RU162322U1

RU162322U1 - HEAT DETECTOR

Info

Publication number: RU162322U1
Application number: RU2016103600/07U
Authority: RU
Inventors: Виллен Арнольдович Балоев; Маргарита Васильевна Дорофеева; Владимир Петрович Иванов; Владимир Самуилович Яцык
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-06-10

Abstract

1. Теплопеленгатор, содержащий последовательно расположенные обтекатель, двухкоординатную сканирующую систему, включающую сканирующий элемент, снабженный приводами с электродвигателями и датчиками углового положения, оптическую систему, содержащую входной и выходной компоненты, матричное фотоприемное устройство с охлаждаемой диафрагмой, подключенное к устройству вычисления и управления, при этом выходы датчиков углового положения подключены к соответствующим входам устройства вычисления и управления, управляющие выходы которого подключены к соответствующим входам приводов сканирующего элемента, отличающийся тем, что входной компонент оптической системы является фокусирующим объективом и размещен в полости, образованной концентрически установленными пустотелыми подвижными блоками приводов, размещенными внутри полых роторов электродвигателей, установленных соосно, при этом роторы жестко связаны с соответствующими подвижными блоками приводов, а выходной компонент оптической системы является проекционным объективом.2. Теплопеленгатор по п. 1, отличающийся тем, что в оптической системе между входным и выходным ее компонентами установлен элемент для излома оптической оси.1. A heat direction finder comprising a sequentially arranged radome, a two-coordinate scanning system including a scanning element equipped with actuators with electric motors and angle sensors, an optical system containing an input and an output component, an array photodetector with a cooled diaphragm connected to a calculation and control device, the outputs of the sensors of the angular position are connected to the corresponding inputs of the computing device and control, the control outputs of connected to the corresponding inputs of the drives of the scanning element, characterized in that the input component of the optical system is a focusing lens and is placed in a cavity formed by concentrically mounted hollow movable drive blocks located coaxially inside the hollow rotors of the electric motors, while the rotors are rigidly connected to the corresponding movable blocks drives, and the output component of the optical system is a projection lens. 2. The heat direction finder according to claim 1, characterized in that an element for breaking the optical axis is installed between the input and output components in the optical system.

Description

Полезная модель относится к приборостроению, а именно к оптико-электронным приборам - теплопеленгаторам (ТП), предназначенным для обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов в полусферической зоне обзора. Такие приборы находят применение в системах индивидуальной защиты летательных аппаратов (ЛА) от ракетных атак.The utility model relates to instrument engineering, namely to optical-electronic devices - heat direction finders (TP), designed to detect and determine the coordinates of heat-emitting objects in a hemispherical viewing area. Such devices are used in the systems of individual protection of aircraft (LA) from missile attacks.

Один из путей просмотра полусферической зоны пространства заключается в использовании широкопольного объектива типа «рыбий глаз» с угловым полем 180°, в фокальной плоскости которого размещено матричное фотоприемное устройство (МФПУ) (см. Обзорно-панорамные оптико-электронные системы // Известия вузов, Приборостроение. 2002. Т. 45. №2. С. 37-45). Преимуществом «смотрящей» системы является отсутствие подвижных деталей, но вместе с тем, она обладает пониженной разрешающей способностью и недостаточной дальностью обнаружения, что обусловлено ограниченными размерами матриц разработанных к настоящему времени фотоприемников.One way to view the hemispherical zone of space is to use a wide-field fisheye lens with an angular field of 180 °, in the focal plane of which a photodetector array (MFP) is placed (see Panoramic Panoramic Optoelectronic Systems // University News, Instrument Engineering . 2002. T. 45. No. 2. S. 37-45). The advantage of the “looking” system is the absence of moving parts, but at the same time, it has a reduced resolution and an insufficient detection range, which is due to the limited size of the arrays of photodetectors developed to date.

Второй путь просмотра полусферы, позволяющий улучшить обнаружительные характеристики системы, состоит в использовании сканирующего элемента в сочетании с многоэлементным фотоприемником. Сканирующие ТП обеспечивают высокую разрешающую способность при определении направления на источник инфракрасного излучения и большую чувствительность, чем смотрящие.The second way to view the hemisphere, which improves the detection characteristics of the system, is to use a scanning element in combination with a multi-element photodetector. Scanning TPs provide high resolution when determining the direction to the source of infrared radiation and greater sensitivity than watching.

Известно сканирующее устройство кругового обзора (см. патент на изобретение РФ №2271553, МПК G01S 17/66, опубл. 10.03.2006 г.), позволяющее осуществлять просмотр полусферической зоны пространства. Устройство содержит два сканирующих зеркала, установленных на платформе, вращающейся вокруг вертикальной оси с помощью привода. Кроме того, первое по ходу лучей зеркало может поворачиваться вокруг горизонтальной оси с помощью механической передачи от второго привода. За счет вращения обоих зеркал вокруг вертикальной оси и одного - вокруг горизонтальной оси осуществляется сканирование полусферической зоны пространства. Одним из недостатков устройства применительно к его использованию в ТП для защиты ЛА являются увеличенные размеры головной части, выступающей в воздушный поток. Второй недостаток заключается в невозможности применения монолитного сферического обтекателя из-за недопустимых аберраций, возникающих вследствие децентрировки входящего пучка лучей относительно вертикальной оси вращения, на которой должен находиться центр обтекателя.Known scanning device circular view (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2271553, IPC G01S 17/66, publ. 03/10/2006), allowing you to view the hemispherical zone of space. The device contains two scanning mirrors mounted on a platform rotating around a vertical axis by means of a drive. In addition, the first along the rays of the mirror can be rotated around a horizontal axis using a mechanical transmission from a second drive. Due to the rotation of both mirrors around the vertical axis and one around the horizontal axis, a hemispherical space zone is scanned. One of the disadvantages of the device in relation to its use in TA for aircraft protection is the increased size of the head part protruding into the air stream. The second disadvantage is the impossibility of using a monolithic spherical fairing due to unacceptable aberrations resulting from the decentration of the incoming beam of rays relative to the vertical axis of rotation, on which the center of the fairing should be.

Известно устройство с круговой зоной обзора (см. Оптико-электронная система кругового обзора // Оптический журнал. 2014. Т. 81. №9. С. 15-22, рис. 3), содержащая сферический обтекатель, двухкоординатный сканирующий элемент в виде прямоугольной призмы, снабженный приводами и датчиками углового положения, фокусирующую систему и МФПУ. Матрица чувствительных элементов фотоприемника и оптическая система в целом формируют в пространстве объектов поле зрения (кадр), перемещающийся в зоне обзора за счет непрерывного вращения прямоугольной призмы в азимутальном направлении и скачкообразного перехода с одной строки на другую по угломестной координате. Между фокусирующей системой, представляющей собой короткофокусный объектив, и сканирующей призмой размещены линзовый телескоп с ломающими зеркалами, компенсатор поворота изображения в виде призмы Дове и вращающиеся оптические клинья. Призма Дове и оптические клинья снабжены своими приводами и датчиками углового положения. Таким образом, устройство содержит пять приводов и пять датчиков углового положения, включая приводы и датчики сканирующей призмы. Встроенная в МФПУ охлаждаемая диафрагма служит апертурной диафрагмой оптической системы, и ее промежуточное изображение, создаваемое в обратном ходе лучей фокусирующей системой, находится вблизи ее входного объектива. Далее это промежуточное изображение переносится телескопом в плоскость оси качания сканирующего элемента. Такой перенос возможно выполнить при условии, если расстояние от телескопа до сканирующего элемента не менее фокусного расстояния его входного объектива. С учетом обеспечения прохождения наклонных пучков лучей это приводит к значительному возрастанию диаметра линз телескопа, следовательно, к увеличению размеров как оптической системы, так и всего устройства. Его недостатками являются увеличенные массогабаритные параметры, а также увеличенное энергопотребление, обусловленное наличием пяти приводов и пяти датчиков углового положения.A device with a circular viewing area (see. Optoelectronic system of circular viewing // Optical journal. 2014. T. 81. No. 9. P. 15-22, Fig. 3), containing a spherical fairing, two-coordinate scanning element in the form of a rectangular prisms equipped with actuators and angle sensors, focusing system and MFP. The matrix of sensitive elements of the photodetector and the optical system as a whole form a field of view (frame) moving in the field of view due to the continuous rotation of the rectangular prism in the azimuthal direction and a jump-like transition from one line to another at an elevation coordinate. Between the focusing system, which is a short-focus lens, and the scanning prism, a lens telescope with breaking mirrors, an image rotation compensator in the form of a Dove prism, and rotating optical wedges are placed. Prism Dove and optical wedges are equipped with their drives and angular position sensors. Thus, the device contains five drives and five sensors of angular position, including drives and sensors of the scanning prism. The cooled diaphragm integrated in the MPPU serves as the aperture diaphragm of the optical system, and its intermediate image, created by the focusing system in the backward path of the rays, is located near its input lens. Further, this intermediate image is transferred by the telescope to the plane of the swing axis of the scanning element. Such a transfer can be performed provided that the distance from the telescope to the scanning element is not less than the focal length of its input lens. Given the passage of inclined beams of rays, this leads to a significant increase in the diameter of the telescope lenses, therefore, to an increase in the size of both the optical system and the entire device. Its disadvantages are increased weight and size parameters, as well as increased energy consumption, due to the presence of five drives and five angular position sensors.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является теплопеленгатор (см. Оптико-электронная система кругового обзора // Оптический журнал. 2014. Т. 81. №9. С. 15-22, рис. 1), содержащий обтекатель, двухкоординатный сканирующий элемент, оптическую систему и МФПУ с охлаждаемой диафрагмой. Сканирующий элемент выполнен в виде призмы, установленной на горизонтальной платформе, вращающейся с помощью привода вокруг вертикальной оси и снабженной датчиком ее углового положения. На этой же платформе размещены второй привод, с помощью которого призма поворачивается вокруг горизонтальной оси, и второй датчик углового положения. Матрица чувствительных элементов фотоприемника и оптическая система в целом формируют в пространстве объектов поле зрения (кадр), перемещающийся в зоне обзора за счет непрерывного вращения призмы в азимутальном направлении и скачкообразного перехода с одной строки на другую по угломестной координате. Оптическая система содержит входной компонент в виде вращающегося телескопа со встроенным трехзеркальным компенсатором поворота изображения, снабженного приводом и датчиком углового положения, и выходной компонент в виде фокусирующего объектива. Кроме того, между телескопом и фокусирующим объективом размещена пара вращающихся оптических клиньев со своими приводами и датчиками углового положения. С помощью указанных элементов осуществляется покадровый просмотр круговой зоны пространства, при котором сохраняется постоянная ориентация кадра относительно азимутальной плоскости, что обеспечивает оператору удобство наблюдения изображения контролируемой зоны пространства. Если устройство работает в автоматическом режиме без оператора, и к нему не предъявляется требование визуализации видеоизображения, то нет необходимости в компенсаторе поворота изображения и в оптических клиньях. Рассматриваемое устройство имеет ряд недостатков. Трехзеркальный компенсатор экранирует центральную часть входного зрачка оптической системы, что возмещается увеличением его диаметра, следовательно, и размеров сканирующего элемента и обтекателя, защищающего его от внешних воздействий. Обтекатель представляет собой конструкцию, составленную из плоских пластин, обработанных с высокой точностью во избежание двоения изображения. Изготовление такого обтекателя является весьма трудоемким. В процессе сканирования зоны обзора изменяются углы падения пучков лучей на пластины обтекателя, и при больших углах возникают дополнительные потери энергии, поступающей в оптическую систему. Кроме того, размещение на горизонтальной платформе второго привода, а также датчика углового положения призмы приводит к увеличению размеров и массы головной части устройства, выступающей в воздушный поток ЛА. Еще один недостаток - медленный темп обновления информации, зависящий от азимутальной угловой скорости вращения сканирующего элемента. В свою очередь, эта скорость при покадровой съемке зоны обзора ограничивается максимально возможной угловой скоростью вращения оптических клиньев (6000 об/мин). При фокусном расстоянии оптической системы 60 мм угловые размеры кадра составляют 7,3°×9,1°. При кадровой частоте опроса МФПУ 100 Гц, постоянной азимутальной скорости вращения сканирующего элемента и отсутствии пропусков при сканировании время обзора полусферы составляет 5 с. Такая величина времени обзора неприемлема для ТП защиты ЛА.Closest to the proposed utility model is a direction finder (see. Optoelectronic circular viewing system // Optical journal. 2014. T. 81. No. 9. P. 15-22, Fig. 1) containing a cowl, a two-coordinate scanning element, an optical system and MFP with a cooled diaphragm. The scanning element is made in the form of a prism mounted on a horizontal platform, rotating by means of a drive around a vertical axis and equipped with a sensor of its angular position. A second drive is placed on the same platform, with the help of which the prism rotates around a horizontal axis, and a second angular position sensor. The matrix of sensitive elements of the photodetector and the optical system as a whole form a field of view (frame) in the space of objects that moves in the field of view due to the continuous rotation of the prism in the azimuthal direction and an abrupt transition from one line to another along the elevation coordinate. The optical system contains an input component in the form of a rotating telescope with an integrated three-mirror image rotation compensator, equipped with a drive and an angular position sensor, and an output component in the form of a focusing lens. In addition, between the telescope and the focusing lens there is a pair of rotating optical wedges with their drives and angular position sensors. Using these elements, frame-by-frame viewing of the circular zone of space is carried out, at which the frame remains in constant orientation with respect to the azimuthal plane, which provides the operator with the convenience of observing the image of the controlled space zone. If the device operates in automatic mode without an operator, and there is no requirement for the visualization of the video image, then there is no need for an image rotation compensator and optical wedges. The device in question has several disadvantages. A three-mirror compensator shields the central part of the entrance pupil of the optical system, which is compensated by an increase in its diameter, and therefore, the size of the scanning element and fairing, which protects it from external influences. A fairing is a structure made up of flat plates machined with high precision to avoid ghosting. The manufacture of such a fairing is very time consuming. In the process of scanning the viewing area, the angles of incidence of the beam of rays on the fairing plates change, and at large angles additional losses of energy entering the optical system occur. In addition, the placement on the horizontal platform of the second drive, as well as the sensor of the angular position of the prism, leads to an increase in the size and mass of the head part of the device protruding into the air stream of the aircraft. Another drawback is the slow rate of updating information, depending on the azimuthal angular velocity of rotation of the scanning element. In turn, this speed during frame-by-frame shooting of the field of view is limited by the maximum possible angular rotation speed of the optical wedges (6000 rpm). With a focal length of the optical system of 60 mm, the angular dimensions of the frame are 7.3 ° × 9.1 °. With a frame sampling frequency of the MFPU of 100 Hz, a constant azimuthal rotation speed of the scanning element and the absence of gaps during scanning, the hemisphere survey time is 5 s. Such a magnitude of the review time is unacceptable for aircraft protection TP.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание компактного быстродействующего устройства для обнаружения теплоизлучающих объектов с уменьшенными габаритными размерами, массой и энергопотреблением.The task to which the utility model is directed is the creation of a compact high-speed device for detecting heat-emitting objects with reduced overall dimensions, weight and energy consumption.

Указанная задача решается тем, что в теплопеленгаторе, содержащем последовательно расположенные обтекатель, двухкоординатную сканирующую систему, включающую сканирующий элемент, снабженный приводами и датчиками углового положения, оптическую систему, содержащую входной и выходной компоненты, матричное фотоприемное устройство с охлаждаемой диафрагмой, подключенное к устройству вычисления и управления, при этом выходы датчиков углового положения подключены к соответствующим входам устройства вычисления и управления, управляющие выходы которого подключены к соответствующим входам приводов сканирующего элемента, входной компонент оптической системы является фокусирующим объективом и размещен в полости, образованной концентрически установленными пустотелыми подвижными блоками приводов, размещенными внутри полых роторов электродвигателей, установленных соосно, при этом роторы жестко связаны с соответствующими подвижными блоками приводов, а выходной компонент оптической системы является проекционным объективом.This problem is solved in that in a heat finder containing a sequentially arranged cowl, a two-coordinate scanning system including a scanning element equipped with actuators and angular position sensors, an optical system containing an input and output component, an array photodetector with a cooled diaphragm, connected to the calculation device and control, while the outputs of the angular position sensors are connected to the corresponding inputs of the calculation and control device, controlling you the passages of which are connected to the corresponding inputs of the drives of the scanning element, the input component of the optical system is a focusing lens and is placed in a cavity formed by concentrically mounted hollow movable drive units located coaxially inside the hollow rotors of the electric motors, while the rotors are rigidly connected to the corresponding movable drive units, and the output component of the optical system is a projection lens.

А также тем, что в оптической системе между входным и выходным ее компонентами установлен элемент для излома оптической оси.And also by the fact that in the optical system between the input and output components it has an element for breaking the optical axis.

На фиг. 1 приведена блок-схема полезной модели, содержащая сферический обтекатель 1, установленный на неподвижном корпусе (на схеме не показан), двухкоординатную сканирующую систему, включающую сканирующий элемент в виде прямоугольной призмы 2, оптическую систему, содержащую входной 3 и выходной 4 компоненты, и МФПУ 5 с охлаждаемой диафрагмой 6. Призма 2 установлена с возможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей O-O и O₁ с помощью приводов, в качестве которых служат два установленных соосно бесконтактных моментных электродвигателя, например 2ДБМ-70-0,16-3-2, с полыми роторами 7 и 8 соответственно, имеющими общую ось вращения, и пазовыми статорами 9 и 10 соответственно, закрепленными неподвижно на корпусе устройства. С роторами 7 и 8 жестко связаны пустотелые подвижные блоки 11 и 12 соответственно, расположенные внутри цилиндрических отверстий роторов (см. патент РФ №2470325 МПК G01S 17/66, опубл. 20.12.2012 г.). На блоке 11 закреплены опоры оси вращения O₁, связанной с блоком 12 зубчатым сектором 13. На блоках 11 и 12 закреплены кольца датчиков углового положения 14 и 15, считывающие головки которых (на схеме не показаны) установлены неподвижно на корпусе устройства. Первый по ходу лучей от объекта входной компонент 3 оптической системы, являющийся фокусирующим объективом, размещен в полости, образованной концентрически установленными пустотелыми подвижными блоками 11, 12 приводов, и создает промежуточное изображение пространства объектов, которое затем переносится выходным компонентом 4, являющимся проекционным объективом, на фоточувствительную поверхность МФПУ 5. Охлаждаемая диафрагма 6, встроенная в МФПУ 5, является апертурной диафрагмой оптической системы. Ее изображение в обратном ходе лучей при определенных соотношениях фокусного расстояния входного 3 и увеличения выходного 4 компонентов оптической системы находится на одинаковых расстояниях от призмы 2 и входного компонента 3. Этим обеспечивается оптимальное соотношение между размерами призмы 2 и диаметрами линз компонента 3. Например, при фокусном расстоянии входного компонента 3 26,8 мм и увеличении выходного компонента 4 -0,7^X диаметр линз компонента 3 составляет 20 мм, а размер катета призмы 2, обеспечивающей прохождение пучков лучей без виньетирования в пределах полусферической зоны обзора, составляет 26 мм. При этом наружный диаметр обтекателя 82 мм. Уменьшение размеров призмы 2, следовательно, и размеров обтекателя 1, выступающего в воздушный поток, благоприятно с точки зрения уменьшения аэродинамического сопротивления при установке устройства на борту ЛА. С другой стороны, от диаметров линз компонента 3 зависят размеры и масса выбранных электродвигателей и датчиков углового положения 14, 15. Сферический обтекатель по сравнению с обтекателем, составленным из плоских пластин и имеющим вид усеченной пирамиды, обладает рядом преимуществ. Его размеры примерно на 30% меньше, чем у пирамидального обтекателя. Кроме того, он не вносит экранирование лучистого потока в местах стыка пластин, а его действие на проходящий пучок лучей одинаково в пределах всей зоны обзора. Предлагаемое компоновочное решение о размещении компонента 3 оптической системы в полости концентрических подвижных блоков 11, 12 приводов, расположенных внутри полых роторов 7, 8 установленных соосно электродвигателей сканирующей системы, а также выбор места положения изображения апертурной диафрагмы оптической системы позволяют уменьшить массогабаритные параметры устройства. Вместе с тем, уменьшение размеров и массы подвижных частей позволяют сократить его энергопотребление и повысить быстродействие. Для обеспечения более компактной конструкции устройства между компонентами 3 и 4 оптической системы может быть установлен элемент для излома оптической оси, например призма 16.In FIG. 1 is a block diagram of a utility model comprising a spherical fairing 1 mounted on a fixed housing (not shown in the diagram), a two-coordinate scanning system including a scanning element in the form of a rectangular prism 2, an optical system containing an input 3 and output 4 components, and an MFP 5 with the cooled diaphragm 6. The prism 2 is mounted for rotation about two mutually perpendicular axes O and OO ₁ by actuators, which serve as two coaxially mounted contactless torque elektrodvi STUDIO example 2DBM-70-0,16-3-2, hollow rotors 7 and 8, respectively, having a common rotation axis and grooved stators 9 and 10, respectively, fixedly secured on the chassis. Hollow movable blocks 11 and 12, respectively, located inside the cylindrical holes of the rotors are rigidly connected to the rotors 7 and 8 (see RF patent No. 2470325 IPC G01S 17/66, published on December 20, 2012). On the block 11, the supports of the rotation axis O _{1 are} fixed, which is connected with the block 12 by the gear sector 13. On the blocks 11 and 12, the rings of the angular position sensors 14 and 15 are fixed, the read heads of which (not shown in the diagram) are fixedly mounted on the device case. The first input component 3 of the optical system, which is the focusing lens, along the rays from the object, is placed in the cavity formed by concentrically mounted hollow movable blocks 11, 12 of the drives, and creates an intermediate image of the space of objects, which is then transferred by the output component 4, which is a projection lens, onto photosensitive surface of the MFP 5. The cooled diaphragm 6 integrated in the MFP 5 is the aperture diaphragm of the optical system. Its image in the reverse ray path at certain ratios of the focal length of the input 3 and the increase of the output 4 of the components of the optical system is at the same distances from the prism 2 and the input component 3. This ensures the optimal ratio between the sizes of the prism 2 and the lens diameters of component 3. For example, with the focal length input component distance 26.8 mm 3 and an increase of the output component 4 -0,7 ^X diameter lens component 3 is 20 mm and the size of the leg of the prism 2, which provides passage of the rays in the beams without netirovaniya within hemispherical FOV is 26 mm. Furthermore, outer diameter of fairing is 82 mm. The reduction in the size of the prism 2, therefore, and the size of the fairing 1, protruding into the air stream, is favorable from the point of view of reducing aerodynamic drag when installing the device on board the aircraft. On the other hand, the size and weight of the selected electric motors and angular position sensors 14, 15 depend on the lens diameters of component 3. A spherical cowling, as compared to a cowling made up of flat plates and having the appearance of a truncated pyramid, has several advantages. Its size is approximately 30% smaller than that of the pyramidal fairing. In addition, he does not introduce shielding of the radiant flux at the junction of the plates, and its effect on the passing beam of rays is the same within the entire viewing area. The proposed layout solution for placing the component 3 of the optical system in the cavity of the concentric moving blocks 11, 12 of the drives located inside the hollow rotors 7, 8 of the coaxial mounted electric motors of the scanning system, as well as the choice of the position of the image of the aperture diaphragm of the optical system, allow to reduce the overall dimensions of the device. However, reducing the size and mass of the moving parts can reduce its energy consumption and improve performance. To provide a more compact design of the device between the components 3 and 4 of the optical system, an element for breaking the optical axis, for example, prism 16, can be installed.

Выход МФПУ 5 и выходы кольцевых датчиков углового положения 14 и 15 подключены к устройству вычисления и управления (УВУ) 17. Управляющие выходы УВУ 17 подключены к соответствующим входам статоров 9 и 10 приводов сканирования призмы 2. Один из входов и один из выходов УВУ 17 подключены к бортовому устройству управления ЛА. УВУ 17 выполнен на базе процессора с тактовой частотой 1 гГц с возможностью обработки сигналов МФПУ 5 и датчиков углового положения 14, 15, на основании которых осуществляются процедуры обнаружения цели и вычисления ее координат, а затем передача информации в бортовое устройство управления ЛА.The output of the MFPU 5 and the outputs of the ring sensors of angular position 14 and 15 are connected to the calculation and control device (UVU) 17. The control outputs of the UVU 17 are connected to the corresponding inputs of the stators 9 and 10 of the prism 2 scanning drives. One of the inputs and one of the outputs of the UVU 17 are connected to the on-board control device of the aircraft. The UVU 17 is made on the basis of a processor with a clock frequency of 1 GHz with the ability to process the signals of the MFP 5 and the angular position sensors 14, 15, on the basis of which the procedures for detecting the target and calculating its coordinates are carried out, and then the information is transmitted to the on-board control device of the aircraft.

Теплопеленгатор работает в автоматическом режиме без визуализации видеоизображения. Процесс обзора требуемой зоны пространства начинается после подачи команд от УВУ 17 на статоры 9 и 10 электродвигателей. При этом блоки 11 и 12, жестко связанные с роторами 7 и 8 электродвигателей, вращаются вокруг общей оси O-O, причем блок 11 вращается с постоянной угловой скоростью, а блок 12 - с переменной скоростью в соответствии с командами, поступающими от УВУ 17. За счет разности угловых скоростей подвижных блоков 11 и 12 призма 2 совершает колебательное движение относительно оси O₁. На матрице МФПУ 5 с периодичностью, соответствующей его кадровой частоте опроса, отображается область пространства - кадр. В результате сложения двух движений призмы 2 кадр перемещается в зоне обзора по винтовой линии и поворачивается относительно своего центра. Амплитуда колебаний призмы 2 вокруг оси вращения O₁ и угловые размеры кадра определяют величину зоны обзора по углу места, которая может составлять 90° и даже более. После завершения однократного просмотра зоны обзора призма 2 возвращается в исходную точку. Считываемая с МФПУ 5 информация поступает в УВУ 17. Как только в процессе сканирования в кадр попадает цель - теплоизлучающий объект, и МФПУ 5 принимает от него достаточное количество энергии, вырабатывается сигнал, в соответствии с которым в УВУ 17 принимается решение, что цель обнаружена. По информации, поступающей от датчиков углового положения 14, 15 и от МФПУ 5 о положении засвеченного пиксела в координатах матрицы, в УВУ 17 однозначно определяются угловые координаты точечной цели по азимуту и углу места. Затем информация об обнаруженной цели и ее угловых координатах из УВУ 17 поступает в бортовое устройство управления ЛА.The heat finder works in automatic mode without visualizing the video image. The process of reviewing the required area of space begins after the submission of commands from the UVU 17 to the stators 9 and 10 of the electric motors. In this case, the blocks 11 and 12, rigidly connected with the rotors 7 and 8 of the electric motors, rotate around the common axis OO, and the block 11 rotates at a constant angular velocity, and the block 12 - with a variable speed in accordance with the commands received from the UVU 17. Due to the difference in angular velocities of the movable blocks 11 and 12 of the prism 2 performs an oscillatory motion about the axis O ₁ . On the matrix of the MFP 5 with a frequency corresponding to its frame sampling frequency, a space region is displayed - a frame. As a result of the addition of two movements of the prism 2, the frame moves in the field of view along a helix and rotates relative to its center. The amplitude of the oscillations of the prism 2 around the axis of rotation O ₁ and the angular dimensions of the frame determine the magnitude of the viewing area by elevation, which can be 90 ° or even more. After completing a single viewing of the field of view, prism 2 returns to its original point. The information read from the MFP 5 is fed to the UVU 17. As soon as a target enters the frame - a heat-emitting object, and the MFP 5 receives a sufficient amount of energy from it, a signal is generated according to which it is decided in the UVU 17 that the target is detected. According to the information received from the sensors of the angular position 14, 15 and from the MFP 5 on the position of the illuminated pixel in the matrix coordinates, the angular coordinates of the point target in azimuth and elevation angle are uniquely determined in UVU 17. Then, information about the detected target and its angular coordinates from the UVU 17 enters the on-board control device of the aircraft.

При отсутствии пропусков в процессе просмотра зоны обзора и с учетом поворота кадров при сканировании по азимуту оптимальное соотношение между временем обзора зоны, величиной зоны обзора по углу места, угловым размером кадра и кадровой частотой опроса МФПУ выполняется при условииIf there are no gaps in the process of viewing the viewing area and taking into account the rotation of frames during scanning in azimuth, the optimal ratio between the viewing time of the area, the size of the viewing area in elevation, the angular size of the frame and the frame rate of the MFP interrogation is fulfilled under the condition

, где

where

t₀ - время обзора зоны,t ₀ is the time zone review,

β - величина зоны обзора по углу места,β is the magnitude of the viewing area in elevation,

- кадровая частота опроса МФПУ,

- frame rate polling MFPU,

σ - угловой размер кадра.σ is the angular size of the frame.

При заданных величинах t₀ и β, являющихся одними из основных параметров ТП, из приведенного соотношения могут быть определены такие параметры, как кадровая частота опроса

и минимальный угловой размер кадра σ. Так например, при t₀=0,5 с и β=90°,

и σ=24°, что вполне реализуемо при использовании в качестве элементной базы электродвигателей 2ДБМ-70-0,16-3-2 и МФПУ формата 256×256 пикселов с шагом 30 мкм, диафрагменным числом f/2 и Δλ=3,7-4,8 мкм.For given values of t ₀ and β, which are one of the main parameters of TP, from the above ratio can be determined such parameters as the frame rate of the survey

and the minimum angular frame size σ. So for example, at t ₀ = 0.5 s and β = 90 °,

and σ = 24 °, which is quite feasible when using 2DBM-70-0,16-3-2 electric motors and an MPPU of 256 × 256 pixels with a step of 30 μm, f / 2 aperture and Δλ = 3.7 -4.8 microns.

Таким образом, использование совокупности признаков заявляемой полезной модели позволяет достичь технического результата, заключающегося в создании компактного быстродействующего теплопеленгатора с уменьшенными габаритными размерами, массой и энергопотреблением.Thus, the use of a combination of features of the claimed utility model allows to achieve a technical result, which consists in creating a compact high-speed heat finder with reduced overall dimensions, weight and power consumption.

Claims

1. A heat direction finder comprising a sequentially arranged radome, a two-coordinate scanning system including a scanning element equipped with actuators with electric motors and angle sensors, an optical system containing an input and an output component, an array photodetector with a cooled diaphragm connected to a calculation and control device, the outputs of the sensors of the angular position are connected to the corresponding inputs of the computing device and control, the control outputs of connected to the respective inputs of the drives of the scanning element, characterized in that the input component of the optical system is a focusing lens and is placed in a cavity formed by concentrically mounted hollow movable drive units located coaxially inside the hollow rotors of the electric motors, while the rotors are rigidly connected to the corresponding movable blocks drives, and the output component of the optical system is a projection lens.

2. The heat direction finder according to claim 1, characterized in that an element for breaking the optical axis is installed between the input and output components in the optical system.