RU2059961C1 - Stabilized infra-red imaging device for tracking - Google Patents
Stabilized infra-red imaging device for tracking Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059961C1 RU2059961C1 RU92001583A RU92001583A RU2059961C1 RU 2059961 C1 RU2059961 C1 RU 2059961C1 RU 92001583 A RU92001583 A RU 92001583A RU 92001583 A RU92001583 A RU 92001583A RU 2059961 C1 RU2059961 C1 RU 2059961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- gimbal
- line
- axis
- mirror
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Telescopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в оптико-электронных приборах, например в оптико-электронных приборах наведения летательных аппаратов. The invention relates to instrumentation and is intended for use in optoelectronic devices, for example in optoelectronic devices for guidance of aircraft.
Известна зарубежная тепловизионная система IR-18 фирмы Barr and Strong (Шотландия) (П.А.Богомолов и др. Приемные устройства ИК-систем. Под редакцией док. физ. мат. наук В.И.Сидорова, Москва, изд. "Радио и связь", 1987). Known foreign thermal imaging system IR-18 firm Barr and Strong (Scotland) (P. A. Bogomolov and other receivers IR systems. Edited by Dr. Phys. Math. Sciences V. I. Sidorova, Moscow, ed. "Radio and communication, 1987).
Система представляет собой нестабилизированное тепловизионное устройство, содержащее телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство, приемник излучения, который подключен к блоку обработки видеосигналов. The system is an unstabilized thermal imaging device containing a telescope, a line-frame scanning device, a radiation receiver, which is connected to a video signal processing unit.
Устройство разработано на базе приемника SPRITE структуры. Строчно-кадровое сканирующее устройство содержит телескоп, зеркало развертки по кадру, основное сферическое зеркало, зеркальную шестигранную призму, объектив, приемник излучения. The device is designed based on the receiver SPRITE structure. The line-frame scanning device contains a telescope, a scanning mirror in the frame, a main spherical mirror, a mirror hexagonal prism, a lens, and a radiation receiver.
Устройство обеспечивает полноформатный кадр тепловизионного изображения в телевизионном стандарте путем оптико-механического сканирования в пространстве. The device provides a full-frame thermal imaging image in the television standard by means of optical-mechanical scanning in space.
К недостаткам этой тепловизионной системы относится отсутствие возможности стабилизации ее в пространстве для развязки от корпуса летательного аппарата при реализации в карданном подвесе гидростабилизатора, так как большие габариты тепловизионной системы не позволяют использовать ее в карданном подвесе и установить в малогабаритном летательном аппарате. The disadvantages of this thermal imaging system include the lack of stabilization in space for decoupling from the aircraft’s hull when the hydrostabilizer is installed in the gimbal, since the large dimensions of the thermal imaging system do not allow it to be used in the gimbal and installed in a small-sized aircraft.
Известен гироскопический самостабилизирующийся сканер видеоизображения, описанный в патенте Англия N 1539681, 1978, принятый в качестве прототипа. Конструктивно он построен на базе трехстепенного гироскопа с наружным карданным подвесом и содержит входное окно, телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство, объектив, оптически сопряженные с приемником излучения, трехстепенный гироскоп, электронный блок обработки изображения и управления линией визирования и корпус, при этом последовательно соединены выход приемника излучения, электронный блок обработки изображения и моментные датчики гироскопа. Сканер относится к приборам инфракрасной тепловизионной техники, в частности, к стабилизированным тепловизионным устройствам наведения летательных аппаратов, наподобие управляемых крылатых ракет. Выходное окно выполнено в виде сферического обтекателя и установлено в головной части корпуса. Телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство, приемник излучения установлены на внутренней рамке карданного подвеса трехстепенного гироскопа. Known gyroscopic self-stabilizing video scanner described in England patent N 1539681, 1978, adopted as a prototype. Structurally, it is built on the basis of a three-stage gyroscope with an external gimbal and contains an input window, a telescope, a line-frame scanning device, a lens optically coupled to a radiation receiver, a three-stage gyroscope, an electronic image processing and control line of sight, and a housing, while being connected in series radiation receiver output, electronic image processing unit and torque gyro sensors. The scanner relates to infrared thermal imaging devices, in particular, to stabilized thermal imaging guidance devices for aircraft, like guided cruise missiles. The output window is made in the form of a spherical fairing and is installed in the head of the housing. A telescope, a line-frame scanning device, a radiation receiver are mounted on the inner frame of the gimbal of a three-stage gyroscope.
Телескоп состоит из линзовых объектива и окуляра; оптическая ось объектива телескопа совмещена с продольной осью трехстепенного гироскопа. The telescope consists of a lens objective and an eyepiece; the optical axis of the telescope lens is aligned with the longitudinal axis of the three-degree gyroscope.
Строчно-кадровое сканирующее устройство содержит качающееся плоское зеркало, выполняющее роль чересстрочного сканера; вращающееся многогранное сканирующее зеркало, выполняющее роль строчно-кадрового сканера, и объектив приемника излучения. The line-frame scanning device comprises a swinging flat mirror that acts as an interlaced scanner; a rotating multifaceted scanning mirror that acts as a line-frame scanner, and a radiation receiver lens.
Ротор гироскопа конструктивно совмещен с вращающимся моногранным сканирующим зеркалом строчно-кадрового сканирующего устройства и имеют общую ось вращения. The gyro rotor is structurally combined with a rotating monohedral scanning mirror of a line-frame scanning device and have a common axis of rotation.
Оптическая ось объектива телескопа, ось вращения ротора гироскопа установлены на продольной оси трехстепенного гироскопа. The optical axis of the telescope objective and the axis of rotation of the gyro rotor are mounted on the longitudinal axis of the three-degree gyro.
Датчики момента и датчики угла трехстепенного гироскопа размещены на корпусе сканера и соединены кинематически с осями рамок карданного подвеса трехстепенного гироскопа посредством тяг и кинематических пар. The torque sensors and angle sensors of the three-stage gyroscope are placed on the scanner body and are connected kinematically with the axes of the gimbal frames of the three-stage gyroscope by means of rods and kinematic pairs.
Развертка изображения чересстрочная, кадр имеет 160 строк, частота кадров 25 Гц. The image is interlaced, the frame has 160 lines, the frame rate is 25 Hz.
Приемник излучения дискретная матрица 4 х 4 в виде четырех линеек по четыре элемента в каждой линейке. The radiation receiver is a discrete 4 x 4 matrix in the form of four rulers with four elements in each ruler.
Многогранное сканирующее зеркало имеет 20 строчно-кадровых граней с разными углами наклона внутренних зеркальных граней к оси вращения. За один оборот сканирующего зеркала сканер формирует полукадр из 80 активных строк; частота вращения ротора сканирующего зеркала 60 оборотов в секунду. A multifaceted scanning mirror has 20 line-frame faces with different angles of inclination of the internal mirror faces to the axis of rotation. For one revolution of the scanning mirror, the scanner forms a half-frame of 80 active lines; Scanning mirror rotor speed 60 rpm.
Сканер работает в режиме арретира и следящем режиме. Наведение на объект производится по тепловизионному изображению преобразованному электронным блоком обработки изображения и управления линией визирования в стандартный телевизионный сигнал, передаваемый по линии связи на дисплей бортовой системы. The scanner is in arresting mode and tracking mode. The target is guided by the thermal imaging image converted by the electronic image processing unit and controlling the line of sight into a standard television signal transmitted via a communication line to the on-board system display.
При появлении изображения объекта в центре поля зрения оператор бортовой системы дает команду сканеру на захват объекта и переход его работы на режим слежения за объектом. When the image of the object appears in the center of the field of view, the on-board system operator instructs the scanner to capture the object and switch its operation to the tracking mode of the object.
В следящем режиме электронным блоком обработки изображения и управления линией визирования выдаются сигналы, пропорциональные углам рассогласования изображения объекта от центра сканируемого поля зрения; усиленные по мощности сигналы передаются к датчикам момента трехстепенного гироскопа по каждой оси стабилизации; в результате гироскоп прецессирует в направлении обнуления угла рассогласования и удерживает изображение объекта приблизительно в центре поля зрения кадра, т.е. в центре поля зрения телескопа; в полете в контур управления летательного аппарата с электронного блока подаются электрические сигналы управления, что в итоге перемещает рули управления летательного аппарата так, чтобы изображение объекта удерживалось в центре поля зрения телескопа, а траектория полета могла перехватить объект. In the tracking mode, the electronic unit for image processing and control of the line of sight produces signals proportional to the angles of the mismatch of the image of the object from the center of the scanned field of view; power-amplified signals are transmitted to the moment sensors of a three-stage gyroscope along each stabilization axis; as a result, the gyroscope precesses in the direction of zeroing the mismatch angle and holds the image of the object approximately in the center of the field of view of the frame, i.e. in the center of the field of view of the telescope; in flight, electrical control signals are sent to the aircraft’s control loop from the electronic unit, which ultimately moves the steering wheels of the aircraft so that the image of the object is held in the center of the telescope’s field of view, and the flight path can intercept the object.
Прототип имеет невысокие технические характеристики, что является существенным недостатком:
неполный телевизионный стандарт кадра 160 строк;
невысокое дифракционное угловое разрешение оптической системы (при диаметре входного зрачка оптической системы 100 мм), порядка 50 угл.с.The prototype has low technical characteristics, which is a significant drawback:
incomplete television frame standard 160 lines;
low diffraction angular resolution of the optical system (with an entrance pupil diameter of the optical system of 100 mm), about 50 angular sec.
недостаточно большое поле зрения 1,5 х 1,5о;
большие габариты наружного диаметра корпуса, порядка 340 мм;
невозможность использования приемника излучения SPRITE структуры с внутренним интегрированием сигнала, требующего большие скорости сканирования по строке 325 об/c;
телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство, трехстепенный гироскоп не выполнены в виде самостоятельных конструктивных модулей;
ротор трехстепенного гироскопа совмещен с многогранным сканирующим зеркалом строчно-кадрового сканирующего устройства; в телескопе между объективом и окуляром установлено чересстрочное качающееся плоское зеркало строчно-кадрового сканирующего устройства; такая конструктивная компановка нетехнологична, не позволяет повысить жесткость и точность трехстепенного гироскопа и строчно-кадрового сканирующего устройства, повысить качество изображения.insufficiently large field of view 1.5 x 1.5 about ;
large dimensions of the outer diameter of the case, about 340 mm;
the inability to use the radiation receiver SPRITE structure with internal signal integration, requiring high scanning speeds on line 325 rev / s;
telescope, line-frame scanning device, three-stage gyroscope are not made in the form of independent structural modules;
the rotor of a three-stage gyroscope is combined with a multifaceted scanning mirror of a line-frame scanning device; in the telescope, an interlaced swinging flat mirror of a line-frame scanning device is installed between the lens and the eyepiece; Such a constructive layout is low-tech, does not allow to increase the rigidity and accuracy of a three-stage gyroscope and line-frame scanning device, and to improve image quality.
Большой наружный диаметр корпуса прототипа не позволяет использовать его в малогабаритных летательных аппаратах. The large outer diameter of the prototype body does not allow its use in small-sized aircraft.
Конструкция прототипа не позволяет увеличить поле зрения, повысить качество изображения, дальность обнаружения и распознания объектов, точность наведения. The design of the prototype does not allow to increase the field of view, improve image quality, range of detection and recognition of objects, accuracy of guidance.
Задачей изобретения является уменьшение габаритов, повышение технологичности, увеличение поля обзора, повышение качества изображения, дальности обнаружения и распознания объектов, повышение точности. The objective of the invention is to reduce the dimensions, improve manufacturability, increase the field of view, improve image quality, range of detection and recognition of objects, improve accuracy.
Указанная задача решается за счет того, что в известном устройстве, содержащем входное окно, телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство, оптически сопряженные с приемником излучения, трехстепенный гироскоп, электронный блок обработки изображения и управления линией визирования и корпус, при этом последовательно соединены выход приемника излучения, электронный блок обработки изображения и моментные датчики трехстепенного гироскопа, введен карданный подвес с датчиками момента по каждой оси и усилитель привода по каждой оси карданного подвеса, подключенный своим входом к датчику угла трехстепенного гироскопа, а выходом к датчику момента по каждой оси карданного подвеса, при этом телескоп, строчно-кадровое сканирующее устройство и трехстепенный гироскоп выполнены в виде конструктивно самостоятельных модулей, кроме того трехстепенный гироскоп установлен с внешней стороны внутренней рамы карданного подвеса параллельно продольной оси внутренней рамы карданного подвеса, строчно-кадровое сканирующее устройство ориентировано в биссекторных плоскостях карданного подвеса и выполнено в виде кадрового сканера с качающимся плоским зеркалом, строчного сканера с вращающейся многогранной зеркальной призмой, ориентированной осью вращения параллельно оптической оси телескопа, и объектива приемника излучения, а между зеркалом кадрового сканера и многогранной зеркальной призмой строчного сканера установлены два наклонных плоских зеркала и внеосевое сферическое зеркало, при этом строчный сканер и внеосевое сферическое зеркало расположены по разные стороны относительно продольной оси внутренней рамы карданного подвеса в одной биссекторной плоскости карданного подвеса, а кадровый сканер расположен в другой биссекторной плоскости карданного подвеса. This problem is solved due to the fact that in a known device containing an input window, a telescope, a line-frame scanning device, optically coupled to a radiation receiver, a three-stage gyroscope, an electronic image processing and control line of sight, and a housing, the output of the receiver is connected in series radiation, an electronic image processing unit and torque sensors of a three-stage gyroscope, a gimbal is introduced with torque sensors on each axis and a drive amplifier on each axis of the card a suspension, connected with its input to the angle sensor of a three-stage gyroscope, and with an output to a torque sensor on each axis of the gimbal, while the telescope, line-frame scanning device and three-stage gyroscope are made in the form of structurally independent modules, in addition, a three-stage gyroscope is installed on the outside the inner frame of the gimbal is parallel to the longitudinal axis of the inner frame of the gimbal, the line-frame scanning device is oriented in the bisector planes of the gimbal about suspension and is made in the form of a frame scanner with a swinging flat mirror, a line scanner with a rotating multifaceted mirror prism, an axis of rotation parallel to the optical axis of the telescope, and a radiation receiver lens, and two oblique flat mirrors installed between the frame scanner mirror and the multifaceted mirror prism of a line scanner and an off-axis spherical mirror, wherein the line scanner and off-axis spherical mirror are located on different sides relative to the longitudinal axis of the inner frame s gimbal in one bisector plane of the gimbal, and the frame scanner is located in another bisector plane of the gimbal.
На фиг.1 и 2 представлено предлагаемое устройство. Figure 1 and 2 presents the proposed device.
На фиг.3 представлен вариант конструкции предлагаемого устройства с входным окном в виде сферического обтекателя и вариант крепления телескопа и строчно-кадрового сканирующего устройства на внутренней раме карданного подвеса. Figure 3 presents a design variant of the proposed device with an input window in the form of a spherical radome and an option for mounting a telescope and a line-frame scanning device on the inner frame of the gimbal.
На фиг. 4 представлен угол 45о разворота строчно-кадрового сканирующего устройства вокруг оптической оси телескопа относительно поперечных осей карданного подвеса (ориентация в биссекторных плоскостях карданного подвеса) и расположение оси ротора гироскопа и осей стабилизации трехстепенного гироскопа.In FIG. Figure 4 shows the angle of rotation of the line-frame scanning device around the optical axis of the telescope relative to the transverse axes of the gimbal (orientation in the bisector planes of the gimbal) and the location of the axis of the gyro rotor and the stabilization axes of the three-stage gyroscope.
На фиг.5 показан тепловизионный кадр в поле зрения телескопа. Figure 5 shows a thermal imaging frame in the field of view of the telescope.
На фиг.6 представлена схема функциональных связей I-I и II-II внутренняя и наружная оси карданного подвеса соответственно; III-III продольная ось карданного подвеса; I'-I' и II'-II' внутренняя и наружная оси стабилизации трехстепенного гироскопа; Н вектор кинетического момента гироскопа; Y-Y и Z-Z строчная и кадровая оси координат тепловизионного кадра; Х-Х оптическая ось телескопа. Figure 6 presents a diagram of the functional relationships I-I and II-II of the inner and outer axles of the gimbal, respectively; III-III longitudinal axis of the gimbal; I'-I 'and II'-II' internal and external axes of stabilization of a three-stage gyroscope; H vector of the kinetic moment of the gyroscope; Y-Y and Z-Z line and frame coordinate axes of the thermal imaging frame; XX optical axis of the telescope.
Конструкция представляет собой стабилизированное тепловизионное устройство наведения и содержит входное окно 19, телескоп 1, строчно-кадровое сканирующее устройство 2, оптически сопряженные с приемником излучения 3, трехстепенный гироскоп 4, карданный подвес 9 с датчиками момента 5, 6 и датчиками угла 7, 8 по каждой оси I-I и II-II, электронный блок обработки изображения и управления линией визирования 20, корпус 10. The design is a stabilized thermal imaging guidance device and contains an
Конструкция выполнена на модульном принципе. The design is made on a modular basis.
Телескоп 1, строчно-кадровое сканирующее устройство 2, трехстепенный гироскоп 4 выполнены в виде конструктивно самостоятельных модулей. The telescope 1, line-
В конструкцию введен карданный подвес 9 с датчиками момента 5, 6 и датчиками угла 7, 8 по каждой оси I-I и II-II на внутренней раме 11 и наружной раме 12 соответственно. A
На внутренней раме 11 карданного подвеса установлены модули: телескоп 1, строчно-кадровое сканирующее устройство 2, приемник излучения 3, трехстепенный гироскоп 4. The following modules are installed on the
На фиг.1 внутренняя рама карданного подвеса совмещена с корпусом строчно-кадрового сканирующего устройства, на фиг.3 показан вариант крепления телескопа и строчно-сканирующего устройства на внутренней раме 11 карданного подвеса; на корпусе 10 устройства установлено входное окно, выполненное в виде сферического обтекателя 19. Телескоп установлен на переднем торце внутренней рамы карданного подвеса; оптическая ось телескопа совмещена с продольной осью карданного подвеса; объектив телескопа выполнен из асферических приемного зеркала и контр-зеркала, окуляр линзовый. In Fig. 1, the inner frame of the gimbal is combined with the case of the line-frame scanning device, Fig. 3 shows a variant of fastening the telescope and the line-scanning device on the
Строчно-кадровое сканирующее устройство 2 содержит по ходу оптических лучей кадровый сканер с качающимся плоским зеркалом 13, неподвижные наклонные зеркала 14, 15, внеосевое сферическое зеркало 16, строчный сканер с вращающейся шестигранной зеркальной призмой 17, объектив приемника излучения 18. Строчно-кадровое сканирующее устройство ориентировано в биссекторных плоскостях карданного подвеса, т.е. развернуто на 45о вокруг оптической оси телескопа относительно поперечных осей карданного подвеса, при этом строчный сканер и внеосевое сферическое зеркало расположены по разные стороны относительно продольной оси карданного подвеса в одной биссекторной плоскости карданного подвеса, а кадровый сканер расположен в другой биссекторной плоскости, ось вращения шестигранной зеркальной призмы строчного сканера ориентирована параллельно оптической оси телескопа; центр качающегося плоского зеркала кадрового сканера совмещен с центром входного зрачка сканирующего устройства и центром выходного зрачка телескопа. Ориентация строчно-кадрового сканирующего устройства в биссекторных плоскостях карданного подвеса позволяет значительно уменьшить габариты наружного диаметра корпуса устройства, уменьшить моменты инерции внутренней рамы карданного подвеса с установленными на ней модулями и наружной рамы карданного подвеса относительно осей рамок.The line-
Приемник излучения SPRITE структуры 3 представляет собой линейку из восьми приемников излучения с внутренним интегрированием сигнала; каждый приемник излучения линейки представляет собой полоску фоточувствительного сплава CdxHg1-xTe длиной 700 мкм шириной 62,5 мкм, спектральный диапазон 8-14 мкм.The SPRITE radiation receiver of
Линейка приемника излучения расположена перпендикулярно направлению оптико-механического сканирования по строке тепловизионного изображения, формируемого на фоточувствительных полосках объективом приемника излучения. The line of the radiation receiver is located perpendicular to the direction of optical-mechanical scanning along the line of the thermal imaging image formed on the photosensitive strips by the lens of the radiation receiver.
Трехстепенный гироскоп 4 выполнен малогабаритным повышенной точности стабилизации. На осях стабилизации I'-I' и II'-II' установлены датчики момента 21, 22 и датчики углов 23, 24 соответственно. Трехстепенный гироскоп установлен с внешней стороны внутренней рамы карданного подвеса параллельно продольной оси внутренней рамы карданного подвеса, при этом ось ротора гироскопа расположена параллельно продольной оси карданного подвеса, оси стабилизации трехстепенного гироскопа и поперечные оси карданного подвеса параллельны соответственно, при этом датчики углов 23 и 24 трехстепенного гироскопа и датчики углов 7 и 8 карданного подвеса выставлены в нулевое положение, при этом оптическая ось телескопа, продольная ось карданного подвеса совмещены с продольной осью корпуса 10, наружный диаметр которого выполнен в виде цилиндра; это нулевое положение устройства устанавливается при нулевом пеленге объекта; максимальные углы пеленга в любом направлении от нулевого положения порядка 35о.Three-
В электронный блок обработки изображения и управления линией визирования 20 введены усилители привода 25, 26 карданного подвеса по каждой оси карданного подвеса. The electronic unit for image processing and control of the line of
Сканирование пространства осуществляется параллельно последовательным методом. Space scanning is carried out in parallel by a sequential method.
Энергия ИК-излучения наблюдаемой картины пространства предметов в виде параллельных пучков лучей входит через входное окно в объектив телескопа, формирующий поле зрения устройства в пространстве предметов, и выходит из окуляра телескопа узкими параллельными пучками ИК-энергии, сформированными в угловом поле зрения в вынесенном выходном зрачке телескопа. The energy of infrared radiation of the observed pattern of the space of objects in the form of parallel beams of rays enters through the entrance window into the telescope lens, which forms the field of view of the device in the space of objects, and leaves the eyepiece of the telescope with narrow parallel beams of infrared energy formed in the angular field of view in the remote exit pupil telescope.
Далее ИК-энергия попадает на качающееся зеркало кадрового сканера, центр которого установлен во входном зрачке строчно-кадрового сканирующего устройства, совмещенного с выходным зрачком телескопа; зеркало кадрового сканера осуществляет разложение ИК-картины изображения по кадру, направляя ИК-энергию на внеосевое сферическое зеркало, которое фокусирует ИК-энергию по окружности в фокусах В сферического зеркала; от фокусов В ИК-энергия попадает на зеркальные грани вращающейся шестигранной зеркальной призмы строчного сканера; каждая грань зеркальной призмы осуществляет разложение ИК-картины-изображения по строке, направляя ИК-энергию в объектив приемника излучения, который формирует изображение на линейке приемника излучения; зеркала 14, 15, установленные между кадровым зеркалом и внеосевым сферическим зеркалом, служат для изменения хода параллельных пучков лучей в целях уменьшения габаритов строчно-кадрового сканирующего устройства. Next, the infrared energy is incident on the swinging mirror of the frame scanner, the center of which is installed in the entrance pupil of the line-frame scanning device, combined with the exit pupil of the telescope; the frame scanner mirror decomposes the IR image of the image in a frame, directing the IR energy to an off-axis spherical mirror, which focuses the IR energy around the circumference in the foci B of the spherical mirror; from tricks In infrared energy falls on the mirror faces of a rotating hexagonal mirror prism line scanner; each face of the mirror prism decomposes the IR-image-image in a row, directing the infrared energy into the lens of the radiation receiver, which forms the image on the line of the radiation receiver; mirrors 14, 15 installed between the frame mirror and the off-axis spherical mirror, serve to change the course of parallel beams of rays in order to reduce the size of the line-frame scanning device.
Частота вращения шестигранной зеркальной призмы строчного сканера, для примера 325 об/c, частота колебаний кадрового сканера 50 Гц. The frequency of rotation of the hexagonal mirror prism of the line scanner, for example 325 rev / s, the oscillation frequency of the frame scanner is 50 Hz.
Развертка изображения кадра чересстрочная как в телевизионном стандарте. Каждое поле полукадра образуется путем последовательного просмотра линейкой приемника излучения полосы, состоящей из восьми параллельных строк. Кадр состоит из двух полукадров. Полукадр состоит из 32 рабочих пачек по восемь параллельных строк в каждой пачке при 39 номинальных, а кадр из 512 рабочих строк при 624 номинальных. Частота кадров 25 Гц. The interlaced image is interlaced as in the television standard. Each field of the half-frame is formed by sequentially viewing the line of the radiation detector of the strip consisting of eight parallel lines. The frame consists of two half frames. A half-frame consists of 32 work packs of eight parallel lines in each pack at 39 nominal, and a frame of 512 working lines at 624 nominal. Frame rate 25 Hz.
Выход приемника излучения подключен к электронному блоку обработки изображения и управления линией визирования. The output of the radiation receiver is connected to an electronic unit for image processing and control of the line of sight.
Рассмотрение устройства электронного блока не входит в задачи предлагаемого устройства. Consideration of the device of the electronic unit is not included in the tasks of the proposed device.
Основные функциональные связи устройства представлены на фиг.6. The main functional connections of the device are presented in Fig.6.
В функции электронного блока входят обработка сигналов изображения при обеспечении в основном качества изображения, динамического диапазона, максимального коэффициента минимально разрешаемой разности температур, преобразование параллельного потока информации, снимаемой с линейки приемника излучения в последовательный стандартный ТУ сигнал, необходимый для работы электронных схем устройства и передачи по линии связи информации, несущей тепловизионное изображение на тепловизионный экран бортовой командной системы наведения; электронный блок включает в себя электронные схемы управления движением кадровым и строчным сканерами. The functions of the electronic unit include the processing of image signals while providing mainly image quality, dynamic range, the maximum coefficient of the minimum resolvable temperature difference, converting a parallel stream of information taken from the line of the radiation receiver into a serial standard TU signal necessary for the operation of electronic circuits of the device and transmission via communication lines of information carrying a thermal imaging image onto a thermal imaging screen of an onboard command guidance system; The electronic unit includes electronic motion control circuits for frame and line scanners.
Электронный блок включает в свой состав в основном следующие устройства управления линией визирования: вычислитель углов рассогласования, усилитель привода трехстепенного гироскопа по каждой оси, усилитель привода карданного подвеса по каждой оси. The electronic unit includes mainly the following line of sight control devices: a mismatch angle calculator, a three-stage gyroscope drive amplifier on each axis, and a gimbal drive amplifier on each axis.
Предлагаемое устройство работает в режиме арретира и следящем режиме; в режиме арретира устройство установлено в нулевом пеленге. The proposed device operates in arresting mode and tracking mode; in arresting mode, the device is installed in the zero bearing.
Наведение на объект производится по тепловизионному изображению, выведенному по линии связи в виде стандартного ТУ сигнала на телевизионный экран бортовой командной системы 27. Aiming at the object is carried out according to the thermal imaging image displayed over the communication line in the form of a standard TU signal on the television screen of the on-
В полете оси управления летательным аппаратом, оси управления трехстепенного гироскопа и карданного подвеса расположены по схеме "ИКС"; оси координат тепловизионного кадра устройства расположены по схеме "ПЛЮС" строка тепловизионного кадра горизонтальная. In flight, the control axes of the aircraft, the control axes of a three-stage gyroscope and gimbal are located according to the "IKS" scheme; the coordinate axes of the thermal imaging frame of the device are arranged according to the PLUS scheme; the horizontal line of the thermal imaging frame.
Обнаружение, распознание объектов и наведение на объект, как и в прототипе, может производиться в комплексе с бортовой командной системой, т.е. в режиме командного управления летательным аппаратом по линии связи с помощью тепловизионного изображения объекта на телевизионном экране бортовой командной системы. Оператор выводит летательный аппарат в район нахождения объекта до появления тепловизионного изображения на телевизионном экране в центре поля зрения устройства, после чего дает команду устройству на захват объекта и переход на автосопровождение. Detection, recognition of objects and guidance on the object, as in the prototype, can be carried out in conjunction with the on-board command system, i.e. in the command control mode of the aircraft over the communication line using the thermal image of the object on the television screen of the on-board command system. The operator takes the aircraft to the area where the object is located until a thermal image appears on the television screen in the center of the field of view of the device, after which it instructs the device to capture the object and switch to auto tracking.
В режиме слежения электронный блок обработки изображения и управления линией визирования 20 формирует электрические сигналы, пропорциональные проекциям угла рассогласования на оси Y-Y и Z-Z кадра между линией визирования и оптической осью, эти сигналы усиливаются, преобразуются в токи управления iупрI и iупрII по осям I'-I' и II'-II' трехстепенного гироскопа и через измерительные сопротивления по каждой оси управления подаются в обмотки моментных датчиков 21, 22 трехстепенного гироскопа.In the tracking mode, the electronic image processing and control unit of the line of
С измерительных сопротивлений снимаются электрические сигналы U
Под действием управляющих моментов датчиков 21, 22 гироскоп прецессирует вектором кинетического момента Н в сторону обнуления углов рассогласования, а вслед за гироскопом по сигналам с датчиков углов 23 и 24 трехстепенного гироскопа, усиливаемых по току усилителями приводов 25 и 26 карданного подвеса и подаваемых в обмотки датчиков момента 5 и 6 карданного подвеса по каждой оси, происходит подслеживание оптической системы устройства в направлении прецессирующего гироскопа, в направлении обнуления угла рассогласования и, обнуляя при этом подслеживании углы датчиков углов 23, 24 трехстепенного гироскопа, при этом происходит удержание изображения в автоматическом режиме в центре сканируемого поля зрения. Under the influence of the control moments of the
С датчиков углов 7, 8 по каждой оси карданного подвеса снимаются электрические сигналы U
Электрические сигналы U
Работа предлагаемого устройства в комплексе с бортовой командной системой с линией связи является иллюстрацией одного из возможных применений изобретения. The operation of the proposed device in combination with an on-board command system with a communication line is an illustration of one of the possible applications of the invention.
Конструкция предлагаемого устройства относится к тепловизионным устройствам, однако изобретение применимо для ультрафиолетового и видимого спектральных диапазонов. The design of the proposed device relates to thermal imaging devices, however, the invention is applicable to the ultraviolet and visible spectral ranges.
Предлагаемое устройство позволяет:
уменьшить наружный диаметр корпуса до 250 мм;
повысить дифракционное угловое разрешение примерно в 1,5 раза;
увеличить число строк в кадре примерно в 3,5 раза;
увеличить поле зрения примерно в 2 раза;
повысить точность стабилизации примерно в 4 раза;
повысить технологичность.The proposed device allows you to:
reduce the outer diameter of the housing to 250 mm;
increase the diffraction angular resolution by about 1.5 times;
increase the number of lines in the frame by about 3.5 times;
increase the field of view by about 2 times;
increase stabilization accuracy by about 4 times;
improve manufacturability.
Для распознания объекта с вероятностью 90% требуется 6±1 строк, укладывающихся в размер наблюдаемого объекта (вероятность различия в функции числа строк сканирования); таким образом, чем выше дифракционное угловое разрешение оптической системы, тем больше дальность распознания и наведения. Recognition of an object with a 90% probability requires 6 ± 1 lines that fit the size of the observed object (the probability of a difference in the function of the number of scan lines); Thus, the higher the diffraction angular resolution of the optical system, the greater the range of recognition and guidance.
В итоге предлагаемое изобретение позволяет:
уменьшить габариты наружного диаметра корпуса, что дает возможность использовать его в малогабаритных летательных аппаратах;
повысить технологичность, что улучшает надежность и качество устройства;
повышение качества изображения, увеличение поля зрения, реализация тепловизионного изображения, имеющего полноформатный стандартный телевизионный кадр, повышение дальности обнаружения и распознания объектов дают возможность расширить круг задач, выполняемых летательным аппаратом, увеличить количество критериев, необходимых для обнаружения и распознания объектов сканируемого пространства, обеспечить сопровождение объектов с высокой точностью.As a result, the present invention allows:
reduce the dimensions of the outer diameter of the hull, which makes it possible to use it in small-sized aircraft;
improve manufacturability, which improves the reliability and quality of the device;
improving image quality, increasing the field of view, implementing a thermal imaging image with a full-format standard television frame, increasing the range of detection and recognition of objects make it possible to expand the range of tasks performed by the aircraft, increase the number of criteria necessary for the detection and recognition of objects in the scanned space, and ensure tracking of objects with high precision.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92001583A RU2059961C1 (en) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | Stabilized infra-red imaging device for tracking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92001583A RU2059961C1 (en) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | Stabilized infra-red imaging device for tracking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2059961C1 true RU2059961C1 (en) | 1996-05-10 |
| RU92001583A RU92001583A (en) | 1996-10-20 |
Family
ID=20130771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92001583A RU2059961C1 (en) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | Stabilized infra-red imaging device for tracking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2059961C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102626A1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie 'osoboe Konstruktorskoe Byuro Vysokoenergeticheskikh Laserov 'granat' Imeni V.K.Orlova' | Device for detecting optical and optoelectronic objects |
| CN113358114A (en) * | 2021-07-01 | 2021-09-07 | 中国科学院光电技术研究所 | Disturbance decoupling and inhibiting method based on fusion of gyroscope and fine television signals |
-
1992
- 1992-10-21 RU RU92001583A patent/RU2059961C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Богомолов Т.А. и др. Приемные устройства ИК-систем. М.: Радио и связь, 1987. 2. Гироскопический самостабилизирующийся сканер. Патент N 1.539,681, 1976. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102626A1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie 'osoboe Konstruktorskoe Byuro Vysokoenergeticheskikh Laserov 'granat' Imeni V.K.Orlova' | Device for detecting optical and optoelectronic objects |
| CN113358114A (en) * | 2021-07-01 | 2021-09-07 | 中国科学院光电技术研究所 | Disturbance decoupling and inhibiting method based on fusion of gyroscope and fine television signals |
| CN113358114B (en) * | 2021-07-01 | 2022-07-29 | 中国科学院光电技术研究所 | Disturbance decoupling and suppression method based on gyroscope and smart television signal fusion |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4527055A (en) | Apparatus for selectively viewing either of two scenes of interest | |
| US4123134A (en) | Dual field image scanner | |
| US4647761A (en) | Airborne system for the electrooptical detection, location and omnidirectional tracking of a target | |
| US4010365A (en) | Self-stabilizing image scanner | |
| US4024392A (en) | Gimballed active optical system | |
| JP2783522B2 (en) | Satellite focal plane array imager | |
| US5149969A (en) | Infrared surveillance device | |
| US20030185549A1 (en) | Dual band framing reconnaissance camera | |
| US5383645A (en) | Stabilized payload | |
| JPH0551840B2 (en) | ||
| EP0275266A1 (en) | Rosette scanning surveillance sensor. | |
| US3591250A (en) | Mechanical image motion stabilizer with rotation rate comparison system | |
| US4453087A (en) | Scanning mechanism for FLIR systems | |
| RU2059961C1 (en) | Stabilized infra-red imaging device for tracking | |
| US7667859B2 (en) | Method and device for hyperacute detection of an essentially rectilinear contrast edge and system for fine following and fixing of said contrast edge | |
| US5389791A (en) | Device for enhancing field of view and reducing image smear in a missile seeker | |
| US4773752A (en) | Stabilized sighting apparatus | |
| US5200622A (en) | Self-checked optronic system of infra-red observation and laser designation pod including such a system | |
| JPH08178688A (en) | Earth sensor equipment for space navigation body | |
| RU2099750C1 (en) | Stabilized infrared guidance device | |
| EP0126826A1 (en) | Radiation detector | |
| RU205788U1 (en) | UNIVERSAL SMALL TECHNICAL VISION COMPLEX | |
| GB2198858A (en) | Optical scanning surveillance apparatus | |
| RU162322U1 (en) | HEAT DETECTOR | |
| US4156142A (en) | Optical-mechanical scanner mirror for an infrared viewing system |