RU2221209C1 - Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов - Google Patents
Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221209C1 RU2221209C1 RU2002118393/02A RU2002118393A RU2221209C1 RU 2221209 C1 RU2221209 C1 RU 2221209C1 RU 2002118393/02 A RU2002118393/02 A RU 2002118393/02A RU 2002118393 A RU2002118393 A RU 2002118393A RU 2221209 C1 RU2221209 C1 RU 2221209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- noticeability
- brightness
- visibility
- self
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к маскировке, в частности к снижению заметности летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано для проведения мероприятий по скрытию ЛА военного назначения от средств оптико-визуальной разведки. Сущность изобретения заключается в том, что способ самоконтроля визуальной заметности ЛА, основанный на измерении освещенности поверхности ЛА с верхней и нижней полусфер окружающего пространства на данной высоте, включает дополнительное измерение яркости небосвода в дискретных точках, расчет яркости с любых направлений окружающего пространства по измеренным значениям и определение расчетным путем показателя заметности ЛА в направлении наблюдения. Технический результат изобретения состоит в повышении точности определения показателя визуальной заметности ЛА при одновременном упрощении технической реализуемости и осуществлении прогноза показателя визуальной заметности ЛА при возможном изменении его пространственного положения. 1 ил.
Description
Способ относится к маскировке и может быть использован для проведения мероприятий по скрытию летательных аппаратов (ЛА) военного назначения от средств оптико-визуальной разведки противника.
Известны способы самоконтроля визуальной заметности военных объектов [Aviation Week and Space Technology, 07.06.93, v.138, 23 р.136-137], основанный на определении показателя визуальной заметности ЛА путем измерения его освещенности с верхней полусферы окружающего пространства с помощью датчиков, расположенных на его поверхности.
Основной недостаток известного способа заключается в недостаточной точности оценки показателя визуальной заметности ЛА. Это обусловлено тем, что в известном способе показатель заметности ЛА может быть определен только для направлений, определяемых углом полей зрения датчиков. Кроме того, для осуществления контроля заметности применительно ко всей внешней поверхности ЛА необходимо размещение большого числа датчиков освещения, что приводит к сложности его технической реализации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемого изобретения является способ самоконтроля визуальной заметности ЛА [Патент 5144877 США, 1992 г.], основанный на определении показателя визуальной заметности ЛА путем измерения системой датчиков освещенности всей внешней поверхности ЛА с дискретных направлений верхней и нижней полусфер освещающего пространства на данной высоте Н.
Основным недостатком данного способа, как и аналога, является недостаточная точность оценки показателя визуальной заметности ЛА. Это связано с тем, что точность показателя заметности зависит от угла поля зрения каждого из датчиков, и для обеспечения приемлемой точности (~15-20%) на внешней поверхности ЛА необходимо разместить несколько сотен датчиков, что технически сложно реализуемо.
Кроме того, указанный способ мало эффективен, так как не позволяет осуществлять прогноз уровня визуальной заметности ЛА при возможном изменении его пространственного положения, например, при изменении высоты полета ЛА.
Задачей данного изобретения является повышение точности определения показателя визуальной заметности ЛА и повышение уровня его эффективности за счет прогнозирования показателя заметности при изменении пространственного положения ЛА при одновременном упрощении его технической реализуемости.
Технический результат достигается за счет того, что в известном способе самоконтроля визуальной заметности ЛА, основанном на измерении освещенности поверхности ЛА с верхней и нижней полусфер окружающего пространства на данной высоте Н полета ЛА, дополнительно измеряют яркости небосвода в дискретных точках, по измеренным значениям рассчитывают яркости I (θ, φ, н) с любых угловых направлений θ, φ окружающего пространства и определяют показатель заметности ЛА в направлении наблюдения θн, φн по формуле
где Кi - контраст i-го элемента поверхности ЛА, определяемый как
Si(θн, φн) - площадь элемента поверхности ЛА в направлении наблюдения θн, φн;
ρi - коэффициент отражения i-го элемента поверхности ЛА;
Δωi - телесный угол освещающего пространства для i-го элемента;
N - количество элементов поверхности ЛА;
Kiмакс - максимальное значение контраста i-го элемента поверхности ЛА, определяемое при изменении коэффициента отражения его поверхности от 0 до 1.
где Кi - контраст i-го элемента поверхности ЛА, определяемый как
Si(θн, φн) - площадь элемента поверхности ЛА в направлении наблюдения θн, φн;
ρi - коэффициент отражения i-го элемента поверхности ЛА;
Δωi - телесный угол освещающего пространства для i-го элемента;
N - количество элементов поверхности ЛА;
Kiмакс - максимальное значение контраста i-го элемента поверхности ЛА, определяемое при изменении коэффициента отражения его поверхности от 0 до 1.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного тем, что в нем дополнительно проводят измерения яркости небосвода в дискретных точках и по измеренным значениям рассчитывают яркости с любых направлений окружающего пространства.
Кроме того, заявляемый способ характеризуется наличием новых условий измерения: освещенности ЛА измеряют не с каждого углового направления, как в прототипе, а с полусферических пространств верхней и нижней полусфер, а также проведением измерений только с нескольких дискретных направлений с верхней полусферы. Это позволяет не покрывать всю внешнюю поверхность ЛА датчиками измерения освещенности и яркости фона, как это делается в прототипе.
При изучении других известных технических решений в данной области техники указанные признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены.
То есть, предложенный способ самоконтроля визуальной заметности ЛА за счет введения дополнительной операции, а именно измерения яркости небосвода с нескольких дискретных направлений, а также за счет того что измерения освещенности осуществляют только со стороны верхней полусферы в телесном угле 2π и со стороны нижней полусферы в таком же телесном угле, позволяет определить освещающие потоки с любых направлений, что обеспечивает повышение точности определения показателя заметности и одновременно приводит к упрощению его технической реализации. Заявляемый способ позволяет также определить уровень заметности ЛА при изменении его пространственного положения, например направления движения, изменения высоты полета и др., не производя при этом дополнительных измерений. Это приводит к повышению эффективности способа самоконтроля.
Определение показателя заметности γ в предлагаемом способе базируется на том, что значения углового распределения яркости I (θ, φ, н), от которых зависит контраст элементов (см. формулу (2)), определяется расчетно-экспериментальным путем.
Для расчета величины I (θ, φ, н) необходимы следующие параметры атмосферы:
τ - оптическая толщина слоя атмосферы, расположенного над ЛА;
x(γ) - индикатриса рассеяния атмосферы, где γ - угол рассеяния;
ic, φc - зенитное и азимутальное положения Солнца, соответственно;
SO - солнечная постоянная.
τ - оптическая толщина слоя атмосферы, расположенного над ЛА;
x(γ) - индикатриса рассеяния атмосферы, где γ - угол рассеяния;
ic, φc - зенитное и азимутальное положения Солнца, соответственно;
SO - солнечная постоянная.
Из перечисленных параметров величина солнечной постоянной с достаточной детальностью опубликована в ряде работ (см., например, Шифрин К.С., Пятовская Н.П. Таблицы наклонной дальности видимости и яркости дневного неба. Л.: Гидрометеоиздат, 1959, с. 127).
Значение оптической толщины слоя атмосферы, расположенного над ЛА, может быть определено из измерения освещенности горизонтальной поверхности ЛА прямым солнечным светом.
τ = -ln(Eoг/πSocosi)/cosi,
где Еог - измеренная актинометром освещенность горизонтального элемента поверхности ЛА прямым солнечным светом.
где Еог - измеренная актинометром освещенность горизонтального элемента поверхности ЛА прямым солнечным светом.
Для определения индикатрисы рассеяния может быть измерена яркость небосвода в зените и в вертикали Солнца на угловом расстоянии от него 3...5o и под углом, близким к горизонту, а также в противовертикали Солнца под углом, близким к горизонту. Это даст возможность определить индикатрису рассеяния для характерных углов рассеяния (см. Соболев В.В. Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет. - М.: Гостехиздат, 1956, с. 364).
На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ самоконтроля визуальной заметности ЛА. Устройство содержит: блок автоматического управления измерительными приборами (БАИП) 1; измерители освещенности (ИО) 2,1 и 2,2; яркомер (Я) 3; вычислитель (В) 4; блок принятия решения (БПР) 5.
Выходы БАИП 1 подключены к соответствующим входам ИО 2.1, 2.2 и Я 3, соответствующие выходы которых соединены с соответствующими входами В 4, выход которого соединен со входом БПР 5.
В устройстве, реализующем предложенный способ, в качестве блока автоматического управления измерительными приборами 1 может быть использован стандартный процессор с управляющей ЭВМ (см. Белан Б.Д., Зуев В.В. и др. Структура центра обработки информации городской системы экологического мониторинга//Оптика атмосферы и океана. 1999, т. 12, 1, с. 91-94).
В качестве измерителей освещенности 2.1, 2.2 и яркомера 3 могут быть использованы стандартные актинометрические приборы (см. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. Л.: Гидрометеоиздат, 1976, с. 40).
В качестве вычислителя на борту ЛА может быть использован бортовой компьютер, способный выдерживать определенные механические нагрузки. Таким требованиям соответствуют промышленные персональные компьютеры, выпускаемые фирмой "Rames" и НПО "Импульс" (см. рекламный проспект НПО "Импульс", Санкт-Петербург, ул.Обручевых-1).
Устройство самоконтроля визуальной заметности ЛА, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.
При возникновении необходимости произвести контроль визуальной заметности ЛА летчиком или оператором стрелкового вооружения подается команда на пульт автоматического управления измерительной аппаратурой 1. Вслед за этим актинометрической аппаратурой 2.1., 2.2 производятся измерения освещенностей горизонтально расположенного элемента поверхности ЛА, например крыла, со стороны небосвода, т.е. с верхней полусферы, и со стороны подстилающей поверхности, т.е. со стороны нижней полусферы. При этом со стороны верхней полусферы производят измерения рассеянной и суммарной (рассеянной+прямой) солнечной радиации. Одновременно яркомером 3 измеряют яркость небосвода в зените и в вертикали Солнца на угловом расстоянии от него 3...5o и под углом, близким к горизонту, а также в противовертикали Солнца под углом, близким к горизонту.
На основании измеренных яркостей при известном угловом положении Солнца в соответствии с известными соотношениями (см., например, Соболев В.В. Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет. М.: Гостехиздат, 1956, с. 364) производят вычисления яркостей I (θ, φ, н) с любых направлений θ, φ окружающего пространства.
Применительно к оптико-геометрической модели данного типа ЛА, которая содержит математическое описание формы поверхности ЛА с заданием пространственной ориентации и площадью Si всех i-ых элементов его поверхности с заданными коэффициентами отражения ρi по соотношениям (1, 2) рассчитывают показатель заметности ЛА γ.
Определенное в 4 значение показателя заметности подается на вход блока принятия решения 5.
В блоке 5 летчиком или оператором принимается решение о целесообразности проведения мероприятий по снижению визуальной заметности ЛА. К таким мероприятиям могут быть отнесены, например, следующие: управление цветом и яркостью покрытий, изменение пространственного положения ЛА, например изменение высоты полета, или совершение маневра для скрытия за облачными образованиями, выброс аэрозольного облака и др.
Для оценки технического результата предлагаемого способа самоконтроля визуальной заметности ЛА (повышение точности определения показателя заметности при одновременном упрощении его технической реализуемости) по сравнению с прототипом можно привести следующие оценки.
За меру эффективности способа самоконтроля примем относительную точность оценки показателя заметности Δγ.
Относительная точность определения величины γ зависит от относительной точности определения значений яркостей ΔI(θ, φ, н), относительной точности определения показателя отражения покрытия Δρ, относительной точности определения площади элемента поверхности ЛА ΔS, то есть
Для определенности положим, что как в предлагаемом способе, так и в прототипе Δρ = 0,05; ΔS = 0,01.
В прототипе, как следует из Шифрин К.С., Пятовская Н.П. Таблицы наклонной дальности, видимости и яркости дневного неба. Л.: Гидрометеоиздат, 1959, с. 131, изменение углов θ и φ, например, на 20o может привести к изменению величины I (θ, φ, н) на 30-40%.
Для определенности положим, что как в предлагаемом способе, так и в прототипе Δρ = 0,05; ΔS = 0,01.
В прототипе, как следует из Шифрин К.С., Пятовская Н.П. Таблицы наклонной дальности, видимости и яркости дневного неба. Л.: Гидрометеоиздат, 1959, с. 131, изменение углов θ и φ, например, на 20o может привести к изменению величины I (θ, φ, н) на 30-40%.
В предлагаемом способе величина I (θ, φ, н) может быть рассчитана с достаточно высокой точностью для любых значений углов θ и φ. Для определенности положим, что расчет проводится с относительной точностью 0,1.
Тогда для прототипа
а для предлагаемого способа
Следовательно, точность определения показателя заметности в предлагаемом способе в 2...3 раза выше, чем в прототипе.
а для предлагаемого способа
Следовательно, точность определения показателя заметности в предлагаемом способе в 2...3 раза выше, чем в прототипе.
Для реализации известного способа (прототипа) самоконтроля, обеспечивающего такую же точность, как в заявляемом способе, на внешней поверхности ЛА необходимо разместить более ста датчиков освещенности и измерителей яркости фона. Каждый из перечисленных приборов должен быть подсоединен к входам вычислителя 4, что повлечет за собой большое количество электрических соединений. Это значительно усложнит техническую реализуемость известного способа. Кроме того, прототип не предполагает прогнозирование уровня заметности ЛА при изменении его ориентации, так как все измерения проводятся только для данного положения ЛА.
Claims (1)
- Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов (ЛА), основанный на измерении освещенности поверхности ЛА с верхней и нижней полусфер окружающего пространства на данной высоте Н, отличающийся тем, что дополнительно измеряют яркости небосвода в дискретных точках, по измеренным значениям рассчитывают яркости Ι(θ,φ,н) с любых направлений θ, φ окружающего пространства и определяют показатель заметности ЛА в направлении наблюдения θн, φн по формуле
где Кi - контраст i-го элемента поверхности ЛА, определяемый как
ρi - коэффициент отражения i-го элемента поверхности ЛА;Δωi - телесный угол освещающего пространства для i-го элемента;Si(θн,φн) - площадь элемента поверхности ЛА в направлении наблюдения (θн,φн);N - количество элементов поверхности ЛА;Кiмакс - максимальное значение контраста i-го элемента поверхности ЛА, определяемое при изменении коэффициента отражения его поверхности от 0 до 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118393/02A RU2221209C1 (ru) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118393/02A RU2221209C1 (ru) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2221209C1 true RU2221209C1 (ru) | 2004-01-10 |
| RU2002118393A RU2002118393A (ru) | 2004-02-10 |
Family
ID=32091335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002118393/02A RU2221209C1 (ru) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221209C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2778707A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-17 | Bell Helicopter Textron Inc. | Visual signature determination system for moving targets |
-
2002
- 2002-07-08 RU RU2002118393/02A patent/RU2221209C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2778707A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-17 | Bell Helicopter Textron Inc. | Visual signature determination system for moving targets |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002118393A (ru) | 2004-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bonner et al. | Thickness of the atmospheric boundary layer above Dome A, Antarctica, during 2009 | |
| CN108759820B (zh) | 一种基于仿复眼多通道偏振传感器的太阳矢量解算方法 | |
| CN102927982B (zh) | 双光谱的自主导航敏感器及其设计方法 | |
| CN106949907B (zh) | 一种舷窗式星敏系统测试方法 | |
| CN113219496A (zh) | 一种星载海洋大气参数激光雷达探测系统 | |
| CN107368617B (zh) | 基于Lowtran7大气软件的地空探测红外成像系统作用距离计算方法 | |
| CN107993281B (zh) | 一种空间目标可见光光学特性仿真方法 | |
| CN113834480B (zh) | 一种基于散射角权重分配的仿复眼偏振传感器自主定位方法 | |
| CN101450716A (zh) | 一种地球同步转移轨道在轨卫星故障光电探测方法 | |
| CN103745055A (zh) | 一种基于光谱brdf的空间目标可见光成像方法 | |
| CN105352500A (zh) | 带天体干扰的自适应选星方法及系统 | |
| CN102235911A (zh) | 一种城市目标热辐射方向性的检测方法 | |
| Gasch et al. | An LES-based airborne Doppler lidar simulator and its application to wind profiling in inhomogeneous flow conditions | |
| El-Habashi et al. | Polarized observations for advanced atmosphere-ocean algorithms using airborne multi-spectral hyper-angular polarimetric imager | |
| CN108318458B (zh) | 一种适用于不同天气条件下的室外典型地物pBRDF的测量方法 | |
| RU2351919C1 (ru) | Способ определения альбедо земли | |
| RU2353920C1 (ru) | Способ определения альбедо земли | |
| RU2221209C1 (ru) | Способ самоконтроля визуальной заметности летательных аппаратов | |
| CN113155740A (zh) | 一种定标基准场brdf特性分析方法及系统 | |
| Liu et al. | Target-of-Opportunity Observation Detectability of Kilonovae with WFST | |
| CN112417670A (zh) | 一种考虑帆板偏移效应的geo目标光度特性计算模型 | |
| CN113361163A (zh) | 一种地球反射光校正的卫星姿态估计方法 | |
| CN109829204B (zh) | 基于时间序列的空间目标遥感特性建模方法 | |
| Li et al. | Image simulation for airborne star tracker under strong background radiance | |
| CN107144530A (zh) | 一种船载自稳式海洋水色三要素测量系统及测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050709 |