Система автоматизированного управления стрелковым комплексом Российский патент 2025 года по МПК F41G1/387 

Изобретение относится к огнестрельному оружию и может быть использовано в системах автоматизированного управления стрелковым оружием или устройствах, конструктивно схожих со стрелковым оружием.

Известно устройство (патент RU № 2240485 от 04.09.2002) для автоматизированного прицеливания и выстрела из стрелкового оружия, которое состоит из оборудования, размещаемого в экипировке стрелка, и оборудования, размещаемого на стрелковом оружии, которые связаны между собой с помощью приёмопередатчиков или с помощью кабелей. В данном устройстве автоматизированы процессы выбора цели, формирования точки прицеливания и выстрела.

Известно высокоточное управляемое огнестрельное оружие (патент US № 9222754 от 29.12.2015) с гибридной системой управления огнём. Оружие включает в себя спусковой механизм и соединенное с ним оптическое устройство, которое включает в себя оптический датчик и датчик движения. Основой системы управления огнём является блок управления и баллистический вычислитель. В данной системе учитывается дистанция до цели, сила и направление ветра, температура, атмосферное давление и другие факторы, влияющие на баллистическую траекторию движения пули. Информация передаётся от электронного компаса, лазерного дальномера и камер с наборами специализированных светофильтров. Стрелок выбирает отслеживаемую цель визуально путем нажатия кнопки устройства ввода данных, затем производится автоматизированный выстрел по команде от системы управления огнём при совмещении перекрестия прицела с отслеживаемой целью.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению является система прицеливания огнестрельного оружия (варианты) и способ управления работой огнестрельного оружия (патент EA №031066 от 30.11.2018). Система прицеливания содержит процессор с модулем для расчета точки/площади прицеливания, используемой для принятия решения о стрельбе, систему формирования сигналов изображения, процессор обработки изображения и модуль отображения информации. Стрелок выбирает отслеживаемую цель путем нажатия кнопки устройства ввода данных, затем при нажатии спускового крючка в момент совмещения перекрестия с выделенной целью производится выстрел.

Недостатками данных устройств являются:

- низкая эффективность при стрельбе по различным целям: движущимся, крупноразмерным, групповым, т.к. для всех целей вне зависимости от параметров цели: геометрических размеров, дальности до цели и скорости движения цели, - в режиме автоматического огня предусмотрен один выбранный темп стрельбы и отсечка очереди выстрелов;

- низкая точность при высоком темпе стрельбы вследствие отклонения точки попадания от точки прицеливания из-за отсутствия компенсации перемещения оружия при высоком темпе стрельбы.

Задачей разработанной системы автоматизированного управления стрелковым комплексом является повышение эффективности стрельбы, расширение технических возможностей стрелкового оружия, в том числе повышение скорости прицеливания.

Технический результат достигается за счёт глубокой интеграции и объединения различных функциональных компонентов системы и спускового механизма стрелкового оружия, автоматизации процессов подготовки данных для стрельбы, а также автоматизации процесса выстрела.

Поставленная задача решается за счёт того, что система автоматизированного управления стрелковым комплексом включает прицельно-приборное оснащение, состоящее из дальномерного модуля, прицела с модулем распознавания образов, телевизионного модуля, тепловизионного модуля, соединенные посредством интерфейса связи между собой, с модулем электропитания и со стрелковым оружием, которое содержит приклад, рукоятку, ствольную коробку со стволом и спусковым механизмом, и выполненное с возможностью осуществления автоматизированной стрельбы по сигналу от прицельно-приборного оснащения, причем модуль электропитания содержит систему управления источником питания. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом дополнительно содержит подствольный гранатомёт, соединенный посредством интерфейса связи и выполненный с возможностью осуществления автоматизированной стрельбы, а дальномерный модуль включает баллистический вычислитель, модуль отображения информации, устройство ввода данных, электронную метеостанцию, электронное устройство определения оружия в пространстве, электрически соединенные между собой посредством интерфейса связи. Прицел с модулем распознавания образов включает модуль отображения информации, устройство ввода данных, электронное устройство определения оружия в пространстве, процессор с блоком памяти, резервный источник питания. Спусковой механизм включает исполнительное устройство, выполненное в виде электрического привода. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом включает дополнительный интерфейс связи для интеграции с комплексами разведки, управления и связи, и/или с нашлемным монитором пользователя.

Автоматизированное управление стрелковым комплексом заключается в поиске, обнаружении, распознавании, выделении, выборе и захвате выбранной цели, автоматическом расчете режимов стрельбы на основании данных о параметрах оружия, носителя оружия и параметров цели.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг. 1 - общий вид стрелкового комплекса, вид слева;

фиг. 2 - общий вид стрелкового комплекса, вид справа;

фиг. 3 - устройство спускового механизма;

фиг. 4 - структурная схема подключения элементов стрелкового комплекса;

фиг. 5 - изображение на модуле отображения информации при прицеливании.

Система автоматизированного управления стрелковым комплексом состоит из блока 1 прицельно-приборного оснащения, который содержит дальномерный модуль 2, прицел 3 с модулем распознавания образов 4, модуля телевизионного 5, модуля тепловизионного 6, соединенных посредством интерфейса связи 7 между собой.

Блок 1 также соединен с модулем электропитания 8 и со стрелковым оружием 9, которое содержит приклад 10, рукоятку 11, ствол 12 со ствольной коробкой 13 и спусковым механизмом 14 (изображен на фиг. 3).

Спусковой механизм 14 включает электропривод 15, переключатель режимов стрельбы 16 и спусковой крючок 17. Спусковой механизм 14 выполнен с возможностью срабатывания по сигналу от блока 1 прицельно-приборного оснащения для обеспечения автоматизированной стрельбы.

Интерфейс связи 7 представляет собой шину с контактами для подключения разъемов элементов комплекса (не показаны), к которой электрически подключены дальномерный модуль 2, прицел 3, телевизионный модуль 5, тепловизионный модуль 6, модуль электропитания 8 и спусковой механизм 14.

Структурная схема подключения элементов системы автоматизированного управления стрелковым оружием представлена на фиг. 4.

Дальномерный модуль 2 состоит из дальномера, баллистического вычислителя, модуля отображения информации, устройства ввода данных, а также электронной метеостанции и устройства определения оружия в пространстве.

Прицел 3 с модулем распознавания образов 4 включает модуль отображения информации, выполненный, например, в виде дисплея, устройство ввода данных 18, устройство определения оружия в пространстве (например, электронный акселерометр-гироскоп), процессор с блоком памяти и резервный источник питания. Модуль распознавания образов 4 выполняет обработку данных на основе математических моделей машинного обучения с заранее заданной библиотекой целей.

Телевизионный 5 и тепловизионный 6 модули конструктивно могут быть объединены.

Спусковой механизм 14 стрелкового оружия 9 включает электропривод 15 с блоком управления с датчиком выбора режимов стрельбы и датчиком положения спускового крючка (не показаны), которые в свою очередь механически соединены с переключателем 16 режимов стрельбы и спусковым крючком 17 соответственно.

На стрелковое оружие 9 устанавливают подствольный гранатомёт 19, который содержит блок управления с датчиком выбора режима стрельбы и датчиком положения спусковой детали (не показаны), которые в свою очередь механически соединены с переводчиком режима стрельбы 20 и спусковой деталью 21 гранатомёта соответственно.

Дальномерный модуль 2, прицел 3, телевизионный модуль 5, тепловизионный модуль 6, спусковой механизм 14, подствольный гранатомёт 19 и модуль электропитания 8 подключены к интерфейсу связи 7 с помощью разъёмов.

Система автоматизированного управления стрелковым комплексом построена по модульному принципу и обеспечивает возможность комплектования его взаимозаменяемыми устройствами или модулями. Возможна оперативная замена модулей, изменение положения на стрелковом оружии, удаление или добавление модулей в зависимости от выполняемой задачи.

Система автоматизированного управления стрелковым комплексом работает следующим образом.

Включение системы осуществляют с помощью устройства ввода данных 18, расположенного на прицеле 3. При этом передается сообщение на включение модулей, подключенных к интерфейсу связи 7.

Дальномерный модуль 2 при получении сообщения или при воздействии на устройство ввода данных определяет дальность до цели, скорость и направление движения цели, положение оружия в пространстве и относительно цели, а также параметры атмосферы. На основании полученных данных выполняется расчёт суммарной поправки, параметров и координат прицельной сетки и прицельной марки Данные об измеренной дальности, поправке, параметрах и координатах прицельной сетки и прицельной марки поступают на прицел 3 с модулем распознавания образов 4, и отображаются на модуле отображения информации - дисплее.

Одновременно при этом происходит выполнение следующих операций:

1) Распознавание цели:

- модуль распознавания образов 4 после получения данных от дальномерного модуля 2 осуществляет распознавание целей на основе непрерывно поступающей информации от телевизионного 5 и тепловизионного 6 модулей, причем выбор области производится автоматически, и задается координатами дальномерного креста на модуле отображения информации. Данные о распознанных целях поступают на модуль отображения информации, на котором отображена цель, посредством её выделения, например, прямоугольником белого цвета, и отображается также центр цели, например, в виде окружности белого цвета, информация о цели, а также иная служебная информация.

2) Определение положения переключателя режимов стрельбы:

- при изменении положения переключателя 16 режимов стрельбы стрелкового оружия 9, выполняется установка режима стрельбы на прицеле 3, т.е. выбор положения - предохранитель, либо автоматизированный режим стрельбы, либо ручной режим (режим одиночного огня, автоматического огня).

3) Определение положения спускового крючка 17:

- информационные сведения об изменении положения спускового крючка (нажатии/отпускании) передаются на прицел 3. При прицеливании производят перемещение стрелкового комплекса в пространстве относительно цели до совмещения прицельной марки с распознанной целью. Прекращение стрельбы происходит при выполнения заданного количества выстрелов, при отпускании спускового крючка, либо при несовпадении прицельной марки с распознанной целью.

При проведении стрельбы происходит вспышка от выстрела и выделение облака пороховых газов, препятствующих наблюдению выбранной цели с помощью камер, при этом невозможно выполнение процессов распознавания с помощью модуля распознавания образов 4, выстрел производится в момент совпадения положения оружия с положением перед выстрелом, при котором прицельная марка совпадала с целью или при котором прицельная марка находится в некоторой заданной области цели. Вспышка от выстрела и выделение облака пороховых газов фиксируют с помощью телевизионного 5 и тепловизионного 6 модулей.

Для получения информации о положении оружия относительно цели, устройство определения оружия в пространстве в своем составе включает датчик-инклинометр либо электронные гироскоп, либо акселерометр и магнетометр.

Интерфейс связи 7 обеспечивает обмен данными между устройствами, обеспечивает надежное функционирование и безопасное использование стрелкового комплекса за счёт отключения поврежденных устройств, распределение питания между установленными устройствами, а также подключение дополнительного источника питания, например, аккумуляторной батареи из состава комплекса разведки.

Резервный источник питания прицела 3 обеспечивает в течение ограниченного промежутка времени, например, 3-5 минут бесперебойную работу прицела 3 при отключении модуля электропитания 8, например, при замене на другой модуль электропитания с заряженным источником питания.

Модуль электропитания 8 обеспечивает электроснабжение системы. Система управления источником питания выполняет функции управления работой источника питания, и обеспечивает подачу электропитания к устройствам, подключённым к интерфейсу связи 7, при этом система управления измеряет уровень заряда источника питания, по запросу от прицела 3 передает сообщение о текущем уровне заряда источника питания, отключает источник питания при возникновении неисправностей модуля электропитания 8, например, короткого замыкания.

Режим стрельбы (темп и отсечка очереди выстрелов), который обеспечивает поражение цели с наибольшей вероятностью, определяют в зависимости от типа и параметров цели (размера, скорости, направления движения) по заданному алгоритму.

При наведении прицельной марки на цель и нажатии кнопки устройства ввода данных происходит выбор цветового диапазона у объекта на видеоизображении, при этом объекты с выбранным цветом выделяются прямоугольниками и имеют центр масс, отмеченный окружностью. Процессор с блоком памяти отображает изображение прицельной сетки поверх изображения местности на модуле отображения информации.

Изображение на модуле отображения информации, например, при прицеливании, имеет вид, приведенный на фиг. 5, где красной отметкой в центре отмечена точка прицеливания для дальности 100 м и отображена шкала дальности в виде правой вертикальной красной оси с отметками дальности.

Информация о параметрах цели (координаты цели и дальность до цели), условия стрельбы (информация о метеоусловиях, вычисленные поправки), изображение местности в видимом и инфракрасном диапазонах, захваченные и сопровождаемые цели передаются в режиме реального времени на внешние устройства отображения информации, например, на персональный компьютер или нашлемный монитор, либо на комплексы разведки, управления и связи. Двусторонний обмен указанной информацией осуществляется посредством проводного или беспроводного интерфейса связи 7.

По результатам лабораторных и полевых испытаний макетного образца стрелкового комплекса по мишеням № 8 «ростовая фигура» определены кучностные характеристики (таблица 1), которые использованы для расчета вероятности поражения головной и грудной мишеней математическим методом, расположенных на дистанции 100 и 300 м (таблица 2).

Из результатов расчета видно, что использование автоматизированного режима стрельбы позволяет обеспечить увеличение эффективности стрельбы за счёт устранения или уменьшения влияния ошибок стрельбы, автоматического распознавания цели и выполнения автоматизированного производства выстрела, что, в свою очередь, позволяет значительно повысить эффективность стрельбы и вероятность поражения мишени с первого выстрела на дальности 300 м в 1,6 раз в случае стрельбы по головной мишени и в 1,4 раза в случае стрельбы по грудной мишени.

Таблица 1 - Результаты оценки кучностных характеристик макетного образца стрелкового комплекса при автоматизированном режиме стрельбы

Дальность стрельбы, м Сб × Св, см Сэкв, см 100 8,1×8,9 8,5 300 18,8×17,7 18,2

Таблица 2 - Вероятность поражения головной и грудной мишеней, расположенных на дистанции 100 и 300 м в автоматизированном и ручном режиме стрельбы

Дальность стрельбы, м Вероятность поражения головной мишени, % Вероятность поражения грудной мишени, % В ручном режиме В автоматизированном режиме В ручном режиме В автоматизированном режиме 100 89,1 96,8 95,4 99,4 300 49,6 79,1 64,8 88,4

Использование изобретения позволяет существенно повысить эффективность применения стрелкового комплекса в различных метеоусловиях за счёт автоматизации процессов, сопровождающих ведение прицельной стрельбы, в т.ч. поиска, обнаружения, распознавания целей и введения поправок, а также производства выстрела из стрелкового оружия по команде от прицельно-приборного оснащения.

Изобретение относится к области стрелкового вооружения и касается системы автоматизированного управления стрелковым комплексом. Система содержит блок прицельно-приборного оснащения, соединенный со стрелковым оружием, включающим приклад, рукоятку и ствольную коробку со стволом и спусковым механизмом, выполненным с возможностью срабатывания по сигналу от блока прицельно-приборного оснащения для обеспечения автоматизированной стрельбы. Блок прицельно-приборного оснащения состоит из дальномерного модуля, прицела с модулем распознавания образов и прицельной маркой, телевизионного модуля, тепловизионного модуля, соединенных посредством интерфейса связи между собой и с модулем электропитания. Система автоматизированного управления выполнена с возможностью автоматизированной стрельбы при совмещении прицельной марки с распознанной целью, а при невозможности выполнения процессов распознавания цели при осуществлении автоматизированной стрельбы выстрел производится в момент совпадения положения оружия с положением, при котором прицельная марка совпадала с целью. Технический результат заключается в повышении скорости прицеливания и увеличении эффективности стрельбы. 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом, содержащая блок прицельно-приборного оснащения, соединенный со стрелковым оружием, включающим приклад, рукоятку и ствольную коробку со стволом и спусковым механизмом, выполненным с возможностью срабатывания по сигналу от блока прицельно-приборного оснащения для обеспечения автоматизированной стрельбы, блок прицельно-приборного оснащения состоит из:

- дальномерного модуля,

- прицела с модулем распознавания образов и прицельной маркой,

- телевизионного модуля,

- тепловизионного модуля,

соединенных посредством интерфейса связи между собой и с модулем электропитания,

при этом система автоматизированного управления выполнена с возможностью автоматизированной стрельбы при совмещении прицельной марки с распознанной целью, а при невозможности выполнения процессов распознавания цели при осуществлении автоматизированной стрельбы выстрел производится в момент совпадения положения оружия с положением, при котором прицельная марка совпадала с целью.

2. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленный на стрелковом оружии подствольный гранатомет, подключенный к интерфейсу связи и выполненный с возможностью осуществления автоматизированной стрельбы.

3. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что дальномерный модуль содержит баллистический вычислитель, модуль отображения информации, устройство ввода данных, электронную метеостанцию, электронное устройство определения оружия в пространстве, электрически соединенные между собой посредством интерфейса связи.

4. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что прицел с модулем распознавания образов содержит модуль отображения информации, устройство ввода данных, электронное устройство определения оружия в пространстве, процессор с блоком памяти, резервный источник питания, электрически соединенные между собой.

5. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что спусковой механизм содержит исполнительное устройство, выполненное в виде электрического привода.

6. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что модуль электропитания включает систему управления источником питания.

7. Система автоматизированного управления стрелковым комплексом по п. 1, отличающаяся тем, что включает дополнительный интерфейс связи для интеграции с комплексами разведки, управления и связи и/или с нашлемным монитором пользователя.