RU2349864C2 - Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging - Google Patents

Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging Download PDF

Info

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
Application number
RU2007103759/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007103759A (en
Inventor
Василий Александрович Пархоменко (RU)
Василий Александрович Пархоменко
Евгений Михайлович Устинов (RU)
Евгений Михайлович Устинов
Леонид Васильевич Бестужев (RU)
Леонид Васильевич Бестужев
Иван Иванович Грачев (RU)
Иван Иванович Грачев
Сергей Викторович Шишков (RU)
Сергей Викторович Шишков
Александр Александрович Привезенцев (RU)
Александр Александрович Привезенцев
Роман Леонидович Бестужев (RU)
Роман Леонидович Бестужев
Павел Владимирович Мрыхин (RU)
Павел Владимирович Мрыхин
Андрей Константинович Романов (RU)
Андрей Константинович Романов
Александр Иванович Грачев (RU)
Александр Иванович Грачев
Original Assignee
Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт filed Critical Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт
Priority to RU2007103759/02A priority Critical patent/RU2349864C2/en
Publication of RU2007103759A publication Critical patent/RU2007103759A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349864C2 publication Critical patent/RU2349864C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: military equipment.
SUBSTANCE: helmet-mounted system of objects ranging is supplied with sliding telescopic directing, the translucent screen and two matrixes of charging communication for measurement of range to object. Photoreception platforms of matrixes are inclined at an angle of 90° to a line of vising "photodetector-object", and the translucent screen is executed with displaying possibility on it of the processed information on the purposes.
EFFECT: reduction of a way of a conclusion of the prospecting information from the device to visual bodies of the observer.
5 dwg, 1 tbl

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 average 6 ... 7 and 3 ... 5 km, respectively. In mountainous and urban conditions, this range is much lower.

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 object 1 is determined by the magnitude of the parallactic angle γ and the magnitude of the base of the device B, determined by the position of the receiving mirrors 2 and 3

Figure 00000001
Figure 00000001

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

Figure 00000002
Figure 00000002

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.

Таблица 1
Определение дальности в зависимости от параллактического угла γ
Table 1
Range determination depending on parallactic angle γ
γγ D, mD, m 1 ° 20twenty 0°30'0 ° 30 ' 4040 0°10'0 ° 10 ' 120120 0° 01'0 ° 01 ' 12001200 0° 00' 30"0 ° 00 '30 " 24002400 0° 00' 10"0 ° 00 '10 " 72007200

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 average 6 ... 7 km), it is necessary to ensure the accuracy of determination a parallactic angle of about 10 arc seconds. This condition for modern technology is easily fulfilled.

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), photodetector sites 1 of which are inclined at an angle of 90 ° to the observation line.

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) rails 2 in the helmet mount device 3. Moving the photodetector devices provides covert observation and protection of the observer from fragments (bullets) when placed vertically from a trench-type shelter, and when the rails are horizontal, from a pole-type shelter.

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 processing device 5, transmitted to the design device 6. The image of the terrain and targets in various ranges, as well as the calculated range to targets 8, are projected onto translucent (liquid crystal) glasses (visor) 7 and superimposed on the real image of terrain 9 observed by the observer’s organs of vision.

Claims (1)

Нашлемная система дальнометрирования объектов, отличающаяся тем, что она снабжена раздвижными телескопическими направляющими, полупрозрачным экраном и двумя матрицами приборов зарядовой связи (ПЗС) для измерения дальности до объекта на основе стереоскопического базового метода, при этом фотоприемные площадки матриц ПЗС 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. Helmet-based object ranging system, characterized in that it is equipped with sliding telescopic guides, a translucent screen and two arrays of charge communication devices (CCD) for measuring the distance to the object based on the stereoscopic basic method, while the photodetector sites of the CCD matrices are inclined at an angle of 90 ° to the line sighting "photodetector-object", and a translucent screen made with the possibility of projecting on it the processed information about the targets by overlaying them on a real image areas.
RU2007103759/02A 2007-01-31 2007-01-31 Helmet-mounted surveillance system of passive objects ranging RU2349864C2 (en)

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)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007103759A (en) 2008-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021535353A (en) Display system for observation optics
KR20190126784A (en) Observation optics with integrated display system
US8279287B2 (en) Passive crosswind profiler
US7518713B2 (en) Passive-optical locator
US20150345906A1 (en) Electro-optic system for crosswind measurement
CN103097935B (en) There is the electro-optical system in the hemispherical visual field
US20230194207A1 (en) Direct enhanced view optic
US11293720B2 (en) Reticles, methods of use and manufacture
US10104241B2 (en) Method for integrated optical systems
RU2697047C2 (en) Method of external target designation with indication of targets for armament of armored force vehicles samples
CN102818543A (en) Target free multi-optical axis parallelism detection system based on digital image
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
RU84539U1 (en) DEVICE FOR EXPLORATION OF OBJECTS BY THE COMBINED STEREO EFFECT METHOD
RU2757061C1 (en) Information overview and panoramic surveillance system
KR101999065B1 (en) Method for measuring distance between the camera and the object using milliradian
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
He et al. Counter sniper: a localization system based on dual thermal imager

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090201