СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СРЕДСТВ КОСМИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F41H9/06 

Изобретение относится к области защиты объектов путем постановки аэрозольных образований и может быть использовано для маскировки объектов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ создания аэрозольной завесы (AЗ) авиационным аэрозольным прибором ААП-500 (см., например, В.Ю. Марковский, И.В. Приходченко. Су-17 - истребитель-бомбардировщик. Журнал «Авиация и космос» №7, 2012), основанный на определении требуемых пространственных параметров AЗ и параметров метеообстановки в районе размещения объекта защиты и, с использованием их значений, постановки AЗ путем перемещения средства постановки над объектом защиты. Недостатком способа, приводящим к снижению эффективности защиты, является отсутствие контроля за геометрическими и оптическими параметрами аэрозольного облака, которое может распространяться со смещением относительно требуемого местоположения и не иметь необходимой концентрации аэрозоли.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты объектов за счет управления геометрическими и оптическими параметрами аэрозольного облака в процессе постановки AЗ.

Технический результат достигается тем, что в известном способе создания AЗ для защиты объекта, заключающемся в определении требуемых пространственных параметров AЗ и параметров метеообстановки в районе размещения объекта защиты, и с использованием их значений, постановки AЗ путем перемещения средства постановки над объектом защиты, дополнительно сканируют по площади аэрозольной завесы направленным оптическим излучением, принимают рассеянное аэрозольной завесой оптическое излучение и измеряют его параметры, по значениям которых определяют текущие пространственные параметры аэрозольной завесы и вычисляют коэффициент рассеяния К_р излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, на защищаемом объекте принимают излучение солнца видимого диапазона длин волн и измеряют величину его яркости, с использованием значения величины яркости излучения солнца определяют величину коэффициента ослабления К_ос излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, вычисляют с использованием К_ос и К_р величину коэффициента контрастности К_о защищаемого аэрозольной завесой объекта, сравнивают его значение с пороговым К_опор, если К_о>К_опор, то увеличивают интенсивность сброса аэрозолеобразующего состава, если К_о<К_опор, то снижают интенсивность сброса аэрозолеобразующего состава, сравнивают текущие пространственные параметры аэрозольной завесы с требуемыми и при их несовпадении корректируют пространственные параметры сброса аэрозолеобразующего состава.

Сущность способа заключается в определении пространственных и оптических характеристик AЗ, сравнении их значений с требуемыми и, в случае их несовпадения, корректировке параметров сброса АОС по пространству и интенсивности средством постановки AЗ.

В интересах защиты объектов от телевизионных средств космического наблюдения производится сброс АОС с борта носителя по заданным координатам. Образующееся аэрозольное облако формируется в условиях влияния различных факторов. Так размеры, местоположение и оптические характеристики AЗ зависят не только от места сброса и количества АОС, но и от параметров метеообстановки и интенсивности сброса АОС и имеют случайный характер. При измерении геометрических и оптических параметров аэрозольного облака после его образования, возможно скорректировать сброс АОС по месту и интенсивности посредством передачи команд на средство постановки. Поэтому необходимо оценить состояние AЗ по пространственным и оптическим параметрам. В связи этим, задача защиты объектов от телевизионных средств космического наблюдения решается следующим образом (см. фигуру 1, где 1 - объект, производящий наблюдение; 2 - область пространства, в которой ведется наблюдение; 3 - средство постановки AЗ (СПАЗ); 4 - AЗ; 5 - радиоканал передачи данных и команд управления; 6 - объект, подлежащий защите; 7 - пункт обработки информации и управления (ПОИУ) средством постановки AЗ; 8 - метеорологический пост (МП) с лидаром; 9 - радиоканал передачи информации о характеристиках AЗ; 10 - сканирующий AЗ луч). ПОИУ 7 принимает излучение Солнца, определяет величину его яркости В₀ в видимом диапазоне длин волн. МП 8 определяет параметры метеообстановки над объектом защиты (температуру, влажность, скорость и направление ветра) и передает эти данные по радиоканалу 9 на ПОИУ 7. ПОИУ 7 принимает данные по радиоканалу 9 и, зная местоположение объекта 1, область пространства 2, начало времени наблюдения и параметры метеообстановки в районе объекта защиты 6, определяет координаты и интенсивность сброса АОС и передает команду на СПАЗ 3 по радиоканалу 5 на постановку AЗ. СПАЗ 3 начинает сброс АОС в заданных координатах. Под воздействием внутреннего давления и внешних воздушных потоков формируется AЗ 4. МП 8 сканирует AЗ по площади, принимает отраженное AЗ оптическое излучение, определяет координаты местоположения, прозрачность в центре, скорость и направление смещения AЗ 4, коэффициент рассеяния К_р и передает эти данные по радиоканалу 9 на ПОИУ 7. ПОИУ 7 принимает излучение Солнца, прошедшее через AЗ 4, определяет величину его яркости В_а в видимом диапазоне длин волн, вычисляет коэффициент ослабления К_ос излучения Солнца аэрозольной завесой 4 в видимом диапазоне длин волн по формуле:

С использованием К_ос и К_р ПОИУ 7 вычисляет величину коэффициента контрастности К_о защищаемого AЗ 4 объекта 6 по формуле:

где α_о, α_ф - заданные коэффициенты отражения объекта и фона соответственно;

f(β) - индикатриса рассеяния аэрозольной завесой излучения Солнца;

β - угол между нормалью (вверх) к AЗ и направлением на объект наблюдения.

Сравнивают значение коэффициента К_о с пороговым К_опор, если К_о>К_опор, то ПОИУ 7 передает команду по радиоканалу 5 на СПАЗ 3 на увеличение интенсивности сброса АОС, если К_о<К_опор, то ПОИУ 7 передает команду по радиоканалу 5 на СПАЗ 3 на снижение интенсивности сброса АОС. Также ПОИУ 7 по радиоканалу 9 принимает координаты местоположения, прозрачность в центре, скорость и направление смещения AЗ 4, с использованием этих данных вычисляет новые координаты сброса АОС (в том числе, с учетом смещения объекта 1), так чтобы центр AЗ находился между объектами 1 и 6 и по радиоканалу 5 передает на СПАЗ 3 команду на сброс АОС с новыми координатами. СПАЗ 3 осуществляет сброс АОС с новыми координатами и интенсивностью. При необходимости, процесс измерения и корректировки повторяется.

Физическая сущность данных операций заключается в следующем. Коэффициент контрастности объекта защиты оказывает непосредственное влияние на вероятность обнаружения объекта Р_о средством наблюдения, которая может быть оценена по формуле [Поветко В.Н., Понькин В.А. и др. Критерии, методы и математические модели оценки оптической заметности объектов ВВТ // Научно-методические материалы. М.: Воениздат. 1990. Поветко В.Н. Единая функциональная модель зрения для информационных систем обнаружения // Радиотехника. 1996. №6. С. 17-21. Поветко В.Н. О применении теории обнаружения пространственно протяженных объектов для функционального моделирования зрения //Автометрия. 1996. №6. С. 14-17]:

где - функция Лапласа;

q - параметр обнаружения;

q_о - параметр обнаружения, определяющий уровень ложных тревог (при расчетах, обычно, принимается равны ).

Для дальности локации D, параметр обнаружения наблюдаемого объекта рассчитывается по формуле:

где λ_m - значение длины волны, соответствующее максимуму спектральной чувствительности детектора телевизионной системы;

τ_о - коэффициент пропускания среды объектива;

r - квантовая эффективность матричных детекторов;

d - диаметр приемной апертуры ОЭС наблюдения;

L - эффективная яркость фона;

δ(D) - угловые размеры объекта, наблюдаемого на дальности D;

K_m(D) - максимальное по абсолютной величине значение контраста изображения объекта;

Т, τ - время накопления и постоянная времени телевизионной системы;

h - постоянная Планка;

с - скорость света;

- угловые размеры элемента корреляции;

S_K - площадь элемента фотоприемной матрицы;

f_об - фокусное расстояние объектива;

р² - дисперсия чувствительности элементов фотоприемной матрицы;

Q²(D) - параметр формы объекта, определяемый по формуле:

где N - количество элементов разрешения;

N_об - количество пикселей в изображении объекта;

K_max(D) - максимальное из К_ij значение контраста изображения объекта;

К_ij(D) - видимый контраст i, j-того элемента разрешения объекта, определяемый по формуле:

где α_oij, α_фij - заданные коэффициенты отражения ij-того элемента объекта и фона соответственно

Величина эффективной яркости рассчитывается по формуле:

где λ - длина волны, на которой ведется наблюдение;

S(λ) - спектральная чувствительность телевизионного средства наблюдения в диапазоне длин волн λ_min…λ_max;

В(λ) - спектральная яркость фона;

L_n - эффективная яркость, определяемая внутренними шумами телевизионного средства наблюдения.

Таким образом, предлагаемый способ защиты объектов от телевизионных средств космического наблюдения позволит повысить эффективность защиты объектов. Этот эффект достигается использованием контроля и последующего управления геометрическими и оптическими параметрами AЗ, и тем самым, способ устраняет недостаток прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ постановки AЗ для защиты объектов, основанный на определении требуемых пространственных параметров AЗ и параметров метеообстановки в районе размещения объекта защиты, и с использованием их значений, постановки AЗ путем перемещения средства постановки над объектом защиты, сканировании по площади аэрозольной завесы направленным оптическим излучением, приеме рассеянного аэрозольной завесой оптического излучения и измерении его параметров, по значениям которых определении текущих пространственных параметров аэрозольной завесы и вычислении коэффициента рассеяния К_р излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, приеме на защищаемом объекте излучения солнца видимого диапазона длин волн и измерении величины его яркости, с использованием значения величины яркости излучения солнца определении величины коэффициента ослабления К_ос излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, вычислении с использованием К_ос величины коэффициента контрастности К_о защищаемого AЗ объекта, сравнении его значения с пороговым К_опор, если К_о<К_опор, то увеличении интенсивности сброса АОС, если К_о<К_опор, то снижении интенсивности сброса АОС, сравнении текущих пространственные параметров AЗ с требуемыми и при их несовпадении корректировании пространственных параметров сброса АОС.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптико-электронные и радиоэлектронные устройства, аэрозолеобразующие составы, авиационные аэрозольные и выливные приборы, воздушные суда. Расчет скорректированных координат и интенсивности сброса АОС может быть реализован в дополнительно введенных элементах вычислительной техники, осуществляющих вычислительный процесс по поступившим данным и отображение на электронной карте местности расчетной и справочной информации для принятия оператором или автоматически в соответствии с алгоритмом решения на постановку AЗ.

Изобретение относится к области защиты объектов путем постановки аэрозольных образований и может быть использовано для маскировки объектов. Определяют параметры метеообстановки, координаты и интенсивность сброса аэрозолеобразующего состава (АОС), формируют аэрозольную завесу (AЗ). Сканируют по площади AЗ направленным оптическим излучением, принимают рассеянное АЗ оптическое излучение и измеряют его параметры, определяют пространственные параметры АЗ и вычисляют коэффициент рассеяния К_р. Принимают излучение солнца, определяют величину его яркости, вычисляют коэффициент ослабления К_ос, вычисляют величину коэффициента контрастности К_о, сравнивают его значение с пороговым К_опор, если К_о>К_опор, то увеличивают интенсивность сброса АОС, если К_о<К_опор, то снижают интенсивность сброса АОС. Корректируют пространственные параметры сброса АОС. Повышается эффективность защиты объектов за счет управления геометрическими и оптическими параметрами аэрозольного облака в процессе постановки АЗ. 1ил.

Способ защиты объектов от телевизионных средств космического наблюдения, заключающийся в определении требуемых пространственных параметров аэрозольной завесы и параметров метеообстановки в районе размещения объекта защиты, и с использованием их значений, постановки аэрозольной завесы путем перемещения средства постановки над объектом защиты, отличающийся тем, что сканируют по площади аэрозольной завесы направленным оптическим излучением, принимают рассеянное аэрозольной завесой оптическое излучение и измеряют его параметры, по значениям которых определяют текущие пространственные параметры аэрозольной завесы и вычисляют коэффициент рассеяния К_р излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, на защищаемом объекте принимают излучение солнца видимого диапазона длин волн и измеряют величину его яркости, с использованием значения величины яркости излучения солнца определяют величину коэффициента ослабления К_ос излучения видимого диапазона длин волн аэрозольной завесой, вычисляют с использованием К_ос и К_р величину коэффициента контрастности К_о защищаемого аэрозольной завесой объекта, сравнивают его значение с пороговым К_опор, если К_о>К_опор, то увеличивают интенсивность сброса аэрозолеобразующего состава, если К_о<К_опор, то снижают интенсивность сброса аэрозолеобразующего состава, сравнивают текущие пространственные параметры аэрозольной завесы с требуемыми и при их несовпадении корректируют пространственные параметры сброса аэрозолеобразующего состава.