RU2582560C1 - Method of object thermal contrast simulating - Google Patents
Method of object thermal contrast simulating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582560C1 RU2582560C1 RU2014149493/11A RU2014149493A RU2582560C1 RU 2582560 C1 RU2582560 C1 RU 2582560C1 RU 2014149493/11 A RU2014149493/11 A RU 2014149493/11A RU 2014149493 A RU2014149493 A RU 2014149493A RU 2582560 C1 RU2582560 C1 RU 2582560C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermal
- simulator
- thermoelectric modules
- contrast
- image
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам ввода в заблуждение и, следовательно, дезорганизации средств поражения высокоточным оружием, а также к способам обеспечения скрытности вооружения и военной техники от тепловизионных средств воздушно-космической разведки и может быть использовано для имитации объектов вооружения и военной техники в районах базирования или запасных районах рассредоточения, а также увода инфракрасных головок самонаведения высокоточного оружия от реальных целей.The invention relates to methods for misleading and, therefore, disorganizing weapons with precision weapons, as well as to methods for securing weapons and military equipment from thermal imaging means of aerospace reconnaissance and can be used to simulate weapons and military equipment in basing or reserve areas areas of dispersal, as well as the removal of infrared homing precision weapons from real targets.
Известны способы имитации теплового контраста объекта, заключающиеся в установке тепловыделяющих средств или нагревателей в макетах и ложных сооружениях в местах, соответствующих расположению нагретых частей техники и сооружений (см. заявку на изобретение РФ №94041730, кл. F41Н 13/00, опубл. 27.12.1996), и в размещении на полотнище из брезента тканных нагревателей (см. заявку на изобретение РФ №94010339, кл. F41H 3/00, опубл. 20.10.1996). Known methods for simulating the thermal contrast of an object, which include installing heat-generating agents or heaters in mock-ups and false structures in places corresponding to the location of heated parts of equipment and structures (see application for invention of the Russian Federation No. 94041730, class F41N 13/00, publ. 27.12. 1996), and in placing cloth heaters on a canvas sheet (see application for invention of the Russian Federation No. 94010339, class F41H 3/00, publ. 10/20/1996).
Основным недостатком указанных аналогов является низкая достоверность имитации, обусловленная несоответствием распределения по поверхности теплового контраста имитатора распределению теплового контраста имитируемого объекта. Это обусловлено отсутствием управления интенсивностью теплового излучения тепловыделяющих средств или нагревателей. Вместе с тем, в зависимости от режимов работы двигательной установки объекта, времени суток, фона наблюдения, температуры окружающей среды, теплоизлучательных характеристик объекта, его тепловой портрет и, следовательно, тепловой контраст подвержены значительным изменениям.The main disadvantage of these analogues is the low reliability of the simulation, due to the mismatch of the distribution over the surface of the thermal contrast of the simulator to the distribution of thermal contrast of the simulated object. This is due to the lack of control of the intensity of thermal radiation of heat-generating agents or heaters. At the same time, depending on the operating conditions of the object’s propulsion system, time of day, observation background, ambient temperature, heat-radiating characteristics of the object, its thermal portrait and, therefore, thermal contrast are subject to significant changes.
Известен также способ имитации теплового контраста объекта, заключающийся в размещении на тканевой оболочке термоэлектрических гибких панелей и регулировании их температуры в соответствии с реальным тепловым портретом объекта (см. патент РФ на полезную модель №131860, опубликованный 27.08.2013 г.). Основным недостатком данного способа является несоответствие распределения теплового контраста имитатора тепловому контрасту объекта с фоном. Это обусловлено тем, что регулирование температуры объекта осуществляется в соответствии с заранее известным его тепловым портретом независимо от теплового состояния объекта в данный момент времени (двигатели выключены или в рабочем состоянии, объект после пробега и др.), от фона и условий, в которых он наблюдается.There is also a method of simulating the thermal contrast of an object, which consists in placing thermoelectric flexible panels on a fabric sheath and adjusting their temperature in accordance with the actual thermal portrait of the object (see RF patent for utility model No. 131860, published August 27, 2013). The main disadvantage of this method is the mismatch between the distribution of the thermal contrast of the simulator and the thermal contrast of the object with the background. This is due to the fact that the temperature control of the object is carried out in accordance with its previously known thermal portrait, regardless of the thermal state of the object at a given point in time (engines are off or in working condition, the object is after running, etc.), from the background and the conditions in which it observed.
Известно, что тепловизионная аппаратура воспринимает в качестве входного сигнала тепловой контраст объекта с фоном наблюдения ATR, который с достаточной точностью описывается выражением (см. Иванов В.П., Курт В.И., Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Моделирование и оценка современных тепловизионных приборов. - Казань: Изд-во ФНПЦ НПО ГИПО, 2006, с. 285)It is known that thermal imaging equipment perceives as the input signal the thermal contrast of the object with the ATR observation background, which is described with sufficient accuracy by the expression (see Ivanov V.P., Kurt V.I., Ovsyannikov V.A., Filippov V.L. Modeling and evaluation of modern thermal imaging devices. - Kazan: Publishing House of the Federal Scientific and Practical Center NPO GIPO, 2006, p. 285)
где ΔT=Тоб-Тф - разность термодинамических температур объекта и фона; εоб, εф - коэффициенты излучения объекта и фона соответственно; η - параметр, зависящий от метеоусловий (безоблачно, легкая высокая облачность, низкая сплошная облачность и др.), характерного местоположения объекта (открытая местность, лесная поляна, среди деревьев и т.д.), и ориентации видимой поверхности объекта (горизонтальная, вертикальная). В свою очередь, вероятность вскрытия (обнаружения, распознавания, идентификации) объекта зависит от теплового контраста и определяется как (см. то же с. 152)where ΔT = T on -T f - thermodynamic temperature difference of the object and the background; ε about , ε f - emissivity of the object and background, respectively; η - a parameter depending on weather conditions (cloudless, light high cloud cover, low overcast, etc.), the characteristic location of the object (open area, forest glade, among trees, etc.), and the orientation of the visible surface of the object (horizontal, vertical ) In turn, the probability of opening (detection, recognition, identification) of an object depends on thermal contrast and is defined as (see the same p. 152)
где ΔT∑ - результирующая пороговая чувствительность тепловизионной аппаратуры.where ΔT ∑ is the resulting threshold sensitivity of thermal imaging equipment.
Таким образом, из приведенных соотношений следует, что для имитации воспринимаемого тепловизионной аппаратурой теплового контраста объекта, а следовательно, и обеспечения равенства вероятностей вскрытия объекта и его имитатора воспроизведение распределения термодинамической температуры на поверхности объекта является недостаточным, а требуется обеспечить равенство тепловых контрастов имитируемого объекта и имитатора, то есть ΔTRo=ΔTRu.Thus, from the above relations it follows that to simulate the thermal contrast of the object perceived by thermal imaging equipment, and therefore to ensure equal probabilities of opening the object and its simulator, reproducing the distribution of the thermodynamic temperature on the surface of the object is insufficient, and it is necessary to ensure that the thermal contrasts of the simulated object and the simulator are equal , i.e., ΔT Ro = ΔT Ru .
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является способ, основанный на имитации теплового контраста объекта, заключающийся в расположении на полотнище из брезентового материала нагревателей, выполненных в виде пластин размером, не превышающим линейное разрешение на местности тепловизионной аппаратуры разведки и управлении температурой каждого нагревателя в зависимости от теплового портрета имитируемого объекта (см. заявка на изобретение РФ №2278344, кл. F41H 3/00, опубл. 20.06.2006).The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is a method based on simulating the thermal contrast of an object, which consists in arranging heaters made on canvas made of tarpaulin material in the form of plates with a size not exceeding the linear resolution on the terrain of the thermal imaging reconnaissance equipment and controlling the temperature of each heater depending on the thermal portrait of the simulated object (see application for invention of the Russian Federation No. 2278344, class F41H 3/00, publ. 06/20/2006).
Основной недостаток данного способа, как и аналогов, заключается в низкой достоверности соответствия имитируемого объекта с его имитатором, а следовательно, и малой вероятностью принятия ИК-аппаратурой разведки и наведения ложного объекта за истинный. Это обусловлено тем, что регулирование температуры имитатора осуществляется в соответствии с заранее известным типовым тепловым портретом объекта наблюдения без учета изменяющихся тепловых состояний объекта, фона и условий наблюдения.The main disadvantage of this method, as well as analogues, is the low reliability of the correspondence of the simulated object with its simulator, and, therefore, the low probability that the infrared equipment will make the reconnaissance and guidance of the false object true. This is due to the fact that the temperature of the simulator is controlled in accordance with a previously known typical thermal portrait of the object under observation without taking into account the changing thermal conditions of the object, background, and observation conditions.
Технический результат данного изобретения заключается в повышении достоверности имитации и, следовательно, вероятности определения ложного объекта за истинный за счет воспроизведения на имитаторе теплового контраста объекта в соответствии с реальными условиями его формирования.The technical result of this invention is to increase the reliability of the simulation and, therefore, the probability of determining a false object as true by reproducing on the simulator the thermal contrast of the object in accordance with the actual conditions of its formation.
Указанный результат достигается за счет того, что в известном способе имитации теплового контраста объекта, заключающемся в применении имитатора, соответствующего по форме и линейным размерам форме и линейным размерам имитируемого объекта, с размещенными на поверхности имитатора объекта термоэлектрическими модулями, выполненными в виде пластин размером, не превышающим линейного разрешения на местности тепловизионной аппаратуры разведки, управлении температурой термоэлектрических модулей, регистрации теплового изображения имитируемого объекта на фоне местности, передачи зарегистрированного изображения на имитатор, регистрации теплового изображения имитатора с размещенными на нем термоэлектрическими модулями, определении разности теплового контраста между разрешаемыми тепловизионной аппаратурой элементами поверхности объекта и соответствующими им термоэлектрическими модулями и, в соответствии с полученными значениями, формировании управляющих сигналов и управлении температурой термоэлектрических модулей.This result is achieved due to the fact that in the known method of simulating the thermal contrast of an object, which consists in using a simulator corresponding in shape and linear dimensions to the shape and linear dimensions of the simulated object, with thermoelectric modules placed on the surface of the simulator of the object, made in the form of plates with a size not exceeding the linear resolution on the ground of thermal imaging equipment for intelligence, temperature control of thermoelectric modules, registration of thermal images object against the background of the terrain, transferring the registered image to the simulator, registering the thermal image of the simulator with thermoelectric modules placed on it, determining the difference in thermal contrast between the surface elements of the object that are allowed by the thermal imaging equipment and the corresponding thermoelectric modules and, in accordance with the obtained values, generating control signals and temperature control of thermoelectric modules.
Существо предлагаемого изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.
Изменения тепловых состояний объекта, температурные перепады, обусловленные изменением температуры окружающей среды (ночь, день) и динамично меняющиеся условия наблюдения являются одним из основных демаскирующих признаков, и резко снижают степень схожести имитируемого объекта с реальным образцом ВВТ, а следовательно, и вероятность определения ложной цели как объекта поражения. Это связано с тем, что фон наблюдения может иметь тепловую неоднородность и, в зависимости от времени суток, интенсивность перепада температур и изменения метеоусловий, тепловой контраст объекта и его имитатора может быть как положительным, так и отрицательным (см. Иванов В.П., Курт В.И., Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Моделирование и оценка современных тепловизионных приборов. - Казань: Изд-во ФНГЩ НПО ГИПО, 2006, с. 255). В последнем случае, потребуется охлаждение отдельно разрешаемых областей поверхности имитатора до той величины, которая будет соответствовать величине распределения тепловой контрастности объекта наблюдения с учетом динамично меняющихся тепловых состояний самого объекта, фона и условий наблюдения.Changes in the thermal conditions of the object, temperature differences due to changes in ambient temperature (night, day) and dynamically changing observation conditions are one of the main unmasking signs, and sharply reduce the degree of similarity of the simulated object to the real model of military equipment and, therefore, the probability of determining a false target as an object of defeat. This is due to the fact that the observation background can have thermal heterogeneity and, depending on the time of day, the intensity of the temperature difference and changes in weather conditions, the thermal contrast of the object and its simulator can be both positive and negative (see Ivanov V.P. Kurt V.I., Ovsyannikov V.A., Filippov V.L. Modeling and evaluation of modern thermal imaging devices. — Kazan: Publishing House of the Federal State Polytechnical Institute NPO GIPO, 2006, p. 255). In the latter case, it will be necessary to cool separately resolved regions of the simulator surface to a value that will correspond to the distribution of the thermal contrast of the object under observation, taking into account dynamically changing thermal states of the object itself, background, and observation conditions.
Поэтому предлагаемый способ заключается в устранении несоответствий тепловых контрастов имитируемого объекта и его имитатора, вызванных тем, что регулирование температуры имитатора (прототипа) осуществляется в соответствии с заранее известным тепловым портретом существующего образца ВВТ без учета изменяющихся тепловых состояний объекта, фона и условий наблюдения, а также отсутствием возможности управления температурой нагревателей, из которых выполнен имитатор, до значений более низких температур фона.Therefore, the proposed method consists in eliminating inconsistencies in thermal contrasts of the simulated object and its simulator, caused by the fact that the temperature of the simulator (prototype) is controlled in accordance with the previously known thermal portrait of the existing weapons and military equipment without taking into account the changing thermal conditions of the object, background and observation conditions, as well as the inability to control the temperature of the heaters from which the simulator is made, to values of lower background temperatures.
Отличительная особенность предлагаемого способа заключается в том, что в реальном масштабе времени регистрируют тепловые изображения отдельно разрешаемых элементов поверхности имитируемого объекта на фоне местности, на котором он расположен, и передают данные тепловые картины по цифровому радиоканалу на вычислительное устройство, расположенное на имитаторе. Далее производиться регистрация теплового изображения имитатора, с расположенными на нем термоэлектрическими модулями, размером, не превышающим линейное разрешение на местности тепловизионной аппаратуры разведки, на фоне местности, на котором он расположен, и так же данная тепловая картина передается на вычислительное устройство. В нем производится сравнение зарегистрированных тепловых изображений и вычисляется разница в тепловых контрастах отдельно разрешаемых элементах поверхности имитируемого объекта и его имитатора, и полученные значения передаются на устройство управления. Если из полученной разницы термодинамических температур отдельно разрешаемых элементов поверхности объекта и его имитатора с их фоновыми составляющими (см. формулу (1)) следует, что ΔTRo>ΔTRu, то на выходах устройства управления формируются управляющие команды для нагрева термоэлектрических модулей, расположенных на аналогичном отдельно разрешаемом элементе поверхности имитатора до значений величины, соответствующей равенству их тепловых контрастов. Если ΔTRo<ΔTRu, то процедура формирования управляющих сигналов аналогична, за исключением того, что в данном случае требуется охлаждение термоэлектрических модулей, расположенных на отдельно разрешаемом элементе поверхности имитатора до той величины, которая будет соответствовать распределению теплового контраста на элементе поверхности имитатора и аналогичного элемента поверхности имитируемого объекта.A distinctive feature of the proposed method lies in the fact that real-time thermal images of separately resolved surface elements of the simulated object are recorded against the background of the terrain on which it is located, and the thermal images are transmitted via digital radio channel to a computing device located on the simulator. Next, the thermal image of the simulator is recorded with the thermoelectric modules located on it, the size not exceeding the linear resolution on the terrain of the thermal imaging equipment of intelligence, against the background of the terrain on which it is located, and this thermal picture is also transmitted to the computing device. It compares the recorded thermal images and calculates the difference in thermal contrasts of the separately resolved surface elements of the simulated object and its simulator, and the obtained values are transmitted to the control device. If it follows from the obtained difference in thermodynamic temperatures of separately resolved surface elements of the object and its simulator with their background components (see formula (1) that ΔT Ro > ΔT Ru , then control commands are formed at the outputs of the control device for heating thermoelectric modules located on a similar separately resolvable surface element of the simulator to values corresponding to the equality of their thermal contrasts. If ΔT Ro <ΔT Ru , then the procedure for generating control signals is similar, except that in this case it is necessary to cool thermoelectric modules located on a separately resolved element of the simulator surface to a value that will correspond to the distribution of thermal contrast on the element of the simulator surface and similar surface element of the simulated object.
Термоэлектрический модуль представляет собой систему термопар, имеющих керамическое влагонепроницаемое покрытие, состоящих из одного проводника (ветки) р-типа и одного проводника n-типа. Холодная сторона термоэлектрического элемента имеет естественную вентиляцию, горячая охлаждается методом принудительного обдува вентилятором.The thermoelectric module is a system of thermocouples having a ceramic moisture-proof coating, consisting of one p-type conductor (branch) and one n-type conductor. The cold side of the thermoelectric element has natural ventilation, the hot side is cooled by forced fan blowing.
При прохождении через ТЭМ постоянного электрического тока возникает разность температур (ΔT=Th-Tc) между его сторонами: одна пластина (холодная) Тс охлаждается, а другая (горячая) Th нагревается. При этом количество этой теплоты пропорционально току, проходящему через ТЭМ, что дает возможность плавной регулировки температуры пластин модуля в зависимости от силы тока, приложенного к нему.When a constant electric current passes through a TEM, a temperature difference occurs (ΔT = T h -T c ) between its sides: one plate (cold) T s is cooled, and the other (hot) T h is heated. Moreover, the amount of this heat is proportional to the current passing through the TEM, which makes it possible to smoothly adjust the temperature of the module plates depending on the current applied to it.
Поддерживая температуру горячей стороны модуля на уровне температуры окружающей среды с помощью вентилятора, на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на единицы или десятки градусов ниже, что обеспечивает плавное варьирование величины нагрева или охлаждения отдельно разрешаемых ИК-аппаратурой участков имитатора, с расположенными на нем ТЭМами в широком диапазоне значений, от отрицательных до положительных, с целью компенсации несоответствия теплового контраста имитируемого объекта с его имитатором, с учетом зарегистрированных динамично меняющихся условий их наблюдения.By maintaining the temperature of the hot side of the module at the ambient temperature level using a fan, on the cold side you can get a temperature that will be one or tens of degrees lower, which ensures smooth variation of the heating or cooling values of the simulator sections separately permitted by the IR equipment, with those located on it TEMs in a wide range of values, from negative to positive, in order to compensate for the mismatch of the thermal contrast of the simulated object with its simulator, taking into account the charge registered dynamically changing conditions for their observation.
На фигуре приведена структурная схема устройства, с помощью которого данный способ может быть реализован, и входящие в него блоки (устройства), а именно: 1 - первая тепловизионная камера с матричными фотоприемными устройствами, ориентированная в направлении на имитируемый объект и регистрирующая его изображение в инфракрасном диапазоне длин волн (например, 3-5 или 8-14 мкм) (см. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. М.: Логос, 2004, с. 413); 2 - имитируемый объект - существующий образец ВВТ; 3 - устройство передачи изображения - любой передатчик сигнала, имеющий достаточную мощность и пропускную способность (см. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007, с. 148-154); 4 - приемник изображения - соответствующее радиоприемное устройство с требуемой чувствительностью (см. Банков В.Н., Барулин Л.Г., Жодзишский М.И. и др. Радиоприемные устройства. М.: Радио и связь, 1984, с. 8, 16); 5 - имитатор; 6 - вычислительное устройство - по типу персонального компьютера IBM PC Core 2 Duo; 7 - вторая выносная тепловизионная камера, ориентированная на имитатор и имеющая такое же разрешение и диапазон работы, как и камера 1; 8 - устройство управления (нагревания или охлаждения ТЭМ) может быть выполнено по типу электронного управления величиной силы тока, приложенному к ТЭМ по типу электрореостата или терморегулятора (см. Скаржепа В.А., Морозов А.А. Устройства автоматики на тиристорах, К.: Техника, 1974, с. 124); 9.1…9.N - термоэлектрические модули могут быть выполнены на основе стандартных модулей, работающих на основе эффекта Пельтье (см. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре М.: Высш. шк., 1984, с. 140-142), в которых единичным элементом является термопара. Холодная сторона элемента имеет естественную вентиляцию, горячая охлаждается методом принудительного обдува.The figure shows a structural diagram of a device with which this method can be implemented, and the blocks (devices) included in it, namely: 1 - the first thermal imaging camera with matrix photodetectors, oriented in the direction of the simulated object and recording its image in infrared wavelength range (for example, 3-5 or 8-14 microns) (see Tarasov VV, Yakushenkov YG Infrared systems of the “looking” type. M: Logos, 2004, p. 413); 2 - simulated object - an existing model of weapons and military equipment; 3 - image transmission device — any signal transmitter having sufficient power and throughput (see Radio-electronic systems: Fundamentals of construction and theory. Reference. Ed. 2nd, revised and additional / Edited by Ya. D. Shirman. M .: Radio engineering, 2007, p. 148-154); 4 - image receiver - the corresponding radio receiving device with the required sensitivity (see Banks V.N., Barulin L.G., Zhodzishsky M.I. et al. Radio receiving devices. M: Radio and communication, 1984, p. 8, 16); 5 - simulator; 6 - computing device - the type of personal computer IBM PC Core 2 Duo; 7 - the second remote thermal imaging camera, focused on the simulator and having the same resolution and operating range as camera 1; 8 - the control device (heating or cooling of the TEM) can be performed as an electronic control of the magnitude of the current applied to the TEM as an electric rheostat or thermostat (see Skarzhepa V.A., Morozov A.A. Automation devices on thyristors, K. : Technique, 1974, p. 124); 9.1 ... 9.N - thermoelectric modules can be made on the basis of standard modules operating on the basis of the Peltier effect (see Dulnev G.N. Heat and mass transfer in electronic equipment M .: Vyssh. Shk., 1984, p. 140- 142), in which the unit element is a thermocouple. The cold side of the element has natural ventilation, the hot side is cooled by forced blowing.
Первая тепловизионная камера (1) ориентирована в направлении на имитируемый объект (2) и предназначена для регистрации тепловых картина имитируемого объекта и его фоновой составляющей в ИК-диапазоне, подключена к устройству передачи изображения (3), которое предназначено для передачи цифрового изображения зарегистрированной тепловой картины по радиоканалу, выход которого ориентирован в направлении приемника изображения (4), расположенного на имитаторе (5), служащим для приема транслируемого сигнала с требуемым качеством, и подключен к первому входу вычислительного устройства (6), второй вход которого соединен со второй выносной тепловизионной камерой (7), ориентированной в направлении на имитатор (5), предназначенной для регистрации теплового изображения имитатора в том же диапазоне длин волн, что и камера (1), выход вычислительного устройства (6), в котором происходит сравнение отдельно разрешаемых элементов поверхности скрываемого объекта и имитатора, подключен ко входу устройства управления (8), предназначенного для вырабатывания индивидуальных команд управления температурой нагрева либо охлаждения термоэлектрических модулей на основе вычисленной разницы тепловых контрастов отдельно разрешаемых элементов имитируемого объекта и его имитатора, выходы 8.1…8.n, где 
Устройство имитации теплового контраста объекта, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом.A device for simulating thermal contrast of an object that implements the proposed method, operates as follows.
Тепловизионной камерой 1, работающей в соответствующем ИК-диапазоне длин волн, регистрируют тепловое изображение имитируемого объекта 2, которое с помощью передающего устройства 3 в цифровом виде по радиоканалу передается на приемник изображения 4, расположенный на имитаторе 5. С приемника 4 изображение имитируемого объекта 2 передается в вычислительное устройство 6, в котором производится обработка изображения с целью определения тепловых контрастов отдельно разрешаемых элементов поверхности имитируемого объекта 2. Затем регистрируется тепловое изображение имитатора выносной тепловизионной камерой 7, имеющей такое же разрешение на местности, как и тепловизионная камера 1, и передается в вычислительное устройство 6, в котором проводится сравнение тепловых контрастов отдельно разрешаемых элементов поверхности объекта и имитатора, и если тепловой контраст отдельно разрешаемых элементов поверхности объекта выше теплового контраста аналогичных отдельно разрешаемых элементов поверхности имитатора, то для его выравнивания в устройстве 8 вырабатываются управляющие сигналы 8.1…8.n, где
Оценку технического результата заявляемого способа имитации теплового контраста объекта (повышение достоверности имитации за счет воспроизведения на имитаторе теплового контраста объекта в соответствии с реальными условиями его формирования) по сравнению с прототипом можно провести на основе следующих данных.Evaluation of the technical result of the proposed method for simulating the thermal contrast of an object (increasing the reliability of the simulation by reproducing on the simulator the thermal contrast of the object in accordance with the actual conditions of its formation) in comparison with the prototype can be carried out on the basis of the following data.
Для определенности предположим, что имитируемый объект расположен на фоне растительного покрова с температурой Тф=288 K и коэффициентом излучения εф=0,84; коэффициент излучения поверхности объекта εоб=0,92 (эмаль зеленого цвета) (см. Л.З. Криксунов. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов. Радио, 1978, с. 42-43). Объект расположен на открытой местности в условиях безоблачной погоды. В соответствии с данными, приведенными в (см. В.А. Овсянников, Р.И. Ситдиков, Г.Н. Хитров. Влияние условий наблюдения наземных объектов на их эффективный тепловой контраст. // Оптико-механическая промышленность, 1991, №12, с. 24-25), параметр, характеризующий влияние на тепловой контраст условий наблюдения, для горизонтально ориентированной поверхности в диапазоне 3-5 мкм (диапазон работы тепловизионной аппаратуры) составляет величину, равную 24. Предположим также, что термодинамическая температура горизонтально расположенного разрешаемого тепловизионной аппаратурой элемента поверхности объекта составляет Тоб=306K.For definiteness, we assume that the simulated object is located on the background of vegetation with a temperature T f = 288 K and an emissivity ε f = 0.84; the emissivity of the surface of the object ε about = 0.92 (green enamel) (see LZ Kriksunov. Reference to the basics of infrared technology. M: Sov. Radio, 1978, S. 42-43). The facility is located in an open area in cloudless weather. In accordance with the data presented in (see V.A. Ovsyannikov, R.I. Sitdikov, G.N. Khitrov. Influence of observation conditions of ground objects on their effective thermal contrast. // Optical-mechanical industry, 1991, No. 12 , pp. 24-25), the parameter characterizing the influence on the thermal contrast of the observation conditions for a horizontally oriented surface in the range of 3-5 μm (the range of operation of thermal imaging equipment) is equal to 24. Let us also assume that the thermodynamic temperature of the horizontally located resolved heat The ionization equipment of the element of the surface of the object is T rev = 306K.
Пусть имитатор прототипа в идеальном случае расположен тоже на растительном фоне в тех же условиях (открытая местность, безоблачно) и его поверхность имеет тот же коэффициент излучения, что и имитируемый объект. Предположим также, что нагревательный элемент имитатора имеет такую же термодинамическую температуру, как и аналогичный элемент поверхности объекта (на основании заранее зарегистрированного теплового портрета имитируемого объекта). Однако, в отличие от объекта, имитатор наблюдается в другое время суток, при котором температура фона снизилась до 282 K.Suppose that the prototype simulator, ideally, is also located on a vegetative background under the same conditions (open area, cloudless) and its surface has the same emissivity as the simulated object. Assume also that the heating element of the simulator has the same thermodynamic temperature as the similar element of the surface of the object (based on a previously recorded thermal portrait of the simulated object). However, unlike the object, the simulator is observed at another time of the day, at which the background temperature dropped to 282 K.
Тогда, для прототипа в предлагаемых условиях тепловой контраст нагревательного элемента имитатора по формуле (1) составит ΔTRu ~ 24 K, а для элемента поверхности реального объекта ΔTRo ~ 18,5 K, то есть разница в тепловом контрасте между имитируемым объектом и имитатором в прототипе составила 5,5 K. Это различие не позволит в прототипе с высокой степенью достоверности принять имитатор за реальный объект, учитывая, что температурная чувствительность современной тепловизионной разведывательной аппаратуры составляет доли градусов (см. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. М.: Логос, 2004, с. 352).Учитывая, что в реальных условиях обеспечить равенство коэффициентов излучения покрытий объекта и имитатора и условия их наблюдения является трудновыполнимой задачей, то на практике различие в тепловых контрастах объекта и имитатора в прототипе будет еще больше.Then, for the prototype in the proposed conditions, the thermal contrast of the simulator heating element according to formula (1) will be ΔT Ru ~ 24 K, and for the surface element of a real object ΔT Ro ~ 18.5 K, that is, the difference in thermal contrast between the simulated object and the simulator in the prototype was 5.5 K. This difference will not allow the prototype to take the simulator as a real object in the prototype, given that the temperature sensitivity of modern thermal imaging reconnaissance equipment is fractions of a degree (see Tarasov V.V., I Kushenkov Yu.G. "looking" type infrared systems. M .: Logos, 2004, p. 352). Given that in real conditions it is difficult to ensure the emissivity of the coatings of the object and the simulator and the conditions for their observation, the difference is in practice in thermal contrasts of the object and the simulator in the prototype there will be even more.
При реализации заявляемого способа имитации регистрация теплового изображения объекта происходит в то же время суток и для тех же условий, при которых осуществляется имитация.When implementing the proposed method of simulation, the registration of the thermal image of the object occurs at the same time of day and for the same conditions under which the simulation is carried out.
На основании зарегистрированных изображений объекта и имитатора, вычислении их тепловых контрастов и управлении величиной температуры термоэлектрических модулей, тепловой контраст элемента поверхности объекта на наблюдаемом фоне становится равным тепловому контрасту термоэлектрического модуля, то есть происходит динамическое в реальном масштабе времени управление распределением теплового контраста имитатора, обеспечивающее такое же распределение теплового контраста, как на имитируемом объекте.Based on the recorded images of the object and the simulator, calculating their thermal contrasts and controlling the temperature of thermoelectric modules, the thermal contrast of the surface element of the object against the observed background becomes equal to the thermal contrast of the thermoelectric module, that is, a dynamic, real-time dynamic control of the distribution of thermal contrast of the simulator occurs, providing such the same distribution of thermal contrast as on a simulated object.
Таким образом, в предлагаемом способе, благодаря сравниванию зарегистрированных в реальном масштабе времени тепловых изображений объекта и имитатора, существующие различия в их тепловых контрастах, обусловленные изменением теплового состояния объекта, различием температур фона, условий наблюдения и освещения, коэффициентов излучения покрытий объекта и имитатора устраняются подбором температур термоэлектрических модулей до значений, обеспечивающих равенство распределений по поверхности их тепловых контрастов, чем обеспечивается повышение достоверности способа имитации и вероятности принятия ложного объекта за истинный.Thus, in the proposed method, by comparing real-time recorded thermal images of the object and the simulator, the existing differences in their thermal contrasts due to changes in the thermal state of the object, differences in background temperatures, observation and lighting conditions, emission coefficients of the coatings of the object and the simulator are eliminated by selection temperatures of thermoelectric modules to values ensuring equality of distributions on the surface of their thermal contrasts, which ensures Accelerating reliability simulation method and the probability of making a false object of true.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149493/11A RU2582560C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of object thermal contrast simulating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149493/11A RU2582560C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of object thermal contrast simulating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2582560C1 true RU2582560C1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149493/11A RU2582560C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of object thermal contrast simulating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2582560C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666296C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-09-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Object thermal contrast imitation device |
| RU2682355C1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Thermal simulator |
| RU2693052C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Object masking device |
| RU2813248C2 (en) * | 2022-02-21 | 2024-02-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Infrared radiation simulator of modular type |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94010339A (en) * | 1994-03-23 | 1996-10-20 | Военно-инженерная академия | Heat simulator |
| RU2278344C1 (en) * | 2005-01-11 | 2006-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники | Thermal simulator |
| RU2345311C1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Combined false target |
| WO2009040823A2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-04-02 | Eltics Ltd | Active adaptive thermal stealth system |
| US20100000231A1 (en) * | 2006-08-08 | 2010-01-07 | Eltics Ltd | Thermal vision and heat seeking missile countermeasure system |
-
2014
- 2014-12-08 RU RU2014149493/11A patent/RU2582560C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94010339A (en) * | 1994-03-23 | 1996-10-20 | Военно-инженерная академия | Heat simulator |
| RU2278344C1 (en) * | 2005-01-11 | 2006-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники | Thermal simulator |
| US20100000231A1 (en) * | 2006-08-08 | 2010-01-07 | Eltics Ltd | Thermal vision and heat seeking missile countermeasure system |
| RU2345311C1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Combined false target |
| WO2009040823A2 (en) * | 2007-09-25 | 2009-04-02 | Eltics Ltd | Active adaptive thermal stealth system |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2666296C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-09-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Object thermal contrast imitation device |
| RU2682355C1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Thermal simulator |
| RU2693052C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-07-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Object masking device |
| RU2813248C2 (en) * | 2022-02-21 | 2024-02-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Infrared radiation simulator of modular type |
| RU2815116C1 (en) * | 2023-03-10 | 2024-03-11 | Владимир Ильич Миронченко | Disguise method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jacobs | Thermal infrared characterization of ground targets and backgrounds | |
| RU2582560C1 (en) | Method of object thermal contrast simulating | |
| CN110068445B (en) | Infrared visual simulation system and radiation field joint regulation and control method thereof | |
| Young et al. | Development and validation of the AFIT scene and sensor emulator for testing (ASSET) | |
| Knežević et al. | Minimum resolvable temperature difference model, simulation, measurement and analysis | |
| Kim et al. | Analysis of Infrared Signature Variation and Robust Filter‐Based Supersonic Target Detection | |
| Burke et al. | Addressing environmental and atmospheric challenges for capturing high-precision thermal infrared data in the field of astro-ecology | |
| CN116310203A (en) | Human body target infrared three-dimensional model rapid reconstruction method | |
| KR101177365B1 (en) | Synthetic infrared image injection apparatus | |
| RU2682355C1 (en) | Thermal simulator | |
| Toullier et al. | Study of complementary multi-sensors data influence on infrared thermography measurements for in-situ long-term monitoring | |
| Bae et al. | IR composite image generation by wavelength band based on temperature synthesis estimated from IR target signature and background scene | |
| RU2666296C1 (en) | Object thermal contrast imitation device | |
| Van Iersel et al. | Infrared signature evolution of a CUBI | |
| González et al. | Cloud nowcasting: Motion analysis of all sky images using velocity fields | |
| Ramaswamy et al. | 3D flare particle model for ShipIR/NTCS | |
| CN105300880B (en) | Landsat8 thermal infrared data atmospheric water vapor content inversion method | |
| Naraniya et al. | Scene simulation and modeling of InfraRed search and track sensor for air-borne long range point targets | |
| CN108648258A (en) | Image calculating for laser night vision homogenizes Enhancement Method | |
| Huang et al. | Research on radiometric calibration for super wide-angle staring infrared imaging system | |
| Modica et al. | Short-range solar radiation forecasts in support of smart grid technology | |
| Lin et al. | Research of ship scene simulation based on SE-Workbench-EO | |
| Yi-Cheng et al. | On-orbit non-uniformity correction method for infrared remote sensing systems using controllable internal calibration sources | |
| Mostafa et al. | Determination of the cloud coverage using ground based camera images in the visible and infrared spectral range | |
| Jain et al. | Calibration and characterization of a COTS thermal camera for space |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171209 |