RU2667664C1 - Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения - Google Patents

Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения Download PDF

Info

Publication number
RU2667664C1
RU2667664C1 RU2017117959A RU2017117959A RU2667664C1 RU 2667664 C1 RU2667664 C1 RU 2667664C1 RU 2017117959 A RU2017117959 A RU 2017117959A RU 2017117959 A RU2017117959 A RU 2017117959A RU 2667664 C1 RU2667664 C1 RU 2667664C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
camera
weapon
parameters
correction
Prior art date
Application number
RU2017117959A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Владимирович Зубарь
Эдуард Александрович Гейнце
Сергей Александрович Тишин
Олег Олегович Соломин
Василий Иванович Кирнос
Алексей Сергеевич Панин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации"
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации"
Priority to RU2017117959A priority Critical patent/RU2667664C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2667664C1 publication Critical patent/RU2667664C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/14—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns
    • F41G5/24—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns for guns on tanks

Abstract

Изобретение предназначено для решения задач автоматического измерения (определения) и коррекции параметров стабилизатора вооружения (СВ), определяющих степень демпфирования его приводов, а именно количества перебегов и величины первого перебега. Заявленный способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения заключается в последовательных угловых отклонениях с максимально допустимыми скоростями соответственно вооружения (пушки) и башни образца вооружения с резкими остановками и измерениях (определениях) параметров демпфирования приводов вертикального и горизонтального наведения, а именно количества перебегов, и амплитуд первых перебегов колебаний, возникающих при остановках. Причем для измерения (определения) параметров демпфирования приводов вертикального и горизонтального наведения стабилизатора вооружения в качестве датчика угла, позволяющего одновременно измерять угловые отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, используют предварительно установленную неподвижно на дульном срезе вооружения (канала ствола пушки) на его внешней или внутренней стороне цифровую видеокамеру (далее камеру) с таким исполнением, чтобы ось симметрии вооружения и оптическая ось объектива камеры были параллельными, а оптический центр ее объектива находился на уровне среза канала ствола вооружения (пушки). Технический результат - повышение точности и уменьшение затрачиваемого времени на измерение и осуществление коррекции степени демпфирования приводов наведения СВ СУО образца вооружения. 4 ил.

Description

Изобретение предназначено для решения задач автоматического измерения (определения) и коррекции параметров стабилизатора вооружения (СВ), определяющих степень демпфирования его приводов, а именно количества перебегов и величины первого перебега.
В настоящее время степень демпфирования приводов наведения СВ в вертикальной (ВН) и горизонтальной (ГН) плоскостях является обязательной составляющей методики диагностирования системы управления огнем (СУО) различных типов вооружения как в условиях производственных и ремонтных предприятий, так и непосредственно при эксплуатации в войсковых частях. Измерение (определение) и коррекция данных параметров реализуются с помощью определенных способа и оборудования, позволяющих настроить СВ в соответствии с требованиями.
Конструктивно СВ различных образцов вооружения в зависимости от типа и года выпуска как правило имеют отличия по составу оборудования и характеристикам. Но в целом современный СВ, как правило, представляет собой автоматическую систему, выполненную по принципу комбинированного регулирования, и в общем представлении может быть описан схемой, представленной на фиг. 1.
Как видно из представленной схемы, СВ состоит из приводов вертикального и горизонтального наведения (приводы ВН и ГН), каждый из которых в свою очередь включает цепи пульта управления, гироскопический датчик, цепи блока управления и исполнительный привод, соответственно по ВН и ГН.
Реализация регулирования по отклонению обеспечивается за счет охвата элементов СВ жесткими обратными связями по положению вооружения и с башни, соответственно, на гироскопические датчики ВН и ГН.
Для повышения качества переходных процессов в СВ применяются дополнительные каналы регулирования, компенсирующие внешние воздействия (возмущения) (на фиг. 1 не показано) и гибкие корректирующие обратные связи сдатчиков скорости, в качестве которых применяются гиротахометры ВН и ГН (ГТВН и ГТГН),через регулировочные сопротивления RГН и RВН на сумматоры блока управления СВ (фиг. 1).
Известный способ измерения (определения) и коррекции параметров демпфирования приводов наведения СВ заключается (фиг. 1) [Техническое описание и инструкция по эксплуатации Танк Т-72Б. - М.: Военное издательство, 1992. - С. 65-125] в придании поочередно вооружению (пушке) и башне «перебросочных» (максимальных) угловых скоростей с резкими остановками и дальнейшим оценивании величин первых перебегов и количества совершенных колебаний, соответственно вооружения (пушки) и башни. При измерении (определение) параметров демпфирования привода ВН (т.е. оценку характера колебаний вооружения в вертикальной плоскости по углу α относительно оси вращения (цапф) вооружения (пушки)) осуществляют визуального по взаимному расположению меток (рисок) на казенной части вооружения и его ограждения. Измерение (определение) параметров демпфирования привода ГН (т.е. оценку характера колебаний башни в горизонтальной плоскости по углу β относительно оси ее вращения) осуществляют также визуально по положению стрелки азимутального указателя. При этом для достижения более высокой точности измерения рекомендуется проводить по крайней мере три раза с последующим усреднением результатов, что, соответственно, увеличивает время на осуществление данного способа.
Если измеренные параметры не соответствуют требуемому уровню, то оператор вручную поочередно изменяет коэффициенты передачи корректирующих гибких обратных связей, перемещая подвижные контакты регулировочных сопротивлений, соответственно, RГН и RВН. Циклы измерений и регулировки параметров демпфирования приводов ВН и ГН повторяются оператором до тех пор, пока не будет обеспечено соответствие параметров демпфирования приводов ВН и ГН установленным (заводским, эксплуатационным) показателям.
Очевидными недостатками известного способа измерения (определения) и коррекции параметров демпфирования являются следующие:
все мероприятия выполняются человеком, требуют определенные навыки и квалификацию, в связи с чем достаточно велики временные затраты на проведение всех проверок и настроек, а также имеет место влияние на точность результата субъективных ошибок привлекаемых специалистов;
способ разработан более полувека назад и уже мало отвечает современным требованиям, дает результаты относительной точности, которые в свою очередь не могут быть учтены и систематизированы с помощью современных средств вычислительной техники для их дальнейшей статистической обработки за воинские подразделения, часть или соединение.
Таким образом, задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются:
во-первых, исключение из процесса проверки и регулировки параметров СВ операций по оценке параметров демпфирования, выполняемых «вручную» привлекаемыми специалистами;
во-вторых, обеспечение возможности учета, хранения, систематизации и дальнейшей статистической обработки с помощью современных вычислительных средств сводных данных за подразделение, часть и т.п.
Решение первой задачи реализуется за счет введения в приводы ВН и ГН СВ дополнительных контуров автоматического управления по отклонению по схеме: датчик ВН, ГН (цифровая камера) - обрабатывающая система - исполнительные приводы ВН, ГН СВ - объекты управления (вооружение [орудие, пушка] и башня образца вооружения) - измеряемые величины (углы отклонения ВН и ГН, соответственно, α и β) - датчик ВН, ГН (фиг. 2).
Значения всех проведенных измерений могут сохранятся в памяти обрабатывающей системы, где может осуществляться их дальнейшая статистическая обработка, в том числе и с учетом данных с других боевых машин подразделения, части и т.п., тем самым решается вторая задача.
Основным техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности и уменьшение затрачиваемого времени на измерение и осуществление коррекции степени демпфирования приводов наведения СВ СУО образца вооружения.
В качестве дополнительных результатов можно указать снижение требований к уровню квалификации специалистов, привлекаемых для осуществления проверки и регулировки параметров СВ, устранение возможности влияния на процесс проверки и регулировки параметров СВ субъективных ошибок, свойственных человеку, а также возможный экономический эффект по совершенствованию системы технического обслуживания.
Для осуществления заявленного способа в качестве датчика угла, позволяющего одновременно измерять угловые отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, используют цифровую видеокамеру К, выполненную с возможностью захвата и передачи в обрабатывающую систему цифровых изображений Imgi окружающей местности, где i - номер кадра, через кабели (например, кабели универсальной последовательной шины USB) или по беспроводной связи (например, Wi-Fi).
Цифровые изображения Imgi (фиг. 3) получаемые с камеры К, состоят из пикселей. Каждый пиксель характеризуется значением, которое состоит из полутонового значения или цветового значения.
В полутоновых изображениях значение пикселя представляет собой величину, которая характеризует яркость пикселя. Наиболее общим форматом описания пикселя является байт изображения, в котором значение пикселя представлено восьмиразрядным целым числом, лежащим в диапазоне возможных значений от 0 до 255. Как правило, значение пикселя, равное нулю, используют для обозначения черного пикселя, а значение 255 используют для обозначения белого пикселя. Промежуточные значения описывают различные оттенки полутонов.
В цветных изображениях для описания каждого пикселя (расположенного в цветовом пространстве размерности RGB - красный, зеленый, синий) должны быть отдельно определены красная, зеленая и синяя компоненты. Иными словами, значение пикселя фактически представляет собой вектор, описанный тремя числами. Три различные компоненты могут быть сохранены как три отдельных полутоновых изображения, известные как цветовые плоскости (по одной для красного, зеленого и синего цветов), которые можно воссоединять при отображении или при обработке.
Для установления физической связи между положением изображения объекта интереса P на цифровых изображениях Imgi и его положением в системе координат ОКYКXКZК камеры К размеры пикселей изображений Imgi в горизонтальной и вертикальной плоскостях принимают равными физическим размерам фотоячеек (пикселей) фотоприемного устройства (например, ПЗС- или ПЗИ-матрицы) камеры К, соответственно,
Figure 00000001
 и
Figure 00000002
, а сами изображения Imgi принимают размещенными на фокусном расстоянии ƒК объектива камеры (фиг. 3) от начала системы координат ОК камеры К вдоль оси ZК.
Предполагаются два варианта осуществления автоматической коррекции параметров СВ заявленным способом: по удаленной точке и по измерительному щиту.
При коррекции по удаленной точке в качестве опорной точки принимается объект или участок местности, расположенные на значительном удалении от боевой машины. Как правило, это расстояние составляет порядка 1600 и более метров. Коррекция по измерительному щиту предпочтительна в заводских и парковых условиях, когда дальность прямой видимости ограничена местностью или различными строениями.
Измерительный щит представляет собой ровную поверхность, на которой на фиксированном расстоянии L друг от друга нанесены маркеры в виде геометрических примитивов (например, на фиг. 4 на измерительном щите нанесено четыре квадрата). Связано это с достаточной простотой организации алгоритмов автоматического распознавания на изображении подобных форм, например, на основе алгоритмов математической морфологии. В любом случае и количество и форма маркеров могут иметь и другое число, и более сложные формы, а определяться это будет только требованиями по точности к результату измерений и ограничениями по производительности применяемых вычислительных ресурсов.
Обрабатывающая система, являющаяся, например, удаленным компьютером, таким как ноутбук или персональный компьютер (рабочая станция), должна обеспечивать выбор пользователем изображений и/или ввод команд обработки, прием начального кадра с исходным положением удаленной точки (измерительного щита) и всех следующих кадров с текущими положениями удаленной точки (измерительного щита) с камеры К, дальнейшую их автоматической обработку с получением переходных характеристик, выработкой сигналов управления на приводы ВН и ГНСВ, хранение измеренных параметров, их статистическую обработку, вывод сигналов обратной связи в блок управления стабилизатора вооружения с целью коррекции его параметров.
Обрабатывающая система должна содержать исполняемые модули или команды с возможностью выполнения по меньшей мере одним процессором, память для хранения данных, пользовательский интерфейс, содержащий дисплей, такой как жидкокристаллический монитор, для просмотра видеоданных и устройство управления и ввода данных, такое как клавиатура или указательное устройство (например, манипулятор типа «мышь», шаровой указатель, стилус, сенсорная панель или другое устройство), для обеспечения взаимодействия пользователя (оператора) с видеоданными.
Введение сигналов управления ВН и ГН в блоке управления СВ может быть реализовано путем подачи их на сумматоры каналов ВН и ГН блока управления СВ. Введение сигналов обратной связи ВН и ГН, может быть осуществлено, например, путем замены в каналах ВН и ГН, соответствующих регулировочных сопротивлений, изменяющих сигналы управления и коэффициенты обратной связи, электронными сопротивлениями, выполненными в свою очередь с возможностью изменения величины собственного электрического сопротивления по значению цифрового сигнала на входе.
Сущность изобретения поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения, на которых:
на фиг. 1 показана упрощенная (в сокращенном виде) функциональная схема современного стабилизатора вооружения на примере танка;
на фиг. 2 проиллюстрированы водимые контуры регулирования в СВ для реализации заявленного способа;
на фиг. 3 отражена взаимная геометрическая связь между системой координат камеры, цифровым изображением, его элементами и объектом в пространстве;
на фиг. 4 показана упрощенная (в сокращенном виде) функциональная схема современного стабилизатора вооружения на примере танка с введенными дополнительными контурами регулирования для реализации заявленного способа, так же приведены эпюры сигналов и отклонения вооружения и башни.
Для осуществления заявленного способа боевую машину предварительно размещают на горизонтальной ровной площадке. Основное вооружение (как правило, пушку) приводят к горизонтальному относительно корпуса боевой машины положению. Камеру К устанавливают неподвижно на дульном срезе канала ствола на его внешней или внутренней стороне с таким исполнением, чтобы ось симметрии вооружения и оптическую ось объектива камеры К были параллельными, а оптический центр ее объектива находился на уровне среза канала ствола пушки (вооружения) (Фиг. 4).
Осуществляют заявленный способ следующим образом.
По техническим данным камеры К вычисляют матрицу внутренних параметров
Figure 00000003
Figure 00000004
где f К - фокусное расстояние объектива камеры К, при этом значение ƒК задают из технических данных объектива, применяемой камеры, или определяют в процессе внутренней калибровки камеры К;
Figure 00000005
,
Figure 00000006
 - физические размеры фотоячейки (пикселя) фотоприемного устройства высокого разрешения (например, ПЗС- или ПЗИ-матрицы), соответственно, в горизонтальной
Figure 00000007
 и вертикальной
Figure 00000008
 плоскостях камеры К, при этом значения
Figure 00000009
 и
Figure 00000010
 задают из технических данных фотоприемного устройства применяемой камеры К, или определяют в процессе ее внутренней калибровки;
Figure 00000011
,
Figure 00000012
 - расстояния, соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, между геометрическим центрами фотоприемного устройства
Figure 00000013
 и центром изображения
Figure 00000014
, формируемого объективом камеры К, при этом значения
Figure 00000015
 и
Figure 00000016
 задают из технических данных камеры, или определяют в процессе внутренней калибровки этой камеры;
NК, MК - количество столбцов и строк фотоприемного устройства высокого разрешения камеры К, при этом значения NК и MК задают из технических данных используемого фотоприемного устройства или определяют в результате ее внутренней калибровки.
Принимают с камеры К цифровые изображения Imgi (где i = 0, 1, 2, … - номер кадра) окружающей местности.
Выбирают вариант осуществления автоматической коррекции параметров СВ заявленным способом - по удаленной точке или по измерительному щиту.
При выборе варианта осуществления коррекции по удаленной точке указывают на начальном кадре Img0 изображения соответствующую ей область.
При выборе варианта осуществления коррекции по измерительному щиту, устанавливают в поле зрении камеры К измерительный щит, указывают на начальном кадре Img0 область, соответствующую измерительному щиту.
По положению центра выбранной области изображения составляют расширенный вектор начального положения
Figure 00000017
Figure 00000018
где
Figure 00000019
,
Figure 00000020
 - номера n-го столбца и m-ой строки, соответствующие начальному положению изображения удаленной точки (измерительного щита) на изображении камеры К,
Figure 00000021
Figure 00000022
 0…M - 1,
Figure 00000023
Figure 00000022
 0…N - 1.
Вычисляют вектор начальных координат
Figure 00000024
 умножения вектора начального положения
Figure 00000017
 на матрицу внутренних параметров
Figure 00000025
Figure 00000026
где
Figure 00000027
,
Figure 00000028
 - начальные координаты изображения удаленной точки (измерительного щита) в системе координат камеры К.
После этого по результатам внутренней калибровки (или техническим данным объектива камеры К) и значениям вектора
Figure 00000029
 находят матрицу коррекции дисторсии
Figure 00000030
Figure 00000031
где
Figure 00000032
 - коэффициент коррекции радиальной дисторсии объектива камеры К (η - порядок радиальной дисторсии);
Figure 00000033
 - коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии камеры К в горизонтальной плоскости;
Figure 00000034
 - коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии камеры К в вертикальной плоскости;
Figure 00000035
;
Figure 00000036
 - значения первого и второго столбцов матриц А0.
При этом значения коэффициентов радиальной дисторсии
Figure 00000037
, применяемых при нахождении
Figure 00000038
, и значения коэффициентов тангенциальной дисторсии
Figure 00000039
, применяемых при нахождении
Figure 00000040
,
Figure 00000041
 задают из технических данных объектива применяемой камеры К, или определяют в процессе ее внутренней калибровки.
По значениям матриц
Figure 00000042
и
Figure 00000043
 вычисляют вектор скорректированных начальных координат
Figure 00000044
Figure 00000045
,
где
Figure 00000046
,
Figure 00000047
 - скорректированные на величины радиальной и тангенциальной дисторсии начальные координаты изображения удаленной точки (измерительного щита) в системе координат камеры К (координаты точки РК в системе координат ОКYКXКZК, как показано на фиг. 3)
Если был выбран вариант осуществления коррекции по измерительному щиту определяют расстояние Z до щита относительно оптического центра объектива камеры К, например, путем распознавания на изображении Img0 маркеров, формирования(аналогично порядку нахождения вектора
Figure 00000048
) для каждого маркера соответствующего вектора
Figure 00000049
 и (аналогично порядку нахождения вектора
Figure 00000050
) вектора скорректированных координат
Figure 00000051
, где λ - порядковый номер маркера измерительного щита, вычисления по закону центральной проекции с учетом значений расстояний L между центрами маркеров на измерительном щите расстояний
Figure 00000052
 до каждой пары маркеров,
Figure 00000053
непосредственном вычислении величины Z как среднеарифметического значения найденных значений
Figure 00000054
.
Передают в блок управления СВ (в цепи привода ВН) сигнал управления ВН, представляющий собой последовательные положительные и отрицательные ступенчатые воздействия такой длительности и амплитуды (сигнал «а» на фиг. 4), чтобы обеспечивалось условие разгона вооружения до максимальной скорости в вертикальной плоскости и его резкую остановку, например, сначала вверх, а затем вниз.
При этом, на каждом i-м из следующих за Img0 изображениях Imgi осуществляют поиск изображения указанного удаленной точки (измерительного щита), например, путем сканирования и нахождения положения изображения удаленной точки (измерительного щита) по максимуму двумерной корреляционной функции.
Аналогично порядку нахождения вектора начальных скорректированных координат
Figure 00000044
, соответствующего начальному положению изображения удаленной точки(измерительного щита) на изображении камеры К, для каждого из следующих найденных i-х изображений удаленной точки (измерительного щита) находят действительные на момент съемки векторы скорректированных координат
Figure 00000055
.
Для каждого из найденных векторов
Figure 00000056
 и вектора начальных скорректированных координат
Figure 00000044
 находят значения угловых отклонений вооружения относительно начального его положения в вертикальной плоскости согласно выражений:
Figure 00000057
;
Figure 00000058
где α∞i, αi - i-е значения углов отклонения вооружения относительно начального положения, соответственно, при осуществлении коррекции по удаленной точке (α∞i) и по измерительному щиту (αi);
Figure 00000059
- значения второго столбца вектора
Figure 00000044
;
Figure 00000060
- значения второго и третьего столбцов i-х векторов
Figure 00000061
;
Z - расстояние до измерительного щита относительно оптического центра ОК камеры К;
ZП - расстояние от цапф вооружения (орудия) до дульного среза.
По найденным значениям α∞i или αi для каждого из колебаний вооружения вследствие отработки приводами ВН СВ сигналов управления ВН, строят переходные характеристики (эпюры α∞i, αi (фиг. 4)), оценивают по ним и сравнивают с заданными значениями параметры демпфирования, а именно величины первых перебегов и количество перебегов (колебаний). Если полученные параметры демпфирования привода ВН СВ не соответствуют заданным значениям, то осуществляют изменение (в большую или меньшую сторону, в зависимости от измеренных параметров) величины сигналов обратной связи на определенную (выбранную для данного стабилизатора вооружения) величину. Для чего передают измененные сигнал обратной связи на исполнительный элемент, например, электронное сопротивление
Figure 00000062
, блока управления СВ (в контур ВН), изменяющее свое электрическое сопротивление, и, как следствие, передаточный коэффициент обратной связи привода ВН СВ. Передают еще один сигнал управления для отклонения вооружения в противоположную сторону, повторяют измерение параметров демпфирования в вертикальной плоскости. По результатам оценки измеренных параметров снова меняют передаточный коэффициент обратной связи.
Прекращение подачи сигналов управления и соответственно сигналов обратной связи для привода ВН будет осуществлено тогда, когда после очередного измерения выполнится условие соответствия измеренных параметров установленному уровню. После чего подают последний сигнал управления для возвращения вооружения в исходное состояние. Так на эпюрах «а», «в» (фиг. 4) в качестве примера показано, что после подачи четвертого сигнала управления ВН сигнал обратной связи ВН подан не был, так как был достигнут необходимый уровень «демпфированности» привода ВН СВ.
Осуществляют коррекцию параметров демпфирования привода ГН СВ, для чего передают в блок управления СВ (в цепи привода ГН) сигнал управления ГН, обеспечивающий разгон башни в горизонтальной плоскости до перебросочной скорости с резким торможением в конце, например, сначала влево затем в право.
Для всех j-х принятых с камеры К изображений Imgj вычисляют (аналогично порядку нахождения векторов
Figure 00000063
) векторы
Figure 00000064
Для каждого из найденных векторов
Figure 00000065
 и начального вектора
Figure 00000044
 находят значения угловых отклонений башни относительно начального его положения в горизонтальной плоскости согласно выражений:
Figure 00000066
;
Figure 00000067
где β∞j, βj - j-е значения углов отклонения башни относительно начального положения, соответственно, при осуществлении коррекции по удаленной точки (β∞i) и по измерительному щиту (βi);
Figure 00000068
- значения первого столбца вектора
Figure 00000044
;
Figure 00000069
- значения первого и третьего столбцов j-х векторов
Figure 00000070
;
ZБ - расстояние от дульного среза орудия до центра вращения башни.
По найденным значениям β∞j или βj для каждого из колебаний башни вследствие отработки приводами ГН СВ сигналов управления ГН, строят переходные характеристики (эпюры β∞j, βj (фиг. 4)), оценивают по ним и сравнивают с заданными значениями параметры демпфирования, а именно величины первых перебегов и количество перебегов (колебаний).Если полученные параметры демпфирования привода ГН СВ не соответствуют заданным значениям, то осуществляют изменение (в большую или меньшую сторону, в зависимости от измеренных параметров) величины сигналов обратной связи на определенную фиксированную (выбранную для данного стабилизатора вооружения) величину. Передают еще один сигнал управления ГН для отклонения башни в противолодочную стороны, повторяют измерение параметров демпфирования в горизонтальной плоскости. По результатам оценки измеренных параметров снова меняют передаточный коэффициент обратной связи.
Прекращение подачи сигналов управления ГН и соответственно сигналов обратной связи для привода ГН будет аналогично коррекции привода ВН осуществлено тогда, когда после очередного измерения будет выполнено соответствие измеренных параметров установленному уровню, что будет соответствовать завершению коррекции привода ГН. После чего подают последний сигнал управления для возвращения вооружения в исходное состояние. Так на эпюрах «б», «г» (фиг. 4) в качестве примера показано, что после подачи трех сигналов управления ГН и был достигнут необходимый уровень «демпфированности» привода ГН СВ, т.е. подачи сигнала обратной связи ГН не потребовалось.
Сохраняют данные (например, наименование образца вооружения, его номер, длительность работы стабилизатора вооружения, условия проведения коррекции, данные об измеренных колебаниях, данные о количестве выработанных сигналов управления и обратной связи) о проведенной коррекции в памяти обрабатывающей системы для возможности дальнейшей, в том числе с учетом данных с других образцов вооружения, статистической обработки.
В военной технике автоматизация занимает одну из главнейших ролей, определяя такие важные качества образца вооружения, как огневая мощь, защищенность, подвижность и командная управляемость. Автоматизация все больше применяется в комплексах и системах защиты, управления вооружением, работой силовой установки и пр. Соответственно, все более актуальными являются работы, направленные на разработку систем диагностирования данных автоматических систем. Причем желательно, чтобы сама система диагностирования требовала минимального привлечения человека и обеспечивала снятие и поддержание на необходимом уровне в автоматическом режиме контролируемых параметров.
Заявленный способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения может быть полезен при разработке системы автоматического диагностирования в составе перспективной информационно-управляющей системы управления огнем модернизируемых или вновь создаваемых образцов вооружения.
Применение же в качестве датчика угла ВН и ГН цифровой видеокамеры может позволить с учетом возможностей заявленного способа:
за счет применения только одного датчика для вертикальных и горизонтальных измерений обеспечить более простую конструкцию системы автоматической диагностики;
повысить степень автоматизации выверки линий визирования прицелов и основного вооружения боевой машины;
измерять вибрации и статическую ошибку приводов наведения СВ.

Claims (66)

  1. Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения, заключающийся в последовательных угловых отклонениях с максимально допустимыми скоростями соответственно вооружения (пушки) и башни образца вооружения с резкими остановками и измерениях (определениях) параметров демпфирования приводов вертикального и горизонтального наведения, а именно количества перебегов, и амплитуд первых перебегов колебаний, возникающих при остановках, и отличающийся тем, что
  2. для измерения (определения) параметров демпфирования приводов вертикального и горизонтального наведения стабилизатора вооружения в качестве датчика угла, позволяющего одновременно измерять угловые отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, используют предварительно установленную неподвижно на дульном срезе вооружения (канала ствола пушки) на его внешней или внутренней стороне цифровую видеокамеру (далее камеру) с таким исполнением, чтобы ось симметрии вооружения и оптическая ось объектива камеры были параллельными, а оптический центр ее объектива находился на уровне среза канала ствола вооружения (пушки),
  3. по техническим данным камеры составляют матрицу внутренних параметров
    Figure 00000071
  4. Figure 00000072
  5. где f К - фокусное расстояние объектива камеры, при этом значение f К задают из технических данных объектива, применяемой камеры, или определяют в процессе ее внутренней калибровки;
  6. Figure 00000073
    ,
    Figure 00000074
     - физические размеры фотоячейки (пикселя) фотоприемного устройства высокого разрешения соответственно в горизонтальной
    Figure 00000075
     и вертикальной
    Figure 00000076
     плоскостях, при этом значения
    Figure 00000077
     и
    Figure 00000078
     задают из технических данных фотоприемного устройства применяемой камеры, или определяют в процессе ее внутренней калибровки;
  7. Figure 00000079
    ,
    Figure 00000080
     - расстояния соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, между геометрическим центрами фотоприемного устройства
    Figure 00000081
     и центром изображения
    Figure 00000082
    , формируемого объективом камеры, при этом значения
    Figure 00000083
     и
    Figure 00000084
     задают из технических данных камеры, или определяют в процессе внутренней калибровки этой камеры;
  8. N К , M К - количество столбцов и строк фотоприемного устройства высокого разрешения камеры, при этом значения N К и M К задают из технических данных используемого фотоприемного устройства или определяют в результате ее внутренней калибровки,
  9. принимают с камеры цифровые изображения Img i (где i = 0, 1, 2, … - номер кадра) окружающей местности,
  10. выбирают вариант осуществления автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения - по удаленной точке (при работе на открытой местности или полевых условиях) или по измерительному щиту (при ограниченной видимости или заводских или парковых условиях), причем под удаленной точкой принимают объект или участок местности, расположенный на значительном удалении от образца вооружения, как правило 1600 и более метров, под измерительным щитом понимают ровную поверхность, на которой на фиксированном расстоянии L друг от друга нанесены маркеры в виде геометрических примитивов,
  11. при выборе варианта осуществления коррекции по удаленной точке указывают на начальном кадре Img 0 изображения соответствующую область, при выборе варианта осуществления коррекции по измерительному щиту устанавливают в поле зрении камеры измерительный щит и указывают на начальном кадре Img 0 область, соответствующую измерительному щиту,
  12. по положению центра выбранной области изображения составляют расширенный вектор начального положения
    Figure 00000085
  13. Figure 00000086
  14. где
    Figure 00000087
     ,
    Figure 00000088
     - номера n-го столбца и m-й строки, соответствующие начальному положению изображения удаленной точки (измерительного щита) на изображении камеры,
    Figure 00000089
    Figure 00000090
     0…M - 1,
    Figure 00000091
    Figure 00000090
     0…N - 1,
  15. вычисляют вектор начальных координат
    Figure 00000092
  16. Figure 00000093
  17. где
    Figure 00000094
    ,
    Figure 00000095
     - начальные координаты изображения удаленной точки (измерительного щита) в системе координат используемой цифровой камеры,
  18. после этого по результатам внутренней калибровки (или техническим данным объектива камеры) и значениям вектора
    Figure 00000096
     находят матрицу коррекции дисторсии
    Figure 00000097
  19. Figure 00000098
  20. где
    Figure 00000099
     - коэффициент коррекции радиальной дисторсии объектива камеры (η - порядок радиальной дисторсии);
  21. Figure 00000100
     - коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии камеры К в горизонтальной плоскости;
  22. Figure 00000101
     - коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии камеры в вертикальной плоскости;
  23. Figure 00000102
    ;
  24. Figure 00000103
     - значения первого и второго столбцов матриц А 0 ,
  25. при этом значения коэффициентов радиальной дисторсии
    Figure 00000104
    , применяемых при нахождении
    Figure 00000105
    , и значения коэффициентов тангенциальной дисторсии
    Figure 00000106
    , применяемых при нахождении
    Figure 00000107
    ,
    Figure 00000108
    , задают из технических данных объектива применяемой камеры или определяют в процессе ее внутренней калибровки,
  26. по значениям матриц
    Figure 00000109
     и
    Figure 00000110
     вычисляют вектор скорректированных начальных координат
    Figure 00000111
  27. Figure 00000112
    ,
  28. где
    Figure 00000113
    ,
    Figure 00000114
     - скорректированные на величины радиальной и тангенциальной дисторсии начальные координаты изображения удаленной точки (измерительного щита) в системе координат камеры,
  29. если был выбран вариант осуществления коррекции по измерительному щиту, определяют расстояние Z до щита относительно оптического центра объектива камеры, например, путем распознавания на изображении Img 0 маркеров, формирования (аналогично порядку нахождения вектора
    Figure 00000115
    ) для каждого маркера соответствующего вектора
    Figure 00000116
     и (аналогично порядку нахождения вектора
    Figure 00000117
    ) вектора скорректированных координат
    Figure 00000118
    , где λ - порядковый номер маркера измерительного щита, вычисления по закону центральной проекции с учетом значений расстояний L между центрами маркеров на измерительном щите расстояний
    Figure 00000119
     до каждой пары маркеров
  30. Figure 00000120
  31. непосредственном вычислении величины Z как среднеарифметического значения найденных значений
    Figure 00000121
     ,
  32. осуществляют коррекцию параметров демпфирования привода вертикального наведения стабилизатора вооружения, для этого
  33. передают в блок управления стабилизатора вооружения (в цепи привода вертикального наведения) сигнал управления, представляющий собой последовательные положительные и отрицательные ступенчатые воздействия такой длительности и амплитуды, чтобы обеспечивались условие разгона вооружения до максимальной угловой скорости в вертикальной плоскости и его резкая остановка, например, сначала вверх, а затем вниз,
  34. при этом на каждом i-м из следующих за Img 0 изображениях Img i осуществляют поиск изображения указанного удаленной точки (измерительного щита), например, путем сканирования и нахождения положения изображения удаленной точки (измерительного щита) по максимуму двумерной корреляционной функции,
  35. аналогично порядку нахождения вектора начальных скорректированных координат
    Figure 00000111
    , соответствующего начальному положению изображения удаленной точки (измерительного щита) на изображении камеры, для каждого из следующих найденных i-х изображений удаленной точки (измерительного щита) находят действительные на момент съемки векторы скорректированных координат
  36. Figure 00000122
    ,
  37. для каждого из найденных векторов
    Figure 00000123
     и вектора начальных скорректированных координат
    Figure 00000111
     находят значения угловых отклонений вооружения относительно начального его положения в вертикальной плоскости согласно выражений:
  38. Figure 00000124
    ;
  39. Figure 00000125
  40. где α ∞ i , α i - i-е значения углов отклонения вооружения относительно начального положения соответственно при осуществлении коррекции по удаленной точке (α ∞ i ) и по измерительному щиту (α i );
  41. Figure 00000126
    - значения второго столбца вектора
    Figure 00000111
    ;
  42. Figure 00000127
    - значения второго и третьего столбцов i-х векторов
    Figure 00000128
    ;
  43. Z - расстояние до измерительного щита относительно оптического центра О К камеры К;
  44. Z П - расстояние от цапф вооружения (орудия) до дульного среза,
  45. по найденным значениям α ∞ i или α i для каждого из колебаний вооружения вследствие отработки приводами вертикального наведения стабилизатора вооружения сигналов управления строят переходные характеристики, оценивают по ним и сравнивают с заданными значениями параметры демпфирования, а именно величины первых перебегов и количество перебегов (колебаний),
  46. и если полученные параметры демпфирования привода вертикального наведения не соответствуют заданным значениям, то осуществляют изменение (в большую или меньшую сторону, в зависимости от измеренных параметров) величины сигналов обратной связи на определенную (выбранную для данного стабилизатора вооружения) величину,
  47. для чего передают измененные сигнал обратной связи на исполнительный элемент, например электронное сопротивление, блока управления стабилизатора вооружения (в контур вертикального наведения), изменяющее свое электрическое сопротивление, и, как следствие, передаточный коэффициент обратной связи привода вертикального наведения стабилизатора вооружения,
  48. передают еще один сигнал управления для отклонения вооружения в противоположную сторону, повторяют измерение параметров демпфирования в вертикальной плоскости, по результатам оценки измеренных параметров снова меняют передаточный коэффициент обратной связи,
  49. прекращение подачи сигналов управления и соответственно сигналов обратной связи для привода вертикального наведения осуществляют тогда, когда после очередного измерения выполнится условие соответствия измеренных параметров установленному уровню,
  50. после чего подают последний сигнал управления для возвращения вооружения в исходное состояние,
  51. осуществляют коррекцию параметров демпфирования привода горизонтального наведения стабилизатора вооружения,
  52. для чего передают в блок управления стабилизатора вооружения (в цепи привода горизонтального наведения) сигнал управления, обеспечивающий разгон башни в горизонтальной плоскости до перебросочной (максимальной) угловой скорости с резким торможением в конце, например, сначала влево затем вправо,
  53. при этом для всех j-х принятых с камеры изображений Img j вычисляют (аналогично порядку нахождения векторов
    Figure 00000129
    ) векторы
    Figure 00000130
  54. для каждого из найденных векторов
    Figure 00000131
     и начального вектора
    Figure 00000111
     находят значения угловых отклонений башни относительно начального его положения в горизонтальной плоскости согласно выражений:
  55. Figure 00000132
    ;
  56. Figure 00000133
  57. где β ∞ j , β j - j-е значения углов отклонения башни относительно начального положения соответственно при осуществлении коррекции по удаленной точке (β ∞ i ) и по измерительному щиту (β i );
  58. Figure 00000134
    - значения первого столбца вектора
    Figure 00000111
    ;
  59. Figure 00000135
    - значения первого и третьего столбцов j-х векторов
    Figure 00000136
    ;
  60. Z Б - расстояние от дульного среза орудия до центра вращения башни,
  61. по найденным значениям β ∞ j или β j для каждого из колебаний башни вследствие отработки приводами горизонтального наведения стабилизатора вооружения сигналов управления строят переходные характеристики,
  62. оценивают по ним и сравнивают с заданными значениями параметры демпфирования, а именно величины первых перебегов и количество перебегов (колебаний), и
  63. если полученные параметры демпфирования привода горизонтального наведения стабилизатора вооружения не соответствуют заданным значениям, то осуществляют изменение (в большую или меньшую сторону, в зависимости от измеренных параметров) величины сигналов обратной связи на определенную фиксированную (выбранную для данного стабилизатора вооружения) величину,
  64. передают еще один сигнал управления для отклонения башни в противолодочную стороны, повторяют измерение параметров демпфирования в горизонтальной плоскости, по результатам оценки измеренных параметров снова меняют передаточный коэффициент обратной связи привода горизонтального наведения,
  65. прекращение подачи сигналов управления и соответственно сигналов обратной связи для привода горизонтального наведения аналогично коррекции привода вертикального наведения осуществляют тогда, когда после очередного измерения будет выполнено соответствие измеренных параметров установленному уровню, что будет означать завершение коррекции привода горизонтального наведения,
  66. сохраняют данные (например, тип образца вооружения, его бортовой номер, длительность работы стабилизатора вооружения, условия проведения коррекции, данные об измеренных колебаниях, данные о количестве выработанных сигналов управления и обратной связи) о проведенной коррекции в памяти (например, памяти электронно-вычислительной машины) для возможности дальнейшей, в том числе с учетом данных с других образцов вооружения, статистической обработки.
RU2017117959A 2017-05-23 2017-05-23 Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения RU2667664C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117959A RU2667664C1 (ru) 2017-05-23 2017-05-23 Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117959A RU2667664C1 (ru) 2017-05-23 2017-05-23 Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667664C1 true RU2667664C1 (ru) 2018-09-24

Family

ID=63668871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117959A RU2667664C1 (ru) 2017-05-23 2017-05-23 Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667664C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203133U1 (ru) * 2020-08-13 2021-03-23 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Система защиты наземных робототехнических комплексов военного назначения
RU224104U1 (ru) * 2023-12-06 2024-03-18 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Устройство для измерения угловых отклонений ствола танковой пушки

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU5243U1 (ru) * 1996-08-23 1997-10-16 Конструкторское бюро транспортного машиностроения Учебный действующий стенд
RU2593931C1 (ru) * 2015-06-29 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Стабилизатор вооружения боевого модуля

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU5243U1 (ru) * 1996-08-23 1997-10-16 Конструкторское бюро транспортного машиностроения Учебный действующий стенд
RU2593931C1 (ru) * 2015-06-29 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Стабилизатор вооружения боевого модуля

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Разработка способов диагностирования стабилизаторов танкового вооружения, автоматической коррекции демпфирования приводов наведения стабилизатора вооружения". Интернет-журнал "Науковедение", т. 9, N 1, 03.03.2017. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Танк Т-72Б. - М.: Военное издательство, 1992. - С. 65-125. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203133U1 (ru) * 2020-08-13 2021-03-23 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Система защиты наземных робототехнических комплексов военного назначения
RU224104U1 (ru) * 2023-12-06 2024-03-18 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Устройство для измерения угловых отклонений ствола танковой пушки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6559931B2 (en) Three-dimensional (3-D) coordinate measuring method, 3-D coordinate measuring apparatus, and large-structure building method
US5208418A (en) Aligning method for a fire control device and apparatus for carrying out the alignment method
CN108507403B (zh) 基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置
CN109887025B (zh) 单目自调式火点三维定位方法与装置
CN104683725B (zh) 一种基于投影技术的射击定位自动校正系统及方法
CN113340277B (zh) 一种基于无人机倾斜摄影的高精度定位方法
CN104932535B (zh) 利用仿真系统对机载前视红外搜索设备闭环测试的方法
CN115546318B (zh) 一种自动高速弹道标定方法
CN108958256A (zh) 一种基于ssd物体检测模型的移动机器人视觉导航方法
CN110836616A (zh) 激光模拟射击弹着点准确定位的图像校正检测方法
US4760770A (en) Fire control systems
CN112254663A (zh) 一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统
RU2667664C1 (ru) Способ автоматической коррекции параметров стабилизатора вооружения
RU2695141C2 (ru) Способ автоматической выверки нулевых линий прицеливания оптико-электронных каналов прицелов бронетанкового вооружения
CN111260730A (zh) 一种利用基准传递原理的可变视轴视觉系统标定方法
RU2019101696A (ru) Способ внешнего целеуказания с индикацией целей для образцов бронетанкового вооружения
CN108489338B (zh) 红外导引头视线角速率精度测试方法及系统
CN113091512A (zh) 一种射击装置瞄准方法及装置
CN105910627A (zh) 用于空间视觉导航敏感器的动态模拟器
RU2712367C2 (ru) Способ внутреннего целеуказания с индикацией целей для образцов бронетанкового вооружения
KR102415483B1 (ko) 전투체계에서 함포를 배열하는 시스템 및 방법
CN114659523A (zh) 一种大范围高精度姿态测量方法及装置
DE102015101781B4 (de) Verfahren zur Nachführung einer parallaktischen Montierung
RU2715940C1 (ru) Способ стрельбы из бмд-4м в режиме внешнего целеуказания и система управления огнем для его осуществления
KR20190001728A (ko) 증강현실 기반 자세 측정 장치 및 방법

Legal Events

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

Effective date: 20190524