RU199901U1

RU199901U1 - Active pulse television night vision device for underwater surveillance

Info

Publication number: RU199901U1
Application number: RU2020120701U
Authority: RU
Inventors: Виктор Генрихович Волков; Яков Владимирович Гицилевич; Павел Дмитриевич Гиндин; Владимир Владимирович Карпов; Сергей Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2020-09-25

Abstract

Задачей предлагаемой полезной модели является сокращение времени поиска при наблюдении подводных объектов.В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом резко сокращается время поиска объекта наблюдения благодаря обеспечению поиска с помощью канала гидролокатора и предварительного ввода задержки в активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения.The task of the proposed utility model is to reduce the search time when observing underwater objects. In the proposed device, in comparison with the prototype, the search time for the object of observation is sharply reduced due to the provision of search using the sonar channel and preliminary input of the delay into an active-pulse television night vision device.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов обнаружения и наблюдения объектов, в частности, к активно-импульсным телевизионным приборам ночного видения (АИ ТВ ПНВ) для подводного наблюдения.The proposed utility model relates to the technique of optoelectronic devices for detecting and observing objects, in particular, to active-pulse television night vision devices (AI TV PNV) for underwater observation.

Известен принятый за аналог гидролокатор, предназначенный для обнаружения подводных объектов (см. Принцип действия гидролокатора, life-prog.ru.view_php.id=266, 2018 г.). В состав гидролокатора входит акустическая антенна с замкнутой оболочкой из прозрачного для звука материала, коммутатор, который поочередно подключает к антенне генератор или приемник-усилитель акустических сигналов. Он соединен с селектором импульсов, выход которого подключен к микропроцессору. Его выходы подключены к индикатору и интерфейсному блоку. Микропроцессор автоматически управляет работой гидролокатора. Он подает на генератор сигнал о начале зондирования водного пространства и команды о параметрах этого зондирования (частота ультразвука, продолжительность, структура и мощность ультразвукового импульсов, периодичность их повторения и др.). Затем микропроцессор передает сигнал на коммутатор, который пропускает электрические сигналы от генератора к антенне. Там они с помощью пьезоэлектрического осциллятора превращаются в мощные акустические колебания и излучаются антенной в водное пространство. Сразу же после посылки мощного акустического зондирующего импульса микропроцессор переключает коммутатор на прием. При этом акустические сигналы, которые возвращаются к антенне от имеющихся в воде объектов, поступают на приемник, усиливаются и передаются в селектор. Он выделяет из них лишь информационные полезные составляющие, которые и передает на микропроцессор. Он обрабатывает собранную информацию и формирует на индикаторе для пользователя картину, которая воссоздает акустическую обстановку в водной среде. Через интерфейсный блок микропроцессор может передавать некоторую важную информацию и получать дополнительную информацию от них, также отображается на индикаторе (температура воды, атмосферное давление, направление и сила ветра и др.). Для вращения антенны по азимуту на 360° используется серводвигатель, управляемый от микропроцессора. Достоинством гидролокатора является его способность обеспечить поиск и обнаружение подводных объектов в широком угле обзора (по азимуту 360°, по углу места цели 60°). Недостатком гидролокатора является его неспособность распознавать обнаруженные объекты.Known adopted as an analogue sonar, designed to detect underwater objects (see the principle of operation of the sonar, life-prog.ru.view_php.id = 266, 2018). The sonar includes an acoustic antenna with a closed shell made of material transparent to sound, a switch, which alternately connects a generator or receiver-amplifier of acoustic signals to the antenna. It is connected to a pulse selector, the output of which is connected to a microprocessor. Its outputs are connected to the indicator and the interface unit. The microprocessor automatically controls the sonar operation. It sends a signal to the generator about the beginning of sounding of the water space and commands about the parameters of this sounding (ultrasound frequency, duration, structure and power of ultrasonic pulses, frequency of their repetition, etc.). The microprocessor then transmits a signal to a switch, which passes electrical signals from the generator to the antenna. There, with the help of a piezoelectric oscillator, they are converted into powerful acoustic vibrations and are emitted by the antenna into the water space. Immediately after sending a powerful acoustic sounding pulse, the microprocessor switches the switch to receive. In this case, acoustic signals that return to the antenna from objects in the water are received by the receiver, amplified and transmitted to the selector. He selects from them only informational useful components, which he transfers to the microprocessor. It processes the collected information and forms a picture for the user on the indicator that recreates the acoustic situation in the aquatic environment. Through the interface block, the microprocessor can transmit some important information and receive additional information from them; it is also displayed on the indicator (water temperature, atmospheric pressure, wind direction and strength, etc.). A servo motor controlled by a microprocessor is used to rotate the antenna 360 ° in azimuth. The advantage of the sonar is its ability to provide search and detection of underwater objects in a wide viewing angle (in azimuth 360 °, in elevation angle of the target 60 °). The disadvantage of sonar is its inability to recognize detected objects.

Известен принятый за прототип АИ ТВ ПНВ (см. Волков В.Г., Гиндин П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: Техносфера, 2014, 840 с, с. 19, рис. 1.1.6). Он состоит из импульсного лазерного осветителя (ИЛО), блока стробирования (БС) и блока наблюдения (БН). При этом ИЛО выполнен на основе твердотельного лазера и содержит активную среду, эллиптический отражатель, стержневую лампу накачки, подключенную к ее блоку питания. Активная среда находится в одном фокусе эллиптического зеркального отражателя, а в другом его фокусе установлена трубчатая лампа накачки. Задний торец активной среды оптически сопряжен с непрозрачным зеркалом резонатора, а передний ее торец - с полупрозрачным зеркалом резонатора. На его выходе последовательно установлены на оптической оси модулятор добротности, подключенный к его блоку питания, нелинейный преобразователь частоты и обращенная телескопическая система Галилея. Периферическая часть удвоителя частоты оптически сопряжена через прямоугольную призму и промежуточный объектив с фотоприемным устройством (ФПУ). БС состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов (ЗГИ), блока регулируемой задержки (БРЗ) и формирователя стробирующих импульсов (ФСИ). Ко входу ЗГИ подключен выход ФПУ. БН состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива, узкополосного фильтра, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с микроканальной пластиной (МКП), к которой подключен выход ФСИ, оптики переноса, первый компонент которой сфокусирован на экран ЭОП, а второй выход - на матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС) телевизионной (ТВ) камеры, подключенной к ТВ монитору. Принцип действия АИ ТВ ПНВ основан на импульсном подсвете объекта наблюдения излучением ИЛО и синхронизированным с ним импульсным управлением (стробированием) МКП ЭОП. АИ ТВ ПНВ позволяет распознавать объекты под водой как при нормальной, так и при пониженной прозрачности водной среды. Однако АИ ТВ ПНВ не допускают поиск и обнаружение объекта из-за узости луча подсвета, а также из-за необходимости, кроме поиска по фронту, еще и осуществлять одновременно поиск узким стробом по глубине. Это приводит к недопустимым затратам времени на поиск и обнаружение объекта.Known adopted for the prototype AI TV NVG (see Volkov V.G., Gindin P.D. Technical vision. Innovations. M .: Tekhnosfera, 2014, 840 p. 19, Fig. 1.1.6). It consists of a pulsed laser illuminator (ILO), a strobing unit (BS) and an observation unit (BN). In this case, the ILO is made on the basis of a solid-state laser and contains an active medium, an elliptical reflector, a pump rod lamp connected to its power supply. The active medium is located at one focus of the elliptical mirror reflector, and a tubular pump lamp is installed at its other focus. The rear end of the active medium is optically coupled with an opaque resonator mirror, and its front end is optically coupled with a semitransparent resonator mirror. At its output, a Q-switch connected to its power supply, a nonlinear frequency converter, and Galileo's inverted telescopic system are sequentially installed on the optical axis. The peripheral part of the frequency doubler is optically coupled through a rectangular prism and an intermediate lens with a photodetector (FPU). The BS consists of a serially connected master pulse generator (PCG), an adjustable delay unit (BRZ) and a gate pulse generator (FSI). The FPU output is connected to the PGI input. BN consists of sequentially installed on the optical axis of the lens, a narrow-band filter, an image intensifier with a microchannel plate (MCP), to which the output of the FSI is connected, transfer optics, the first component of which is focused on the image intensifier screen, and the second output on the matrix charge-coupled devices (CCD) of a television (TV) camera connected to a TV monitor. The principle of operation of AI TV PNV is based on pulsed illumination of the observation object with ILO radiation and synchronized with it pulse control (strobing) of the MCP of the image intensifier. AI TV PNV allows recognizing objects under water both with normal and with reduced transparency of the aquatic environment. However, AI TV NVDs do not allow the search and detection of an object due to the narrowness of the illumination beam, and also because of the need, in addition to searching along the front, to simultaneously search with a narrow strobe in depth. This leads to unacceptable waste of time searching and locating the object.

Задачей предлагаемой полезной модели является сокращение времени поиска при наблюдении подводных объектов.The task of the proposed utility model is to reduce the search time when observing underwater objects.

Указанная задача решается тем, что устройство содержит активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения, состоящий из импульсного лазерного осветителя, блока стробирования и блока наблюдения, при этом импульсный лазерный осветитель, выполненный на основе твердотельного лазера, содержит активную среду, эллиптический зеркальный отражатель, трубчатую лампу накачки, подключенную к ее блоку питания, активная среда находится в одном фокусе эллиптического зеркального отражателя, а в другом его фокусе установлена трубчатая лампа накачки, задний торец активной среды оптически сопряжен с непрозрачным зеркалом резонатора, а передний ее торец - с полупрозрачным зеркалом резонатора, на выходе которого последовательно установлены на оптической оси модулятор добротности, подключенный к его блоку питания, нелинейный удвоитель частоты, обращенная телескопическая система Галилея, передняя часть нелинейного удвоителя частоты оптически сопряжена через прямоугольную призму и промежуточный объектив с фотоприемным устройством, блок стробирования состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов, блока регулируемой задержки и формирователя стробирующих импульсов, ко входу задающего генератора импульсов подключен выход фотоприемного устройства, блок наблюдения состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива, узкополосного фильтра, электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной, к которой подключен выход формирователя стробирующих импульсов, оптики переноса, первый компонент которой сфокусирован на экран электронно-оптического преобразователя, а второй компонент - на матрицу ПЗС телевизионной камеры, отличающийся тем, что дополнительно содержит канал гидролокатора, состоящего из антенны с защитной оболочкой, коммутатора с возможностью поочередного подключения к антенне генератора или приемника-усилителя, который соединен с селектором импульсов, его выход подключен к первому входу микропроцессора, ко второму входу которого подключен выход телевизионной камеры, первый выход микропроцессора через генератор подключен к первому входу коммутатора, ко второму входу которого подключен второй выход микропроцессора, третий выход которого подключен к телевизионному монитору, четвертый выход микропроцессора подключен ко второму входу серводвигателя, кинематически связанного с антенной и с активно-импульсным телевизионным прибором ночного видения, пятый выход микропроцессора подключен к интерфейсному блоку, шестой выход микропроцессора подключен ко входам блока питания трубчатой лампы и блока питания модулятора добротности, седьмой выход микропроцессора подключен через дополнительно введенный блок управления задержкой ко второму входу блока регулируемой задержки.This problem is solved by the fact that the device contains an active-pulse television night vision device, consisting of a pulsed laser illuminator, a strobing unit and an observation unit, while the pulsed laser illuminator, made on the basis of a solid-state laser, contains an active medium, an elliptical mirror reflector, a tubular lamp pump connected to its power supply, the active medium is in one focus of the elliptical mirror reflector, and a tubular pump lamp is installed in its other focus, the rear end of the active medium is optically coupled with the opaque mirror of the resonator, and its front end is with the semitransparent mirror of the resonator, on output of which a Q-switch connected to its power supply, a nonlinear frequency doubler, a Galileo inverted telescopic system are sequentially installed on the optical axis, the front part of the nonlinear frequency doubler is optically coupled through a rectangular prism and an intermediate lens with a photodetector, the gating unit consists of a series-connected master pulse generator, an adjustable delay unit and a strobe pulse generator, the output of the photodetector is connected to the input of the master pulse generator, the observation unit consists of a series-installed lens on the optical axis, a narrow-band filter, an electron-optical converter with microchannel plate, to which the output of the gate pulse former is connected, the transfer optics, the first component of which is focused on the image converter screen, and the second component on the CCD matrix of the television camera, characterized in that it additionally contains a sonar channel consisting of an antenna with a protective shell , a switch with the ability to alternately connect a generator or receiver-amplifier to the antenna, which is connected to the pulse selector, its output is connected to the first input of the microprocessor, to the second input of which, under the output of the television camera is switched on, the first output of the microprocessor through the generator is connected to the first input of the switch, to the second input of which the second output of the microprocessor is connected, the third output of which is connected to the television monitor, the fourth output of the microprocessor is connected to the second input of the servo motor, kinematically connected with the antenna and with the active pulsed television night vision device, the fifth output of the microprocessor is connected to the interface unit, the sixth output of the microprocessor is connected to the inputs of the tube lamp power supply and the power supply unit of the Q-switch, the seventh output of the microprocessor is connected through an additionally introduced delay control unit to the second input of the adjustable delay unit.

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом резко сокращается время поиска объекта наблюдения благодаря обеспечению поиска с помощью канала гидролокатора и предварительного ввода задержки в активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения.In the proposed device, in comparison with the prototype, the search time for the object of observation is sharply reduced due to the provision of search using the sonar channel and preliminary input of the delay into the active-pulse television night vision device.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже фиг. 1. Устройство содержит канал гидролокатора 1 и активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения (АИ ТВ ПНВ) 2. Он содержит импульсный лазерный осветитель (ИЛО) 3, блок стробирования (БС) 4 и блок наблюдения (БН) 5. Канал гидролокатора 1 состоит из антенны 6 с защитной оболочкой 7, коммутатора 8 с возможностью поочередного подключения к антенне 6 генератора 9 или приемника-усилителя 10, который соединен с селектором импульсов 11. Его выход подключен к первому входу микропроцессора 12, первый выход которого через генератор 9 подключен к первому входу коммутатора 8, ко второму входу которого подключен второй выход микропроцессора 12. Его третий выход подключен к ТВ монитору 13. К первому входу серводвигателя 14 подключен выход коммутатора 8, а ко второму входу серводвигателя 14 - четвертый выход микропроцессора 12. Его пятый выход подключен к интерфейсному блоку 15. Ко входам блока питания 19 трубчатой лампы накачки 18 и блока питания модулятора добротности 23 подключен шестой выход микропроцессора 12. Серводвигатель 14 кинематически связан с антенной бис корпусом АИ ТВ ПНВ 2. ИЛО 3, выполненный на основе твердотельного лазера, содержит активную среду 16, эллиптический зеркальный отражатель 17, трубчатую лампу накачки 18, подключенную к ее блоку питания 19. Активная среда 16 находится в одном фокусе эллиптического зеркального отражателя 17, а в другом его фокусе установлена трубчатая лампа накачки 18. Задний торец активной среды 16 оптически сопряжен с непрозрачным зеркалом резонатора 20, а передний ее торец - с полупрозрачным зеркалом резонатора 21. На его выходе последовательно установлены на оптической оси модулятор добротности 22, подключенный к его блоку питания 23, нелинейный удвоитель частоты 24 и обращенная телескопическая система Галилея 25. Периферическая часть нелинейного удвоителя частоты 24 оптически сопряжена через прямоугольную призму 26 и промежуточный объектив 27 с фотоприемным устройством (ФПУ) 28. БС 4 состоит из последовательно соединенных задающего генератора импульсов (ЗГИ) 29, блока регулируемой задержки (БРЗ) 30 и формирователя стробирующих импульсов (ФСИ) 31. Ко входу ЗГИ 29 подключен выход ФПУ 28. Ко второму входу БРЗ 30 подключен выход блока управления задержкой 32. К его входу подключен седьмой выход микропроцессора 12. БН 5 состоит из последовательно установленных на оптической оси объектива 33, узкополосного фильтра 34, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 35 с микроканальной пластиной (МКП) 36, к которой подключен выход ФСИ 31, оптики переноса 37, первый компонент которой 38 сфокусирован на экран ЭОП 35, а второй компонент 39 - на матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС) ТВ камеры 40. Она подключена ко второму входу микропроцессора 12.A block diagram of the proposed device is shown in FIG. 1. The device contains a sonar channel 1 and an active-pulse television night vision device (AI TV PNV) 2. It contains a pulsed laser illuminator (ILO) 3, a strobing unit (BS) 4 and an observation unit (BN) 5. The sonar channel 1 consists of from antenna 6 with protective shell 7, switch 8 with the possibility of alternately connecting to antenna 6 of generator 9 or receiver-amplifier 10, which is connected to pulse selector 11. Its output is connected to the first input of microprocessor 12, the first output of which is connected to the first through generator 9 the input of the switch 8, to the second input of which the second output of the microprocessor 12 is connected. Its third output is connected to the TV monitor 13. The output of the switch 8 is connected to the first input of the servomotor 14, and the fourth output of the microprocessor 12 is connected to the second input of the servomotor 14. interface unit 15. The sixth output is connected to the inputs of the power supply unit 19 of the tubular pump lamp 18 and the power supply unit of the Q-switch 23 d of the microprocessor 12. Servo motor 14 is kinematically connected to the antenna bis housing AI TV PNV 2. ILO 3, made on the basis of a solid-state laser, contains an active medium 16, an elliptical mirror reflector 17, a tubular pump lamp 18 connected to its power supply 19. Active medium 16 is located in one focus of the elliptical mirror reflector 17, and a tubular pump lamp 18 is installed in its other focus. The rear end of the active medium 16 is optically coupled with the opaque mirror of the resonator 20, and its front end is with the semitransparent mirror of the resonator 21. on the optical axis, a Q-switch 22 connected to its power supply 23, a nonlinear frequency doubler 24 and an inverted Galilean telescopic system 25. The peripheral part of the nonlinear frequency doubler 24 is optically coupled through a rectangular prism 26 and an intermediate lens 27 with a photodetector (FPU) 28. BS 4 consists of series-connected giving a pulse generator (ZGI) 29, an adjustable delay unit (BRZ) 30 and a gate pulse shaper (FSI) 31. The output of the FPU 28 is connected to the ZGI input 29. The output of the delay control unit 32 is connected to the second input of the BRZ 30. The seventh is connected to its input the output of the microprocessor 12. BN 5 consists of sequentially installed on the optical axis of the lens 33, a narrow-band filter 34, an image intensifier (EOC) 35 with a microchannel plate (MCP) 36, to which the output of the FSI 31 is connected, transfer optics 37, the first component of which 38 is focused on the screen of the image intensifier 35, and the second component 39 is focused on the matrix of charge-coupled devices (CCD) of the TV camera 40. It is connected to the second input of the microprocessor 12.

ИЛО 3 излучает на длине волны 0,53 мкм, ФПУ 28 работает в области спектра 0,4-1,1 мкм, узкополосный фильтр 34 пропускает на длине волны 0,53 мкм. Его полоса пропускания равна спектральной полосе излучения ИЛО 3. Фотокатод ЭОП 35 работает в области спектра 0,4-0,9 мкм.ILO 3 emits at a wavelength of 0.53 microns, FPU 28 operates in the spectral range of 0.4-1.1 microns, a narrow-band filter 34 transmits at a wavelength of 0.53 microns. Its passband is equal to the spectral band of radiation of ILO 3. The photocathode of the EOP 35 operates in the spectral range of 0.4-0.9 microns.

Устройство работает следующим образом. Канал гидролокатора 1 осуществляет поиск и обнаружения объектов наблюдения. Работой канала гидролокатора 1 автоматически управляет микропроцессор 12. Он подает на генератор 9 сигнал о начале зондирования водного пространства и команды о параметрах этого зондирования (частота ультразвука, продолжительность, структура, мощность ультразвуковых импульсов, последовательность их повторения и др.). Затем микропроцессор 12 подает сигнал на коммутатор 8. Он пропускает электрические колебания от генератора 9 к антенне 6. Там они с помощью пьезоэлектрического осциллятора превращаются в мощные акустические колебания и излучаются антенной 6 через ее защитную оболочку 7 в водное пространство. Сразу же после посылки мощного гидроакустического зондирующего сигнала микропроцессор 12 переключает коммутатор 8 на прием. При этом акустические сигналы, которые возвратились к антенне 6 от имеющихся в воде объектов, поступают на приемник 10, усиливаются и передаются в селектор 11. Он выделяет из них лишь информационно-полезные составляющие, которые и передает на микропроцессор 12. Он обрабатывает собранную информацию и формирует на экране ТВ монитора 13 для оператора картину, которая воссоздает окружающую обстановку в водной среде. Через интерфейсный блок 15 микропроцессор 12 может передавать некоторую важную информацию другим приборам и получать дополнительную информацию от них, также отображая ее на экране ТВ монитора 13 (температура воды, атмосферное давление, направление и сила ветра и др.). Для вращения антенны 6 по азимуту на 360° используется серводвигатель 14, кинематически связанный с антенной бис АИ ТВ ПНВ 2 и управляемый от микропроцессора 12. После обнаружения подводного объекта с помощью канала гидролокатора 1 измеряется дальность до объекта по времени распространения зондирующего акустического сигнала от прибора до объекта и обратно. В процессе сканирования антенны 6 серводвигатель 14 за счет его кинематической связи с АИ ТВ ПНВ 2 обеспечивает сканирование АИ ТВ ПНВ 2 синхронно со сканированием антенны 6. Как только с ее помощью будет обнаружен объект, эта связь позволяет тут же ввести изображение объекта в пределы узкого угла поля зрения АИ ТВ ПНВ 2, который обеспечивает распознавание объекта. Происходит это следующим образом. После обнаружения объекта с помощью канала гидролокатора 1 микропроцессор 12 включает АИ ТВ ПНВ 2 - его основные блоки: ИЛО 3 (блок питания 19 трубчатой лампы накачки 18 и блок питания 23 модулятора добротности 22), БС 4, БН 5. Активная среда 16 выполнена на основе стержня кристалла АИГ: Nd³⁺. Электрический сигнал с выхода блока питания 19 трубчатой лампы накачки 18 возбуждает эту лампу 18, заставляя ее генерировать импульсы излучения. Так как лампа 18 находится в одном из фокусов эллиптического зеркального отражателя 17, то он отражается от зеркальной поверхности отражателя 17 и концентрируется в другом его фокусе, в котором установлена активная среда 16, накачивая ее. Активная среда 16 генерирует когерентное лазерное излучение на длине волны 1,06 мкм. Это излучение усиливается в резонаторе, образованном непрозрачным зеркалом 20 и полупрозрачным зеркалом 21, выходит за его пределы и поступает в модулятор добротности 22. Под действием своего блока питания 23 модулятор добротности 22 обеспечивает режим модуляции добротности (Q-модуляции). В результате этого генерируются мощные и короткие импульсы лазерного излучения с мощностью в импульсе, например, до 10 МВт при длительности импульса излучения 30 не и при частоте 50 Гц. Излучение импульсного твердотельного лазера, образованного блоками 16-23, поступает в нелинейный удвоитель частоты 24, выполненный, например, на основе ниобата лития. Удвоитель 24 преобразует излучение на длине волны 1,06 мкм в излучение на длине волны 0,53 мкм, которое хорошо распространяется в водной среде. Обращенная телескопическая система Галилея 25 коллимирует импульсы излучения и направляет их на объект наблюдения. Импульсы излучения, отраженные от объекта, приходят в БН 5. Его объектив 33 воспринимает это излучение, которое проходит через узкополосный фильтр 34. Фильтр 34 служит для обеспечения спектральной селекции объекта наблюдения на фоне световых помех, пропуская только излучение подсвета. Объектив 33 формирует изображение объекта на фотокатоде ЭОП 35. Его МКП 36 в данном случае выполняет роль быстродействующего электронного затвора. До прихода импульса излучения на фотокатод ЭОП 35 его МКП 36 заперта напряжением постоянного смещения с выхода ФСИ 31. При этом ЭОП 35 заперт и не пропускает сигналов. В момент прихода на фотокатод ЭОП 35 импульса излучения, отраженного от объекта, МКП 36 отпирается на время, равное или несколько превышающее длительность этого импульса за счет подачи отпирающего импульса напряжения с выхода ФСИ 31. При этом полярность отпирающего напряжения обратна полярности запирающего напряжения, а амплитуды этих напряжений равны. Так формируется длительность отпирающего МКП 36 импульса (длительность строба). Для обеспечения указанной синхронизации работы ИЛО 3 и БН 5 используется прямоугольная призма 26, которая отводит небольшую долю импульса излучения подсвета на промежуточный объектив 27, который концентрирует это излучение на фоточувствительной площадке ФПУ 28. Оно преобразует импульсы излучения в электрические импульсы. Они поступают в БС 4 на вход ЗГИ 29, работающего в ждущем режиме. ЗГИ 29 формирует синхроимпульсы, которые задерживаются в БРЗ 30 на время, равное прохождению импульсом излучения расстояния от прибора до объекта наблюдения и обратно. С выхода БРЗ 30 синхроимпульсы возбуждают ФСИ 31. Он создает стробирующие импульсы напряжения, отпирающие МКП 36 ЭОП 35. Тот преобразует изображение в видимое и усиливает его по яркости с помощью МКП 36. Изображение с экрана ЭОП 35 с помощью первого 38 и второго 39 компонентов оптики переноса 37 передается на матрицу ПЗС ТВ камеры 40. Она преобразует изображение в видеосигнал, который поступает в микропроцессор 12. Он передает его в ТВ монитор 13, с экрана которого оператор наблюдает изображение и распознает его. Чтобы объект при включении АИ ТВ ПНВ 2 сразу же оказался в пределах узкой полосы просматриваемого по глубине пространства, определяемого длительностью строба, сигнал о значении дальности до объекта с выхода микропроцессора 12 поступает в блок управления задержкой 32. Он преобразует значение сигнала дальности в соответствующее значение задержки, которое сразу же вводится во второй вход БРЗ 30. Таким образом, в нем сразу же формируется нужная задержка, и объект оказывается в пределах глубины просматриваемого пространства. Таким образом, данное устройство обеспечивает надежный поиск, обнаружение и распознавание объекта наблюдения.The device works as follows. Sonar channel 1 searches and detects objects of observation. The operation of the sonar channel 1 is automatically controlled by the microprocessor 12. It sends to the generator 9 a signal about the beginning of sounding of the water space and commands about the parameters of this sounding (ultrasound frequency, duration, structure, power of ultrasonic pulses, the sequence of their repetition, etc.). Then the microprocessor 12 sends a signal to the switch 8. It passes the electrical vibrations from the generator 9 to the antenna 6. There, using a piezoelectric oscillator, they are converted into powerful acoustic vibrations and are emitted by the antenna 6 through its protective shell 7 into the water space. Immediately after sending a powerful sonar sounding signal, the microprocessor 12 switches the switch 8 to receive. In this case, the acoustic signals that have returned to the antenna 6 from the objects in the water are fed to the receiver 10, amplified and transmitted to the selector 11. It selects from them only information-useful components, which it transfers to the microprocessor 12. It processes the collected information and forms a picture on the TV monitor 13 for the operator that recreates the environment in the aquatic environment. Through the interface unit 15, the microprocessor 12 can transmit some important information to other devices and receive additional information from them, also displaying it on the TV monitor 13 (water temperature, atmospheric pressure, wind direction and strength, etc.). To rotate the antenna 6 in azimuth by 360 °, a servo motor 14 is used, which is kinematically connected to the antenna bis AI TV PNV 2 and is controlled by the microprocessor 12. After detecting an underwater object using the sonar channel 1, the distance to the object is measured by the propagation time of the sounding acoustic signal from the device to object and back. In the process of scanning the antenna 6, the servo motor 14, due to its kinematic connection with the AI TV PNV 2, provides scanning of the AI TV PNV 2 synchronously with the scanning of the antenna 6. As soon as it detects the object, this connection allows you to immediately enter the image of the object within a narrow angle the field of view of AI TV PNV 2, which provides object recognition. It happens as follows. After detecting the object using the sonar channel 1, the microprocessor 12 turns on the AI TV PNV 2 - its main units: ILO 3 (power supply unit 19 of the tubular pump lamp 18 and power supply unit 23 of the Q-switch 22), BS 4, BN 5. The active medium 16 is made on based on the YAG crystal rod: Nd ³⁺ . The electrical signal from the output of the power supply unit 19 of the tubular pump lamp 18 energizes this lamp 18, causing it to generate radiation pulses. Since the lamp 18 is in one of the focuses of the elliptical mirror reflector 17, it is reflected from the mirror surface of the reflector 17 and is concentrated in its other focus, in which the active medium 16 is installed, pumping it. The active medium 16 generates coherent laser radiation at a wavelength of 1.06 μm. This radiation is amplified in the resonator formed by the opaque mirror 20 and the semitransparent mirror 21, goes beyond its limits and enters the Q-switch 22. Under the action of its power supply 23, the Q-switch 22 provides a Q-switched (Q-modulation) mode. As a result, high-power and short pulses of laser radiation are generated with a power per pulse, for example, up to 10 MW at a radiation pulse duration of 30 ns and at a frequency of 50 Hz. Radiation of a pulsed solid-state laser formed by blocks 16-23 enters a nonlinear frequency doubler 24, made, for example, based on lithium niobate. The doubler 24 converts radiation at a wavelength of 1.06 µm into radiation at a wavelength of 0.53 µm, which propagates well in aqueous media. Galileo's inverted telescopic system 25 collimates radiation pulses and directs them to the object of observation. Radiation pulses reflected from the object arrive at BN 5. Its lens 33 perceives this radiation, which passes through a narrow-band filter 34. Filter 34 serves to provide spectral selection of the observation object against the background of light interference, passing only the illumination radiation. The lens 33 forms an image of the object on the photocathode of the image intensifier tube 35. Its MCP 36 in this case plays the role of a high-speed electronic shutter. Before the arrival of the radiation pulse to the photocathode of the image intensifier tube 35, its MCP 36 is locked by a dc voltage from the output of the FSI 31. In this case, the image intensifier tube 35 is locked and does not transmit signals. At the moment when a radiation pulse reflected from an object arrives at the photocathode of the image intensifier tube 35, the MCP 36 is unlocked for a time equal to or slightly longer than the duration of this pulse due to the supply of an unlocking voltage pulse from the output of the FSI 31. In this case, the polarity of the unlocking voltage is opposite to the polarity of the locking voltage, and the amplitude these stresses are equal. This is how the duration of the unlocking MCP 36 pulse is formed (the duration of the strobe). To ensure the specified synchronization of the ILO 3 and BN 5 operation, a rectangular prism 26 is used, which diverts a small fraction of the illumination radiation pulse to the intermediate objective 27, which concentrates this radiation on the photosensitive area of the FPU 28. It converts the radiation pulses into electrical pulses. They are fed to BS 4 at the input of the OCI 29 operating in the standby mode. ZGI 29 generates sync pulses, which are delayed in the BRZ 30 for a time equal to the passage of the radiation pulse from the device to the object of observation and back. From the output of the BRZ 30, the sync pulses excite the FSI 31. It creates gating voltage pulses that unlock the MCP 36 of the EOP 35. That converts the image into a visible one and enhances it in brightness using the MCP 36. The image from the EOP 35 screen using the first 38 and second 39 components of the optics transfer 37 is transmitted to the CCD matrix of the TV camera 40. It converts the image into a video signal, which enters the microprocessor 12. It transmits it to the TV monitor 13, from the screen of which the operator observes the image and recognizes it. In order for the object, when turning on the AI TV PNV 2, to immediately find itself within the narrow band of the space viewed in depth, determined by the duration of the strobe, the signal about the value of the distance to the object from the output of the microprocessor 12 goes to the delay control unit 32. It converts the value of the signal range into the corresponding value of the delay , which is immediately introduced into the second input of the BRZ 30. Thus, the required delay is immediately formed in it, and the object is within the depth of the viewed space. Thus, this device provides reliable search, detection and recognition of the object of observation.

В настоящее время разработана принципиальная схема устройства и выполнено его макетирование.Currently, a schematic diagram of the device has been developed and its prototyping has been completed.

Claims

An active-pulse TV night vision device for underwater observation contains an active-pulse TV night vision device, consisting of a pulsed laser illuminator, a strobing unit and an observation unit, while the pulsed laser illuminator, made on the basis of a solid-state laser, contains an active medium, an elliptical mirror reflector , a tubular pump lamp connected to its power supply, the active medium is in one focus of the elliptical mirror reflector, and a tubular pumping lamp is installed in its other focus, the rear end of the active medium is optically coupled with the opaque mirror of the resonator, and its front end is with the semitransparent mirror resonator, at the output of which a Q-switch connected to its power supply, a nonlinear frequency doubler, Galileo's telescopic system, the front part of the nonlinear frequency doubler is optically coupled through a rectangular th prism and an intermediate lens with a photodetector, the gating unit consists of a series-connected master pulse generator, an adjustable delay unit and a strobe pulse generator, the output of the photodetector is connected to the input of the master pulse generator, the observation unit consists of a narrow-band filter installed in series on the optical axis of the lens , an image converter with a microchannel plate, to which the output of the gate pulse former is connected, the transfer optics, the first component of which is focused on the image converter screen, and the second component on the CCD matrix of the television camera, characterized in that it additionally contains a sonar channel, consisting of an antenna with a protective shell, a switch with the ability to alternately connect to the antenna of a generator or receiver-amplifier, which is connected to the pulse selector, its output is connected to the first input of the microprocessor a quarrel, to the second input of which the output of the television camera is connected, the first output of the microprocessor through the generator is connected to the first input of the switch, to the second input of which the second output of the microprocessor is connected, the third output of which is connected to the television monitor, the fourth output of the microprocessor is connected to the second input of the servo motor, kinematically connected with an antenna and with an active-pulse television night vision device, the fifth output of the microprocessor is connected to the interface unit, the sixth output of the microprocessor is connected to the inputs of the tube lamp power supply unit and the power supply unit of the Q-switch, the seventh output of the microprocessor is connected through an additionally introduced delay control unit to the second input of the unit adjustable delay.