Оптическая головка самонаведения Российский патент 2025 года по МПК F41G7/26 G06G7/80 

Изобретение относится к области обработки данных, создания боеприпасов.

Известно устройство «Активная головка самонаведения», описанное в патенте RU 2689276 C1, данное устройство включает в себя корпус, на внешней поверхности которого установлены рули с датчиками их углового положения, внутри корпуса установлены блок источников излучения и оптическая система линз с полосовым оптическим фильтром, который установлен после оптической системы линз перед фотоприемным устройством, которое выполнено в виде решетки фотоприемников, установленных перед передней фокальной плоскостью оптической системы, источники имеют расширенную диаграмму направленности, выходы фотоприемников соединены с платой аналоговой обработки сигналов, которая содержит последовательно соединенные блок операционных усилителей и блок пиковых детекторов, выходы которых соединены с платой цифровой обработки сигналов, которая содержит многоканальный аналогово-цифровой преобразователь, компаратор и электронно-вычислительную машину (ЭВМ), вторые сигнальные входы ЭВМ соединены с сенсорными датчиками углового положения рулей, а управляющий выход ЭВМ соединен через генератор сильноточных импульсов с входами блока источников излучения, блок импульсных источников содержит не менее одного импульсного источника подсветки цели, а решетка - не менее трех фотоприемников, ЭВМ обработки сигналов выполнена на основе ARM (Advanced RISC Machine) архитектуры с математическим сопроцессором на общем кристалле, сигнальный выход ЭВМ соединен с выходной шиной головки самонаведения.

Недостатком устройства «Активная головка самонаведения», описанного в патенте RU 2689276 C1, является отсутствие возможности наведения и трекинга холодных объектов, которыми являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА), так как к ним не чувствительны датчики инфракрасного излучения.

Техническая задача - создать головку самонаведения с возможностью нахождения, прицеливания и преследования холодных объектов с помощью трекинга произвольных объектов, а также возможностью дифференцирования объектов с использованием алгоритмов компьютерного зрения.

Поставленная задача решается созданием устройства, включающего в себя носовой обтекатель, на котором закреплено устройство видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, который снизу закреплен к рулевому модулю, содержащий в себе четыре сервопривода SG 90, на валах которых закреплены трапецеидальные рули, рулевой модуль снизу закреплен к модулю управления, который содержит в себе одноплатный компьютер MangoPi, датчик геопозиционирования, гироскоп, акселерометр, компас, аккумулятор, модуль управления имеет крепление для ракеты. Устройство обеспечивает возможность нахождения, прицеливания и преследования холодных объектов с помощью трекинга произвольных объектов, а также возможность дифференцирования объектов с использованием алгоритмов компьютерного зрения.

Общие с прототипом признаки

- корпус ракеты,

- ЭВМ,

- аккумулятор,

- датчик углового положения, -устройство для фиксации объекта. Отличительные признаки -одноплатный компьютер MangoPi,

- гироскоп, акселерометр, компас, расположенные на одной плате, -устройство для видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, -датчик геопозиционирования,

- трапецеидальные рули, расположенные согласно аэродиначеской схеме «Утка»,

- нейронная сеть DaSiamRPN,

- нейронная сеть YOLO,

- сервопривод SG 90.

Совокупность элементов устройства обеспечивает соответствие заявленного решения критерию «изобретательский уровень».

На Фиг. 1 представлен общий вид ракеты.

На Фиг. 2 представлен общий вид ракеты спереди.

На Фиг. 3 представлен общий вид ракеты без корпуса рулевого модуля и корпуса модуля управления.

Устройство содержит: носовой обтекатель (1), вверху которого закреплено устройство для видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, например SONY IMX317 (2), закрепленного снизу на корпус рулевого модуля (3), на котором изнутри закреплены четыре сервопривода SG 90 (4), объединенных вдоль оси с четырьмя перпендикулярно расположенными друг относительно друга трапецеидальными рулями (5), которые состоят из двух деталей: подвижная деталь (6) закреплена на сервоприводе, неподвижная (7) относительно подвижной деталь объединена с ней с помощью стержня (8), у рулей есть возможность поворота на 30 градусов в две стороны вокруг своей оси, трапецеидальные рули расположены по аэродинамической схеме «Утка», корпус рулевого модуля снизу закреплен на корпус модуля управления (9), в основании которого имеется крепление (10) для датчик абсолютной ориентации BNO055 -9-DOF+MCU (11), к внутренней стороне модуля управления крепятся датчик геопозиционирования GPS GTU7 (12), микроконтроллер ATmega 328 (13), одноплатный компьютер MangoPi (14), на котором запущены нейронные сети YOLO V5 (15), DaSiamRPN (16), информация на который передается от устройства видеофиксации с частотой кадров 120 Гц (2), гироскопа (11) и датчика геопозиционирования (12), сигнал от одноплатного компьютера передается на микроконтроллер ATmega 328 (13), который передает управляющий сигнал на сервоприводы sg 90 (4), аккумулятор SOUTH BTNF-L7408W (17), который объединен со всеми электронными компонентами ракеты, корпус модуля управления (9) снизу объединен с креплением (18) для ракеты Устройство работает следующим образом.

Устройство видеофиксации с частотой кадров 120 Гц например SONY IMX317 (2) передает изображение на одноплатный компьютер MangoPi (14), на котором запущена нейронная сеть YOLO V5 (15), дополнительно обученная на классе изображений с БПЛА, выходными данными нейронной сети YOLO (15) является расположение объекта по оси X,Y в экранных координатах, которые передаются на нейронную сеть DaSiamRPN (16), также запущенную на одноплатном компьютере MangoPi (10) для трекинга БПЛА, которая в качестве выходных данных дает информацию о расстоянии до отслеживаемого объекта в экранных координатах, так, чтобы искомый объект в итоге находился в центре изображения, параллельно одноплатный компьютер (14) получает информацию от датчика геопозиционирования GPS GTU7 (12) и датчика абсолютной ориентации BNO055 - 9-DOF+MCU (11), после чего одноплатный компьютер (14) передает управляющий сигнал о перемещении на ATmega 328 (13), который в свою очередь передает управляющий сигнал на сервоприводы SG 90 (4) в рулевом отсеке, которые управляют четырьмя перпендикулярно расположенными относительно друг друга трапецеидальными рулями, которые имеют возможность вращения вдоль своей оси (5) и корректируют направление ракеты.

Пример реализации устройства. Одноплатный компьютер Mongo-pi. Датчик геопозиционирования GPS GTU7.

Гироскоп, акселерометр, компас, расположенные на одной плате, например датчик абсолютной ориентации BNO055 - 9-DOF+MCU.

Сервопривод SG 90.

Аккумулятор SOUTH BTNF-L7408W.

Устройство видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, например SONY IMX317.

Нейронная сеть YOLO V5.

Нейронная сеть DaSiamRPN.

Устройство обеспечивает возможность нахождения, прицеливания и преследования холодных объектов с помощью трекинга произвольных объектов, а также возможность дифференцирования объектов с использованием алгоритмов компьютерного зрения.

Изобретение относится к области оптики, конкретно к устройствам наведения. Сущность заявленного изобретения заключается в том, что оптическая головка самонаведения включает в себя носовой обтекатель, на котором закреплено устройство видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, при этом носовой обтекатель снизу закреплен к рулевому модулю, содержащему четыре сервопривода SG 90, на валах которых закреплены трапецеидальные рули. При этом рулевой модуль снизу закреплен к модулю управления, который содержит в себе одноплатный компьютер, датчик геопозиционирования, гироскоп, акселерометр, компас, аккумулятор, причем модуль управления имеет крепление для ракеты. Технический результат обеспечивает возможность нахождения, прицеливания и преследования холодных объектов. 3 ил.

Оптическая головка самонаведения, включающая корпус ракеты, ЭВМ, аккумулятор, датчик углового положения, устройство для видеофиксации объекта, отличающаяся тем, что вверху носового обтекателя закреплено устройство для видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, закрепленного снизу на корпусе рулевого модуля, на котором изнутри закреплены четыре сервопривода SG90, объединенных вдоль оси с четырьмя перпендикулярно расположенными относительно друг друга трапецеидальными рулями, которые состоят из двух деталей: подвижная деталь закреплена на сервоприводе, неподвижная деталь объединена с подвижной деталью с помощью стержня, при этом у рулей есть возможность поворота на 30° в две стороны вокруг своей оси, трапецеидальные рули расположены по аэродинамической схеме «Утка», корпус рулевого модуля снизу закреплен на корпусе модуля управления, в основании которого имеется крепление для датчика абсолютной ориентации BNO055-9-DOF+MCU, к внутренней стороне модуля управления крепятся датчик геопозиционирования GPS GTU7, микроконтроллер ATmega 328, одноплатный компьютер MangoPi, на котором запущены нейронные сети YOLO V5, DaSiamRPN, информация на который передается от устройства видеофиксации с частотой кадров 120 Гц, датчика абсолютной ориентации BNO055-9-DOF+MCU и датчика геопозиционирования GPS GTU7, сигнал от одноплатного компьютера передается на микроконтроллер ATmega 328, который передает управляющий сигнал на сервоприводы SG90, аккумулятор, который объединен со всеми электронными компонентами ракеты, корпус модуля управления снизу объединен с креплением для ракеты.