Многоспектральный пассивный оптико-электронный пеленгатор Российский патент 2024 года по МПК G01S3/782 G02B11/32 G01C3/02 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при создании бортовых оптико-электронных систем смотрящего типа.

Известен оптико-электронный пеленгатор (патент RU 2197003 С2, МПК G01S 17/66, G05D 3/12, H04N 7/18), содержащий оптико-электронный прибор, блок накопления и смещения, телевизионный автомат и измеритель смещения. Недостатком данного устройства является применение одного оптико-электронного прибора с одним спектральным диапазоном, что ограничивает область его использования.

Известно многоспектральное оптико-электронное устройство разведки целей (патент RU 2613587 С2, МПК G01S 3/78), содержащее входную оптическую систему, солнечно-слепой ультрафиолетовый пеленгатор, три фотоприемных устройства (ФПУ) и электронный блок управления, соединенный с ФПУ. Недостатком данного устройства является метод полуактивной пеленгации - возможен прием только лазерного излучения от целей, что не позволяет применять устройство для наблюдения и пеленгации целей по тепловому собственному или отраженному излучению.

Известен оптико-электронный комплекс для оптического обнаружения, сопровождения и распознавания наземных и воздушных объектов (патент RU 2701177 С1, МПК G01S 17/46, СПК G01S 17/46), содержащий обзорный тепловизор для пассивного обнаружения наземных и воздушных объектов и телевизионно-оптическую систему для автозахвата на сопровождение и идентификации типа объектов, а также лазерный дальномер. Недостатком данного устройства является возможность точного измерения координат объектов только в телевизионно-оптической системе, что ограничивает условия применения устройства. Например, только днем в условияхдостаточной освещенности Солнцем. Кроме того, использование лазерного дальномера демаскирует расположение устройства, что снижает скрытность его применения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, принятому за прототип, является пассивный оптический пеленгатор (патент RU 83328 U1, МПК GO 1С 3/00), содержащий фокусирующую приемную оптическую систему, фотоприемник, сканирующее устройство, маску с кольцевым окном и устройство обработки.

Основные недостатки прототипа:

- устройство содержит один фотоприемник и работает только в одном спектральном диапазоне, что ограничивает область его применения;

- в пеленгаторе используется механическое сканирующее устройство, которое снижает его надежность за счет износа вращающихся элементов. Кроме того, быстродействие пеленгатора ограничено скоростью вращения элементов сканирующего устройства;

- в устройстве применяется одноплощадочный фотоприемник, а не матричный, что обуславливает низкое угловое разрешение пеленгатора по наблюдаемым целям;

- в пеленгаторе отсутствует бленда, которая позволяет снизить уровень фоновых засветок от Солнца, что ограничивает предельные углы ракурса на Солнце и критично для надежной пеленгации целей в видимом спектральном диапазоне;

- в устройстве отсутствует автономный источник питания (батарея), что исключает возможность автономного применения устройства и увеличивает нагрузку на бортовую энергетическую сеть носителя пеленгатора.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и автономности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный пассивный оптический пеленгатор, содержащий первую оптическуюсистему, устройство обработки, введены бленда, установленная перед первой оптической системой, матричное ФПУ видимого спектрального диапазона, которое установлено в фокусе первой оптической системы и выход которого соединен с первым входом устройства обработки, вторая оптическая система, матричное ФПУ инфракрасного спектрального диапазона, которое установлено в фокусе второй оптической системы и выход которого соединен со вторым входом устройства обработки, модуль питания, первый выход которого соединен со входом устройства обработки, второй выход соединен со входом матричного ФПУ видимого спектрального диапазона, третий выход соединен со входом матричного ФПУ инфракрасного спектрального диапазона, и батарея, выход которой соединен со входом устройства обработки.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена функциональная схема многоспектрального пассивного оптико-электронного пеленгатора.

Многоспектральный пассивный оптико-электронный пеленгатор содержит оптическую систему 1, устройство обработки 2, бленду 3, матричное фотоприемное устройство видимого диапазона 4, оптическую систему 5, матричное ФПУ инфракрасного диапазона 6, модуль питания 7, батарею 8.

Указанные блоки представляют собой:

1 - оптическая система, например, двухкомпонентный шестилинзовый объектив из материала комбинаций материалов БФ25 - ТК20/Ф6 (склейка) -Ф6/ТК20 (склейка) - ТК20, с фокусным расстоянием 129 мм и диаметром входного зрачка 43 мм;

2 - устройство обработки, например, построенное на базе микропроцессоров 1967 ВН044 и 1967 ВН028 производства АО «ПКК Миландр»;

3 - бленда, например, из материала Д16.Т КР 50 НД, с габаритными размерами (Д×∅) 115×∅88 мм, с покрытием из никель-фосфора Н-Ф30ч МКФР.443900.001ТУ, с шестью кольцевыми диафрагмами;

4 - матричное ФПУ видимого диапазона, например, GSENSE400BSI (Gpixel), 2048×2048 элементов, элемент 11×11 мкм, частота 48 Гц;

5 - оптическая система, например, трехкомпонентный четырехлинзовый объектив из комбинации материалов Ge - Si - Ge - Ge, с фокусным расстоянием 91,4 мм и диаметром входного зрачка 45,7 мм;

6 - матричное ФПУ среднего инфракрасного диапазона, например, ДТ3-СВ (АО «НПК Пеленгатор») с микрокриогенной машинкой Сплит-Стирлинга МСМГ-0,6А-0,4/80 (АО «НТК Криогенная техника»), 640×512 элементов, элемент 25×25 мкм, частота 100 Гц;

7 - модуль питания, например, вторичный источник питания, преобразующий входное напряжение 27 В во вторичные с номинальными значениями 1,0 В, 2,5 В, 3,3 В, 5,0 В и др., которые необходимы для функционирования матричных ФПУ и микропроцессоров устройства обработки;

8 - батарея, например, никель-кадмиевая батарея типа 26НКМ-1 с номинальной емкостью 1 Ач.

Многоспектральный пассивный оптико-электронный пеленгатор работает следующим образом.

В момент включения пеленгатора напряжение питания из батареи 8 поступает в модуль питания 7. Модуль питания 7 преобразует входное напряжение во вторичные и запитывает устройство обработки 2, матричное фотоприемное устройство видимого диапазона 4 и матричное ФПУ среднего инфракрасного диапазона 6.

В определенный момент времени в поле зрения пеленгатора появляется наблюдаемый объект, излучение от которого поступает на входной зрачок оптических систем 1 и 5. Дополнительно перед входным зрачком оптической системы 1 установлена бленда 3, которая защищает от бокового солнечного излучения, которое может снизить обнаружительную способность в этом канале.

Излучение от регистрируемого объекта через оптическую систему 1 фокусируется на матричном ФПУ видимого диапазона 4, тем самым формируя изображение цели видимого спектра в картинной плоскости. Также излучение от регистрируемого объекта через оптическую систему 5 фокусируется на матричном ФПУ среднего инфракрасного диапазона 6, тем самым формируя изображение цели инфракрасного спектра в картинной плоскости.

Устройство обработки 2 выполняет прием видеокадров от матричных ФПУ 4 и 6 и производит обнаружение регистрируемой цели (целей) на фоне естественных и искусственных помех, селекцию или идентификацию (классификацию), а также захват на автосопровождение с расчетом координатной информации об объектах.

Благодаря применению двух оптических систем, двух матричных ФПУ и двух спектральных диапазонов в многоспектральном пассивном оптико-электронном пеленгаторе обеспечиваются широкие возможности по пеленгации целей:

- дневной и ночной режимы;

- выбор наилучшего диапазона для обнаружения по критериям максимального контраста, минимальной фоновой компоненты и др.;

- спектральная селекция, основанная на принципиально отличающихся отражательно-излучательно характеристиках целей в двух спектральных диапазонах;

- упрощенная идентификация целей по спектральным портретам;

- одновременная обработка видеокадров с расчетом координатной информации в обоих спектрах;

- повышенная помехозащищенность;

- сниженная вероятность ложной тревоги;

- автоматический выбор наилучшего спектрального диапазона для автосопровождения и точного расчета параметров цели;

- повышенная защита от постановки активных помех.

Введение матричного ФПУ вместо одноплощадочного фотоприемника позволяет увеличить разрешающую способность пеленгатора и повысить точность расчета координатной информации о цели (угловых координат, углов пеленга, угловой скорости линии визирования и др.). Кроме того, благодаря использованию матричного ФПУ исключается необходимость в механическом сканирующем и модулирующем устройствах, что повышает надежность и долговечность пеленгатора.

Введение батареи в качестве автономного источника питания обеспечивает автономность пеленгатора, снижает нагрузку на бортовую энергетическую сеть носителя и, соответственно, упрощает его эксплуатацию в составе бортовой электронной аппаратуры.

Введение бленды позволяет использовать пассивный оптико-электронный пеленгатор при наличии Солнца в передней полусфере без снижения обнаружительной способности в видимом спектральном диапазоне.

Совокупность существенных признаков позволяет расширить функциональные возможности многоспектрального пассивного оптико-электронного пеленгатора.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может применяться при создании бортовых оптико-электронных систем. Сущность заявленного решения состоит в следующем. Многоспектральный пассивный оптико-электронный пеленгатор содержит первую оптическую систему, устройство обработки и отличается тем, что в него дополнительно введены бленда, установленная перед первой оптической системой, матричное фотоприемное устройство видимого диапазона, установленное в фокусе первой оптической системы и выход которого соединен с первым входом устройства обработки, вторая оптическая система, матричное фотоприемное устройство инфракрасного диапазона, установленное в фокусе второй оптической системы и выход которого соединен со вторым входом устройства обработки, модуль питания, первый выход которого соединен со сходом устройства обработки, второй выход соединен с входом матричного фотоприемного устройства видимого диапазона, третий выход соединен со входом матричного фотоприемного устройства инфракрасного диапазона, и батарея, выход которой соединен со входом устройства обработки. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей, повышении надёжности и автономности. 1 ил.

Многоспектральный пассивный оптико-электронный пеленгатор, содержащий первую оптическую систему, устройство обработки, отличающийся тем, что в него дополнительно введены бленда, установленная перед первой оптической системой, матричное фотоприемное устройство видимого спектрального диапазона, которое установлено в фокусе первой оптической системы и выход которого соединен с первым входом устройства обработки, вторая оптическая система, матричное фотоприемное устройство инфракрасного спектрального диапазона, которое установлено в фокусе второй оптической системы и выход которого соединен со вторым входом устройства обработки, модуль питания, первый выход которого соединен со входом устройства обработки, второй выход соединен со входом матричного фотоприемного устройства видимого спектрального диапазона, третий выход соединен со входом матричного фотоприемного устройства инфракрасного спектрального диапазона, и батарея, выход которой соединен со входом устройства обработки.