BG61288B1

BG61288B1 - Method for the determination of the distance and velocity ofa moving target

Info

Publication number: BG61288B1
Application number: BG99416A
Authority: BG
Inventors: Иван ИВАНОВ; Станислав Иванов
Original assignee: Институт по металознание при БАН
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1997-04-30
Also published as: BG99416A

Abstract

The method is used in the systems of fire control in thearmoured equipment and artillery in direct fire aiming. Itdetermines the distance and the velocity for all possibledimensions at different angles of motion and in partially coveredtargets by the terrain. The mehtod consists in the comparison inthe field of vision of the sight and observation instrument of theprojection of a mobile light geometrical model of the target byits visible image by the correction of oreintation, the scale andthe velocity so that the projection would cover the contrours ofthe visible image. When the ratio of sizes of projection and ofthe image of the target are identical, the model has 3-dimensionalorientation, identical to that of the target. The angular velocityof the target is determined by matching the velocities of themodel projection and the target image. The distance to the targetis determined by the scale of projection of the model, and itslinear velocity is calculated from the values of the angles of thedirection of the motion, the distance and the angular velocity.

Description

Изобретението се отнася до метод за определяне разстоянието и скоростта на движеща се цел, с приложение в системите за управление на огъня на бронетанковата техника и артилерията при стрелба с право мерене.The invention relates to a method for determining the distance and velocity of a moving target, with application to the fire control systems of armored vehicles and artillery in straight shooting.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е мерен прибор /1/ с въведена по оптически път в полезрението му подвижна в хоризонтално направление светеща точка с възможност за ръчно настройване, при който относителната ъглова скорост на целта спрямо собствения танк се определя, като скоростта на движението на светещата точка се настройва ръчно до видимо съвпадение на тази скорост със скоростта на целта, при което отчетената ръчна настройка се използва като сигнал, по който се изчислява хоризонталната ъглова скорост на целта, а след определяне на разстоянието се изчислява и периферната компонента на линейната скорост.A measuring instrument (1) is known with an optical point-of-view light moving horizontally positioned in its field of view, in which the relative angular velocity of the target relative to its own tank is determined by adjusting the speed of movement of the luminous point manually to the apparent coincidence of this velocity with the velocity of the target, in which the read manual setting is used as a signal by which the horizontal angular velocity of the target is calculated, and after determining the distance, the peripheral component of the linear velocity.

Недостатък на този метод е определянето на само една компонента на линейната скорост на целта, което води до грешки в изчислените стойности на ъглите на насочване.The disadvantage of this method is the determination of only one component of the linear velocity of the target, which leads to errors in the calculated values of the target angles.

Най-близка по техническата си същност до изобретението е система за управление на огъня /2/, в която разстоянието се измерва с лазерен далекомер, а скоростта се определя чрез визуално съпоставяне върху дисплей на образа на целта с изобразен върху дисплея управляван ръчно подвижен светлинен шаблон. Той се състои от мрежа от успоредни вертикални линии и една хоризонтална линия. При настройване на наклона и скоростта на движение на шаблона до видимо съвпадение с направлението и скоростта на целта направените настройки се снемат като сигнали, по които при измерено разстояние до целта се изчисляват вертикалната и периферна компонента на линейната скорост на целта.Closest to the invention is a fire control system (2) in which the distance is measured by a laser rangefinder and the speed is determined by visual mapping on the display of the target image with a manually operated manually moving light pattern shown on the display. . It consists of a network of parallel vertical lines and one horizontal line. When adjusting the slope and speed of the movement of the pattern to a visible coincidence with the direction and speed of the target, the adjustments made are recorded as signals by which the vertical and peripheral components of the linear velocity of the target are calculated at a measured distance to the target.

Недостатък на този метод е, че не се определя радиалната компонента на относителната линейна скорост на целта, което понижава точността на определяне на ъглите на насочване. Друг недостатък на този метод е облъчването на целта от лазерния далекомер, което може да бъде регистрирано от сензори и целта да предприеме активно противодействие, като напр. рязка промяна на движението, димна завеса и пр. и с това да намали вероятността за поражение.The disadvantage of this method is that it does not determine the radial component of the relative linear velocity of the target, which reduces the accuracy of determining the angles of orientation. Another disadvantage of this method is the irradiation of the target by the laser rangefinder, which can be detected by sensors and the target to take active counteraction, such as. a sharp change of movement, a smokescreen, and so on to reduce the likelihood of damage.

Задача на изобретението е да се създаде метод за определяне на разстоянието и скоростта на движеща се цел, при който не се използва облъчване на целта и се определят всички компоненти на скоростта, с което се повишава точността и ефективността на системата за управление на огъня.It is an object of the invention to provide a method for determining the distance and velocity of a moving target that does not use target irradiation and to determine all velocity components, thereby enhancing the accuracy and efficiency of the fire control system.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задачата се решава с метод за определяне разстоянието и скоростта на движеща се цел чрез визуално съпоставяне в зрителното поле на мерния и/или наблюдателния прибор на образа на целта с въведен в зрителното поле управляван ръчно подвижен светлинен шаблон и настройване на шаблона до достигане на видимо съвпадение на направлението и скоростта на движение на шаблона с тези на целта, при което направените настройки се снемат като сигнали, по които при определено разстояние до целта се изчисляват вертикалната и периферната компонента на скоростта на целта. Съгласно изобретението подвижният светлинен шаблон е централна проекция на предварително съставен по известни размери на целта, запаметен в компютър и избран при разпознаване на целта геометричен модел. Този шаблон се настройва до видимо уеднаквяване с образа на целта чрез настройка на пространствената ориентация и разстоянието на модела, като се осигурява съответствие между модела и шаблона по зависимостите на централното проектиране. По сигнала за настройка на разстоянието на модела се определя разстоянието до целта, а по сигналите за настройка на пространствената ориентация, скоростта на шаблона и разстоянието се определя и радиалната компонента на линейната скорост на целта.The task is solved by a method for determining the distance and speed of a moving target by visual mapping in the field of vision of the measuring and / or observation instrument of the target image with a manually controlled manually moving light pattern introduced into the field of vision and adjusting the pattern until a visible match is reached of the direction and the speed of movement of the pattern with those of the target, whereby the adjustments made are taken as signals by which at a certain distance to the target the vertical and peripheral component of the speed are calculated stta the goal. According to the invention, the movable light pattern is a central projection of a pre-assembled, known-sized target, stored in a computer and selected on a geometric pattern recognition target. This template is adjusted to the visible alignment with the target image by adjusting the spatial orientation and distance of the model, ensuring consistency between the model and the central design dependency pattern. The distance to the target of the model is determined by the distance signal of the model, and the radial component of the linear velocity of the target is determined by the signals of the spatial orientation, pattern velocity and distance.

Предимство на метода съгласно изобретението е, че позволява изчисляването на всички компоненти на линейната скорост, с което се подобрява точността на изчислените ъгли на насочване. Друго предимство на метода е липсата на облъчване на целта, с което се избягва нейното противодействие и се повишава ефективността на системата за управление на огъня.An advantage of the method according to the invention is that it allows the calculation of all the components of the linear velocity, which improves the accuracy of the calculated angles. Another advantage of the method is the lack of irradiation of the target, which avoids its counteraction and increases the efficiency of the fire control system.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИEXPLANATION OF THE FIGURES Attached

Методът се пояснява чрез приложените фигури, където:The method is illustrated by the attached figures, where:

фигура 1 представя движението на целта спрямо собствения танк;Figure 1 shows the movement of the target towards its own tank;

фигура 2 - подробен геометричен модел на целта.Figure 2 - Detailed geometric model of the target.

ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА МЕТОДАEXAMPLE IMPLEMENTATION OF THE METHOD

Методът може да се осъществи при наличието на следните предпоставки. Целта се наблюдава и съпоставя чрез мерни и наблюдателни прибори, съоръжени с устройство за изобразяване в тяхното зрително поле на електронно синтезирано графично изображение. Техническото изпълнение на това устройство при класически оптични прибори е аналогично на описаното в /1/, а при използването на електронен дисплей е както /2/. Входните управляващи сигнали се въвеждат чрез механично задействани от оператора устройства.The method can be carried out with the following prerequisites. The objective is monitored and compared by means of measuring and observation instruments fitted with an imaging device in their field of view of an electronically synthesized graphic image. The technical implementation of this device in classic optical instruments is analogous to that described in / 1 /, and when using an electronic display is as / 2 /. The input control signals are input by means of mechanically actuated devices.

Геометричният модел на целта 2 се съставя по известни нейни размери и може да представлява габаритен паралелепипед 1 или подробен модел 3, като във втория случай представлява система от пространствени линии, разграничаващи характерни елементи на целта. Данните за размерите и взаимното пространствено разположение на линиите от модела се съхраняват в компютърна памет, като за всяка потенциална цел се съставя собствен модел. В качеството на подвижен светлинен шаблон се използва централна проекция на модела. За изчисляване на проекцията се използват общоизвестни зависимости на централното проектиране, /3/, стр. 73-80, поконкретно - израз 3.32, в който ζ е разстоянието до модела, ар- величина, зависеща от фокусното разстояние на прибора. За преизчисляване на положението на модела при нова ориентация и за смяна на координатната система при използване на израз 3.32, се използват зависимости /3/, стр. 56-59, изрази 3.1, 3.6-3.8.The geometric model of goal 2 is made up by its known dimensions and may be a parallelepiped 1 or a detailed model 3, in the latter case a system of spatial lines distinguishing the characteristic elements of the goal. The data on the dimensions and the relative spatial location of the lines of the model are stored in computer memory, and for each potential purpose a model is created. The central projection of the model is used as a moving light template. For the calculation of the projection, well-known central design dependencies are used, / 3 /, pages 73-80, in particular - expression 3.32, in which it is the distance to the model, an amount depending on the focal length of the instrument. Dependencies / 3 /, pages 56-59, expressions 3.1, 3.6-3.8 are used to recalculate the position of the model in the new orientation and to change the coordinate system using expression 3.32.

Методът се изразява в следната последователност от действия на човек - оператор, създаващ входни управляващи сигнали за работа на една компютърна програма за изработване на проекциите на геометричния модел на целта и изчисляване на разстоянието и скоростта.The method is expressed in the following sequence of actions of a human operator, creating input control signals for the operation of a computer program for making projections of the geometric model of the target and calculating distance and speed.

Операторът разпознава целта като вид въоръжение или бойна техника и чрез управляващ сигнал избира съответния и предварително запаметен в компютъра геометричен модел. Програмата изчислява проекцията на модела при ъгли на ориентация β = 0°, γ = 0° и δ = 0° и разстояние Ц(1)=2000м, където β е курсов ъгъл на движение на целта 2, сключен между периферната V* и хоризонталната У_Ккомпонента на линейната скорост V на целта, γ е ъгъл на наклона на движението на целта спрямо хоризонта и е сключен между скоростта V и хоризонталната й компонента У_ь, абе ъгъл на крена, сключен между напречната ос на целта и хоризонта. Изчислената проекция на модела се подава на устройството за изобразяване и в средата на зрителното поле се показва изображение на модела.The operator recognizes the target as a type of weapon or military equipment and, using a control signal, selects the appropriate and previously stored geometric model on the computer. The program calculates the projection of the model at angles of orientation β = 0 °, γ = 0 ° and δ = 0 ° and a distance Δ (1) = 2000m, where β is the course angle of motion of the target 2, concluded between the peripheral V * and the horizontal Y _K component of the linear velocity V of the target, γ is the angle of motion of the target relative to the horizon and has been concluded between the velocity V and the horizontal its components Y _L, absolute angle of heel between a transverse axis of the objective and the horizon. The calculated projection of the model is fed to the display device and an image of the model is displayed in the middle of the field of view.

Операторът подава входни сигнали за промяна на ъглите на ориентация. Програмата преизчислява проекцията и актуализира изображението на модела съобразно установяваните стойности на ъглите. Актуализацията на изображението се прекратява при изобразяване на модела със съотношения на размерите на проекцията, визуално еднакви с наблюдаваните съотношения на габаритите на образа на целта. Установените стойности на ъглите β , γ и δ се запомнят от програмата.The operator gives input signals to change the orientation angles. The program recalculates the projection and updates the model image according to the set angles. Image updating is discontinued when the model is rendered with projection aspect ratios that are visually identical to the observed aspect ratios of the target image. The set angles β, γ and δ are memorized by the program.

Операторът подава входни сигнали за изменение на хоризонталната ъглова скорост. Програмата актуализира изображението на модела в последователни съседни положения, така че се създава визуален ефект на движение на изображението със скорост, пропорционална на подадения входен сигнал. Операторът прекратява въздействието и програмата запомня установената стойност при видимо уеднаквяване на скоростите на движение на изображението на модела и целта. От получените данни се определя относителната ъглова скорост на целта и се подава на системата за механично следене на целта.The operator gives input signals for changing the horizontal angular velocity. The program updates the model image in consecutive adjacent positions so as to create a visual effect of image movement at a speed proportional to the input signal. The operator terminates the impact and the program remembers the established value by visibly aligning the movement speeds of the model image and the target. From the obtained data, the relative angular velocity of the target is determined and submitted to the mechanical tracking system of the target.

Операторът подава входни сигнали за изменение на изчислителното разстояние, а програмата преизчислява проекцията по /3/, 3.10 и актуализира изображението. Операторът прекратява въздействието си при уеднаквяване на изображението на модела с образа на целта и подава сигнал за край. При това положение от размерите на проекцията и от пред3 варително известните действителни размери на целта се изчислява разстоянието ϋ(Ο), а от ϋ(Ο), ъглите β и γ и ъгловата скорост - периферната V , вертикалната V и радиалната V компонента на линейната скорост на целта и разстоянието като функция на времето ϋ(ί).The operator submits inputs to change the calculation distance, and the program recalculates the projection by / 3 /, 3.10 and updates the image. The operator terminates its effect by aligning the model image with the target image and signals an end. In this case, the distance ϋ (Ο) is calculated from the projection dimensions and from the known actual target sizes, and from the angles β and γ and the angular velocity - the peripheral V, the vertical V and the radial V component of the linear target speed and distance as a function of time ϋ (ί).

Операторът наблюдава съвпадението на целта и изображението на модела по време на следенето и при разсъгласуване извършва корекции, които програмата отразява в уточняване на управляващите сигнали и ϋ(ί). Изработените стойности на величините са достъпни за балистическия изчислител от системата за управление на огъня.The operator monitors the purpose and image of the model during monitoring and makes adjustments, which are reflected by the program in refining the control signals and ϋ (ί). The resulting values are available for the ballistic calculator from the fire control system.

При въвеждане на проекция на модела в зрителното поле на мерния и наблюдателния прибор, дейностите на оператора се разпределят между командира и мерача, като е възможно всеки от тях да изпълни всички дейности.When introducing a projection of the model into the field of view of the measuring and observation instrument, the activities of the operator shall be allocated between the commander and the meter, and each of them may carry out all the activities.

Методът ще намери приложение при системите за управление на огъня за стрелба с право мерене, по-конкретно - чрез влизащите в състава им наблюдателни и мерни прибори, оптическите прибори за нощно виждане, термовизионните прибори и при системите с интегрирани от няколко информационни канала образи.The method will find application in direct-fire firing control systems, in particular through its monitoring and measuring instruments, optical night vision devices, thermal imaging devices and systems with multiple image channels integrated.

Патентни претенцииClaims

Claims

1. A method for determining the distance and velocity of a moving target by visual mapping in the field of vision of the measuring and / or observation device of the target image with the field of view entered, manually controlled, a moving light pattern and adjusting the pattern until a visible match is reached the direction and the speed of movement of the pattern with those of the target, whereby the adjustments made are recorded as signals by which, at a certain distance to the target, the vertical and peripheral components of the speed of the target are calculated, x characterized in that said movable light shab10 Lon is a central projection of pre-composed by well-known dimensions of the target stored in the computer and selected in recognition of the target geometric model template is set to visible alignment with image

15 of the target by adjusting the spatial orientation and the distance of the model, ensuring correspondence between the model and the pattern according to the dependencies of the central design, whereby the distance to the target of the model is determined by its distance to the target and by the adjustment signals of spatial orientation, pattern velocity and distance, and the radial component Y ₂ of li25 its velocity target.