PL233014B1 - Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych - Google Patents

Abstract

Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych, wybuchających jak i niewybuchających w czasie uderzenia, wykorzystujący jedną albo dwie kamery obserwacyjne, charakteryzuje się tym, że posiada bezzałogowy statek powietrzny (5), korzystnie pionowego startu i lądowania, wyposażony w kamerę obserwacyjną (6, 7) - wizyjną (6) i/lub termowizyjną (7), przy czym pole obserwacji (8) kamery wizyjnej (6) i/lub termowizyjnej (7) obejmuje pole (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), a ponadto bezzałogowy statek powietrzny (5) znajduje się nad polem (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie nad średnim punktem (10) miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie na wysokości do 300 metrów, korzystnie nad trajektoriami (13) pocisków (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest optyczny system lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych wybuchających jak i niewybuchających, wykorzystujący co najmniej jedną albo co najmniej dwie kamery obserwacyjne odpowiednio w przypadku pierwszej albo drugiej odmiany wynalazku.

Lokalizacja uderzeń pocisków wybuchających umożliwia określenie miejsca ich wybuchu, zaś lokalizacja uderzeń pocisków niewybuchających umożliwia ich odnalezienie na terenie poligonu. Odnalezienie pocisków niewybuchających ze względu na to, że ich zasadniczy ładunek wybuchowy zastąpiony jest ładunkiem obojętnym, zapewniającym uzyskanie identycznych charakterystyk balistycznych jak w przypadku pocisków zaelaborowanych ładunkiem wybuchowym pozwala ocenić pracę i/lub stan zapalnika, w tym wytrzymałość zapalnika i jego elementów, a także stan i wytrzymałość korpusu pocisku. Odnalezienie pocisków niewybuchających, działających niezgodnie z przewidywanym trybem ich pracy, tzw. niewybuchów umożliwia ich likwidację, tym samym eliminując zagrożenie niekontrolowanego, nieprzewidywanego wybuchu. Lokalizacja miejsc uderzeń pocisków wybuchających i niewybuchających pozwala określić ich donośność i rozrzut.

Znane są następujące optyczne systemy lokalizacji za pomocą kamer obserwacyjnych miejsc uderzeń pocisków rakietowych, artyleryjskich i bomb lotniczych na terenach poligonów lub na obszarach działań bojowych. Zazwyczaj lokalizacja miejsc uderzeń podawana jest względem miejsca położenia celu, który ma być trafiony (rażony) przez dany środek bojowy.

W amerykańskim opisie patentowym US 379348, w stanie techniki opisany jest optyczny system lokalizacji miejsc uderzeń pocisków rakietowych, artyleryjskich lub bomb lotniczych względem współrzędnych położenia celu usytuowanego na terenie poligonu. Optyczny system posiada dwie kamery wizyjne o osiach optycznych, korzystnie wzajemnie prostopadłych. Miejsce uderzenia pocisku lub bomby jest zapisywane na nośnikach obrazu obu kamer, w tym wypadku na magnetycznej taśmie wideo. Na podstawie nagrań z taśm wideo obu kamer, na siatce współrzędnych nanoszone są miejsca uderzeń. W ramach niniejszego opisu zastrzegany jest ulepszony w stosunku do ww. stanu techniki optyczny system lokalizacji również wykorzystujący znaną konfigurację dwóch kamer wizyjnych. Ulepszenie tego systemu polega na zastosowaniu pióra świetlnego do zaznaczania na monitorze telewizyjnym każdej kamery miejsca uderzenia danego środka bojowego względem położenia celu i przesłaniu do komputera cyfrowej informacji dotyczącej położenia miejsca uderzenia pocisku lub bomby, po czym program komputera określa współrzędne miejsca uderzenia ww. środka bojowego, wyświetlając położenie miejsca uderzenia na swoim monitorze.

W izraelskim opisie patentowym IL 167005 opisany i zastrzegany jest system współdziałania bezzałogowego statku powietrznego (drona), naziemnej stacji kierowania dronem oraz naziemnego systemu kierowania ogniem, zwłaszcza pośrednim, prowadzonym ze stanowiska ogniowego (np. haubicy, czołgu). Podstawowym zadaniem systemu jest zniszczenie celu. W ramach ww. systemu współdziałania przedstawiony jest podsystem lokalizacji miejsc błysków wybuchających pocisków względem miejsca położenia celu. Lokalizacja wybuchów i celu jest określana na podstawie zdjęć kamery obserwacyjnej zamontowanej na pokładzie drona bezpośrednio komunikującej się z blokiem akwizycji obrazów i pośrednio z blokiem transmisji bezprzewodowej również zainstalowanych na pokładzie drona. Ponadto, dron posiada blok nawigacji GPS podający współrzędne geograficzne (drona, kamery). Zdjęcia z kamery, obejmujące cel i jego otoczenie, w tym położenie błysku (błysków) wybuchu (wybuchów) wraz z podaniem współrzędnych geograficznych drona/kamery, kierunku osi optycznej kamery przekazywane są z drona bezpośrednio albo pośrednio - poprzez naziemną stację kontroli lotu drona - do podsystemu kierowania ogniem. Na podstawie danych przesłanych z drona, po naniesieniu miejsca położenia celu i uderzeń (wybuchów) pocisków na elektroniczną mapę cyfrową wgraną w pamięć komputera naziemnej stacji kontroli lotu drona albo w pamięć pokładowego komputera drona, podsystem kierowania ogniem wypracowuje nastawy prowadzenia ognia, w tym kierunek strzelania (azymut) oraz kąt podniesienia lufy działa (kąt elewacji). W opisie wynalazku IL 167005 nie podano precyzyjnie położenia drona względem celu.

Istota optycznego systemu lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych według pierwszej odmiany wynalazku polega na tym, że system ten posiada bezzałogowy statek powietrzny, korzystnie pionowego startu i lądowania, wyposażony w kamerę obserwacyjną - wizyjną i/lub termowizyjną. Pole obserwacji kamery wizyjnej i/lub termowizyjnej obejmuje pole przewidywanych miejsc uderzeń pocisków. Bezzałogowy statek powietrzny znajduje się nad polem przewidywanych miejsc uderzeń pocisków, korzystnie nad średnim punktem miejsc uderzeń pocisków, korzystnie na wysokości do 300 metrów, korzystnie nad trajektoriami pocisków.

PL 233 014 B1

Istota optycznego systemu lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych według drugiej odmiany wynalazku polega na tym, że system ten posiada co najmniej dwa bezzałogowe statki powietrzne, korzystnie pionowego startu i lądowania, każdy wyposażony w kamerę wizyjną i/lub termowizyjną, których pole obserwacji obejmuje pole przewidywanych miejsc uderzeń pocisków. Jeden z bezzałogowych statków powietrznych znajduje się nad polem przewidywanych miejsc uderzeń pocisków, korzystnie nad średnim punktem miejsc uderzeń pocisków, korzystnie na wysokości do 300 metrów, korzystnie nad trajektoriami pocisków, zaś pozostały albo pozostałe bezzałogowe statki powietrzne usytuowany jest albo usytuowane są nad terenem poligonu, korzystnie na wysokości do 300 metrów, poza polem przewidywanych miejsc uderzeń pocisków, korzystnie w sąsiedztwie tego pola.

Usytuowanie drona obserwacyjnego nad polem przewidywanych miejsc uderzeń pocisków umożliwia skuteczne śledzenie za pomocą kamery wizyjnej i/lub termowizyjnej końcowej fazy lotu pocisków i ich miejsc uderzeń w grunt poligonu, zwłaszcza pocisków niewybuchających. Z kolei zastosowanie co najmniej dwóch dronów obserwacyjnych, jednego nad polem przewidywanych miejsc uderzeń pocisków, zaś pozostałego (pozostałych) poza tym polem, korzystnie w jego bliskim sąsiedztwie umożliwia rozszerzenie możliwości określania (obliczania) współrzędnych uderzenia pocisku w teren za pomocą znanej metody triangulacji lub zastosowania znanych równań trygonometrycznych. Dolatujący pocisk, znajdując się w polu obserwacyjnym kamery (kamer) drona (dronów) jest widoczny ze względu na swoją barwę, korzystnie np. pomarańczową, kontrastującą z otoczeniem pocisku (tłem), ze względu na temperaturę, wyraźnie wyższą od tła (co rejestruje kamera termowizyjna) oraz ze względu na efekt uderzenia w grunt. W przypadku pocisków wybuchających efekt ich wybuchu w wyniku uderzenia w grunt przejawia się błyskiem, obecnością obłoku produktów wybuchu i pyłu, kraterem (lejem) powybuchowym, zaś w przypadku pocisków niewybuchających, efekt uderzenia w grunt widoczny jest przede wszystkim dzięki obłokowi pyłu oraz opcjonalnie gwałtownemu ruchowi roślinności pokrywającej teren poligonu w miejscu uderzenia pocisku. Zaproponowana jako korzystna maksymalna wysokość, na jaką może wznieść się dron (drony) nad poziomem powierzchni terenu poligonu w ramach systemu według wynalazku, nie przekraczająca 300 metrów, wynika z zapewnienia odpowiedniej ostrości zdjęć pola obserwacji, wykonywanych korzystnie z szerokokątnej kamery (kamer) drona (dronów), obejmującego pole rozrzutu przewidywanych miejsc uderzeń pocisków oraz końcowe odcinki trajektorii lotu pocisków zakończone miejscem uderzenia pocisku w grunt.

Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych według dwóch odmian wynalazku zostanie bliżej objaśniony w ramach dwóch poniższych przykładów realizacji wynalazku zilustrowanego na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia konfigurację systemu lokalizacji miejsc uderzeń pocisków według pierwszej odmiany wynalazku, zaś Fig. 2 przedstawia konfigurację systemu lokalizacji miejsc uderzeń pocisków według drugiej odmiany wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu 1 miejsc uderzeń 2 eksperymentalnych pocisków moździerzowych 3, których korpusy pomalowane na pomarańczowo zaelaborowano materiałem obojętnym (niewybuchowym), wystrzeliwanych ze 120 mm moździerza 4 obejmuje obserwacyjny bezzałogowy statek powietrzny 5 pionowego startu i lądowania, wyposażony w odbiornik GPS i kamerę wizyjną 6 oraz termowizyjną 7, zamontowane na wspólnym gimbalu, o osiach optycznych usytuowanych równolegle względem siebie. Pola obserwacji 8 kamer 6, 7 pokrywają się i obejmują pole 9 przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3. Pole 9 w postaci elipsy rozrzutu przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3 wraz ze współrzędnymi jej środka 10, określone jest na podstawie danych balistycznych systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4, uwzględniających nastawy moździerza 4 w zależności od nastawy zapalnika i wielkość ładunku miotającego pocisku 3.

Przed oddaniem strzału z moździerza 4 operator systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4 przekazuje drogą radiową współrzędne środka 10 pola 9 do naziemnej stacji 12 kierowania dronem 5, która kieruje go nad środek 10 pola 9. Środek 10 pola 9 stanowi cel, w który powinien trafić pocisk 3. Dron 5 zajmuje stałą pozycję („wisząc”) 100 metrów nad środkiem 10 pola 9, przekazuje swoje współrzędne geograficzne uzyskane z pokładowego odbiornika GPS do naziemnej stacji kierowania 12, a następnie wykonuje serię zdjęć za pomocą kamer 6, 7 pola obserwacji 8 przed pojawieniem się nadlatującego pocisku 3, podczas jego lotu na końcowym odcinku trajektorii 13 oraz w momencie uderzenia pocisku 3 w teren poligonu 1. W miejscu uderzenia 2 pocisku 3 powstaje obłok pyłu 14 wybitego z gruntu 1. Na podstawie zdjęć z kamer 6, 7 oraz współrzędnych geograficznych drona 5 przekazywanych z jego pokładu do naziemnej stacji kontroli 12, na elektroniczną mapę cyfrową terenu poligonu 1 wgraną w pamięć komputera stacji kontroli 12 nanoszone są współrzędne geograficzne drona (5) i określane są, a następnie nanoszone współrzędne

PL 233 014 B1 geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3. Współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 przesyłane są do systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4. Jeśli współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 w grunt poligonu 1 pokrywają się ze współrzędnymi geograficznymi środka 10 pola 9 przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3, to uznaje się, że cel, tj. środek 10 pola 9 został trafiony. Jeśli współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 i środka 10 pola 9 różnią się, to oznacza, że ww. cel 10 nie został trafiony i należy kontynuować strzelanie. Wówczas, na podstawie różnic między współrzędnymi geograficznymi środka 10 pola 9 i miejsca uderzenia 2 pocisku 3 oraz na podstawie znajomości współrzędnych geograficznych położenia moździerza 4, a także na podstawie poprawek nastaw moździerza 4, wynikających z bieżących warunków meteorologicznych, system kierowania ogniem 11 moździerza 4 wypracowuje kolejne parametry jego nastaw w celu oddania następnego strzału i wykonania zadania, tj. trafienia kolejnym pociskiem 3 w środek 10 pola 9.

P r z y k ł a d 2

Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu 1 miejsc uderzeń 2 eksperymentalnych pocisków moździerzowych 3, których korpusy pomalowane na pomarańczowo zaelaborowano materiałem obojętnym (niewybuchowym), wystrzeliwanych ze 120 mm moździerza 4 obejmuje dwa obserwacyjne bezzałogowe statki powietrzne 5 i 17, oba pionowego startu i lądowania, wyposażone w odbiornik GPS. Dron 5 ma kamerę wizyjną 6 oraz termowizyjną 7, zamontowane na wspólnym gimbalu, o osiach optycznych usytuowanych równolegle względem siebie, zaś dron 17 posiada kamerę wizyjną 15 oraz termowizyjną 16, również zamontowane na wspólnym gimbalu oraz o osiach optycznych usytuowanych równolegle względem siebie. Pola obserwacji 8 kamer 6, 7, 15 i 16 pokrywają się i obejmują pole 9 przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3. Pole 9 w postaci elipsy rozrzutu przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3 wraz ze współrzędnymi jej środka 10, określone jest na podstawie danych balistycznych systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4, uwzględniających nastawy moździerza 4 w zależności od nastawy zapalnika i wielkość ładunku miotającego pocisku 3.

Przed oddaniem strzału z moździerza 4 operator systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4 przekazuje drogą radiową współrzędne środka 10 pola 9 do naziemnej stacji 12 kierowania dronami 5 i 17. Dron 5 kierowany jest nad środek 10 pola 9, zaś dron 17 kierowany jest nad teren poligonu 1 sąsiadujący z polem 9. Środek 10 pola 9 stanowi cel, w który powinien trafić pocisk 3. Dron 5 zajmuje stałą pozycję („wisząc”) 100 metrów nad środkiem 10 pola 9 przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3, zaś dron 17 zajmuje stałą pozycję („wisząc”) 75 metrów nad terenem poligonu 1 w sąsiedztwie pola 9. Oba drony 5, 17 przekazują swoje współrzędne geograficzne uzyskane z pokładowych odbiorników GPS do naziemnej stacji kierowania 12, a następnie wykonują serię zdjęć za pomocą kamer 6, 7, 15, 16 pola obserwacji 8 przed pojawieniem się nadlatującego pocisku 3, podczas jego lotu na końcowym odcinku trajektorii 13 oraz w momencie uderzenia pocisku 3 w grunt poligonu 1. W miejscu uderzenia 2 pocisku 3 powstaje obłok pyłu 14 wybitego z gruntu 1. Na podstawie współrzędnych geograficznych dronów 5 i 17 oraz zdjęć z kamer 6, 7,15, 16, przekazywanych z ich pokładów do naziemnej stacji kontroli 12, na elektroniczną mapę cyfrową terenu poligonu 1 wgraną w pamięć komputera stacji kontroli 12 nanoszone są współrzędne geograficzne dronów 5 i 17, a następnie określane są i również nanoszone współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3. Współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 przesyłane są z naziemnej stacji kontroli 12 dronów 5, 17 do systemu kierowania ogniem 11 moździerza 4. Jeśli współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 w grunt poligonu 1 pokrywają się ze współrzędnymi geograficznymi środka 10 pola 9 przewidywanych miejsc uderzeń 2 pocisków 3, to uznaje się, że cel, tj. środek 10 pola 9 został trafiony. Jeśli współrzędne geograficzne miejsca uderzenia 2 pocisku 3 i środka 10 pola 9 różnią się, to oznacza, że ww. cel 10 nie został trafiony i należy kontynuować strzelanie. Wówczas, na podstawie różnic między współrzędnymi geograficznymi środka 10 pola 9 i miejsca uderzenia 2 pocisku 3 oraz na podstawie znajomości współrzędnych geograficznych położenia moździerza 4, a także na podstawie poprawek nastaw moździerza 4, wynikających z bieżących warunków meteorologicznych, system kierowania ogniem 11 moździerza 4 wypracowuje kolejne parametry jego nastaw w celu oddania następnego strzału i wykonania zadania, tj. trafienia kolejnym pociskiem 3 w środek 10 pola 9.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Optyczny system lokalizacji na terenie poligonu miejsc uderzeń pocisków artyleryjskich lub rakietowych, wybuchających jak i niewybuchających w czasie uderzenia, wykorzystujący jedną albo dwie kamery obserwacyjne, znamienny tym, że posiada bezzałogowy statek powietrzny (5), korzystnie pionowego startu i lądowania, wyposażony w kamerę obserwacyjną i/lub termowizyjnej (7) obejmuje pole (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), a ponadto bezzałogowy statek powietrzny (5) znajduje się nad polem (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie nad średnim punktem (10) miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie na wysokości do 300 metrów, korzystnie nad trajektoriami (13) pocisków (3).

2. Optyczny system lokalizacji miejsc uderzeń na terenie poligonu pocisków artyleryjskich lub rakietowych wybuchających jak i niewybuchających w czasie uderzenia, wykorzystujący co najmniej dwie kamery obserwacyjne, znamienny tym, że posiada co najmniej dwa bezzałogowe statki powietrzne (5, 17), korzystnie pionowego startu i lądowania, każdy wyposażony w kamerę obserwacyjną - wizyjną (6, 15) i/lub termowizyjną (7, 16), których pole obserwacji (8) obejmuje pole (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), przy czym jeden z bezzałogowych statków powietrznych (5) znajduje się nad polem (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie nad średnim punktem (10) miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie na wysokości do 300 metrów, korzystnie nad trajektoriami (13) pocisków (3), zaś pozostały albo pozostałe bezzałogowe statki powietrzne (17) usytuowany jest albo usytuowane są korzystnie na wysokości do 300 metrów nad terenem poligonu (1), poza polem (9) przewidywanych miejsc uderzeń (2) pocisków (3), korzystnie w sąsiedztwie pola (9).