RU216332U1

RU216332U1 - Stand for phono-target environment for testing selection algorithms for the onboard optoelectronic homing head

Info

Publication number: RU216332U1
Application number: RU2022129151U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Богданов; Павел Алексеевич Дейнека; Андрей Васильевич Степовой; Артем Вячеславович Цапцов; Вячеслав Сергеевич Шеленговский
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана"
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-01-30

Abstract

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для проверки алгоритмов селекции бортовых оптико-электронных головок самонаведения (БОЭГСН). Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН, содержащий основание, объектив и фоновый излучатель, отличается тем, что него дополнительно введены модель черного тела с излучательными площадками, зеркальная диафрагма с отверстиями, причем излучательные площадки модели черного тела расположены за отверстиями зеркальной диафрагмы, а количество отверстий зеркальной диафрагмы равно количеству излучательных площадок модели черного тела, и внеосевое параболическое зеркало, причем отверстия зеркальной диафрагмы установлены в фокальной плоскости внеосевого параболического зеркала.

The utility model relates to test equipment and is designed to test the selection algorithms for onboard optoelectronic homing heads (BOEGSN). The phono-target environment stand for checking the BOEGSN selection algorithms, containing a base, a lens and a background emitter, is characterized in that it additionally includes a black body model with emitting areas, a mirror diaphragm with holes, and the emitting areas of the black body model are located behind the holes of the mirror diaphragm, and the number of holes of the mirror diaphragm is equal to the number of emitting areas of the black body model, and an off-axis parabolic mirror, and the apertures of the mirror diaphragm are installed in the focal plane of the off-axis parabolic mirror.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для проверки алгоритмов селекции бортовых оптико-электронных головок самонаведения (БОЭГСН).The utility model relates to test equipment and is designed to test the selection algorithms for onboard optoelectronic homing heads (BOEGSN).

Известен измерительный комплекс для определения характеристик датчика ориентации (патент RU 167298 U1, МПК G01C 25/00, G01C 21/24), содержащий узел моделирования изображения звезд небесной сферы и поворотный стол. Недостатком данного устройства является имитатор фоноцелевой обстановки (ФЦО) видимого диапазона, что не позволяет проводить испытания БОЭГСН инфракрасного диапазона.Known measuring complex for determining the characteristics of the orientation sensor (patent RU 167298 U1, IPC G01C 25/00, G01C 21/24), containing a node for modeling the image of stars in the celestial sphere and a turntable. The disadvantage of this device is the phono-target situation simulator (FTSO) in the visible range, which does not allow testing the BOEGSN infrared range.

Известен имитатор тепловых объектов (патент RU 162 884 U1, МПК G02B 26/08), содержащий оптический излучатель, микроконтроллер, цифро-аналоговый преобразователь, преобразователь напряжение-ток и пульт управления с возможностью включения программ имитации N объектов. Недостатком данного устройства является оптический излучатель, который построен на базе органических светодиодов, что не позволяет проводить испытания БОЭГСН широкого спектрального диапазона.A thermal object simulator is known (patent RU 162 884 U1, IPC G02B 26/08) containing an optical emitter, a microcontroller, a digital-to-analog converter, a voltage-to-current converter and a control panel with the ability to turn on simulation programs for N objects. The disadvantage of this device is the optical emitter, which is built on the basis of organic light emitting diodes, which does not allow testing BOEGSN wide spectral range.

Известен стенд для полунатурного моделирования системы самонаведения летательного аппарата (патент RU 2338992 U1, МПК F41G 3/32, F41G 7/22), содержащий неподвижный излучатель сигналов (имитатор цели) и головку самонаведения, установленные на неподвижном основании. Недостатком данного устройства является наличие единственного излучателя сигналов, что не позволяет выполнить проверку алгоритмов селекции БОЭГСН.Known stand for semi-natural simulation of the homing system of an aircraft (patent RU 2338992 U1, IPC F41G 3/32, F41G 7/22), containing a fixed signal emitter (target simulator) and a homing head mounted on a fixed base. The disadvantage of this device is the presence of a single signal emitter, which does not allow you to check the selection algorithms BOEGSN.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, принятому за прототип, является инфракрасный коллиматор (патент RU 2292067 С2, МПК G02B 27/30, G01M 11/02), содержащий объектив, миру, фоновый излучатель и нагреватель излучателя. Основным недостатком прототипа является наличие одного нагревателя, что не позволяет задать различные температуры имитаторам цели и, соответственно, выполнить проверку алгоритмов селекции БОЭГСН.The closest to the proposed technical solution, taken as a prototype, is an infrared collimator (patent RU 2292067 C2, IPC G02B 27/30, G01M 11/02) containing a lens, a mire, a background emitter and an emitter heater. The main disadvantage of the prototype is the presence of one heater, which does not allow you to set different temperatures for target simulators and, accordingly, to check the selection algorithms of BOEGSN.

Целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда по проверкам алгоритмов селекции БОЭГСН.The purpose of the proposed utility model is to expand the functionality of the stand for checking selection algorithms BOEGSN.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный инфракрасный коллиматор, содержащий основание, объектив и фоновый излучатель, введены модель черного тела с излучательными площадками, зеркальная диафрагма с отверстиями, причем излучательные площадки модели черного тела расположены за отверстиями зеркальной диафрагмы, а количество отверстий зеркальной диафрагмы равно количеству излучательных площадок модели черного тела, и внеосевое параболическое зеркало, причем отверстия зеркальной диафрагмы установлены в фокальной плоскости внеосевого параболического зеркала.The specified technical result is achieved by the fact that a black body model with emitting areas, a mirror diaphragm with holes are introduced into the well-known infrared collimator, containing a base, a lens and a background emitter, moreover, the emitting areas of the black body model are located behind the holes of the mirror diaphragm, and the number of holes of the mirror diaphragm is equal to the number of emitting areas of the black body model, and an off-axis parabolic mirror, and the holes of the mirror diaphragm are installed in the focal plane of the off-axis parabolic mirror.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид стенда фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows the external view of the phono-target setting for testing the BOEGSN selection algorithms.

Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН содержит основание 1, объектив 2, фоновый излучатель 3, модель черного тела 4, зеркальную диафрагму 5, коллиматор 6.The phono-target environment stand for testing the BOEGSN selection algorithms contains a base 1, a lens 2, a background emitter 3, a black body model 4, a mirror diaphragm 5, a collimator 6.

Указанные блоки представляют собой:These blocks are:

1 - неподвижное основание, например, сотовый оптический стол 1НВ06-12-04 («Standa», Литва);1 - fixed base, for example, honeycomb optical table 1НВ06-12-04 ("Standa", Lithuania);

2 - проекционный объектив, например, из двух сферических зеркал на подложке из ЛК7, с фокусным расстоянием 2000 мм каждое;2 - projection lens, for example, from two spherical mirrors on a substrate of LK7, with a focal length of 2000 mm each;

3 - фоновый излучатель, например, низкотемпературная модель черного тела АЧТ 70/-40/80 (АО «НПП «Эталон», г. Омск);3 - background emitter, for example, a low-temperature model of a black body ABB 70/-40/80 (JSC NPP Etalon, Omsk);

4 - модель черного тела, например, модель абсолютно черного тела с независимыми излучающими площадками (АО «ГОИ им.С.И. Вавилова»);4 - model of a black body, for example, a model of a completely black body with independent radiating areas (JSC "GOI named after S.I. Vavilov");

5 - зеркальная диафрагма, например, на подложке из поликристаллического селенида цинка ПО4 и круглыми или овальными отверстиями;5 - mirror diaphragm, for example, on a substrate of polycrystalline zinc selenide PO4 and round or oval holes;

6 - коллиматор, например, внеосевое параболическое зеркало на подложке из ЛК7, диаметром 300 мм и внеосевым углом 30°.6 - collimator, for example, an off-axis parabolic mirror on a LK7 substrate, 300 mm in diameter and 30° off-axis angle.

Оптическая схема стенда фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН приведена на фиг. 2.The optical scheme of the stand for the phono-target environment for checking the BOEGSN selection algorithms is shown in Fig. 2.

Оптическая схема фона и целей создается с помощью двух независимых двух каналов - цели и фона. Модель черного тела (цель) 4 расположена в фокальной плоскости коллиматора 6. Размер, форма и размещение изображения целей друг относительно друга определяются отверстиями в зеркальной диафрагме 5. Коллиматор 6 представляет собой вогнутое асферическое зеркало - внеосевой параболоид с наклонным фокусным расстоянием f'_k (например, f'_k=2000 мм) и внеосевым углом а (например, α=10°). Фоновый излучатель (например, низкотемпературная модель черного тела) 3 установлена в фокальной плоскости зеркального проекционного объектива 2, состоящего из двух сферических зеркал 7-8 с фокусными расстояниями f'_з1 и f'_з2 (например, f'_з1=f'_з2=2000 мм). «Холодное» промежуточное изображение строится на зеркальной поверхности диафрагмы 5. Таким образом, коллиматор 6 передает на входной зрачок БОЭГСН, расположенный на расстоянии L₁ (например, L₁=1000 мм), одновременно излучение и от цели, и от фона. Нормаль зеркальной диафрагмы 5 должна быть установлена под углом β (например, β=5°) к оптической оси зеркала коллиматора 6, чтобы реализовать согласование каналов. Размер Н (например, Н=200 мм) зеркальной диафрагмы 5 выбирается таким образом, чтобы перекрывать поле зрения БОЭГСН (H≥2ωf'_к). Пример геометрии рабочей поверхности зеркальной диафрагмы 5 приведен на фиг. 3.The optical scheme of the background and targets is created using two independent two channels - the target and the background. The black body model (target) 4 is located in the focal plane of the collimator 6. The size, shape and placement of the image of the targets relative to each other are determined by holes in the mirror diaphragm 5. The collimator 6 is a concave aspherical mirror - an off-axis paraboloid with an inclined focal length f' _k (for example , f' _k =2000 mm) and off-axis angle a (for example, α=10°). The background emitter (for example, a low-temperature model of a black body) 3 is installed in the focal plane of a mirror projection lens 2, consisting of two spherical mirrors 7-8 with focal lengths f' _z1 and f' _z2 (for example, f' _z1 =f' _z2 =2000 mm). The "cold" intermediate image is built on the mirror surface of the diaphragm 5. Thus, the collimator 6 transmits to the entrance pupil of the BOEGSN, located at a distance L ₁ (for example, L ₁ =1000 mm), simultaneously the radiation from both the target and the background. The normal of the mirror diaphragm 5 must be set at an angle β (for example, β=5°) to the optical axis of the collimator mirror 6 in order to implement channel matching. Size H (for example, H=200 mm) mirror aperture 5 is selected so as to overlap the field of view BOEGSN (H≥2ωf' _to ). An example of the geometry of the working surface of the mirror diaphragm 5 is shown in Fig. 3.

Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН работает следующим образом.The stand of the phono-target environment for checking the selection algorithms of the BOEGSN works as follows.

Перед началом работы выбирается типовая фоноцелевая ситуация - выбирается размер, форма и размещение отверстий в зеркальной диафрагме, а также радиационная температура каждой излучающей площадки модели черного тела. Низкотемпературная модель черного тела выходит на рабочий режим, создавая фон. При необходимости, перед зеркальной диафрагмой может устанавливаться вбрасываемое плоское зеркало, для экранирования отверстий и создания равномерного «холодного» фона в процессе работы БОЭГСН (например, для ее предварительной калибровки). Размеры целей являются нерегулируемыми в процессе работы и определяются диаметрами отверстий в зеркальной диафрагме. Для изменения размера требуется установка другой диафрагмы. Для дополнительной отработки алгоритмов спектральной селекции, между излучающими площадками модели черного тела цели и зеркальной диафрагмой могут быть введены спектроделительные фильтры.Before starting work, a typical phono-target situation is selected - the size, shape and placement of holes in the mirror diaphragm, as well as the radiation temperature of each emitting area of the black body model are selected. The low-temperature black body model comes into operation, creating a background. If necessary, a throw-in flat mirror can be installed in front of the mirror diaphragm to shield the holes and create a uniform “cold” background during the operation of the BOEGSN (for example, for its preliminary calibration). The dimensions of the targets are unregulated during operation and are determined by the diameters of the holes in the mirror diaphragm. Resizing requires setting a different aperture. For additional refinement of spectral selection algorithms, spectral splitting filters can be introduced between the emitting areas of the black body model of the target and the mirror diaphragm.

Благодаря зеркальной оптической системе выходной спектральный состав излучения практически не изменяется при передаче энергетического потока между оптическими деталями (пропусканием атмосферы на выбранной длине оптического тракта можно пренебречь) и определяется только радиационной температурой МЧТ (в соответствии с законом Планка). Для формирования изображений на отдельных участках спектра между источником излучения и диафрагмой предусмотрена возможность установки оптических фильтров (выделения излучения в поддиапазонах от 3 до 5, от 5 до 8 и от 8 до 12 мкм). Это расширяет возможности при отработке алгоритмов спектральной селекции.Thanks to the mirror optical system, the output spectral composition of the radiation practically does not change during the transfer of the energy flow between the optical parts (the transmission of the atmosphere over the selected length of the optical path can be neglected) and is determined only by the MFT radiation temperature (in accordance with Planck's law). To form images in separate parts of the spectrum between the radiation source and the diaphragm, it is possible to install optical filters (radiation emission in the subranges from 3 to 5, from 5 to 8 and from 8 to 12 microns). This expands the possibilities for developing spectral selection algorithms.

Зеркальные оптические детали позволяют реализовывать широкий спектральный диапазон без необходимости усложнения оптической системы (путем ввода линзовых компенсаторов).Mirror optical parts make it possible to realize a wide spectral range without the need to complicate the optical system (by introducing lens compensators).

Минимизация оптических деталей облегчает юстировку оптической системы. Независимые оптические каналы позволяют реализовывать высокие значения контраста между фоном и целью.The minimization of optical details facilitates the alignment of the optical system. Independent optical channels make it possible to realize high contrast values between the background and the target.

Применение зеркальной диафрагмы практически исключает влияние ее собственного нагрева от источников излучения целей, что повышает резкость границы между фоном и целью.The use of a mirror diaphragm virtually eliminates the influence of its own heating from target radiation sources, which increases the sharpness of the boundary between the background and the target.

Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН позволяет имитировать излучение более одной цели (например, от 1 до 13), а также задавать разные размеры целей (путем изменения размеров отверстий зеркальной диафрагмы) и задавать различные температуры целей. Это позволяет проводить испытания БОЭГСН инфракрасного диапазона различного типа (например, функционирующих в диапазонах от 3 до 5, от 5 до 8 и от 8 до 12 мкм) и воспроизводить различные сценарии фоноцелевой обстановки, что в совокупности расширяет функциональные возможности стенда, повышает качество испытаний и достоверность получаемых результатов.The phono-target environment stand for testing the BOEGSN selection algorithms allows you to simulate the radiation of more than one target (for example, from 1 to 13), as well as set different target sizes (by changing the size of the apertures of the mirror diaphragm) and set different target temperatures. This makes it possible to test various types of infrared BOEGSN (for example, operating in the ranges from 3 to 5, from 5 to 8 and from 8 to 12 microns) and to reproduce various scenarios of the background-target environment, which together expands the functionality of the bench, improves the quality of tests and the reliability of the results.

Claims

Stand for background-target environment for checking the selection algorithms of the onboard optoelectronic homing head, containing a base, a lens and a background emitter, characterized in that it additionally includes a black body model with emitting areas, a mirror diaphragm with holes, and the emitting areas of the black body model are located behind the holes mirror diaphragm, and the number of holes of the mirror diaphragm is equal to the number of emitting areas of the black body model, and an off-axis parabolic mirror, and the holes of the mirror diaphragm are installed in the focal plane of the off-axis parabolic mirror.