RU2708535C1

RU2708535C1 - Panoramic device

Info

Publication number: RU2708535C1
Application number: RU2018147259A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Микков; Лариса Анатольевна Хилькевич; Леонид Федорович Зеленин; Михаил Иванович Гундяк; Антон Владимирович Журавлев; Марина Петровна Владиславская; Олег Борисович Семенов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-12-09

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: panoramic device is made in the form of a fixed mounting platform, on which there is a horizontal rotation angle sensor and a horizontal direction motor, which provides rotation around the vertical axis of the rotary platform with a thermal imaging lens, in the focal plane of which there is a matrix photodetector. Vertical guidance hanger located on rotary platform is equipped with vertical rotation angle transducer and a vertical direction motor, which provides movement along the vertical direction of the thermal imaging lens, which is uniform for horizontal and vertical directions and with two replaceable lens units, alternately being pushed onto the optical axis. Rotatable stabilized platform with two degrees of freedom along axes of vertical and horizontal guidance is formed by rotary platform with vertical suspension, a vertical direction angle sensor, a vertical direction motor, a two-axis gyro installed in a vertical position suspension together with a horizontal direction angle sensor and a fixed mounting platform horizontal direction motor.

EFFECT: providing all-round viewing with constant and variable angular velocity, stabilization along horizontal and vertical lines of thermal imaging channel.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, к оптическим системам наблюдения и может быть использовано для бронетанковой техники, а так же в объектах, для которых необходим круговой обзор местности.The invention relates to optical instrumentation, in particular, to optical surveillance systems and can be used for armored vehicles, as well as in objects that require a circular view of the terrain.

Известно несколько приборов кругового обзора, а именно: прицел командира панорамный ПКП-К, прицел панорамный платформенного типа ПКП-ПТ, прицел командира панорамный для модуля разведывательно-огневого ПКП-МРО, система обнаружения и прицеливания оптико-электронная ОЭС ОП (каталог ОАО «ПЕЛЕНГ» «Специальная оптоэлектроника для бронетанковой техники», 2016 г.) и прибор панорамный разработки АО ВОМЗ, показанный на танковом биатлоне 2014 г. и на выставке «Армия 2015».Several circular viewing devices are known, namely: the commander’s panoramic sight PKP-K, the panoramic platform-type sight PKP-PT, the panoramic commander’s sight for the PKP-MRO reconnaissance and fire module, the optoelectronic OEC OP detection and aiming system (PELENG catalog ”“ Special optoelectronics for armored vehicles ”, 2016) and a panoramic device developed by VOMZ JSC, shown at the tank biathlon of 2014 and at the Army 2015 exhibition.

В прицеле командира панорамном ПКП-К два оптических канала для наблюдения за окружающим пространством: оптический телевизионный и оптический тепловизионный, каждый с тремя полями зрения - широким, узким и узким с электронным увеличением 2х. Но в данном прицеле отсутствует обзорный канал с полем зрения большим, чем в телевизионном и тепловизионном каналах у широких полей зрения. Каналы с обзорными полями зрения имеются в телевизионных каналах прицела панорамного платформенного типа ПКП-ПТ, прицела командира панорамного для модуля разведывательно-огневого ПКП-МРО, системы обнаружения и прицеливания оптико-электронной ОЭС ОП и в приборе панорамном разработки АО ВОМЗ. Телевизионные каналы данных приборов используются только в дневное время суток и при нормированных условиях - метеорологической дальности видения более 10 км и освещенности не менее 5000 лк, а при отсутствии обзорного поля зрения у прицелов с тепловизионными каналами уменьшается возможность обнаружения целей в ночное время.In the sight of the commander of the panoramic PKP-K, there are two optical channels for observing the surrounding space: optical television and optical thermal imaging, each with three fields of view - wide, narrow and narrow with an electronic magnification of 2x. But this sight does not have a viewing channel with a field of view greater than that in television and thermal imaging channels with wide fields of view. Channels with viewing fields of view are available on television channels of the PKP-PT panoramic platform-type sight, panoramic commander’s sight for the PKP-MRO reconnaissance and fire module, optical-electronic OES OP detection and aiming system, and in the panoramic development device of VOMZ JSC. The television channels of these devices are used only in the daytime and under normalized conditions - meteorological vision range of more than 10 km and illumination of at least 5000 lux, and in the absence of a viewing field of view for sights with thermal imaging channels, the ability to detect targets at night decreases.

В системе обнаружения и прицеливания оптико-электронной ОЭС ОП в тепловизионном канале реализованы три поля зрения: обзорное (25°х20°), широкое (10°х8,3°), узкое с электронным увеличением 2× (10°х1,6°). Но у этой системы тепловизионный канал обнаружения и прицеливания с узким полем зрения с электронным увеличением 2× (10°х1,6°) имеет небольшой угол обзора (1,6°) по вертикальному направлению, что уменьшает вероятность захвата цели и увеличивает вероятность ее потери.In the detection and aiming system of the optoelectronic OES OD in the thermal imaging channel, three fields of view are implemented: panoramic (25 ° x20 °), wide (10 ° x 8.3 °), narrow with an electronic magnification of 2 × (10 ° x 1.6 °) . But this system has a narrow-field thermal imaging detection and aiming channel with an electronic magnification of 2 × (10 ° x1.6 °) that has a small viewing angle (1.6 °) in the vertical direction, which reduces the likelihood of target capture and increases the likelihood of losing it .

Известен также способ кругового обзора матричным фотоприемным устройством и устройство для его осуществления, описанные в патенте РФ №2445644 С1, опубл. 20.03.2012, МПК F41G 1/34, G01S 17/88, G02B 23/02. Устройство содержит азимутальную платформу с приводом и блоком управления приводом, оптическую систему и матричное фотоприемное устройство (МФПУ). Оптическая система установлена на азимутальной платформе. МФПУ установлено в фокальной плоскости оптической системы. Оптический компенсатор размещен перед МФПУ на поворотной платформе с датчиком угла поворота и выполнен в виде преломляющей призмы с четным числом N граней. Вход блока формирования синхросигналов соединен с датчиком угла, а выход - с входом кадровой синхронизации МФПУ. Ось поворотной платформы соединена с осью азимутальной платформы мультипликатором. Изобретение основано на формировании кадров электронного изображения с помощью матричного фотоприемного устройства при сканировании окружающего пространства с постоянной угловой скоростью с компенсированием смещения оптического изображения в фокальной плоскости объектива вращением оптического элемента - оптической призмы. Но у данного устройства реализовано одно поле зрения, что ограничивает поисковые возможности оператора, отсутствует система обзора по углу места, отсутствуют системы стабилизации по азимуту и углу места, отсутствуют системы наведения линии визирования по азимуту и углу места.There is also a method of circular viewing by a matrix photodetector and a device for its implementation, described in RF patent No. 2445644 C1, publ. 03/20/2012, IPC F41G 1/34, G01S 17/88, G02B 23/02. The device comprises an azimuthal platform with a drive and a drive control unit, an optical system and an array photodetector (MFP). The optical system is installed on an azimuth platform. MFP installed in the focal plane of the optical system. An optical compensator is placed in front of the MFP on a turntable with a rotation angle sensor and is made in the form of a refracting prism with an even number N of faces. The input of the block for generating clock signals is connected to the angle sensor, and the output to the input of frame synchronization of the MFP. The axis of the turntable is connected to the axis of the azimuthal platform by a multiplier. The invention is based on the formation of electronic image frames using a matrix photodetector when scanning the surrounding space with a constant angular velocity with compensation for the displacement of the optical image in the focal plane of the lens by rotation of the optical element - the optical prism. But this device has one field of view, which limits the search capabilities of the operator, there is no viewing system in elevation, there are no stabilization systems in azimuth and elevation, and there are no systems for guiding the line of sight in azimuth and elevation.

Наиболее близкой по технической сущности является широкопольная инфракрасная система кругового обзора, описанная в патенте РФ №2189049, опубликованном 10.09.2002, МПК F41G 1/34, G01S 3/78. Изобретение относится к технике ИК-систем наблюдения объектов по их собственному тепловому излучению в реальном масштабе времени. Система содержит установленные на платформе, вращающейся вокруг вертикальной оси, две ИК-оптические системы, выполненные в виде ИК-объективов и соответствующих им входных плоских зеркал с приводами и датчиками углов их разворота, которые оптическим переключателем поочередно сопрягаются с общим N-элементным приемником ИК-излучения, последовательно соединенным с N-канальным блоком предварительных усилителей, N-канальным аналого-цифровым преобразователем, электронным коммутатором, формирователем информационного сигнала и каналом передачи информации. Система содержит также блок управления приводами, блок формирования координат и расположенное вне платформы устройство отображения информации, связанное с каналом передачи информации. Достигаемым техническим результатом является повышение эффективности наблюдения ИК-систем кругового обзора за счет увеличения поля систематического обзора по вертикали при сохранении темпа обновления информации изменением наклона входного плоского зеркала (перемещением линии визирования) одной из упомянутых ИК-оптических систем во время обзора, проводимого другой ИК-оптической системы. Но у данной широкопольной инфракрасной системы кругового обзора происходит поочередный обзор пространства двумя одинаковыми ИК-оптическими системами попеременно работающими с одним общим N-элементным приемником ИК-излучения из-за чего может быть не обнаружена цель, находящаяся в зоне обзора неработающей ИК-оптической системы, отсутствуют системы стабилизации по горизонтальному и вертикальному направлениям, отсутствуют системы наведения линии визирования по горизонтальному и вертикальному направлениям.The closest in technical essence is the wide-field infrared circular viewing system described in RF patent No. 2189049, published 10.09.2002, IPC F41G 1/34, G01S 3/78. The invention relates to techniques for infrared systems for observing objects by their own thermal radiation in real time. The system contains two infrared optical systems mounted on a platform rotating around a vertical axis, made in the form of infrared lenses and their corresponding input flat mirrors with actuators and angle sensors, which are alternately paired with a common N-element IR receiver by an optical switch radiation connected in series with the N-channel block of preamplifiers, N-channel analog-to-digital converter, electronic switch, driver of the information signal and the channel before Get information. The system also includes a drive control unit, a coordinate generation unit and an information display device located outside the platform associated with the information transmission channel. Achievable technical result is to increase the efficiency of observing IR circular viewing systems by increasing the vertical systematic field of view while maintaining the rate of updating information by changing the slope of the input flat mirror (moving the line of sight) of one of the mentioned IR optical systems during a survey conducted by another IR optical system. But in this wide-field infrared circular viewing system, space is alternately reviewed by two identical IR optical systems alternately working with one common N-element infrared radiation receiver, because of which a target located in the field of view of an inoperative IR optical system may not be detected, there are no stabilization systems in horizontal and vertical directions; there are no systems for guiding the line of sight in horizontal and vertical directions.

Задача изобретения - расширение поисковых возможностей оператора, позволяющих проводить наблюдения стабилизированным полем зрения в любое время суток, в том числе в полной темноте, и при любых условиях видимости тепловизионным объективом с тремя оптическими полями зрения и с четвертым узким полем зрения с электронным увеличением.The objective of the invention is the expansion of the search capabilities of the operator, allowing observations of a stable field of view at any time of the day, including in total darkness, and under any conditions of visibility with a thermal imaging lens with three optical fields of view and with a fourth narrow field of view with electronic zoom.

Технический результат - создание прибора панорамного, обеспечивающего круговой обзор местности, как с постоянной, так и с переменной угловой скоростью, стабилизированным по двум направлениям горизонтальному и вертикальному тепловизионным каналом с тремя оптическими полями зрения: узким, широким и обзорным, формируемыми сменными блоками линз, и с четвертым узким полем зрения с электронным увеличением.The technical result is the creation of a panoramic device that provides a circular overview of the terrain, both with constant and variable angular velocity, stabilized in two directions by a horizontal and vertical thermal imaging channel with three optical fields of view: narrow, wide and panoramic, formed by interchangeable lens units, and with a fourth narrow field of view with electronic magnification.

Это достигается тем, что в приборе панорамном, выполненным в виде неподвижной монтажной платформы, на которой расположены датчик угла поворота горизонтального направления и двигатель горизонтального направления, обеспечивающий вращение вокруг вертикальной оси поворотной платформе с тепловизионным объективом, в фокальной плоскости которого установлено матричное фотоприемное устройство, кроме того, в подвесе вертикального наведения, расположенном на поворотной платформе закреплены датчик угла поворота вертикального направления и двигатель вертикального направления, обеспечивающий перемещение по вертикальному направлению тепловизионному объективу, в отличие от известного, тепловизионный объектив выполнен единым и для горизонтального и для вертикального направлений, и кроме того, тепловизионный объектив выполнен с двумя сменными линзовыми блоками, поочередно вбрасываемыми на оптическую ось, образуя тепловизионный объектив с тремя дискретно переключаемыми фокусными расстояниями, а поворотная стабилизированная платформа с двумя степенями свободы по оси вертикального наведения и по оси горизонтального наведения для обзора окружающего пространства, как с постоянной, так и с переменной угловой скоростью одновременно по двум направлениям, образована поворотной платформой с подвесом вертикального направления, датчиком угла поворота вертикального направления, двигателем вертикального направления, двухосевым гироскопом, установленным в подвесе вертикального направления вместе с датчиком угла поворота горизонтального направления и двигателем горизонтального направления неподвижной монтажной платформы.This is achieved by the fact that in the panoramic device, made in the form of a fixed mounting platform, on which there is a horizontal angle sensor and a horizontal engine, which rotates around the vertical axis of the rotating platform with a thermal imaging lens, in the focal plane of which a photodetector array is installed, except in addition, in the vertical guidance suspension located on the turntable, the vertical angle rotation sensor is fixed and a vertical directional actuator providing vertical movement of a thermal imaging lens, in contrast to the known one, a thermal imaging lens is made uniform for both horizontal and vertical directions, and in addition, a thermal imaging lens is made with two interchangeable lens units that are alternately thrown onto the optical axis, forming a thermal imaging lens a lens with three discretely switched focal lengths, and a rotary stabilized platform with two degrees of freedom along the vertical axis steel guidance and along the axis of horizontal guidance to review the surrounding space, both with constant and with variable angular velocity simultaneously in two directions, is formed by a rotary platform with a vertical suspension, a vertical angle sensor, a vertical engine, a two-axis gyroscope installed in vertical suspension together with a horizontal angle sensor and a horizontal engine fixed installation second platform.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 представлена функциональная схема прибора панорамного;- in FIG. 1 shows a functional diagram of a panoramic device;

- на фиг. 2 представлена функциональная схема поворотной стабилизированной платформы;- in FIG. 2 is a functional diagram of a stabilized turntable;

- на фиг. 3 показано конструктивное исполнение поворотной стабилизированной платформы прибора панорамного.- in FIG. 3 shows the design of the stabilized stabilized platform of the panoramic device.

Прибор панорамный (фиг. 1) состоит из неподвижной монтажной платформы 1, устанавленной снаружи объекта применения (например, на башне танка, боевой машины пехоты или на корпусе бронетранспортера), и поворотной стабилизированной платформы 2, вращающейся вместе с защитным колпаком 3 вокруг вертикальной оси. На защитном колпаке 3 выполнено отверстие закрытое защитным стеклом 4. Поворот поворотной стабилизированной платформы 2 по горизонтальному направлению, происходит с помощью, расположенного на неподвижной монтажной платформе 1, двигателя 5 горизонтального направления, на роторе 6 которого закреплена поворотная стабилизированная платформа 2. Ротор 6 механически связан с ротором датчика угла поворота 7 горизонтального направления. Стабилизацию по горизонтальному и вертикальному направлениям обеспечивают два одноосных Кориолисовых вибрационных гироскопа 8 и 9. Гироскопы 8,9 и блок электронный 10 образуют двухосевой гироскоп 11, электрически связанный с модулем 12 управления двухосевым гироскопом 11. Оси чувствительности гироскопов 8 и 9 устанавливаются в начальном положении параллельно осям стабилизации. Ось чувствительности гироскопа 8 параллельна вертикальной оси, а ось чувствительности гироскопа 9 параллельна горизонтальной оси. Гироскопы 8, 9, блок электронный 10, модуль 12 управления двухосевым гироскопом 11 закреплены на устройстве приемном 13, который вращается вокруг горизонтальной оси в подвесе 14 вертикального направления закрепленном на поворотной стабилизированной платформе 2. Двигатель 5 горизонтального направления выполняет функции датчика момента и моментного двигателя разгрузки горизонтального направления. С гироскопа 8 через блок электронный 10 на модуль 12 управления двухосевым гироскопом 11 поступают аналоговые сигналы пропорциональные угловой скорости вращения поворотной стабилизированной платформы 2 вокруг вертикальной оси. С гироскопа 9 через блок электронный 10 на модуль 12 управления двухосевым гироскопом 11 поступают аналоговые сигналы пропорциональные угловой скорости вращения устройства приемного 13 вокруг горизонтальной оси.The panoramic device (Fig. 1) consists of a fixed mounting platform 1 installed on the outside of the application (for example, on a tank turret, infantry fighting vehicle or on the armored personnel carrier), and a stabilized rotary platform 2, rotating together with a protective cap 3 around a vertical axis. A hole closed by a protective glass 4 is made on the protective cap 3. The rotation of the stabilized stabilizing platform 2 in the horizontal direction is performed using the horizontal motor 5 located on the fixed mounting platform 1, on the rotor 6 of which the stabilized stabilized platform 2 is fixed. Rotor 6 is mechanically connected with the rotor of the angle sensor 7 horizontal direction. Horizontal and vertical stabilization is provided by two uniaxial Coriolis vibration gyroscopes 8 and 9. The gyroscopes 8,9 and the electronic unit 10 form a two-axis gyroscope 11, electrically connected to the control module 12 of the two-axis gyroscope 11. The sensitivity axes of the gyroscopes 8 and 9 are installed in parallel in the initial position stabilization axes. The sensitivity axis of the gyroscope 8 is parallel to the vertical axis, and the sensitivity axis of the gyroscope 9 is parallel to the horizontal axis. Gyroscopes 8, 9, an electronic unit 10, a biaxial gyroscope control module 12 are mounted on a receiving device 13, which rotates around a horizontal axis in a vertical suspension 14 mounted on a stabilized rotary platform 2. The horizontal engine 5 performs the functions of a torque sensor and a torque unloading motor horizontal direction. From the gyroscope 8 through the electronic unit 10 to the control module 12 of the biaxial gyroscope 11 receives analog signals proportional to the angular velocity of rotation of the rotary stabilized platform 2 around the vertical axis. From the gyroscope 9 through the electronic unit 10 to the control module 12 of the biaxial gyroscope 11 receives analog signals proportional to the angular speed of rotation of the receiving device 13 around the horizontal axis.

В процессе работы на поворотную стабилизированную платформу 2 действуют внешние возмущающие моменты, силы трения в подшипниках и вращающихся контактных устройствах, которые стремятся отклонить поворотную стабилизированную платформу 2 от заданного положения. Эти возмущающие моменты воспринимаются гироскопами 8 и 9 в виде противодействующего момента гироскопических сил и угла поворота гироскопа по оси прецессии, который посредством датчика угла преобразуется в управляющий сигнал системы разгрузки и поступает в модуль 12 управления двухосевым гироскопом 11, который формирует сигналы в блок разгрузки 15 горизонтального направления, закрепленный в неподвижной монтажной платформе 1, и в модуль разгрузки 16 вертикального направления, закрепленный на поворотной стабилизированной платформе 2.In the process, the stabilized rotary platform 2 is affected by external disturbing moments, friction forces in bearings and rotating contact devices, which tend to deflect the stabilized rotary platform 2 from a given position. These disturbing moments are perceived by the gyroscopes 8 and 9 as the opposing moment of the gyroscopic forces and the angle of rotation of the gyroscope along the precession axis, which is converted by the angle sensor into a control signal of the unloading system and fed to the control module 12 of the two-axis gyroscope 11, which generates signals to the unloading unit 15 of the horizontal directions, fixed in the fixed mounting platform 1, and in the unloading module 16 of the vertical direction, mounted on a rotary stabilized platform 2.

Сигналы с блока разгрузки 15 горизонтального направления после преобразования поступают в виде сигналов управления на двигатель 5 горизонтального направления, который развивает моменты разгрузки, равные по величине и противоположные по направлению возмущающим моментам, действующим вокруг вертикальной оси поворотной стабилизированной платформы 2 при вращения устройства приемного 13 вокруг горизонтальной оси, и внешним возмущающим моментам, действующим вокруг вертикальной оси при угловых и/или линейных перемещениях объекта применения. При уравновешивании моментов вокруг вертикальной оси сохраняется стабилизированное положение линии визирования. Гироскоп 8, блок электронный 10, модуль 12 управления гироскопом 11, блок разгрузки 15 горизонтального направления, датчик угла поворота 7 горизонтального направления, двигатель 5 горизонтального направления образуют систему управления с обратной связью, в которой линия визирования сохраняет свое угловое положение неизменным.The signals from the horizontal unloading unit 15 after conversion are sent in the form of control signals to the horizontal direction motor 5, which develops unloading moments equal in magnitude and opposite in direction to disturbing moments acting around the vertical axis of the stabilized stabilized platform 2 when the receiving device 13 is rotated around the horizontal axis, and external disturbing moments acting around the vertical axis during angular and / or linear movements of the application . When balancing moments around the vertical axis, a stable position of the line of sight is maintained. A gyroscope 8, an electronic unit 10, a gyroscope control module 12, a horizontal discharge unloading unit 15, a horizontal rotation angle sensor 7, a horizontal direction motor 5 form a feedback control system in which the line of sight keeps its angular position unchanged.

Управление прибором панорамным проводится с помощью панели управления 17 и блока управления 18, размещаемыми внутри объекта применения. Для изменения скорости вращения поворотной стабилизированной платформы 2 вокруг вертикальной оси, оператор через панель управления 17 передает на блок управления 18 сигнал об уменьшении или увеличении скорости вращения, а блок управления 18 вырабатывает сигналы управления двигателем 5 горизонтального направления, принимает и обрабатывает сигналы датчика угла поворота 7 горизонтального направления. При этом линия визирования стабилизирована.Management of the panoramic device is carried out using the control panel 17 and the control unit 18, placed inside the application. To change the rotation speed of the stabilized turntable 2 around the vertical axis, the operator through the control panel 17 transmits to the control unit 18 a signal to decrease or increase the rotation speed, and the control unit 18 generates horizontal motor control signals 5, receives and processes the signals of the rotation angle sensor 7 horizontal direction. In this case, the line of sight is stabilized.

В устройстве приемном 13 закреплен тепловизионный объектив 19, матричное фотоприемное устройство 20, блок обработки сигналов 21, модуль 22 обработки и преобразования данных. Тепловизионный объектив 19 включает общий для трех оптических полей зрения блок линз 23 и сменные блоки линз 24, 25, вводимые в оптическую систему узкого поля зрения для формирования двух дополнительных оптических полей зрения: сменный блок линз 24 вместе с оптической системой узкого поля зрения формирует широкое поле зрения, сменный блок линз 25 вместе с оптической системой узкого поля зрения формирует обзорное поле зрения. Фокальная плоскость тепловизионного объектива 19 совмещена с чувствительными площадками матричного фотоприемного устройства 20, и оптическое изображение местности преобразовывается в электрические сигналы, принимаемые блоком обработки сигналов 21, который преобразует их в видеосигналы и передает на модуль 22 обработки и преобразования данных.In the receiving device 13, a thermal imaging lens 19, a matrix photodetector 20, a signal processing unit 21, a data processing and conversion module 22 are fixed. The thermal imaging lens 19 includes a block of lenses 23 common for three optical fields of view and interchangeable lens blocks 24, 25 introduced into the optical system of a narrow field of view to form two additional optical fields of vision: the interchangeable lens unit 24 together with the optical system of a narrow field of view forms a wide field of view, the interchangeable lens unit 25 together with the optical system of a narrow field of view forms a field of view. The focal plane of the thermal imaging lens 19 is aligned with the sensitive areas of the matrix photodetector 20, and the optical image of the area is converted into electrical signals received by the signal processing unit 21, which converts them into video signals and transfers them to the data processing and conversion module 22.

На фиг. 2 изображен тепловизионный объектив 19 на входе, которого расположен общий для трех оптических полей зрения блок линз 23 и фокусирующая линза 26, расположенная перед блоком линз 27, служащим для переноса изображения из фокальной плоскости тепловизионного объектива 19 на чувствительные площадки матричного фотоприемного устройства 20. Блок линз 23, фокусирующая линза 26, блок линз 27 образуют оптическую систему узкого поля зрения. Сменные блоки линз 24, 25 выведены из оптической схемы. Для смены полей зрения по команде оператора с панели управления 17 на блок управления 18 поступает сигнал о вводе в оптическую систему тепловизионного объектива 19 сменного блока 24 или сменного блока 25. Из блока управления 18 команда поступает на модуль 22 обработки и преобразования данных, который дает команду на включение двигателя 28 расположенного внутри тепловизионного объектива 19 для поочередного вбрасывания сменных блоков линз 24 или 25 до совмещения оптической оси одного из сменных блоков с оптической осью узкого поля зрения. При фокусировке тепловизионного объектива 19 на конечное расстояние оператор с помощью панели управления 17 через блок управления 18 подает сигнал на модуль 22 обработки и преобразования данных, который включает двигатель фокусировки 29, расположенный внутри тепловизионного объектива 19 и служащий для перемещения фокусирующей линзы 26. Фокусировка тепловизионного объектива 19 при изменении температуры окружающей среды и при наблюдении объекта на бесконечности производится автоматически по заложенной программе.In FIG. 2 shows a thermal imaging lens 19 at the entrance, which has a lens block 23 common to the three optical fields of view and a focusing lens 26 located in front of the lens block 27, which serves to transfer the image from the focal plane of the thermal lens 19 to the sensitive areas of the photodetector matrix 20. The lens block 23, the focusing lens 26, the lens unit 27 form a narrow field of view optical system. Interchangeable lens blocks 24, 25 are derived from the optical circuit. To change the field of view at the command of the operator from the control panel 17, a signal is sent to the control unit 18 to enter the optical system of the thermal imaging lens 19 of the replaceable unit 24 or the replaceable unit 25. From the control unit 18, the command is sent to the data processing and conversion module 22, which gives the command to turn on the engine 28 located inside the thermal imaging lens 19 for alternately throwing in interchangeable lens units 24 or 25 to align the optical axis of one of the interchangeable units with the optical axis of a narrow field of view. When focusing the thermal lens 19 to a finite distance, the operator uses the control panel 17 through the control unit 18 to send a signal to the data processing and conversion module 22, which includes a focusing engine 29 located inside the thermal lens 19 and used to move the focusing lens 26. Focusing the thermal lens 19, when the ambient temperature changes and when observing an object at infinity, it is performed automatically according to the program laid down.

В подвесе 14 вертикального наведения, расположенном на поворотной стабилизированной платформе 2, закреплены датчик угла поворота 30 вертикального направления и двигатель 31 вертикального направления, выполняющий функции датчика момента и моментного двигателя разгрузки вертикального направления и обеспечивающий вращение устройства приемного 13 с закрепленным на нем тепловизионным объективом 19 вокруг горизонтальной оси. Внешние возмущающие моменты воспринимаются гироскопом 9 в виде противодействующего момента гироскопических сил и угла поворота гироскопа по оси прецессии, который посредством датчика угла поворота 30 вертикального направления преобразуется в управляющий сигнал системы разгрузки и поступает в модуль 12 управления двухосевым гироскопом 11, который формирует сигналы в модуль разгрузки 16 вертикального направления. Сигналы с модуля разгрузки 16 вертикального направления после преобразования поступают в виде сигналов управления на двигатель 31 вертикального направления, который развивает моменты разгрузки, равные по величине и противоположные по направлению возмущающим моментам, действующим вокруг горизонтальной оси при вращении поворотной стабилизированной платформы 2 вокруг вертикальной оси, и внешним возмущающим моментам, действующим вокруг горизонтальной оси при угловых и/или линейных перемещениях объекта применения. При уравновешивании моментов вокруг горизонтальной оси сохраняется стабилизированное положение линии визирования. Гироскоп 9, блок электронный 10, модуль 12 управления гироскопом 11, модуль разгрузки 16 вертикального направления, датчик угла поворота 30 вертикального направления, двигатель 31 вертикального направления образуют систему управления с обратной связью, в которой линия визирования сохраняет свое угловое положение неизменным. Модуль 22 обработки и преобразования данных формирует сигналы служебной информации: центральный знак, подвижный и неподвижный штрихи измерения дальности, цифровое значение дальности, информацию о режимах работы прибора панорамного, формирует узкое поле зрения с электронным увеличением, формирует аналоговый видеосигнал по ГОСТ 7845-92 (для черно-белого изображения) с наложенной служебной информацией и передает на блок управления 18, с которого по команде с панели управления 17 на видеосмотровое устройство 32, установленное внутри объекта применения, передается видеоизображение местности с наложенной служебной информацией одного из полей зрения тепловизионного объектива 19 или узкого поля зрения с электронным увеличением по выбору оператора. Центральный знак предназначен для наведения на цель, после чего производится передача целеуказания на вооружение по данным датчика угла поворота 7. Измерение дальности производится методом «база на цель»: наложением на нижнюю часть изображения цели неподвижного штриха и перемещением подвижного штриха до верхней части изображения. Высота цели в телевизионных строках сравнивается с данными о высоте цели в телевизионных строках на определенном расстоянии, введенными в модуль 22 обработки и преобразования данных, производится вычисление и дальность выводится в строке служебной информации на видеосмотровом устройстве 32.In the vertical guidance suspension 14 located on the stabilized rotary platform 2, a vertical angle sensor 30 and a vertical direction motor 31 are fixed, which act as a torque sensor and a vertical unloading torque motor and rotate the receiving device 13 with a thermal imaging lens 19 around it horizontal axis. External disturbing moments are perceived by the gyroscope 9 as the opposing moment of the gyroscopic forces and the angle of rotation of the gyroscope along the precession axis, which is converted by the sensor of the angle of rotation 30 of the vertical direction into a control signal of the unloading system and fed to the control module 12 of the two-axis gyroscope 11, which generates signals to the unloading module 16 vertical directions. The signals from the vertical unloading module 16 after conversion are sent as control signals to the vertical direction motor 31, which develops unloading moments equal in magnitude and opposite in direction to the disturbing moments acting around the horizontal axis when the stabilized turntable 2 rotates around the vertical axis, and external disturbing moments acting around the horizontal axis during angular and / or linear movements of the application. When balancing moments around the horizontal axis, a stable position of the line of sight is maintained. The gyroscope 9, the electronic unit 10, the gyroscope control module 12 11, the discharge module 16 of the vertical direction, the angle sensor 30 of the vertical direction, the vertical engine 31 form a feedback control system in which the line of sight keeps its angular position unchanged. The data processing and conversion module 22 generates service information signals: a central sign, a movable and fixed range measuring strokes, a digital range value, information about the panoramic instrument operating modes, generates a narrow field of view with electronic magnification, generates an analog video signal in accordance with GOST 7845-92 (for black-and-white image) with superimposed service information and transmits to the control unit 18, from which, on command from the control panel 17 to the video viewing device 32 installed inside the object In the event of a change, a video image of the area with superimposed service information of one of the fields of view of the thermal imaging lens 19 or a narrow field of view with electronic zoom at the choice of the operator is transmitted. The central sign is intended for aiming at the target, after which the target designation is transmitted to the armament according to the angle sensor 7. The range is measured using the “base on target” method: by applying a fixed stroke to the bottom of the target image and moving the moving bar to the top of the image. The height of the target in the television lines is compared with the data on the height of the target in the television lines at a certain distance, entered into the data processing and conversion module 22, the calculation is made and the range is displayed in the service information line on the video viewing device 32.

На фиг. 3 показано конструктивное исполнение механизма смены кратности и конструктивное исполнение поворотной стабилизированной платформы 2 прибора панорамного. Смена кратности происходит при повороте барабана 33 двигателем 28. В барабан 33 установлены сменные блоки линз 24 и 25. Отверстие 34 в барабане 33 служит для прохода светового потока от блока линз 23 при узком поле зрения. Для смены полей зрения по команде оператора двигатель 28 поворачивает барабан 33 и в оптическую систему узкого поля зрения объектива вводится поочередно сменные блоки линз 24 и 25, формирующие широкое поле зрения и обзорное поле зрения соответственно. При вводе сменных блоков линз 24 или 25 в оптическую систему узкого поля зрения меняется увеличение (кратность) тепловизионного объектива 19. В четвертом отверстии барабана 33 установлена калибровочная линза 35, при вводе которой в оптическую систему тепловизионного объектива 19 изображение местности в плоскости чувствительных элементов матричного фотоприемного устройства 20 преобразовывается в изображение однородного фона с одинаковой яркостью по всему полю зрения и с каждого чувствительного элемента на блок обработки сигналов 21 поступают электрические сигналы одинаковой величины, то есть происходит выравнивание (калибровка) уровней сигналов каждого элемента, что необходимо, для исключения, при проведении обзора пространства после вывода из оптической системы калибровочной линзы 35, наложения изображения одного участка местности на другой вследствие инерционности чувствительных площадок.In FIG. 3 shows the design of the mechanism for changing the multiplicity and the design of the stable stabilized platform 2 of the panoramic device. The multiplicity changes when the drum 33 is rotated by the engine 28. Interchangeable lens blocks 24 and 25 are installed in the drum 33. The hole 34 in the drum 33 serves to pass the light flux from the lens block 23 with a narrow field of view. To change the field of view at the command of the operator, the engine 28 rotates the drum 33 and alternately interchangeable lens units 24 and 25 are introduced into the optical system of the narrow field of view of the lens, forming a wide field of view and a field of view, respectively. When inserting interchangeable lens blocks 24 or 25 into the optical system of a narrow field of view, the magnification (magnification) of the thermal imaging lens 19 changes. A calibration lens 35 is installed in the fourth hole of the drum 33, and when it is inserted into the optical system of the thermal imaging lens 19, the image of the area is in the plane of the sensitive elements of the photodetector matrix device 20 is converted into an image of a uniform background with the same brightness over the entire field of view and from each sensitive element to the signal processing unit 21 t electric signals of the same magnitude, that is, leveling (calibration) of the signal levels of each element occurs, which is necessary to exclude, when conducting a survey of the space after the calibration lens 35 is withdrawn from the optical system, overlaying an image of one area on another due to the inertia of sensitive areas.

Поворотная стабилизированная платформа 2 прибора панорамного включает в себя подвес 14 вертикального наведения, вращающийся вместе с ротором 6 двигателя 5 горизонтального направления неподвижной монтажной платформы 1 и ротором 36 датчика угла поворота 7, вокруг вертикальной оси в подшипниках 37 и 38, и состоящий из обоймы 39 механически связанной с обоймой 40, к которой закреплен подвес 14 вертикального наведения. В подвесе 14 вертикального наведения в подшипниках 41 и 42 вокруг горизонтальной оси вместе с ротором 43 датчика угла поворота 30 вертикального направления и ротором 44 двигателя 31 вертикального направления вращается устройство приемное 13. Таким образом, двухплоскостную стабилизацию полей зрения (линии визирования) и наведение линии визирования обеспечивает поворотная стабилизированная платформа 2 с двумя степенями свободы: по оси вертикального наведения и по оси горизонтального наведения. Разъем 45 предназначен для электрической связи прибора панорамного с блоком управления 18.The stabilized pivoting platform 2 of the panoramic device includes a vertical guidance suspension 14 that rotates together with the rotor 6 of the horizontal directional motor 5 of the stationary mounting platform 1 and the rotor 36 of the rotation angle sensor 7, around a vertical axis in bearings 37 and 38, and consisting of a cage 39 mechanically associated with the clip 40, to which the suspension 14 is mounted vertical guidance. In the suspension of vertical guidance 14 in bearings 41 and 42 around the horizontal axis, together with the rotor 43 of the angle sensor 30 of the vertical direction and the rotor 44 of the engine 31 of the vertical direction, the receiving device 13 is rotated. Thus, two-plane stabilization of the visual fields (line of sight) and guidance of the line of sight provides a stable stabilized platform 2 with two degrees of freedom: along the axis of vertical guidance and along the axis of horizontal guidance. Connector 45 is designed for electrical connection of the panoramic device with the control unit 18.

Работает прибор панорамный следующим образом.The panoramic device works as follows.

Оператор после включения прибора панорамного с панели управления 17 наблюдает за местностью по видеосмотровому устройству 32, начиная с обзорного поля зрения со сменным блоком линз 25 и, при необходимости, переключается на широкое поле зрения со сменным блоком линз 24 или на узкое поле зрения с общим блоком линз 23. Для более детального рассмотрения объектов оператор с панели управления 17 переключается на узкое поле зрения с электронным увеличением, которое формируется из узкого оптического поля зрения с двух кратным увеличением изображения. При непрерывном вращении вокруг вертикальной оси на двигатель 31 вертикального направления поступает сигнал на развитие момента, препятствующего прецессированию устройства приемного 13 вокруг горизонтальной оси и линия визирования сохраняет свое угловое положение относительно горизонта неизменным. Для обзора по вертикальному направлению на двигатель 31 по вертикальному направлению поступает управляющий сигнал о повороте устройства приемного 13 вокруг горизонтальной оси на необходимый угол, и линия визирования занимает новое положение относительно горизонта. Для наведения на цель с управляющей обмотки двигателя 5 горизонтального направления снимается напряжение, и линия визирования занимает положение около цели. Наведение на цель производится подачей напряжения на двигатель 31 вертикального направления для поворота устройства приемного 13 и смещения линии визирования по вертикали, при этом поворотная стабилизированная платформа 2 начинает прецессировать вокруг вертикальной оси и линия визирования будет смещаться по горизонту до совмещения с целью. После снятия сигнала управления линия визирования займет новое стабилизированное положение. В зависимости от положения цели относительно линии визирования возможна подача напряжения на двигатель 5 горизонтального направления и прецессировать будет устройство приемное 13 вокруг горизонтальной оси.After turning on the panoramic device from the control panel 17, the operator monitors the terrain through the video viewing device 32, starting from the viewing field of view with the interchangeable lens unit 25 and, if necessary, switches to a wide field of view with the interchangeable lens unit 24 or to a narrow field of view with a common unit lenses 23. For a more detailed examination of objects, the operator from the control panel 17 switches to a narrow field of view with electronic magnification, which is formed from a narrow optical field of view with two times the image magnification. With continuous rotation around the vertical axis, a signal is received to the vertical engine 31 to develop a moment that impedes the precession of the receiving device 13 around the horizontal axis and the line of sight maintains its angular position relative to the horizon unchanged. For viewing in the vertical direction, the motor 31 in the vertical direction receives a control signal about the rotation of the receiving device 13 around the horizontal axis by the required angle, and the line of sight takes a new position relative to the horizon. To aim at the target from the control winding of the horizontal motor 5, the voltage is removed, and the line of sight occupies a position near the target. Aiming at the target is carried out by applying voltage to the vertical engine 31 to rotate the receiving device 13 and to shift the line of sight vertically, while the stabilized rotary platform 2 begins to precess around the vertical axis and the line of sight will shift horizontally to align with the target. After the control signal is removed, the line of sight will occupy a new stabilized position. Depending on the position of the target relative to the line of sight, it is possible to supply voltage to the horizontal engine 5 and the receiving device 13 will precess on the horizontal axis.

Таким образом создан прибор панорамный, работающий в инфракрасном диапазоне, обеспечивающий работу в четырех полях зрения: узком (3°х2,25°), широком (9°х6,73), обзорном (24°х18°), узком поле зрения с электронным увеличением (1,5°x1,12°), имеющий независимую двухосевую стабилизацию полей зрения по вертикальному и горизонтальному направлениям, с круговым обзором местности, как с постоянной, так и с переменной угловой скоростью одновременно по двум направлениям, в увеличении дальности обнаружения и распознавания цели в ночных условиях за счет применения тепловизионного объектива и четырех полей зрения;Thus, a panoramic device was created, operating in the infrared range, providing operation in four fields of view: narrow (3 ° x2.25 °), wide (9 ° x6.73), panoramic (24 ° x18 °), narrow field of view with electronic increase (1.5 ° x1.12 °), which has independent biaxial stabilization of the visual fields in vertical and horizontal directions, with a circular view of the terrain, both with constant and variable angular velocity simultaneously in two directions, in increasing the detection and recognition range goals at night due to applied I thermal lens and four fields of view;

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в возможности работы в четырех полях зрения: трех оптических - узком, широком и обзорном полях зрения, а также узком поле зрения с электронным увеличением; в обеспечении двухосевой стабилизации полей зрения (линии визирования); в увеличении дальности обнаружения и распознавания цели в ночных условиях за счет применения четырех полей зрения; в возможности измерения дальности до цели методом «база на цель» с выводом измеренной дальности в служебной строке на экране видеосмотрового устройства; в упрощении конструкции за счет исключения телевизионного объектива как в приборах аналогах, исключения входных плоских зеркал и их приводов с датчиками углов их разворота как в ближайшем аналоге, и в расширении функциональных свойств прибора панорамного за счет применения тепловизионного объектива с четырьмя полями зрения, обеспечивающего возможность круглосуточной работы в любых сложных условиях видимости, при пониженной прозрачности атмосферы, дымах, маскирующих завесах и пр., а также в полной темноте.The positive effect of the proposed technical solution lies in the possibility of working in four fields of view: three optical fields - narrow, wide and panoramic fields of view, as well as a narrow field of view with electronic magnification; in ensuring biaxial stabilization of the fields of view (line of sight); in increasing the range of detection and recognition of targets at night due to the use of four fields of view; the possibility of measuring the distance to the target using the “base on target” method with the output of the measured range in the service line on the screen of the video viewing device; in simplifying the design by eliminating the television lens as in analogue devices, excluding input flat mirrors and their drives with angle sensors as in the closest analogue, and in expanding the functional properties of the panoramic device through the use of a thermal imaging lens with four fields of view, providing the possibility of round-the-clock work in any difficult conditions of visibility, with reduced transparency of the atmosphere, smoke, masking curtains, etc., as well as in complete darkness.

Claims

The panoramic device, made in the form of a fixed mounting platform, on which there is a horizontal rotation angle sensor and a horizontal engine, which provides rotation around the vertical axis of the rotary platform with a thermal imaging lens, in the focal plane of which a photodetector array is installed, in addition, in a vertical guidance suspension located on the turntable, the sensor of the angle of rotation of the vertical direction and the vertical engine on an arrangement providing vertical movement of the thermal imaging lens, characterized in that the thermal imaging lens is made uniform for both horizontal and vertical directions, and in addition, the thermal imaging lens is made with two interchangeable lens units, alternately thrown onto the optical axis, forming a thermal imaging lens with three discretely switched focal lengths, and a rotary stabilized platform with two degrees of freedom along the axis of vertical guidance and along the axis horizontal guidance to review the surrounding space with both constant and variable angular velocity simultaneously in two directions is formed by a rotary platform with a vertical suspension, a vertical angle sensor, a vertical engine, a two-axis gyroscope installed in a vertical suspension together with an angle sensor turning the horizontal direction and the horizontal direction motor of the fixed mounting platform.