RU2349864C2 - Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging - Google Patents
Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349864C2 RU2349864C2 RU2007103759/02A RU2007103759A RU2349864C2 RU 2349864 C2 RU2349864 C2 RU 2349864C2 RU 2007103759/02 A RU2007103759/02 A RU 2007103759/02A RU 2007103759 A RU2007103759 A RU 2007103759A RU 2349864 C2 RU2349864 C2 RU 2349864C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helmet
- range
- photodetector
- ccd
- translucent screen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
Abstract
Description
Анализ современных локальных и контртеррористических операций указывает на необходимость совершенствования разведывательной аппаратуры, в том числе и артиллерийских подразделений.An analysis of modern local and counter-terrorism operations indicates the need to improve reconnaissance equipment, including artillery units.
В настоящее время для ведения разведки в артиллерийских подразделениях широко используются лазерный прибор разведки ЛПР-1 (квантовый дальномер 1Д13) и перископическая артиллерийская буссоль ПАБ-2. Данные приборы являются основными в отделениях разведки буксируемых подразделений и артиллерийских разведывательных группах или используются в качестве приборов выносного (передового, бокового) наблюдательного пункта, выделяемого из состава подвижного разведывательного пункта самоходных артиллерийских подразделений.Currently, LPR-1 laser reconnaissance device (1D13 quantum range finder) and PAB-2 periscope artillery gun are widely used for reconnaissance in artillery units. These devices are the main ones in the reconnaissance units of towed units and artillery reconnaissance groups or are used as devices of a remote (forward, side) observation post allocated from the mobile reconnaissance point of self-propelled artillery divisions.
Боевые действия в городских и горных условиях выявили ряд недостатков лазерного прибора разведки ЛПР-1 (квантового дальномера 1Д13):Fighting in urban and mountainous conditions revealed a number of shortcomings of the LPR-1 laser reconnaissance device (1D13 quantum rangefinder):
- активный режим работы демаскирует местоположения прибора, так как противник имеет системы обнаружения и подавления оптико-электронных приборов;- the active mode of operation unmasks the location of the device, since the enemy has systems for detecting and suppressing optoelectronic devices;
- максимальная дальность действия прибора (до 20000 м) в условиях города (гор) используется не всегда;- the maximum range of the device (up to 20,000 m) in the conditions of the city (mountains) is not always used;
- наличие треноги ограничивает передвижение артиллерийских разведчиков и увеличивает время подготовки прибора к работе и др.- the presence of a tripod restricts the movement of artillery scouts and increases the preparation time of the device for work, etc.
Анализ условий ведения артиллерийской разведки по картам показывает, что дальность прямой видимости для холмистой и для среднепересеченной местности в среднем составляет 6…7 и 3…5 км соответственно. В горных и городских условиях эта дальность значительно ниже.An analysis of the conditions of conducting artillery reconnaissance on maps shows that the line of sight for hilly and mid-terrain is on
Исходя из данных условий, разрабатываемая малогабаритная разведывательная аппаратура должна позволять определять дальность:Based on these conditions, the small-sized reconnaissance equipment under development should allow determining the range:
- до 6..7 км в видимом диапазоне;- up to 6..7 km in the visible range;
- до 5 км в ИК-диапазоне;- up to 5 km in the infrared range;
- до 3 км в УФ-диапазоне.- up to 3 km in the UV range.
В настоящее время существует большое количество малогабаритных приемников, работающих в оптическом диапазоне электромагнитных волн, которые можно использовать для определения дальности. Наиболее эффективно использовать комбинированные приборы зарядовой связи (ПЗС). Это позволит регистрировать излучение от цели и фона сразу же в нескольких диапазонах электромагнитных волн, а также учесть демаскирующие параметры цели в различных участка спектра и в различных условиях распространения излучения (метеорологические условия прохождения сигнала, пыледымовые помехи и др.).Currently, there are a large number of small-sized receivers operating in the optical range of electromagnetic waves, which can be used to determine the range. It is most effective to use combined charge communication devices (CCD). This will allow you to register radiation from the target and background immediately in several ranges of electromagnetic waves, as well as take into account the unmasking parameters of the target in different parts of the spectrum and in different conditions of the propagation of radiation (meteorological conditions for the passage of the signal, dust interference, etc.).
Для использования пассивной малогабаритной аппаратуры может быть выбран стереоскопический (базовый) метод измерения дальности.To use passive small-sized equipment, a stereoscopic (basic) range measurement method can be selected.
Зрение двумя глазами (стереоскопическое зрение) позволяет человеку измерять расстояние пассивным способом на основе стереоскопического базового метода. Этот же способ положен в основу работы оптических дальномеров, например, состоящих на вооружении в качестве дублирующих (выносных и др.). Это артиллерийские стереоскопические дальномеры ДСП-30 (база 0,3 м), ДС-0,9, ДС-1, ДС-2 (база 0,9, 1,0 и 2,0 м соответственно) и зенитные дальномеры типа ЗДН и др. База приборов значительно увеличена по сравнению с базой глаз.Vision with two eyes (stereoscopic vision) allows a person to measure distance in a passive way based on the stereoscopic basic method. The same method is the basis for the operation of optical rangefinders, for example, consisting of armaments as backups (remote, etc.). These are artillery stereoscopic rangefinders DSP-30 (base 0.3 m), DS-0.9, DS-1, DS-2 (base 0.9, 1.0 and 2.0 m, respectively) and anti-aircraft rangefinders of the type ZDN and etc. The base of devices is significantly increased in comparison with the base of the eyes.
Сущность измерения расстояния с помощью оптических дальномеров лежит в решении измерительного треугольника Δ 123 (фиг.1). На фиг.1 приведен стереоскопический базовый метод измерения дальности. Дальность D до объекта 1 определяется по величине параллактического угла γ и по величине базы прибора Б, определяемой положением приемных зеркал 2 и 3The essence of distance measurement using optical rangefinders lies in the solution of the measuring triangle Δ 123 (figure 1). Figure 1 shows the stereoscopic basic method of measuring range. The distance D to
В приборе угол γ определяется исходя из величины линейного параллакса Р, измеренного по прибору какIn the device, the angle γ is determined based on the value of the linear parallax P, measured by the device as
где f - фокусное расстояние объективов прибора.where f is the focal length of the lenses of the device.
Значения Б и f являются постоянными величинами для прибора. По этому достаточно измерить Р, чтобы вычислить дальность до объекта D.Values B and f are constant values for the device. Therefore, it is enough to measure P to calculate the distance to the object D.
В работе предложен стереоскопический базовый метод измерения дальности. Данный способ пассивен, то есть не демаскирует процесс измерения, однако данный метод требует использования баз более 0,3 м. Чем больше база, тем выше точность изменения дальности.A stereoscopic basic method for measuring range is proposed. This method is passive, that is, it does not unmask the measurement process, however, this method requires the use of bases more than 0.3 m. The larger the base, the higher the accuracy of the range change.
Использование ПЗС позволяет решать задачи пространственной и временной селекции. Плоская матрица способна регистрировать перемещение объекта в двух плоскостях - «вправо-влево» и «вверх-вниз». Однако очевидно, что использование плоских линеек и матриц фотоприемников, плоскость которых перпендикулярна линии наблюдения, не позволит измерить дальность до объекта (цели).Using CCD allows solving spatial and temporal selection problems. A flat matrix is capable of detecting the movement of an object in two planes - “right-left” and “up-down”. However, it is obvious that the use of flat rulers and photodetector arrays, the plane of which is perpendicular to the line of observation, will not allow you to measure the distance to the object (target).
Для измерения дальности пассивным способом на основе стереоскопического базового метода при наблюдении местности и целей может быть использована линейка или мозаичный приемник на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), приемные площадки которых наклонены под углом 90° к линии наблюдения.To measure range in a passive way based on a stereoscopic basic method for observing terrain and targets, a ruler or a mosaic receiver based on charge-coupled devices (CCD) can be used, the receiving sites of which are inclined at an angle of 90 ° to the observation line.
Такой наклон приемников вызывает новое качество - получение трехмерной матрицы ПЗС. На фиг.2 показан пассивный базовый метод измерения дальности двумя датчиками ПЗС для двухосной системы расположения приемников.Such a slope of the receivers causes a new quality - obtaining a three-dimensional CCD matrix. Figure 2 shows a passive basic range measurement method with two CCD sensors for a biaxial receiver arrangement system.
Дальнометрирование с использованием мозаики когерентных фотодетекторов ПЗС позволяет также использовать сформированные голограммы, восстанавливающие трехмерное изображение объектов, затем сравнивать с эталоном, что снижает влияние помех (средств маскировки противника).The ranging using a mosaic of coherent CCD photodetectors also allows one to use the generated holograms that restore a three-dimensional image of objects, then compare them with a standard, which reduces the influence of interference (enemy masking tools).
В качестве фотоприемного устройства (ФПУ) может быть выбрана матрица (линейка) ПЗС.As a photodetector (FPU), a CCD array can be selected.
Так как поле наблюдения ФПУ разбивается на пиксели, то из законов геометрической оптики и физических характеристиках пикселов следует, что каждый из них соответствует определенному квадрату пространства и наоборот. Дискретизации ФПУ в виде светочувствительных элементов ПЗС и проекция данных элементов на местность (пиксел) должны соответствовать на максимальной дальности наблюдения при минимальном элементе обнаружения (опознания).Since the observation field of the FPU is divided into pixels, it follows from the laws of geometric optics and the physical characteristics of the pixels that each of them corresponds to a certain square of space and vice versa. The FPU discretizations in the form of CCD photosensitive elements and the projection of these elements on the terrain (pixel) should correspond at the maximum observation range with a minimum detection (recognition) element.
Матрицы ПЗС состоят из большого количества светочувствительных элементов (сотни тысяч пикселов), преобразующих световое излучение в электрические сигналы. Последние с помощью специальных устройств записываются или могут сразу же передаваться в память ПЭВМ.CCD arrays consist of a large number of photosensitive elements (hundreds of thousands of pixels) that convert light radiation into electrical signals. The latter using special devices are recorded or can be immediately transferred to the memory of the PC.
Положение каждого светочувствительного элемента в матрице строго определено. Все они имеют индивидуальные номера, состоящие из двух частей. Первая показывает принадлежность пиксела определенной горизонтальной линии, вторая - вертикальной. Следовательно, каждый кадр имеет своеобразную координатную сетку, не меняющуюся при переходе от кадра к кадру при условии жесткого закрепления прибора. Это обстоятельство позволяет точно определять координаты движущегося объекта при «перемещении» его от одного пиксела к другому.The position of each photosensitive element in the matrix is strictly defined. All of them have individual numbers, consisting of two parts. The first shows the pixel belonging to a certain horizontal line, the second - vertical. Therefore, each frame has a kind of coordinate grid that does not change during the transition from frame to frame provided that the device is rigidly fixed. This circumstance allows you to accurately determine the coordinates of a moving object when you "move" it from one pixel to another.
Чем больше количество пикселов, тем выше качество изображения. Существует несколько форматов записи, отличающихся количеством пикселов в растре. Основными из них являются форматы VHS, S-VHS и Betacam. Первому соответствует 380000 пикселов, второму - 480000, третьему - 564480. Соотношение сторон кадра для первых двух 4:3, для третьего - 16:9.The larger the number of pixels, the higher the image quality. There are several recording formats that differ in the number of pixels in the raster. The main ones are VHS, S-VHS and Betacam formats. The first corresponds to 380,000 pixels, the second - 480000, the third - 564480. The aspect ratio of the frame for the first two is 4: 3, for the third - 16: 9.
Рассмотрим требования к величине измеряемого параллактического угла, исходя из требуемой дельности работы дальномера до 7000 м при базе Б=0,350 м (расстоянию между фотоприемниками). Результаты расчета, согласно зависимости (1) сведем в табл.1.Consider the requirements for the magnitude of the measured parallactic angle, based on the required range of the rangefinder up to 7000 m with the base B = 0.350 m (the distance between the photodetectors). The calculation results, according to dependence (1), are summarized in table 1.
Определение дальности в зависимости от параллактического угла γTable 1
Range determination depending on parallactic angle γ
Таким образом, для определения дальности малогабаритной аппаратурой от 20 м до 7000 м с базой между ПЗС-приемниками, равной 350 мм (учитывая условия ведения артиллерийской разведки, где дальность прямой видимости по картам в среднем составляет 6…7 км), необходимо обеспечить точность определения параллактического угла около 10 угловых секунд. Данное условие для современной техники легко выполнимо.Thus, to determine the range with small-sized equipment from 20 m to 7000 m with a base between CCD receivers equal to 350 mm (taking into account the conditions of conducting artillery reconnaissance, where the line-of-sight range on maps is on
Общий подход к конструкции приборов. Исходя из высокой динамики боя, прибор должен:General approach to instrument design. Based on the high dynamics of the battle, the device should:
- иметь малую массу, чтобы легко переноситься, то есть быть малогабаритным;- have a small mass to be easily transported, that is, to be small-sized;
- быстро приводиться в боевое (рабочее) состояние, то есть не иметь массивных треног и др. средств установка.- quickly be brought into a combat (working) state, that is, do not have massive tripods or other means of installation.
По взглядам специалистов, снаряжение солдата XXI века станет венцом военно-технической мысли. На фиг.3 приведен вариант снаряжения солдата.According to experts, the equipment of a soldier of the 21st century will become the crown of military-technical thought. Figure 3 shows a variant of the equipment of a soldier.
Предлагается нашлемная разведывательная система пассивного дальнометрирования объектов.A helmet-mounted reconnaissance system for passive ranging of objects is proposed.
Задача изобретения достигается тем, что при наблюдении (разведке) целей (фиг. 2) используется система пассивного (скрытного) дальнометрирования объектов (фиг. 3, 4, 5), размещенная на защитном шлеме (каске) 4 наблюдателя, что позволяет сократить путь вывода разведывательной информации с прибора к зрительным органам наблюдателя.The objective of the invention is achieved by the fact that when observing (reconnaissance) targets (Fig. 2), a system of passive (secretive) ranging of objects (Figs. 3, 4, 5) is used, placed on a protective helmet (helmet) 4 of the observer, which reduces the output path intelligence information from the device to the visual organs of the observer.
Пассивное наблюдение и дальнометрирование объектов осуществляется на основе стереоскопического базового метода с использованием двух матриц приборов зарядовой связи (ПЗС), фотоприемные площадки 1 которых наклонены под углом 90° к линии наблюдения.Passive observation and ranging of objects is carried out on the basis of a stereoscopic basic method using two arrays of charge communication devices (CCD),
Нашлемная система дальнометрирования объектов снабжена раздвижными телескопическими направляющими, полупрозрачным экраном и двумя матрицами зарядовой связи для измерения дальности до объекта на основе стереоскопического базового метода, при этом фотоприемные площадки матриц наклонены под углом 90° к линии визирования «фотоприемник-объект», а полупрозрачный экран выполнен с возможностью проецирования на него обработанной информации о целях посредством их наложения на реальное изображение местности.The helmet-mounted object ranging system is equipped with telescopic sliding guides, a translucent screen and two charge communication matrices for measuring the distance to the object based on the stereoscopic basic method, while the photodetector pads of the matrices are inclined at an angle of 90 ° to the line of sight “photodetector-object”, and the translucent screen is made with the possibility of projecting on it processed information about the targets by overlaying them on a real image of the area.
Фотоприемные площадки расположены на телескопических (раздвижных) направляющих 2 в нашлемном устройстве крепления 3. Перемещение фотоприемных устройств обеспечивает скрытое наблюдение и защиту наблюдателя от осколков (пуль) при вертикальном расположении из укрытия типа окоп, а при горизонтальном положении направляющих - из укрытия типа столб.The photodetector platforms are located on telescopic (sliding)
Информация о местности и целях в различных диапазонах анализируется в устройстве обработки 5, передается в устройства проектирования 6. Изображение местности и целей в различных диапазонах, а также вычисленная дальность до целей 8 проецируются на полупрозрачные (жидкокристаллические) очки (забрало) 7 и накладываются на реальное изображение местности 9, наблюдаемое органами зрения наблюдателя.Information about the terrain and targets in various ranges is analyzed in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103759/02A RU2349864C2 (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007103759/02A RU2349864C2 (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007103759A RU2007103759A (en) | 2008-08-10 |
RU2349864C2 true RU2349864C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=39745937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007103759/02A RU2349864C2 (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2349864C2 (en) |
-
2007
- 2007-01-31 RU RU2007103759/02A patent/RU2349864C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007103759A (en) | 2008-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230194207A1 (en) | Direct enhanced view optic | |
JP2021535353A (en) | Display system for observation optics | |
JP2021522464A (en) | Observation optics with direct active reticle targeting | |
US8279287B2 (en) | Passive crosswind profiler | |
KR20190126784A (en) | Observation optics with integrated display system | |
US7518713B2 (en) | Passive-optical locator | |
CN103097935B (en) | There is the electro-optical system in the hemispherical visual field | |
US20070103671A1 (en) | Passive-optical locator | |
US10895433B2 (en) | Reticles, methods of use and manufacture | |
US20190014225A1 (en) | Method and system for integrated optical systems | |
RU2697047C2 (en) | Method of external target designation with indication of targets for armament of armored force vehicles samples | |
EP3205972A1 (en) | Metasurface optics for dual-mode seeker | |
US10697732B2 (en) | System and method for displaying an aiming vector of a firearm | |
RU2349864C2 (en) | Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging | |
EP2957100B1 (en) | Short-wave infrared based scope | |
US11460270B1 (en) | System and method utilizing a smart camera to locate enemy and friendly forces | |
US10178372B2 (en) | Long focal length monocular 3D imager | |
Sjöqvist et al. | Target discrimination strategies in optics detection | |
KR101999065B1 (en) | Method for measuring distance between the camera and the object using milliradian | |
RU84539U1 (en) | DEVICE FOR EXPLORATION OF OBJECTS BY THE COMBINED STEREO EFFECT METHOD | |
RU2757061C1 (en) | Information overview and panoramic surveillance system | |
RU2295103C2 (en) | Passive object range measurement system in guided ammunition | |
UA151938U (en) | Combat module of a ground robotic system | |
RU56658U1 (en) | DEVICE FOR DAY AND NIGHT SURVEILLANCE AND AIMING | |
WO2023030846A1 (en) | Hand-held observation device and method for obtaining a 3d point cloud |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090201 |