Способ формирования объектов имитируемой модели фоноцелевой обстановки на необитаемой территории ледового пространства Российский патент 2024 года по МПК F41J11/00 F41J2/02 

Изобретение относится к области противодействия наблюдательным, разведывательным и воздушно-космическим средствам обнаружения, путем создания мишеней, имитирующих полномасштабные модели объектов морского, воздушного, производственного назначения, обеспечения их жизнедеятельности и охватывает рубрики:

- мишени, например, неподвижные наземные, морские, авиационные;

- мишени, отражающие радиолокационные лучи;

- пеленгаторы с использованием электромагнитных волн, иных чем радиоволны.

При существующей арктической структуре рассматривается создание имитационной модели фоно-целевой обстановки, объектов с их сезонными циклами жизни.

Изобретение относится к рубрике Отражающие мишени, например, мишени, отражающие радиолокационные лучи; активные мишени, излучающие электромагнитные волны F41j 2/00; активные мишени, излучающие инфракрасное излучение F41J 2/02. В диапазоне работы радиолокационных средств к разделу Измерение мощности радиотехническими способами G01S; Измерение с индикацией на экране ЭЛТ G01S 3/84; Измерение на принципе отражения радиоволн G01S 13/02. В диапазоне работы оптико-электронных средств к рубрике Фотометрия, экспозитометры, действующие по принципу сравнения с эталонным световым излучением или электрической величиной G01j 1/00, способом сравнения с поверхностью эталонной яркости G01J 1/14/.

Изобретение относится к действиям по формированию имитационной структуры параллельно действующей на ледовом поле.

Способ формирования имитируемой модели фоно-целевой обстановки, инфраструктуры, объектов, их деятельности на необитаемой территории ледового пространства и прибрежной зоны охватывает широкий круг задач от имитации ледового канала ледокола, конвоя, до имитации взлетно-посадочной полосы (ВИИ), аэродрома с моделями самолетов, морских платформ, причалов, оборудования, выбора материалов и устройств имитирующих физические поля объектов в оптическом и радиолокационном диапазонах на фоне снега, льда, воды. Решение этих вопросов рассматривается с учетом сурового климата (температура до -50 °С, ветер до 50 м/с), длительных полярных дней и ночей, отсутствия строительных местных сопутствующих материалов, местных ориентиров в ближайшей зоне для создания макетов на ледовой поверхности, а также с учетом долговременных климатических изменений в опорных зонах социально-экономического развития Российской Арктики [1, 2].

Основой безопасной деятельности являются прогнозы ледовой обстановки с параметрами сплоченности, возраста, толщины, размера ледяных полей, состояние поверхности, скорость и направление дрейфа. Для корректировки космических данных в зоне 3-5 миль от судна применяют малогабаритные беспилотные летательные аппараты (МБПЛА). Программный сервис позволяет производить оценку состояния поверхности льда, его торосистость, получать линейные размеры разводий и полыней и их площади. Известен георадар для измерения толщины и структуры льда. Устройство позволяет измерять толщину пресноводного льда до 2 м, с погрешностью не более 2 см. Акустический измеритель толщины льда пригоден для измерений больших толщин льда, но результат зависит от скорости звука, а скорость звука от кристаллической структуры льда. Молодые однолетние льды содержат больше солей, многолетние распреснены и более плотные [3]. Прогноз климатических изменений в Арктике и Субарктике вносит поправки и изменения, как в социально-экономическое развитие региона, так и в технические вопросы защиты границ государства.

РЭБ (радиоэлектронная борьба) составляющая просматривается в обеспечении маскировочных мероприятий в виде снижения физических полей кораблей, объектов, в создании ложной инфраструктуры, ложных ледяных каналов ледоколов, ложных аэродромов с макетами самолетов, оборудования, взлетно-посадочных полос (ВПП), демаскировочных мероприятий, создания ложных целей, работающих в оптическом и радиолокационном диапазонах.

Поскольку завоз оборудования в Арктические районы осуществляется водным и воздушным транспортом, ледовые каналы и ВПП являются первичными признаками демаскировки, наличия объектов, а также местом мероприятий по созданию ложных целей из привозных материалов.

Российское Арктическое побережье длиной 22600 км (при общей протяженности побережья всех прилегающих к Арктике государств, включая и Российскую Федерацию, 38700 км.) требует постоянного присутствия и обновления техники.

Уровень техники

Создание имитационной модели структуры на ледовом пространстве охватывает широкий уровень науки, техники, производства, практических знаний и опыта. Это создание ледовых каналов, ВПП, аэродромов, макетов, оборудования, ложных целей. Это выбор места расположения на ледовом пространстве оборудования и устройств с учетом полярных координат.

Это подготовка измерительной техники, производство измерений параметров имитируемых целей с использованием макетов, эталонов. Обращают внимание на выбор измерительной техники, которая разделяется на специализированную, принятую на снабжение и приборы ширпотреба. Причем, оптические приборы, принятые на снабжение, при установке на них светофильтров в обоймах проходят типовые испытания.

При разработке «Способа формирования имитируемой модели фоноцелевой обстановки, инфраструктуры, объектов, их деятельности на необитаемой…» разработчики столкнулись с проблемой технического обеспечения создаваемой имитируемой структуры. Существующая структура основана на привозных реальных материалах, изделиях, макетах, эталонах, доставленных морским, авиационным транспортом.

Решение этой проблемы будет решаться за счет использования тары, бочек, красок и других доставленных материальных предметов для создания имитируемого объекта, параметры, характеристики которого удовлетворяют заданным требованиям. Реальные характеристики ложных целей в оптическом и РЛ диапазонах получают на месте их установки по отработанным методикам.

Известен патент РФ на изобретение «Способ измерения эффективной поверхности рассеяния объектов в экспресс-режиме в условиях естественного фона радиолокационными средствами и устройство для его осуществления» [4]. Изобретение предназначено для проведения экспресс-измерений ЭПР объектов и ложных целей на естественном фоне, проведения тренировок и учений, как на стоянке, так и в море, а также обеспечение подготовки и расстановки мишенной позиции при оценке приоритетности выбора целей радиолокационной ГСН ПКР.

Известен патент РФ на изобретение «Способ измерения яркостных характеристик объектов в оптическом диапазоне спектра и устройство для его осуществления» [5]. Изобретение предназначено для исследования яркостных характеристик объектов, ложных целей, средств оптической маскировки в видимом диапазоне, диапазонах работы ПНВ, ТВ, ТПВ, ИК, лазерных средств с целью оценки заметности объектов на окружающем фоне. Измерения этими приборами производят «по порогу обнаружения» в основе которого получение коэффициента пропускания. Изобретение может использоваться для формирования информационного ресурса мишенной и фоно-целевой обстановки в оптическом диапазоне спектра.

Известен патент РФ на изобретение «Формирователь опорных сигналов частоты и времени» [6]. Формирователь имеет блоки приема эталонных сигналов времени.

Известен патент РФ на изобретение «Мобильная многоканальная радиоприемная аппаратная» [7]. Аппаратная в составе имеет приемную аппаратуру, сервер связи, компьютер, аппаратуру навигации и блоки формирования сигналов СЕВ, вывод информации потребителям.

Известен патент РФ на изобретение «Способ комплексного мониторинга и управления состоянием многопараметрического объекта» [8]. Аппаратура производила измерения параметров в заданное время, формирование матриц состояния, формирование управляющих решений и передачу их на средства воздействия, выполняемых в ходе мониторинга.

Известен патент РФ на изобретение №2726020 «Способ формирования мишенной позиции в экспресс режиме при ограниченном времени подлета ПКР с комбинированными ГСН, включающий комплекс известных устройств для его осуществления и визуализации». [9] Изобретение используют при разработке ложных целей, мишенной обстановки. Этот патент может быть рассмотрен как прототип измерительного устройства обеспечивающего технический результат рассматриваемого изобретения.

Измерение характеристик объектов, целей, маскировочных материалов проводится в узких спектральных диапазонах для оптического и радиолокационного диапазонов. Рассматривался вопрос «Формирования радиолокационной мишени для имитации надводного корабля» [10]. Показано, что построение радиолокационной мишени на основе только одного отражателя будет недостоверным в любом секторе ракурсов.

Рассматриваемая измерительная аппаратура обеспечивает процесс измерений дистанционно и автономно, что удобно для условий Заполярья. Спектральный диапазон работы измерительных средств согласуется с диапазоном обнаружения средств противника.

В то же время целесообразно использовать еще один вариант получения ценной информации в экспресс-режиме, характеризующей мишенную позицию. Используя известные приборы с элементами визуализации - приборы ночного видения (ПНВ) высокой чувствительности, низкоуровневые телевизионные (ТВ) камеры, обеспечивающие визуализацию лазерного излучения до 1-2 мкм, РЛС с измерительным каналом можно наглядно показать какая цель отражает «больше-меньше». Например, борт, облученный лазерным подсветчиком или ложная лазерная цель, облученная комплексом лазерных оптических помех, в относительных единицах, ЭПР корабля или ЭПР мишени, ЭПР корабля или ЭПР нескольких снарядов помех, в квадратных метрах.

Таким образом, измерительный комплекс в составе средств оптического диапазона - цифровых фотоаппаратов, ПНВ, ТПВ, ИК и лазерного диапазона, а также РЛ средств с встроенным аттенюатором, оперативно решают задачу формирования имитированной модели фоноцелевой обстановки.

Сущность

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Технической задачей настоящего изобретения является комплексное, решение процесса формирования ложного имитированного объекта со всей структурой, с имитацией деятельности на ледовом просторе. Имитирование целей оптического и РЛ диапазонов, обеспечение оптического контраста и необходимой величины ЭПР контролируют прилагаемыми приборами. Это обеспечение работы средств в оптическом и РЛ диапазонах по созданным имитированным ложным целям. Это материалы с отражательными характеристиками, их доставка, установка с учетом дефицита материалов, времени по плану формирования мишенной позиции.

Для создания имитируемой обстановки инфраструктуры и объектов предполагается использовать предметы, материалы с реальными характеристиками и эксплуатационными параметрами, соответствующими суровому Заполярью, а методические проработки и измерительные средства соответствующие параметрам разведывательной аппаратуры и тем приборам, которые находят применение при формировании мишенных позиций Особенность маскировочных и демаскировочных мероприятий на ледовых просторах Арктики в отличие от сухопутья, проявляется в однородной, достаточно ровной фоновой подстилающей поверхности, в отсутствие природных образований, ориентиров, дефицита материалов и времени.

Поставлена сложная обратная задача - получение «на чистом фоне» изображения инфраструктуры, функционирование объектов и целей в широком спектральном диапазоне приборов наблюдения и разведки.

Для этого разрабатывают радиозащитные строительные материалы, инновационные наноматериалы для эффективной маскировки, снижения, искажения и изменения радиолокационного и оптического поля техники. Для отработки новых приемов искажения физических полей объектов, их заметности, совершенствования приемов их использования проводят сравнительные измерения с привлечением мобильных и стационарных средств. В морских условиях создают облик сложной мишенной обстановки путем расстановки по плану кораблей-целей, корабельных щитов, уголковых отражателей, морских дымовых шашек (МДШ), ложных лазерных целей на ограниченном участке морской поверхности. Мишенные позиции могут быть как активными - с огневыми средствами и средствами РЭБ, так и пассивными. Проводят экспресс - измерения физических полей объектов и ложных целей на естественном фоне, оценивают эффективность разрабатываемых средств РЭБ.

Так представленный [11] полигонный исследовательский комплекс (ПИК) для проведения натурных и экспериментальных работ с радиолокационной станцией (РЛС) самолета-истребителя включает в себя: специализированный мобильный контейнер, оборудованный автономными системами жизнеобеспечения, радиолокационный прицельный комплекс самолета МиГ-29, аппаратуру визуализации в реальном масштабе времени и регистрации параметров этого комплекса с привязкой к GPS-времени для определения координат целей, аппаратуру командной радиосвязи и телекодовой передачи данных. Аппаратура регистрации и визуализации включает в себя устройство сопряжения и персональный компьютер. Задачи аппаратуры: прием цифровой информации, преобразование ее к интерфейсу USB, отображение разовых команд в реальном масштабе времени, получение исходных данных для оценки эффективности защиты летательных аппаратов от авиационных управляемых ракет с активными и полуактивными радиолокационными головками самонаведения. Характеристики и параметры движения имитируемых целей максимально приближены к реальным: диапазон ЭПР - от 0.5 м² (крылатая ракета) до 50 м² (самолет транспортной авиации); диапазон дальностей от 1 до 100 км; диапазон скоростей сближения с целью от 50 до 1000 м/с. Изменение дальности имитируемой цели синхронизируется с текущим значением скорости сближения. Предусмотрена цифровая обработка информации и передача ее для дальнейшей обработки. Рост информационных возможностей авиационных и космических средств обнаружения морских и береговых объектов, имитируемых моделей инфраструктуры и ложных целей выдвинули дополнительные требования по соответствию характеристик применяемых материалов в условиях снежного фона, мокрого и сухого льда, предельно низких температур и ветра (-50 °С и 50 м/с). Для этого используют приборы, работающие в радиолокационном, визуально-оптическом, инфракрасном, лазерном диапазонах, как инструментального уровня, так и уровня эксплуатируемых средств соответствующего диапазона. Причем особое внимание обращают на работоспособность измерительной аппаратуры, обеспечивающей сравнительные характеристики применяемых материалов относительно эталонов и фонов при размещении имитируемых макетов в заданном месте.

В качестве показателей, характеризующих заметность объектов в видимом и инфракрасном диапазонах спектра, обычно используют значения контраста объектов на окружающем фоне К, определяемые как, [5].

где В_ф и В_о - соответственно значения яркостей фона и объекта в спектральном диапазоне измерений.

При использовании лазерных средств заметность объектов, в соответствии с ГОСТ [12] принято характеризовать значением коэффициента яркости поверхности объекта β, определяемым как отношение энергетической яркости облучаемой поверхности объекта к энергетической яркости идеального рассеивателя (эталона), находящегося в тех же условиях облучения.

где В_о и В_э - значения яркостей поверхностей объекта и эталона на длине волны излучения лазера.

В большинстве случаев задача исследования оптической заметности объектов сводится к измерениям значений яркости поверхностей исследуемого объекта, фона и эталона.

Известны два основных способа световых измерений [13]: субъективный, который называют также визуальным, и объективный (физический). При субъективном способе измерений приемником служит человеческий глаз, который используется, как правило, для сравнения полей яркости различных участков фотометрического поля, а при объективном используют физические приемники лучистого потока - фотоприемники. Для расширения пределов измерения в большинстве случаев используют светофильтры с известными коэффициентами пропускания. При этом в процессе измерений светофильтры подбирают таким образом, чтобы уровень входного сигнала попадал в пределы линейного участка амплитудной характеристики измерительного устройства.

Предлагаемая методика обеспечивает расширение номенклатуры средств, используемых для проведения измерений, вплоть до общедоступных бытовых приборов широкого распространения, в исключении необходимости градуировки измерительного устройства во всем диапазоне измеряемых величин, обеспечении возможности измерений, как в лабораторных, так и в натурных условиях, удешевлении процесса проведения исследований.

Непосредственная регистрация полезного сигнала осуществляется с использованием фотоприемника, а измерения производятся с использованием человеческого глаза и набора ослабляющих фильтров. Фотоприемное устройство градуируют не во всем диапазоне измеряемых величин, а только по порогу чувствительности.

В качестве регистрирующего устройства применяют не специализированные фотометрические средства, а широко распространенные фотоприемные устройства, цифровых фотоаппаратов, видеокамер, тепловизоров, лазерных дальномеров, спектральные характеристики чувствительности которых, соответствуют характеристикам средств обнаружения противника.

Возможность применения указанных приборов для проведения исследований по оценке заметности объектов обусловлена тем, что фотоприемные каналы этих приборов обладают присущими им пороговыми чувствительностями. С учетом этого, при использовании фотоаппаратуры, видеокамеры или тепловизора процесс измерения заключается в следующем. Используемый для проведения измерений прибор наводят на исследуемый объект, находящийся на окружающем фоне. Рядом с исследуемым объектом размещают эталонный отражатель, представляющий собой щит, одна часть которого окрашена белой краской, а вторая часть - черной краской с известными коэффициентами отражения и излучения в спектральном диапазоне измерений. Размеры эталонного отражателя таковы, что каждая из двух его частей превышает не менее чем в 15 раз размеры элемента разрешения измерительного устройства на дистанции измерений, т.е. не менее порога распознавания объекта человеческим глазом. Оператор глазом наблюдает на экране (мониторе отображения) используемого измерительного прибора изображение панорамы, включающей исследуемый объект, эталонный отражатель и фон. После этого перед объективом прибора устанавливают ослабляющий нейтральный фильтр с известным коэффициентом пропускания. Световой поток на входе фотоприемного устройства уменьшается. Устанавливают следующий ослабляющий фильтр и так далее, до тех пор, пока на экране (мониторе) используемого прибора глаз оператора не перестанет различать сначала черную часть эталонного отражателя, а потом область пространства, имеющую меньшую яркость (объект или фон). Признаком отсутствия различения является регистрируемое глазом равенство яркостей участков поля зрения, занимаемых черной частью эталонного отражателя и объектом или фоном. Это свидетельствует о том, что сигнал в этой области пространства достиг порогового уровня чувствительности прибора. В этом состоянии регистрируют суммарный коэффициент пропускания установленных ослабляющих фильтров, определяемый как произведение коэффициентов пропускания всех установленных фильтров. После этого оператор продолжает устанавливать ослабляющие фильтры до тех пор, пока глаз оператора не перестанет различать область пространства, имеющую большую яркость. При этом также регистрируют суммарный коэффициент пропускания всех установленных фильтров. На основании этих измерений контраст объекта К определяется как [5]:

где τ_ф и τ_о - суммарные показатели ослабления фильтров, соответствующие порогам различения фона и исследуемого объекта.

В случае исследования значений коэффициентов яркости объектов с использованием лазерного дальномера методика измерений состоит в следующем. Лазерный дальномер наводят исследуемый объект и производят измерение дальности до объекта. Оператор наблюдает наличие отсчета дальности на шкале дальномера. После этого перед входным окном приемного тракта дальномера устанавливают ослабляющие фильтры до тех пор, пока не прекратится отсчет дальности по шкале дальномера. Признаком отсутствия отсчета дальности является появление нулевых отсчетов дистанции до объекта. Это свидетельствует о том, что входной сигнал достиг порога чувствительности фотоприемника. Регистрируется суммарный коэффициент пропускания установленных ослабляющих фильтров. После этого на месте исследуемого объекта перпендикулярно направлению наблюдения устанавливают эталонный отражатель с известным коэффициентом яркости. Лазерный дальномер наводят на белую часть эталонного отражателя и вновь устанавливают ослабляющие фильтры до прекращения отсчета дальности. Также регистрируется суммарный коэффициент пропускания ослабляющих фильтров. Коэффициент яркости поверхности исследуемого объекта β_о определяют как:

где τ_о и τ_э - суммарные показатели ослабления фильтров, соответствующие порогам отсчета дальности до исследуемого объекта и эталонного отражателя;

β_э - значение коэффициента яркости поверхности эталонного отражателя.

Практическая реализация предлагаемого способа и возможность достижения заявляемого положительного эффекта подтверждаются широким распространением и доступностью используемых для проведения измерений технических средств, наличием серийно выпускаемых ослабляющих фильтров для различных спектральных диапазонов с широким диапазоном известных характеристик пропускания, апробацией предлагаемого способа в лабораторных и натурных условиях.

Поскольку оптическая заметность объектов в подавляющем большинстве случаев оценивается исходя из возможности их обнаружения оптико-электронными средствами разведки, работающими в видимом и инфракрасном участках оптического диапазона спектра, а также лазерными дальномерами и локационными устройствами, в качестве измерителей могут использоваться цифровые фотоаппараты, видеокамеры, приборы ночного видения, тепловизоры, а также лазерные дальномеры. При использовании таких измерителей отсчет показаний (порога регистрации изображения объекта, фона или дальности до цели) производится за счет одноэлементного или многоэлементного фотоприемника, мозаичного индикатора и человеческого глаза. Применение указанных измерителей позволяет производить измерения в тех спектральных диапазонах, в которых работают аналогичные средства обнаружения. Такие измерители находятся в массовом производстве, имеются в продаже, относительно дешевы и доступны. Каждое из упомянутых устройств обладает пороговой чувствительностью, которая определяет минимальный регистрируемый уровень сигнала. В связи с этим отпадает необходимость градуировки таких устройств во всем диапазоне их чувствительности и построения градуировочных графиков, что существенно упрощает процесс подготовки и проведения измерений. Высокая пространственная разрешающая способность подобных измерителей позволяет производить измерения удаленных и малоразмерных объектов, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Для определения значения коэффициента яркости поверхности исследуемого объекта на определенной длине волны излучения кассета с ослабляющими фильтрами устанавливается перед входным окном объектива приемного канала измерительного устройства, в качестве которого в данном случае используется лазерный дальномер, работающий на определенной длине волны излучения, например на длине волны 1,06 мкм. Наблюдая на мониторе визуального отображения исследуемый объект, оператор наводит на него маркерную метку измерителя дистанции и производит замер дистанции до объекта. Значение дистанции высвечивается на мониторе визуального отображения. После этого оператор последовательно устанавливает в кассету ослабляющие фильтры, производя каждый раз замер дистанции. Эти действия продолжаются до тех пор, пока сигнал в приемном канале измерительного устройства не будет ослаблен до порогового уровня чувствительности фотоприемника, т.е. пока не исчезнут показания дистанции до объекта. После этого определяется суммарное значение показателя ослабления установленных ослабляющих фильтров. Ослабляющие фильтры извлекаются из кассеты. Далее на место исследуемого объекта устанавливается эталонный отражатель, ориентированный перпендикулярно направлению визирования, и оператор, устанавливая поочередно ослабляющие фильтры, производит измерения дистанции до эталонного отражателя, наводя маркерную метку на ту часть эталонного отражателя, которая окрашена белой краской с известным значением коэффициента яркости на рабочей длине волны излучения. После исчезновения показаний дистанции также определяется суммарное значение показателя ослабления установленных ослабляющих фильтров. Используя выражение (4), производят вычисление значения коэффициента яркости поверхности исследуемого объекта.

В спектральном диапазоне тепловизионных средств при отработке задач защиты объекта и измерениях в экспресс-режиме эталонным излучателем служит излучатель «Серое тело» - патент на полезную модель №65219 МПК G01J 5/02. [14]

Светотехнические характеристики, объем оборудования ВПП и аэродромов рассмотрены в [15]. Определен перечень работ для осуществления имитируемых аэродромных объектов.

Измерение характеристик целей в статике в радиолокационном диапазоне.

В радиолокационном диапазоне технология производства измерений эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) показана в патенте [4].

Изобретение предназначено для проведения экспресс-измерений ЭПР объектов и ложных целей на естественном фоне, проведения тренировок и учений, как на стоянке, так и в море, а также обеспечение подготовки и расстановки мишенной позиции при оценке приоритетности выбора целей.

График пересчета ЭПР цели (м²) в дБ приведен на фиг 5.

Действия оператора РЛС. Оператор включает РЛС, в заданном секторе обзора находит на экране монитора эталонный отражатель. Ручкой аттенюатора вводит затухание сигнала до пропадания - порога обнаружения, показания регистрируются, затем по команде ЭПР уголка снижается путем накидывания на него металлизированной сетки, также снимаются показания аттенюатора. Разница показаний аттенюатора в дБ соответствует разнице ЭПР в м² (фиг. 5). Этим действием осуществляется проверка работоспособности схемы. Затем производят снижение сигнала от цели до порога обнаружения этой цели. Из большего показания аттенюатора вычитается меньшее значение. Этот результат в дБ соответствует разнице ЭПР в м². ЭПР целей определяют по формуле (5) и по графику фиг. 5. Выражается ЭПР в квадратных метрах или децибелах [16]. Связь между этими значениями определяется выражением

где σ - символ ЭПР, из которого следует, что уровню в ноль децибел соответствует величина ЭПР, равная 1 м².

Практически в радиотехнических измерениях, как и в оптических измерениях, ЭПР цели σ_ц определяют методом сравнения с известной эффективной отражающей поверхностью эталона:

где σ_ц и σ_эт - ЭПР цели и эталона;

и - напряженности поля эталона и цели при одинаковых условиях наблюдения.

При одинаковых условиях наблюдения, когда измеряют максимальные дальности обнаружения, справедливо отношение:

где Д_ц.макс и Д_{эт.макс} - максимальные дальности обнаружения цели и эталона.

Формирование мишенной позиции в оптическом и радиолокационном диапазонах, методика измерений физических полей реальных и ложных целей рассмотрены в патенте [9].

Это изобретение служит прототипом, как охватывающее оптический и радиолокационный спектры при формировании имитируемой модели фоно-целевой обстановки, инфраструктуры, объектов, их деятельности.

Процесс измерения характеристик целей и объектов опирается на показания эталонов и опорных отражателей и соответствует правилам инструментальной проверки.

В тоже время целесообразно использовать еще один вариант получения ценной информации в экспресс-режиме, характеризующий мишенную позицию. Используя известные приборы с элементами визуализации -приборы ночного видения высокой чувствительности, низкоуровневые телевизионные камеры, РЛС с измерительным каналом, можно наглядно (визуально) показать какая цель отражает «больше-меньше» [17, 18, 19].

Связующим звеном комплексных работ является объединение измерительных средств и объектов аппаратурой регистрации СЕВ, ГЛОНАСС, GPS с фиксацией на электронную память с последующей возможностью анализировать и визуализировать результаты работы [20, 21].

Представленные измерительные средства и методики дают возможность объективно оценить характеристики применяемых материалов, изделий, для имитации объектов и их деятельности.

Рассматривая тему формирования имитируемой модели фоно-целевой обстановки, инфраструктуры, объектов на ледовом пространстве с перспективой применения наработанных материалов обращают внимание на применение газа для ложной ИК цели на срезе трубы из бочек, дающей тень на снегу, имитацию жизнедеятельности трубы путем вывода дыма, образованного генератором дыма, с отображением направления реального ветра; применяют механические формирователи контрастных полос ледового канала и взлетно-посадочных полос аэродромов; используют наноуглеродные материалы, жидкие и гранулированные красители, которые на снегу имитируют реальные объекты; размещают светодиодный «гобо-проектор» (ГП) со слайдами [22] и с большой светоотдачей на судно на воздушной подушке (СВП) для имитации движущихся целей в оптическом диапазоне; размещают на беспилотном летательном аппарате (БПЛА) совместно с ГП комбинированную ложную цель состоящую из отстреливаемого РЛ уголкового отражателя с нанесенным на него сгорающей краской, имитирующим инфракрасный излучатель, который после догорания скукоживает радиолокационный отражатель и прекращает действовать РЛ и ИК ложная цель, чем обеспечивают имитацию взлета воздушной цели; установленный ГП на зафиксированный воздушный шар обеспечивает создание ложной визуально оптической обстановки на горизонтальной ледовой поверхности; применяют РЛ трехгранные с квадратными гранями уголковые отражатели, выполненные с применением технологии «подогретого пола», обеспечивая создание комбинированной радиолокационной и тепловизионной (РЛ и ТПВ) ложной цели; в случае переноса в другое место контрастных полос ледового канала, ВПП или изменения направления их координат предусматривают проведение рекультивации поверхностного слоя снегоходами с навесным спец. оборудованием с обеспечением «0» уровня контраста; определяют возможность перевода в разряд «действующих имитируемых аэродромов» «заброшенные» в Заполярье аэродромы и ВПП [23]; имитацию ложной береговой черты, имитацию стоянки судов, причалов, портовых сооружений в заливах и устьях рек формируют плотами [24]; в экстренных случаях и труднодоступных местах применяют ручной способ постановки ледовых каналов, контрастных ВПП с использованием торфа, наносного ила, глины с нарт собачьих упряжек с производством контроля показателей контраста. Кроме того в других диапазонах электромагнитного спектра применяют излучатели, приемные антенны, формируют «антенные поля».

Рассмотренные материалы, изделия для имитации инфраструктуры и объектов соответствуют уровню техники обнаружения и разведки. В Арктике ровный фон нарушается погодными, климатическими изменениями и деятельностью человека. Уровень этих изменений определяют оптическими и радиолокационными средствами в большей части с воздушных носителей и с космических аппаратов. Учитывают более высокую информативность оптических каналов средств обнаружения.

Осуществление изобретения

Техническое решение заключается в формировании информационного ресурса имитируемой модели фоно - целевой обстановки для средств обнаружения и разведки противника путем имитации инфраструктуры, объектов, их деятельности на необитаемой территории ледового пространства. Применяют полимерные композиционные материалы, армированные углеродными наноразмерными наполнителями, морозостойкие жидкие и гранулированные красители, которые обеспечивают заданные отражательные и излучательные параметры имитируемых объектов ложных целей. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании полномасштабной широкодиапазонной фоно - целевой обстановки и имитированной деятельности объектов на необитаемом пространстве ледового и снежного покрова, путем использования для контроля рассмотренные средства измерения оптического и радиолокационного диапазонов Синхронность производства измерений в оптическом и радиолокационном диапазонах достигается применением современных средств позиционирования как штатной аппаратуры, так и привлекаемой аппаратуры широкого применения.

Отсутствие в источниках признаков заявленного технического решения указывает на условия патентно-способности по «новизне».

В измерительный комплекс входят обеспечивающие эталонные технологические средства: радиолокационные уголковые отражатели, эталонные оптические отражатели и др. Средства мишенной позиции и измерительного комплекса связывают системами спутниковой навигации и службой единого времени [25].

Технический результат достигается тем, что материалы для создания имитируемых объектов и целей соответствуют качественно реальным объектам, их спектральные характеристики соответствуют диапазонам разведывательных космических и воздушных средств противника, технологической измерительной аппаратуре и технологическим приспособлениям в виде эталонов и отражателей.

Важнейшей задачей измерения характеристик применяемых материалов для создания моделей и ложных целей, работающих в Арктике, является подбор и разработка материалов, обеспечивающих заданные характеристики в температурном диапазоне до -50°С и ветре до 50 м/с.

Решается обратная задача относительно маскировки - на ровном фоне снежного или ледяного покрова создают имитирующий материальный облик цели, инфраструктуры и деятельности в оптическом и радиолокационном диапазонах. Материалы выбирают контрастные относительно фона, легкие - удобные для работы вручную без привлечения грузоподъемных средств, морозоустойчивые, с приспособлениями для крепления к поверхности льда и снега с учетом сильных ветров и других воздействующих факторов. В расчетах пороговую разность радиационных температур аппаратуры авиационных носителей принимают для диапазона 3…5 мкм 0.07, для диапазона 8…14 мкм 0.04. Отмечается в УФ диапазоне при длине волны больше 0.33 мкм отсутствуют интенсивные полосы поглощения в атмосфере. Анализ спектральных зависимостей отражательных способностей показывает высокий контраст окрашенных объектов на фоне снежного покрова в области длин волн 0,330-0,380 мкм, что позволяет сделать вывод об эффективности применения УФ диапазона для обнаружения замаскированных объектов, малозаметных в видимом диапазоне.

Отмечается в УФ диапазоне при длине волны больше 0.33 мкм отсутствуют интенсивные полосы поглощения в атмосфере. Анализ спектральных зависимостей отражательных способностей показывает высокий контраст окрашенных объектов на фоне снежного покрова в области длин волн 0,330-0,380 мкм, что позволяет сделать вывод об эффективности применения УФ диапазона для обнаружения замаскированных объектов, малозаметных в видимом диапазоне.

Формирование радиолокационных целей на снежном и ледяном поле проводят с учетом решения задачи - добиться высоких значений ЭПР ложных целей с меньшими затратами и учитывать, что реальные цели маскируют настолько насколько возможно снизить эффективную площадь рассеяния защищаемой цели.

При формировании РЛ целей используют отражательные характеристики естественных и искусственных поверхностей [16], где приведены величины ЭПР от диполя, полого диска, шара до конуса и биконуса.

Кроме пассивных имитирующих целей в комплект включают активные оптико-электронные и радиотехнические ложные цели, элементы связной аппаратуры. Для этого внедряют разработанные литий-ионные аккумуляторы, работающие долгое время без подзарядки и выдерживающие более 2000 циклов заряда - разряда с выходным напряжением превышающим в 2 раза свинцово - кислотные. [Наука и жизнь №12, 2019.]. Практическое применение литий - ионные аккумуляторы находят уже сейчас в судостроительной промышленности в системах бесперебойного питания -заряжаются за час и выигрывают по габаритам. [Судостроение №2, 2019]. Литий - ионные аккумуляторы выигрывают в отношении емкость к размеру и весу, отличаются высоким напряжением 3,6В и это позволяет использовать один элемент [Компоненты и технологии №1, 2018]. Кроме того при облучении литий - ионного аккумулятора во время зарядки ультразвуком время заряда сокращается до 10 минут за счет перемешивания электролита [Наука и жизнь №5, 2020 с. 99].

Устройства для осуществления способа

Применение материалов, изготовление макетов на месте, их размещение, расстановка и перестановка, доставка измерительного оборудования транспортом представляют из себя отдельную операцию.

В комплект устройств для осуществления способа формирования имитируемой модели инфраструктуры, объектов и их деятельности на необитаемой территории ледового пространства входят подготовленные измерительные приборы, эталонные и опорные отражатели и излучатели, макеты, материалы с заданными характеристиками коэффициентов отражения, излучения, плотности, термостойкости.

Контроль технических параметров создаваемых целей в условиях реального фона осуществляется приборами оптического и радиолокационного диапазона. Аппаратура СЕВ, ГЛОНАСС, GPS является составляющей измерительного комплекса.

За прототип устройства контроля параметров искусственно созданных оптических и радиолокационных объектов и целей принята многосенсорная станция «Еврофлирт-410», разработанная французской фирмой «Сафран» Станция предназначена для выполнения боевых задач днем и ночью, в любых погодных условиях при ведении разведки, наблюдения и наведения оружия на цели. Приборы созданы по последним технологиям: ТВ-камера диапазона 0.4-0.7 мкм, ИК-камера диапазона 0.7-0.95 мкм с активным устройством подсвета для поиска и опознавания целей на большой дальности при плохой видимости, детектор коротковолновой ИК-области спектра (0.95-1.7 мкм) для формирования изображения в условиях плохой видимости и обнаружения лазерных пятен подсветки целей на поле боя; камера средневолновой области спектра (3-5 мкм); четыре лазерных модуля подсветки целей, целеуказания, измерения дальности до 20 км. Стандартные интерфейсы обеспечивают связь с бортовыми и наземными станциями управления.

В состав оптической части входят: измерительная аппаратура, лазерный дальномер, лазерный подсветчик, прибор ночного видения (ПНВ), высокой чувствительности низкоуровневая телевизионная камера (НТВК), тепловизор, видеорегистратор, фоторегистратор, эталонные отражатели. Поля зрения измерительных средств могут быть направлены на одну цель или на несколько целей. В поле зрения прибора должны попадать исследуемый объект, фон и эталон. В состав радиолокационной части входит РЛС с каналом измерения ЭПР.

Контроль технических параметров создаваемых целей в условиях реального фона осуществляется приборами оптического и радиолокационного диапазона.

Учитывают объем работ по контролю параметров ледовых каналов, ВПП при расстановке имитируемых целей, при переносе каналов, из изменения их направления.

Таким образом, для решения технической задачи создания имитируемой модели инфраструктуры, объектов, целей и их деятельности на необитаемой территории рассматривают характеристики макетов, изделий и материалов, которые могут быть использованы. Рассмотрены характеристики инструментальных измерительных приборов и приборов широкого применения оптического и радиолокационного диапазонов для формирования мишенной позиции на льду, на снежном покрове. Приведены технологические процессы измерений характеристик объектов.

Целью настоящего изобретения является сведение в последовательную цепь действий операторов приборов измерительного комплекса. Сущность изобретения как технического решения заключается в применении существующих средств измерения и контроля для определения и корректировки параметров, анализа создаваемых имитируемых объектов. Оператор оптического измерительного прибора, устанавливая набор светофильтров перед объективом, добивается порога обнаружения цели (материала), эталона, фона и по формуле (3) получает результат измерения.

Таким образом, всесторонне рассмотрена задача формирования имитирования модели инфраструктуры, объектов и их деятельности на ледовых просторах, осуществлен подбор современных материалов, механизмов и изделий для создания требуемой широкомасштабной фоно-целевой обстановки, а также проведен анализ и выработаны требования к измерительной аппаратуре.

Это позволяет сказать, что сама задача новая, решение широкодиапазонное, отличается новизной и изобретательским уровнем. Промышленное применение отличается доступностью производства, повторением и применимостью в других отраслях.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - «иллюзорная» окраска по методу Шпажинского.

Фиг. 2 - камуфляжная окраска, имитирующая морскую волну.

Фиг. 3 - камуфляж по способу Вилькинсона.

Фиг. 4 - приемы искажения размеров корабля и элементов его движения.

Фиг. 5 - график пересчета ЭПР цели (м²) в дБ.

Источники информации

1. В.В. Дроздов. К вопросу учета долговременных климатических изменений в опорных зонах социально-экономического развития Российской Арктики для совершенствования судоходства и промышленного потенциала. Арктика: экология и экономика №2 (34) 2019.

2. Д.С. Киджи. Современные проблемы Арктики. ФГУП «АТОМФЛОТ» №1(9) 2020.

3. О.А. Букин и др. Разработка аппаратно - программных комплексов для малогабаритных беспилотных летательных аппаратов в целях мониторинга морских акваторий. Морские интеллектуальные технологии. 3(29) т. 1 2015 г.

4. Патент на изобретение РФ №2 616 596 2017 г. G01S 13/02; G01R 29/08. Способ измерения эффективной поверхности рассеяния объектов в экспресс- режиме в условиях естественного фона радиолокационными средствами и устройство для его осуществления.

5. Патент на изобретение РФ №2 378 625 С2 2008 г. G01j 1/10. Способ измерения яркостных характеристик объектов в оптическом диапазоне спектра и устройство для его осуществления.

6. Патент на изобретение РФ №2592475 «Формирователь опорных сигналов частоты и времени».

7. Патент на изобретение №2582993«Мобильная многоканальная радиоприемная аппаратная»С.Б. Калитин. Военная академия Республики Беларусь (г.Минск). Технологии полигонных исследований и испытаний радиоэлектронных средств. Наукоемкие технологии, №5, т.15, 2014 г.

8. Патент на изобретение РФ №2627242 2017 г. G06F 19/00; G06F 17/10. Способ комплексного мониторинга и управления состоянием многопараметрического объекта.

9. Патент на изобретение №2726020 «Способ формирования мишенной позиции в экспресс-режиме при ограниченном времени подлета ПКР с комбинированными ГСН, включающий комплекс известных устройств для его осуществления и визуализации».

10. Э.В. Ананьин. Формирование радиолокационной мишени для имитации надводного корабля. Морская радиоэлектроника. Корабли и вооружение как единая система. №2(12) июнь 2005 г. с. 32-35.

11. С.Б. Калитин. Военная академия Республики Беларусь (г. Минск). Технологии полигонных исследований и испытаний радиоэлектронных средств. Наукоемкие технологии, №5. т. 15, 2014 г.

12. ГОСТ 7601 - 73, «Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин».М., Госстандарт СССР, 1978, стр. 15. «Машиностроение», 1979, стр. 182-189.

13. Алепко М.И., Гвоздев Н.П. «Физическая оптика», Москва, «Машиностроение», 1979, стр. 182-189.

14. «Серое тело» - патент на полезную модель №65219 МПК G01J 5/02.

15. О.А. Лемехов, Ю.В. Фрид, Г.В. Журкин. «Светотехника и светоизмерения». Утверждено УУЗ МГА. Москва, Машиностроение. 1980 г.

16. Ю.А. Мищенко. Радиолокационные цели. Военное издательство Министерства Обороны СССР. Москва 1966.

17. В.Г. Волков. Цифровые приборы визуализации изображения. Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2012 г. №1. с. 19-25.

18. В.Г. Волков. Низкоуровневые телевизионные системы. Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2002 г. №2 с. 40-43.

19. В.И. Федосеев. Современные матричные фотоприемники для приема слабых сигналов в приборах астроориентации. Оптический журнал. Том 84, №12, 2017 г. с. 11-17.

20. В.Г. Волков. Применение спутниковых систем навигации в приборах визуализации изображений. Специальная техника. 2014. №3. с. 60 - 65.

21. Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли. ВНИИФТРИ Москва. 2013 г. с. 65-67;191-199.

22. Использован интернет-источник https://gobo-store/gobopro-gbp-40008Гобо-проектор светодиодный GBP-40008 Мощность 400 Вт.

23. А. Бородин, П. Непомнящий. О живучести аэродромной сети базирования морской авиации. Морской сборник №3. 2020.

24. В.Д. Бойков, Е.С. Байков. Опыт внедрения морских плотов. (Озеро Байкал). СССР - НАРКОМЛЕС, ЦНИИ ЛЕСОСПЛАВА. Техническая информация №64. Ленинград, 1939.

25. Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли. ВНИИФТРИ Москва. 2013 г. с 65-67; 191-199.

Изобретение относится к области создания имитируемой модели объектов фоноцелевой обстановки. Сущность способа состоит в следующем: формируют контрастные полосы ледового канала и контрастные взлетно-посадочные полосы аэродромов; имитируют посредством топливных бочек производственную трубу; имитируют сопло инфракрасной ложной цели путём разогрева верхней части полученной производственной трубы; имитируют работу полученной производственной трубы выводом созданного генератором дыма и отображением направления ветра; имитируют на снегу объекты посредством использования наноуглеродных материалов; формируют комбинированные ложные цели при помощи трёхгранных с квадратными гранями уголковых отражателей; обеспечивают имитацию движущихся целей установкой на телескопическую мачту судна светодиодного гобо-проектора (ГП) со слайдами изображений объектов; обеспечивают имитацию взлета воздушной цели при помощи установки ГП и радиолокационного уголкового отражателя на беспилотный летательный аппарат. Техническим результатом изобретения является возможность создания имитируемой модели объектов фоноцелевой обстановки. 5 ил.

Способ формирования объектов имитируемой модели фоноцелевой обстановки на необитаемой территории ледового пространства, заключающийся в том, что осуществляют контроль технических параметров создаваемых объектов измерительными приборами оптического и радиолокационного диапазона, для чего определяют контраст объекта как отношение показателей ослабления светофильтров, соответствующих порогам различения фона и объекта, определяют коэффициент яркости объекта как отношение показателей ослабления светофильтров, соответствующих порогам отсчета дальности до объекта и эталона, определяют контраст объекта в радиолокационном диапазоне путем снижения аттенюатором сигнала до порога обнаружения объекта и измерения эффективной поверхности рассеяния объекта (ЭПР), сравнивают ЭПР объекта с эталоном, причем объект, фон и эталон располагаются в поле зрения измерительных приборов, а результаты измерений регистрируются Службой единого времени, спутниковыми навигационными системами с фиксацией на электронную память с возможностью анализа и визуализации, отличающийся тем, что объекты имитируемой модели фоноцелевой обстановки создают следующим образом: формируют контрастные полосы ледового канала и контрастные взлетно-посадочные полосы (ВПП) аэродромов; имитируют посредством топливных бочек производственную трубу; имитируют сопло инфракрасной (ИК) ложной цели путём разогрева верхней части полученной производственной трубы; имитируют работу полученной производственной трубы выводом созданного генератором дыма и отображением направления ветра; имитируют на снегу объекты посредством использования наноуглеродных материалов, заданные параметры отражения и излучения имитируемых объектов обеспечиваются жидкими и гранулированными красителями; формируют комбинированные радиолокационные и тепловизионные (РЛ и ТПВ) ложные цели при помощи трёхгранных с квадратными гранями уголковых отражателей, выполненных с применением технологии «подогретого пола»; обеспечивают имитацию движущихся целей установкой на телескопическую мачту судна на воздушной подушке светодиодного гобо-проектора (ГП) со слайдами изображений объектов; обеспечивают имитацию взлета воздушной цели при помощи установки ГП и отстреливаемого радиолокационного уголкового отражателя на беспилотный летательный аппарат (БПЛА).