RU2396574C2 - Теплопеленгатор - Google Patents
Теплопеленгатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396574C2 RU2396574C2 RU2008135853/09A RU2008135853A RU2396574C2 RU 2396574 C2 RU2396574 C2 RU 2396574C2 RU 2008135853/09 A RU2008135853/09 A RU 2008135853/09A RU 2008135853 A RU2008135853 A RU 2008135853A RU 2396574 C2 RU2396574 C2 RU 2396574C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control unit
- deflector
- scanning mirror
- mirror
- optical system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения, а точнее - к оптико-электронным следящим системам, предназначенным для обнаружения и автосопровождения инфракрасных (ИК) источников излучения на небесном фоне или на фоне подстилающей поверхности, и может быть использовано для обнаружения летательных аппаратов, судов, бронетанковой техники и т.п. Сущность изобретения заключается в том, что в теплопеленгаторе, содержащем сканирующее зеркало с датчиками углов и приводами, блок управления сканирующим зеркалом и оптическую систему с фотоприемным устройством, подсоединенным через блок обработки видеосигнала и электронный блок с вычислителем к блоку управления сканирующим зеркалом, подключенному к входу блока обработки видеосигнала, а оптическая система выполнена в виде двух звеньев и снабжена дефлектором и блоком управления его зеркалом, которое установлено в плоскости сопряжения выходного зрачка первого звена и входного зрачка второго звена оптической системы, при этом один из входов блока управления зеркалом дефлектора соединен с выходом электронного блока с вычислителем, а другой - с выходом блока управления сканирующим зеркалом. Достигаемый технический результат изобретения заключается в повышении эффективности обнаружения ИК объектов путем увеличения времени экспозиции и повышении дальности их обнаружения в условиях расширения зоны обзора и ужесточения требований к времени кадра. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения, а точнее - к оптико-электронным системам, в частности к инфракрасным (ИК) следящим системам, предназначенным для обнаружения и автосопровождения ИК источников излучения на небесном фоне или на фоне подстилающей поверхности. Оно может быть применено для обнаружения летательных аппаратов, судов, бронетанковой техники и т.п. объектов по их ИК излучению, а также для снятия тепловых карт местности.
Известны теплопеленгаторы, определяющие направление на объекты по их собственному тепловому излучению. В состав теплопеленгатора обычно входят: оптическая система, воспринимающая тепловое (инфракрасное) излучение и концентрирующая его на приемнике излучения; система сканирования, осуществляющая изменение положения оси оптической системы по определенному закону, т.е. обеспечивающая «просмотр» оптической системой воздушного, космического или наземного (водного) пространства; электронный блок, обрабатывающий сигналы, поступающие от приемника излучения, и индикаторный блок, определяющий угловые координаты пеленгуемого объекта (см. Усольцев И.О., Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники, М., 1974 г.; Интернет: http://bse.sci-lib.com/particle027913.html, «Теплопеленгатор», иллюстрация в БСЭ; патент: WO 0223122, публ. 21.03.2002).
Недостатком известных устройств этого назначения является низкая точность определения угловых координат в режиме обнаружения. Данный недостаток обусловлен тем, что угловые координаты определяются визуально, по положению метки цели на экране индикатора. Точность определения координат при этом зависит от зрительного восприятия оператора. Это приводит к возникновению дополнительной ошибки измерения угловых координат, обусловленной влиянием человеческого фактора. Переход к автоматическому определению угловых координат позволит исключить такую ошибку. Кроме этого, при переходе в режим сопровождения теплопеленгатор определяет угловые координаты только одной цели, что сужает его функциональные возможности.
Известны теплопеленгаторы с автоматическим определением угловых координат, описанные в патентах SU № 3644043, НКИ 356-5, публ. 22.02.1972; RU № 2306577, G01S 3/78, публ. 20.09.2007, а также системы, включающие тепловой канал, поиска, обнаружения и автоматического сопровождения цели (представляющий собой теплопеленгатор), такие как «Оптико-электронная система поиска и сопровождения цели», патент № 2155323, G01С 3/08, G01В 11/26, F41G 3/06, 7/26, публ. 27.08.2000 и «Авиационная оптико-электронная прицельная система», патент UA № 65393, F41G 7/26. Теплопеленгатор, описанный в украинском патенте UA № 65393, является более близким техническим решением к заявляемому и выбран в качестве прототипа. Указанный теплопеленгатор содержит сканирующее зеркало, управляемое следящей системой, включающей датчики углов, приводы и блок управления, которое осуществляет сканирование (обзор) по азимуту и углу места, объектив, оптически сопряженный со сканирующим зеркалом и многоплощадочным фотоприемным устройством, соединенным через блок обработки видеоинформации с электронным (вычислительным) устройством, подключенным к блоку управления сканирующим зеркалом.
Недостатками прототипа являются малые вероятность и дальность обнаружения объектов на сложном фоне, обусловленные ужесточением требований ко времени кадра увеличенной зоны обзора и необходимостью обеспечения соответствующего времени экспозиции для выполнения задаваемых характеристик по вероятности и дальности обнаружения.
Задача, стоявшая перед разработчиками заявляемого устройства, заключалась в создании теплопеленгатора с адаптивным принципом управления, обеспечивающего достоверное обнаружение на повышенных дальностях объекта по его тепловому излучению.
Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружения ИК объектов путем увеличения времени экспозиции и повышении дальности их обнаружения в условиях расширения зоны обзора и ужесточения требований к времени кадра.
Указанный технический эффект достигается тем, что в теплопеленгаторе, содержащем сканирующее зеркало с датчиками углов и приводами, блок управления сканирующим зеркалом и оптическую систему с фотоприемным устройством, подсоединенным через блок обработки видеосигнала и электронный блок с вычислителем к блоку управления сканирующим зеркалом, синхронизирующему работу подключенного к нему блока обработки видеосигнала, оптическая система выполнена в виде двух звеньев и снабжена дефлектором и блоком управления его зеркалом, которое установлено в плоскости сопряжения выходного зрачка первого звена и входного зрачка второго звена оптической системы, при этом один из входов блока управления зеркалом дефлектора соединен с выходом электронного блока с вычислителем, а другой - с выходом блока управления сканирующим зеркалом.
Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и совокупностью существенных признаков обусловлена введением в теплопеленгатор дефлектора с блоком управления его зеркалом, взаимосвязанным с блоком управления сканирующим зеркалом и выполнением оптической системы в виде двух звеньев. Введение новых конструктивных элементов, их выполнение и расположение, а также связи между ними обеспечивают повышенные характеристики устройства.
Благодаря указанным существенным признакам формируется двухконтурная система управления линией визирования (ЛВ), в которой осуществляется круговое или возвратно-поступательное движение сканирующего зеркала (грубое) и одновременно колебательное движение зеркала дефлектора (точное) с малыми углами отклонения. Это позволяет смещать линию визирования в пространстве предметов на время экспонирования со скоростью, равной заданной скорости сканирования сканирующего зеркала, и в противоходе с ним, останавливая тем самым мгновенное поле зрения многоплощадочного фотоприемного устройства (МФПУ) на время накопления сигнала в фиксированном положении, после чего возвращать ЛВ в исходное положение. В результате увеличивается время экспозиции МФПУ и, соответственно, накапливаемая им мощность сигнала, что в конечном счете повышает такие приоритетные характеристики прибора как вероятность и дальность обнаружения источника излучения.
Для пояснения сущности изобретения представлены следующие чертежи:
фиг.1, на которой изображена схема заявляемого устройства;
фиг.2, где приведен пример №1 выполнения оптической системы теплопеленгатора;
фиг.3, где приведен пример №2 выполнения оптической системы теплопеленгатора.
Как показано на фиг.1, в состав теплопеленгатора входят:
- сканирующее зеркало 1, обеспечивающее просмотр пространства предметов, которое установлено в двухосном карданном подвесе 2, снабженном соответствующими датчиками углов 3-3', фиксирующими положение сканирующего зеркала 1, и приводами сканирующего зеркала 4-4';
- блок управления сканирующим зеркалом (линией визирования) 5, соединенный с датчиками углов 3-3' и приводами 4-4';
- электронный блок с вычислителем 6, подключенный к блоку управления сканирующим зеркалом 5;
- оптическая система, состоящая из двух оптических звеньев 7-8 и дефлектора с зеркалом 9, размещенного между вышеуказанными оптическими звеньями. Зеркало дефлектора 9 может быть установлено, например, в независимом торсионном подвесе, которое отклоняется электромагнитным приводом, или в двухосном карданном подвесе с датчиками углов 10-10' и приводами 11-11'. Кроме того, оптическая система включает фотоприемное устройство 12 (ФПУ), а точнее матричное фотоприемное устройство (МФПУ);
- блок управления зеркалом дефлектора 13, соединенный с датчиками углов 10-10' и приводами 11-11', а также с блоком управления сканирующим зеркалом 5 и электронным блоком с вычислителем 6;
- блок обработки видеосигнала 14, подключенный к МФПУ 12, электронному блоку с вычислителем 6 и к блоку управления сканирующим зеркалом 5.
На фиг.2 и 3 показаны примеры выполнения оптической системы теплопеленгатора. Наличие в ней двух звеньев обусловлено тем, что дефлектор должен иметь минимальные габаритные размеры при реальных величинах коэффициента передачи М между угловыми перемещениями зеркала дефлектора 9 и сканирующего зеркала 1. Однако надо иметь ввиду, что уменьшение габаритных размеров зеркала дефлектора ведет к увеличению коэффициента передачи М, а при возрастании коэффициента передачи М возрастает скорость сканирования, что недопустимо, так как система становится неработоспособной. Поэтому необходимо обеспечить оптимальное соотношение между угловыми скоростными характеристиками зеркала дефлектора 9 и его размерами.
На фиг.2 (пример № 1) показана оптическая система теплопеленгатора, где первое звено 7 представляет собой телеобъектив с фокусным расстоянием f'1зв., а второе звено 8 - проекционный объектив с увеличением β2зв. В этом случае эквивалентное фокусное расстояние всей системы f'экв. равно:
f'экв.=β2зв.·f'1зв., а коэффициент передачи Мтелеоб.=f'1зв./S',
где S' - расстояние от оси сканирования зеркала дефлектора до фокуса первого звена F'1зв..
На фиг.3 (пример № 2) показана оптическая система теплопеленгатора, где первое звено 7 выполнено в виде телескопа с увеличением Г1зв., а второе звено 8 может включать один или несколько фокусирующих объективов (в зависимости от числа заданных спектральных диапазонов) с соответствующим фокусным расстоянием f'2зв., тогда эквивалентное фокусное расстояние всей системы f'экв. равно
f'экв.=Г1зв.·f'2зв., а коэффициент передачи Мтелескоп.=Г1зв..
Конструктивное выполнение первого звена объектива определяется поставленными задачами. Схема с телеобъективом предпочтительнее схемы с телескопом с точки зрения габаритов и количества оптических элементов, поскольку телескоп должен быть выполнен по схеме Кеплера, исходя из минимальных поперечных габаритных размеров линз телескопа. При работе устройства в двух спектральных диапазонах на первое звено накладывается требование - обеспечение высокой оптической коррекции в широком спектральном диапазоне, а при имеющихся в наличии оптических материалах первое звено выполнить в виде телеобъектива с традиционными оптическими поверхностями практически невозможно. Поэтому в этом случае оптимальным является выполнение первого звена в виде телескопа по схеме Кеплера, причем его недостаток по пропусканию, из-за наличия значительного количества линз, можно устранить, используя в качестве объектива телескопа асферическое зеркало (см. фиг.3). Зеркало не имеет хроматической аберрации, а окуляр, имеющий небольшое фокусное расстояние, при наличии имеющихся материалов позволяет провести высокую степень хроматической коррекции в широком спектральном диапазоне.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Теплопеленгатор осуществляет непрерывный обзор заданного поля с помощью сканирующего зеркала 1. При этом тепловое излучение от объекта, пройдя через обтекатель (не показан), попадает на первое звено 7 оптической системы и далее поступает на зеркало дефлектора 9. Зеркало дефлектора 9 смещает линию визирования в двух взаимно перпендикулярных направлениях, компенсируя разворот изображения синхронно с разворотом сканирующего зеркала 1 в азимутальной плоскости и обеспечивая тем самым требуемое время экспозиции. При наличии в мгновенном поле зрения теплопеленгатора нескольких целей возможен их последовательный обход за счет быстрого переброса малоинерционного зеркала дефлектора 9. Энергетический поток, отразившись от зеркала дефлектора 9, пройдя через второе звено 8 оптической системы, фокусируется на МФПУ 12, электрический сигнал с которого с помощью электронных и вычислительных блоков (14, 6, 5, 13) преобразуется в сигнал формирования изображения. Данные блоки обеспечивают выделение цели и управление сканирующим зеркалом 1 для выполнения функциональных задач режимов сопровождения.
Указанные блоки выполнены по общеизвестным схемам, имеющимся в технической литературе, а их функциональное назначение такое же, как в аналогах и прототипе.
Таким образом, настоящее изобретение за счет увеличения времени экспозиции МФПУ при повышенной скорости сканирования и расширенной зоне обзора обеспечивает повышение эффективности и дальности обнаружения ИК объектов, способствует получению более полного объема информации не только о совокупности объектов, находящихся в поле зрения, но и об основных параметрах отдельных объектов (целей).
Claims (1)
- Теплопеленгатор, содержащий сканирующее зеркало с датчиками углов и приводами, блок управления сканирующим зеркалом и оптическую систему с многоплощадочным фотоприемным устройством, при этом по входу управления блока управления сканирующим зеркалом осуществляется управление непрерывным обзором заданного поля в соответствии с задаваемым режимом сопровождения цели, отличающийся тем, что оптическая система выполненная в виде двух оптических звеньев, снабжена дефлектором и блоком управления его зеркалом, которое установлено в плоскости сопряжения выходного зрачка первого оптического звена и входного зрачка второго оптического звена, причем по входу управления блока управления зеркалом дефлектора осуществляется управление смещением линии визирования изображения в двух взаимно перпендикулярных направлениях с обеспечением компенсации разворота изображения синхронно с разворотом сканирующего зеркала и обеспечением требуемого времени экспозиции, при этом энергетический поток, отразившись от зеркала дефлектора, пройдя через второе оптическое звено фокусируется на многоплощадочное приемное устройство, сигнал с выхода которого преобразуется в сигнал формирования изображения обнаруживаемых инфракрасных объектов с обеспечением выделения сопровождаемой цели.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135853/09A RU2396574C2 (ru) | 2008-09-04 | 2008-09-04 | Теплопеленгатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135853/09A RU2396574C2 (ru) | 2008-09-04 | 2008-09-04 | Теплопеленгатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008135853A RU2008135853A (ru) | 2010-03-10 |
RU2396574C2 true RU2396574C2 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=42134888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008135853/09A RU2396574C2 (ru) | 2008-09-04 | 2008-09-04 | Теплопеленгатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396574C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457504C1 (ru) * | 2011-04-15 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") | Способ обзора пространства оптико-электронной системой |
RU2541494C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Комбинированная оптико-электронная система |
RU2604959C1 (ru) * | 2016-02-03 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Теплопеленгатор |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA95584C2 (ru) * | 2010-09-17 | 2011-08-10 | Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина | Способ выявления источников инфракрасного излучения |
-
2008
- 2008-09-04 RU RU2008135853/09A patent/RU2396574C2/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457504C1 (ru) * | 2011-04-15 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") | Способ обзора пространства оптико-электронной системой |
RU2541494C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Комбинированная оптико-электронная система |
RU2604959C1 (ru) * | 2016-02-03 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Теплопеленгатор |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008135853A (ru) | 2010-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102803990B (zh) | 跟踪方法和具有激光跟踪器的测量系统 | |
CN109100876B (zh) | 多光轴平行调节装置及多光轴平行调节方法 | |
US8934097B2 (en) | Laser beam centering and pointing system | |
RU2356063C1 (ru) | Оптико-пеленгационная система кругового обзора | |
RU2396574C2 (ru) | Теплопеленгатор | |
RU98801U1 (ru) | Углоизмерительный прибор | |
JP2001050742A (ja) | 光学的距離測定装置 | |
US6580495B2 (en) | Surveying instrument having a phase-difference detection type focus detecting device and a beam-splitting optical system | |
RU2470258C1 (ru) | Углоизмерительный прибор | |
RU2335728C1 (ru) | Оптико-электронная система поиска и сопровождения цели | |
RU2604959C1 (ru) | Теплопеленгатор | |
RU175758U1 (ru) | Широкопольный солнечный датчик | |
RU2611604C1 (ru) | Устройство автоматической юстировки двухзеркальной телескопической системы с заданным направлением выходного излучения | |
US9851442B1 (en) | LADAR augmented infra-red (LAIR) sensor | |
RU2372628C1 (ru) | Многофункциональная оптико-локационная система | |
RU2321813C1 (ru) | Нашлемная система целеуказания, прицеливания и индикации | |
RU2442109C1 (ru) | Углоизмерительный звездный прибор | |
RU2549552C2 (ru) | Способ сопровождения воздушной цели и оптический прицел со следящим дальномером для его осуществления | |
RU2308005C1 (ru) | Датчик углового положения солнца | |
RU2396573C2 (ru) | Оптико-электронная прицельная система | |
RU2406056C2 (ru) | Многоканальное оптико-электронное устройство корабельного зенитного комплекса для обнаружения и сопровождения воздушных и надводных целей (варианты) | |
RU2664788C1 (ru) | Оптико-электронная система поиска и сопровождения цели | |
RU2541494C1 (ru) | Комбинированная оптико-электронная система | |
US6618126B2 (en) | Surveying instrument having a sighting telescope and a phase-difference detection type focus detection device therefor | |
RU63520U1 (ru) | Оптико-электронная система поиска и сопровождения цели |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 22-2010 |