в оптико-механическом блоке ИК-оптическую систему, оптически сопряженную с фотоприемным устройством и связанную с блоком предварительной обработки сигналов, который, в свою очередь, связан с неподвижным основанием через блок передачи данных по оптоволокну;

- оптико-механический блок выполнен, по меньшей мере, из двух каналов для разных спектральных диапазонов длин волн;

- каналы для разных спектральных диапазонов длин волн соединены через модули преобразования с модулями блока предварительной обработки сигналов;

- модули блока предварительной обработки сигналов установлены в блоке электронной обработки сигналов;

- сигналы обрабатываются в модулях вычисления;

- модули вычисления соединены через плату контроллера с блоком передачи данных по оптоволокну.

В инфракрасной системе кругового обзора новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют значительно увеличить обзор в различных спектральных диапазонах, более качественно и надежно передавать оцифрованные, предварительно обработанные сигналы с помощью оптоволоконного кабеля, увеличить помехозащищенность и четкость передаваемых сигналов, что значительно повышает информативность и эффективность наблюдения ИК-системы кругового обзора.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема ИК-системы кругового обзора.

Инфракрасная система кругового обзора содержит неподвижное основание 1, установленную на нем платформу 2. На платформе 2 расположен вращающийся преимущественно вокруг вертикальной оси оптико-механический блок 3 с фотоприемными устройствами 4, 5, модули преобразования 8, 9. В модулях преобразования 8, 9 формируется кадровый сигнал в цифровом виде и далее подается в модули блока предварительной обработки сигнала 11 блока электронной обработки 10. В блоке электронной обработки 10 размещен модуль контроллера 12, в котором разделены плата контролера 16 и плата вычислителя 17. В блоке электронной обработки 10 также предусмотрены три вычислительных блока 13, 14 15. Обработанный сигнал далее через плату контроллера 16 подается в блок оптоволоконной передачи данных 18. К блокам фотоприемных устройств 4, 5 подключены модули фильтров 6, 7 соответственно.

Оптико-механический блок 3 снабжен приводом вращения 19 и датчиком угла поворота по горизонту 20.

Платформа 2 выполнена гиростабилизированной.

Устройство работает следующим образом.

Сканирование поля обзора по горизонту обеспечивается вращением вокруг вертикальной оси оптико-механического блока 3, снабженного датчиком угла поворота 20 и приводом вращения 19. Сформированное оптико-механическим блоком 3 ИК-изображение фокусируется на фотоприемных устройствах 4, 5. ИК-изображение поступает в модули преобразования 8, 9, где они оцифровываются. Далее поступают в модули (условно не показаны) блока предварительной обработки 11, установленного в блоке электронной обработки 10, где изображения предварительно обрабатываются и убираются геометрические шумы при формировании кадра. Блоки 13, 14, 15 в блоке электронной обработки решают задачи обнаружения объекта на естественном фоне по контрастным перепадам яркостей изображения объекта. Обработанные сигналы кадра поступают в модуль контроллера 12 и далее на блок оптоволоконной передачи данных 18 для принятия решения об обнаружения объекта.

Таким образом, решается поставленная задача и достигается технический результат, состоящий в повышении эффективности наблюдения ИК-системы кругового обзора за счет более качественной и надежной передачи сигнала с большей помехозащищенностью по сравнению с аналогами, с высоким качеством получаемого изображения, которое в дальнейшем анализируется оператором.

Изобретение относится к технике инфракрасных (ИК) систем оптического приборостроения для использования в наблюдательных и прицельных системах кругового обзора. ИК-система кругового обзора содержит неподвижное основание, установленную на нем платформу с расположенным на ней вращающимся преимущественно вокруг вертикальной оси оптико-механическим блоком с фотоприемным устройством и блоком предварительной обработки сигналов, снабженным приводом вращения и датчиком угла поворота по горизонту, установленную в оптико-механическом блоке ИК-оптическую систему, оптически сопряженную с фотоприемным устройством и связанную с блоком предварительной обработки сигналов, который, в свою очередь, связан с неподвижным основанием через блок передачи данных по оптоволокну. Оптико-механический блок выполнен из двух каналов, предназначенных для разных спектральных диапазонов длин волн. Каналы соединены через модули преобразования с модулями блока предварительной обработки сигналов, расположенных в блоке электронной обработки сигналов. Сигналы обрабатываются в модулях вычисления, соединенных через плату контроллера с блоком передачи данных по оптоволокну. Технический результат - повышение в 4-5 раз качества получаемого изображения ИК-системы кругового обзора. 1 ил.

Инфракрасная (ИК) система кругового обзора, содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу с расположенным на ней вращающимся преимущественно вокруг вертикальной оси оптико-механическим блоком с фотоприемным устройством и блоком предварительной обработки сигналов, снабженным приводом вращения и датчиком угла поворота по горизонту, установленную в оптико-механическом блоке ИК-оптическую систему, оптически сопряженную с фотоприемным устройством и связанную с блоком предварительной обработки сигналов, который, в свою очередь, связан с неподвижным основанием через блок передачи данных по оптоволокну, отличающаяся тем, что оптико-механический блок выполнен, по меньшей мере, из двух каналов для разных спектральных диапазонов длин волн, соединенных через модули преобразования с модулями блока предварительной обработки сигналов, расположенных в блоке электронной обработки сигналов, причем сигналы обрабатываются в модулях вычисления, соединенных через плату контроллера с блоком передачи данных по оптоволокну.