RU2775579C2 - Fire control system for armoured vehicles - Google Patents

Fire control system for armoured vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2775579C2
RU2775579C2 RU2020140490A RU2020140490A RU2775579C2 RU 2775579 C2 RU2775579 C2 RU 2775579C2 RU 2020140490 A RU2020140490 A RU 2020140490A RU 2020140490 A RU2020140490 A RU 2020140490A RU 2775579 C2 RU2775579 C2 RU 2775579C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cameras
coordinates
image
memory
camera
Prior art date
Application number
RU2020140490A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020140490A (en
Inventor
Алексей Владимирович Зубарь
Андрей Валерьевич Шаргин
Александр Сергеевич Кайсин
Василий Иванович Кирнос
Эдуард Александрович Гейнце
Арслан Ильясович Абдуллаев
Андрей Николаевич Поздеев
Original Assignee
Алексей Владимирович Зубарь
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Владимирович Зубарь filed Critical Алексей Владимирович Зубарь
Publication of RU2020140490A publication Critical patent/RU2020140490A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2775579C2 publication Critical patent/RU2775579C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: weapons.
SUBSTANCE: fire control system (FCS) for armoured vehicles (AV) comprises commander's (CS) and gunner's (GS) sights with laser rangefinders, a back-up gunner's sight (BUGS), a digital processing unit (DPU), horizontal and vertical sight-aiming sensors, an external video surveillance system (EVSS), a tower sensor, a high-speed data bus, video viewing equipment (VVE), remote controls, and commander's and gunner's control panels. The DPU constitutes a remote computer containing a data storage memory and a measuring application stored on a machine-readable medium. The measuring application comprises a data exchange module, a calibration module, an interface module, an auto-tracking module, a module for increasing the resolution of camera images, modules for reading and recording internal and external parameters, respectively, a mutual orientation module.
EFFECT: increase in the survival rate of AV on the battlefield, increase in the reliability of the FC, increase in the speed of measurement, increase in the firing accuracy, preliminary generation of solutions for the commander in a combat situation.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области бронетанкового вооружения (БТВ) и может быть использовано для осуществления пассивного определения параметров (координат, дальностей, размеров, скоростей и направления движения) обнаруженных целей и важных объектов на танках, боевых машинах пехоты, бронетранспортерах, артиллерийских системах и наземных роботизированных, в том числе автономных и дистанционно управляемых разведывательно-ударных комплексах военного назначения, и т.п. Изобретение рассчитано прежде всего на современные образцы БТВ с цифровыми оптико-электронными системами прицеливания и видеонаблюдения. Реализация предлагаемой системы управления огнем (СУО) возможна при разработке новых и в ходе модернизации существующих образцов БТВ и в целом направлено на повышение показателей их тактико-технических характеристик.The invention relates to the field of armored weapons (APW) and can be used to passively determine the parameters (coordinates, ranges, sizes, speeds and directions of movement) of detected targets and important objects on tanks, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, artillery systems and ground robotic, including autonomous and remotely controlled reconnaissance and strike complexes for military purposes, etc. The invention is intended primarily for modern armored vehicles with digital optoelectronic aiming and video surveillance systems. The implementation of the proposed fire control system (FCS) is possible in the development of new and in the course of modernization of existing models of armored personnel carriers and is generally aimed at improving their performance characteristics.

Современные СУО образцов БТВ представляют собой сложные комбинированные системы, в состав которых входят вооружение, прицельно-наблюдательный комплекс и другие системы, взаимодействующие между собой в процессе работы. При этом состав прицельно-наблюдательного комплекса (ПНК), даже в новейших перспективных образцах БТВ остается практически неизменным, традиционно включающем прицелы командира и наводчика, а также обеспечивающую их работу аппаратуру. В некоторых случаях к ним добавляется зенитный прицел, прицел-дублер наводчика или автомат сопровождения целей. Также для обеспечения обзора экипажу все чаще вместо или дополнительно к триплексам применяются видеокамеры, расположенные по периметру боевой бронированной машины. Классическим для СУО существующих образцов БТВ является применение лазерных дальномеров (ЛД). Определяется это их высокими точностными характеристиками, надежностью, компактностью аппаратуры и реальными перспективами ее улучшения за счет микроминиатюризации элементной базы, а также простотой процесса измерения дальности, не требующего специальных качеств и подготовки операторов.Modern control systems for armored personnel carriers are complex combined systems, which include weapons, sighting and observation systems and other systems that interact with each other during operation. At the same time, the composition of the sighting and observation system (PNK), even in the latest promising models of armored vehicles, remains practically unchanged, traditionally including the sights of the commander and gunner, as well as the equipment that ensures their operation. In some cases, an anti-aircraft sight, a gunner's backup sight, or a target tracking machine are added to them. Also, to provide a view to the crew, video cameras located around the perimeter of an armored combat vehicle are increasingly being used instead of or in addition to triplexes. The classic for the LMS of existing ATV models is the use of laser rangefinders (LD). This is determined by their high accuracy characteristics, reliability, compactness of the equipment and real prospects for its improvement due to the microminiaturization of the element base, as well as the simplicity of the range measurement process that does not require special qualities and training of operators.

Так, отдаленным аналогом к заявляемому изобретению является комплекс управления вооружением танка (Пат. РФ на изобретение №2226664, МПК 7 F41G 5/24, опубл. 10.04.2004 г. по заявке №2002110205/02 от 17.04.2002 г., Конструкторское бюро транспортного машиностроения), содержащий стабилизатор вооружения пушки с приводом в плоскости вертикального наведения и приводом башни, электронный баллистический вычислитель, комплекс механизма заряжания, рабочие места наводчика и командира, основной прицел наводчика и панорамный прицел командира с оптическим, тепловизионным и дальномерным каналами, пультами управления линиями визирования прицелов, дисплеями визуального отображения информации и переключателями, унифицированный электронный моноблок, многофункциональный пульт, дисплей с элементами переключения режимов и регулировок изображения, с электрическими выключателями, с пультом управления линией визирования прицела. Данное изобретение обеспечивает повышение технических и эксплуатационных характеристик комплекса управления вооружением танка с обеспечением наводчику и командиру равных функциональных возможностей в управлении огнем и улучшение эргономики рабочих мест.So, a distant analogue to the claimed invention is the tank weapon control complex (Pat. RF for the invention No. 2226664, IPC 7 F41G 5/24, publ. 10.04.2004, according to application No. transport engineering), containing a gun armament stabilizer with a drive in the vertical guidance plane and a turret drive, an electronic ballistic computer, a loading mechanism complex, gunner and commander jobs, a gunner’s main sight and a commander’s panoramic sight with optical, thermal imaging and rangefinding channels, line control panels sights, displays of visual display of information and switches, a unified electronic monoblock, a multifunctional control panel, a display with elements for switching modes and image adjustments, with electrical switches, with a control panel for the line of sight of the sight. This invention provides an increase in the technical and operational characteristics of the tank weapon control complex, providing the gunner and commander with equal functionality in fire control and improving the ergonomics of workplaces.

Недостатком является то, что данная система не позволяет решать задачи интеллектуальной многоканальной обработки видеоизображений из-за наличия только тепловизионных, оптических и дальномерных каналов в прицелах.The disadvantage is that this system does not allow solving the problems of intelligent multi-channel processing of video images due to the presence of only thermal imaging, optical and ranging channels in the sights.

В качестве аналога также может быть рассмотрена компьютерно-телевизионная система управления стрельбой (Пат. РФ на изобретение №2226319, МПК 7 H04N 5/33, G06F 19/00, G06F 171:00, опубл. 27.03.2004 г. по заявке №2002113719/09 от 28.05.2002 г., патентообладатель Московское конструкторское бюро «Электрон»), содержащая двухканальный телевизионный прицел, лазерный дальномер, баллистический вычислитель, датчик давления, датчик температуры и влажности, датчик силы и направления ветра, датчик угла места цели, датчик точки надира. Данное изобретение качественно повышает точность стрельбы за счет максимального учета влияющих на точность стрельбы факторов.As an analogue, a computer-television fire control system can also be considered (Pat. RF for the invention No. 2226319, IPC 7 H04N 5/33, G06F 19/00, G06F 171:00, publ. 27.03.2004, according to application No. 2002113719 /09 dated May 28, 2002, patent holder Moscow Design Bureau Electron), containing a two-channel television sight, a laser range finder, a ballistic computer, a pressure sensor, a temperature and humidity sensor, a wind force and direction sensor, a target elevation angle sensor, a point sensor nadir. This invention qualitatively improves the accuracy of shooting due to the maximum consideration of the factors affecting the accuracy of shooting.

Недостатком данной системы является то, что данная система не позволяет обеспечивать прием и одновременную обработку двух видеосигналов и решать задачу интерактивного захвата и сопровождения объекта.The disadvantage of this system is that this system does not allow for the reception and simultaneous processing of two video signals and solve the problem of interactive capture and tracking of the object.

Более близким аналогом к заявляемому изобретению является интеллектуальная СУО боевой машины (Пат. РФ на полезную модель №98237 МПК F41G 5/00, опубл. 10.10.2010 г. по заявке №2010121999/02 от 10.10.2010 г., патентообладатель Открытое акционерное общество «Научно-конструкторское бюро вычислительных систем»), содержащая прицел наводчика многоканальный тепловизионный, прицел командира панорамный, датчики, блок управления стабилизатора вооружения, блок управления системы управления дополнительным вооружением, блок управления автомата заряжания, автоматизированные рабочие места наводчика и командира, прицел-дублер телевизионный, видеосистему кругового обзора, блок сопряжения датчиков, блок коммутации видеосигналов, многофункциональный блок управления, два мультиплексных канала информационного обмена.A closer analogue to the claimed invention is an intelligent control system of a combat vehicle (Pat. RF for utility model No. 98237 IPC F41G 5/00, published on 10.10.2010 according to application No. 2010121999/02 dated 10.10.2010, patent holder Open Joint Stock Company "Scientific and Design Bureau of Computing Systems"), containing a gunner's multi-channel thermal imaging sight, a commander's panoramic sight, sensors, a weapon stabilizer control unit, an additional weapons control system control unit, an automatic loader control unit, gunner's and commander's automated workstations, a television backup sight , a surround view video system, a sensor interface unit, a video signal switching unit, a multifunctional control unit, two multiplex information exchange channels.

При этом работа данной СУО невозможна при отказе средств обработки видеоизображений, что существенно снижает надежность системы.At the same time, the operation of this OMS is impossible if the means of processing video images fail, which significantly reduces the reliability of the system.

Еще более близким аналогом изобретения по п. 1 является СУО боевой машины (Пат. РФ на полезную модель №134624, МПК 7 F41G 5/24, опубл. 20.11.2013 по заявке 2013130584/28 от 02.07.2013, патентообладатели Открытое акционерное общество «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения» и Открытое акционерное общество «Научно-конструкторское бюро вычислительных систем»), содержащая прицел наводчика многоканальный, прицел командира панорамный, прицел-дублер телевизионный, блок коммутации видеосигналов, блок управления системы управления дистанционной пулеметной установкой, видеосмотровые устройства командира и наводчика и пульты командира и наводчика, датчики, учитывающие положение пушки, положение башни, датчик крена и тангажа, датчик ветра, датчик изгиба ствола пушки, датчик скорости, мультиплексный канал информационного обмена, блок управления автомата заряжания, блок управления стабилизацией вооружения, блок цифровой обработки видеоизображений, пульт загрузки, пульт управления системы управления огнем боевой машины и автомата заряжания, аппаратуру сопряжения и ввода поправок, мультиплексный канал информационного обмена, цифровой канал информационного обмена типа RS 422 и цифровой канал информационного обмена типа CAN.An even closer analogue of the invention according to claim 1 is the SLA of a combat vehicle (Pat. RF for utility model No. 134624, IPC 7 F41G 5/24, published on November 20, 2013 according to application 2013130584/28 dated July 2, 2013, patent holders Open Joint Stock Company " Ural Design Bureau of Transport Engineering" and Open Joint-Stock Company "Scientific Design Bureau of Computing Systems") containing a gunner's multi-channel sight, a commander's panoramic sight, an understudy television sight, a video signal switching unit, a remote machine gun control system control unit, commander's video viewing devices and gunner and commander and gunner consoles, sensors that take into account the position of the gun, the position of the tower, the roll and pitch sensor, the wind sensor, the gun barrel bend sensor, the speed sensor, the multiplex information exchange channel, the automatic loader control unit, the armament stabilization control unit, the digital processing unit video image, download console, remote control i fire control systems of a combat vehicle and an automatic loader, interface and correction equipment, a multiplex information exchange channel, a digital information exchange channel of the RS 422 type and a digital information exchange channel of the CAN type.

Недостатки этой СУО заключаются в необеспечении эффективного поражения всей номенклатуры целей, предназначенных для БМ рассматриваемого типа, возможности использования специального оружия для каждого типа цели, невозможности дистанционного управления основным вооружением, отсутствии управляемого оружия с независимой от основного оружия стабилизацией, недостаточно высокой надежности системы обнаружения и сопровождения целей из-за отсутствия дублирования этих процессов.The disadvantages of this SLA are that it does not ensure the effective destruction of the entire range of targets intended for BM of the type in question, the possibility of using special weapons for each type of target, the impossibility of remote control of the main weapons, the absence of guided weapons with stabilization independent of the main weapon, insufficiently high reliability of the detection and tracking system goals due to the lack of duplication of these processes.

В качестве прототипа выбрана СУО (Пат. РФ на изобретение №92718186 F41H 7/02, F41G 5/24, F41G 3/00, F41F 3/04, опубл. 31.03.2020 г. по заявке №2018144399, от 14.12.2018 г., патентообладатель Открытое акционерное общество «Российская Федерация в лице Министерства обороны РФ»), содержащая прицел наводчика, прицел командира, блок управления системы наведения вооружения, блок обработки видеоизображения, видеомодули наводчика и командира, пульты командира и наводчика, датчики, учитывающие положение башни и пушки, датчик крена и тангажа, датчики ветра, скорости носителя, дополнительно введены второй блок обработки видеоизображения, устройства ввода наводчика и командира, блок управления автоматикой, блок управления пушкой, блок управления пусковой установкой малого калибра, блок управления пусковой установкой большего калибра, комплекс дистанционного управления временем подрыва снаряда, блок управления автоматизированным рабочим местом, датчик температуры заряда, измеритель состояния атмосферы, блок защиты и коммутации, вращающееся контактное устройство, цифровые каналы информационного обмена CAN, цифровой и аналоговый видеоканалы. Блок управления автоматикой содержит модуль вычисления баллистических поправок, модуль управления видеомодулем, модуль управления автоматикой, блок сопряжения, вторичный источник питания и стабилизатор тока. Изобретение решает задачи повышения точности и эффективности стрельбы, а также поисковые возможности СУО.The MSA was chosen as a prototype (Pat. RF for the invention No. 92718186 F41H 7/02, F41G 5/24, F41G 3/00, F41F 3/04, publ. ., patent holder Open Joint Stock Company "Russian Federation represented by the Ministry of Defense of the Russian Federation"), containing a gunner's sight, a commander's sight, a weapon guidance system control unit, a video image processing unit, gunner's and commander's video modules, commander's and gunner's consoles, sensors that take into account the position of the turret and guns, roll and pitch sensor, wind and carrier speed sensors, additionally introduced a second video image processing unit, gunner and commander input devices, automation control unit, gun control unit, small-caliber launcher control unit, larger-caliber launcher control unit, remote control complex projectile detonation time control, automated workstation control unit, charge temperature sensor, atmospheric state meter ry, protection and switching unit, rotating contact device, CAN digital information exchange channels, digital and analog video channels. The automation control unit contains a ballistic correction calculation module, a video module control module, an automation control module, an interface unit, a secondary power source and a current stabilizer. The invention solves the problem of improving the accuracy and efficiency of firing, as well as the search capabilities of the SLA.

Основной недостаток как аналогов, так и прототипа заключается в малых показателях скрытности работы СУО, связанных с применением в его составе ЛД.The main disadvantage of both analogues and the prototype lies in the low levels of secrecy of the OMS associated with the use of LD in its composition.

Так, основываясь на активном принципе действия лазерных дальномеров, с целью повышения боевой живучести вооружения и военной техники активно разрабатываются как специальные покрытия и маскировочные сети, частично поглощающие и рассеивающие лазерное излучение, так и системы оптико-электронного подавления, позволяющее с помощью оптических датчиков, установленные на объекте выявлять как сам факт измерения, так и определять направление на работающее лазерное устройство дальнометрирования или целеуказания.Thus, based on the active principle of operation of laser rangefinders, in order to increase the combat survivability of weapons and military equipment, both special coatings and camouflage nets are being actively developed, which partially absorb and scatter laser radiation, as well as optoelectronic suppression systems, which allow, using optical sensors, installed on the object to reveal both the fact of measurement itself and to determine the direction to the operating laser ranging or target designation device.

На сегодняшний день такими системами оснащены образцы бронетанкового вооружения как отечественных вооруженных сил, так и армий ведущих стран мира.To date, such systems are equipped with samples of armored weapons of both the domestic armed forces and the armies of the leading countries of the world.

С применением систем предупреждения о лазерном облучении значительно теряется эффект неожиданности при проведении первого огневого контакта с противником, который имеет возможность организовывать противодействие системе наведения. При этом сама дислокация образца БТВ будет в значительной степени обнаружена еще до открытия огня, что отрицательно может сказаться на его живучести, вследствие организации встречного огневого воздействия. Вместе с этим даже с учетом дублирования ЛД у наводчика и командира бронеобъекта данное средство - единственное. Это, в свою очередь, означает, что при выходе из строя или в случаях неблагоприятных для лазерного излучения внешних условий, таких как дождь, туман, пылевая буря, аэрозольная завеса, в том числе и его перегреве СУО не сможет обеспечить высокую вероятность поражения цели из-за снижения точности или невозможности измерения дальности. Кроме этого исключительное применение ЛД в связи с невозможностью определения дальностей, координат и параметров движения одновременно нескольких целей накладывает ограничение на возможность реализации в составе СУО интеллектуальной системы визуального анализа изображений, предназначенной для предварительной подготовки правильного решения для командира в сложившейся боевой обстановке.With the use of warning systems for laser irradiation, the effect of surprise is significantly lost during the first fire contact with the enemy, who has the ability to organize countermeasures to the guidance system. At the same time, the dislocation of the ATV sample itself will be largely detected even before the opening of fire, which may adversely affect its survivability due to the organization of a counter fire effect. At the same time, even taking into account the duplication of LDs for the gunner and the commander of the armored vehicle, this tool is the only one. This, in turn, means that in the event of a failure or in cases of external conditions unfavorable for laser radiation, such as rain, fog, a dust storm, an aerosol screen, including its overheating, the FCS will not be able to provide a high probability of hitting a target from - for reducing the accuracy or impossibility of measuring the range. In addition, the exclusive use of LD due to the impossibility of determining the ranges, coordinates and movement parameters of several targets simultaneously imposes a limitation on the possibility of implementing an intelligent visual image analysis system as part of the LMS, designed to prepare the correct solution for the commander in the current combat situation.

В связи с этим, на практике особенно при боестолкновении с технологически развитым противником будут возникать ситуации, когда успешное применение танкового вооружения, в системах наведения которого используются лазерные устройства измерения дальности, по объектам, оснащенным средствами предупреждения о лазерном облучении, а также в условиях низкой прозрачности атмосферы или малой эффективной поверхности рассеивания цели может оказаться малоэффективным, особенно, когда приоритетно обеспечение скрытности своих намерений и действий.In this regard, in practice, especially in a combat with a technologically advanced enemy, situations will arise when the successful use of tank weapons, in the guidance systems of which laser range measuring devices are used, against objects equipped with laser irradiation warning devices, as well as in conditions of low transparency atmosphere or a small effective dispersion surface of the target may be ineffective, especially when it is a priority to ensure the secrecy of one's intentions and actions.

Исходя из этого задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации дополнительно к штатным лазерным средствам для СУО современных образцов БТВ возможности в реальном масштабе времени определения дальностей, координат и параметров движения всех обнаруженных целей и важных объектов без воздействия на них активным излучением.Based on this, the task to be solved by the claimed invention is to implement, in addition to the standard laser tools for the FCS of modern ATV models, the possibility of real-time determination of the ranges, coordinates and motion parameters of all detected targets and important objects without exposing them to active radiation.

Решение данной задачи достигается за счет:The solution to this problem is achieved through:

- размещения на образце БТВ системы внешнего видеонаблюдения, обеспечивающей совместно со штатными прицелами многократное перекрытие своими полями зрения обозреваемого пространства вокруг бронеобъекта;- placement of an external video surveillance system on the ATV sample, which, together with standard sights, provides multiple overlapping of the monitored space around the armored object with its fields of view;

- расширения функциональных возможностей блока цифровой обработки СУО путем введения в него дополнительных программно исполняемых модулей, обеспечивающих комплексную автоматическую обработку видеоизображений с оптико-электронных каналов прицелов, приборов и камер внешнего видеонаблюдения бронеобъекта.- expanding the functionality of the digital processing unit of the control system by introducing additional software-executable modules into it that provide comprehensive automatic processing of video images from optical-electronic channels of sights, devices and cameras for external video surveillance of an armored object.

Основными техническими результатами, обеспечиваемыми приведенной совокупностью признаков, является:The main technical results provided by the above set of features are:

- повышение показателей скрытности работы СУО, и как следствие повышение живучести образца БТВ на поле боя, за счет снижения эффективности, принимаемых противоборствующей стороной мер, средств и автоматических систем противодействия системам наведения с лазерными дальномерами и целеуказателями;- increasing the indicators of the secrecy of the operation of the SLA, and as a result, increasing the survivability of the ATV model on the battlefield, due to a decrease in the effectiveness of the measures taken by the opposing side, means and automatic systems to counter guidance systems with laser rangefinders and target designators;

- повышение надежности работы СУО за счет обеспечения возможности определения дальностей, координат и параметров целей и важных объектов в ситуациях, когда применение ЛД невозможно (перегрев, выход из строя) или малоэффективно (аэрозольная или дымовая завеса, малая эффективная поверхность рассеивания объекта и т.п.);- increasing the reliability of the OMS by providing the ability to determine the ranges, coordinates and parameters of targets and important objects in situations where the use of LD is impossible (overheating, failure) or ineffective (aerosol or smoke screen, small effective dispersion surface of the object, etc. .);

- повышение скорости проведения измерений до множества целей или важных объектов за счет отсутствия необходимости последовательного наведения на каждый из обнаруженных объектов центральной прицельной марки прицела;- increasing the speed of measurements to a variety of targets or important objects due to the absence of the need for sequential guidance on each of the detected objects of the central aiming mark of the sight;

- увеличение количества анализируемых информационных признаков при вычислении установок для стрельбы (что способствует возможности повышения точности стрельбы) и при реализации в составе СУО интеллектуальной системы визуального анализа изображений, предназначенной для предварительной подготовки решения для командира в сложившейся боевой обстановке.- an increase in the number of analyzed information features when calculating settings for firing (which contributes to the possibility of improving the accuracy of firing) and when implementing an intelligent system for visual image analysis as part of the LMS, designed for preliminary preparation of a solution for the commander in the current combat situation.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:The invention is illustrated by drawings, which do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the claims of this invention, but are only illustrative materials of a particular case of execution:

на фиг. 1 показан состав описываемой СУО с учетом достижения заявленного технического результата;in fig. 1 shows the composition of the described SLA, taking into account the achievement of the claimed technical result;

на фиг. 2 иллюстрируется взаимное положение системы координат образца БТВ и системы координат его башни;in fig. 2 illustrates the mutual position of the coordinate system of the BTV sample and the coordinate system of its tower;

на фиг. 3 показан вариант размещения камер системы внешнего видеонаблюдения на башне образца БТВ;in fig. 3 shows a variant of placement of cameras of the external video surveillance system on the tower of the BTV sample;

на фиг. 4 иллюстрируется понятие ближнего и дальнего измерительного пространства, получаемого при пересечении полей зрения камер прицелов и СВВН;in fig. 4 illustrates the concept of the near and far measuring space obtained by crossing the fields of view of the cameras of sights and UHVN;

на фиг. 5 показан состав блока цифровой обработки, обеспечивающего цифровую обработку изображений и определение параметров целей;in fig. 5 shows the composition of the digital processing unit, which provides digital image processing and determination of target parameters;

на фиг. 6 иллюстрируются понятия внутренних параметров камеры, размещение и ориентация ее системы координат относительно цифрового изображения;in fig. 6 illustrates the concepts of internal parameters of a camera, the placement and orientation of its coordinate system relative to the digital image;

на фиг. 7 показан пример формы управления изображением.in fig. 7 shows an example of an image control form.

Описываемая СУО с учетом получаемых технических результатов должна содержать по крайней мере (Фиг. 1):The described SLA, taking into account the technical results obtained, must contain at least (Fig. 1):

- прицелы командира 1 и наводчика 2 (ПК и ПН);- sights of commander 1 and gunner 2 (PC and PN);

- прицел-дублер наводчика 5 (ПДН) (на чертежах не показан);- sight-understudy gunner 5 (PDN) (not shown in the drawings);

- систему внешнего видеонаблюдения 15 (СВВН);- external video surveillance system 15 (SVVN);

- датчики 2, 4, 6 наведения головных блоков ПК 1, ПН 2 и ПДН 5;- sensors 2, 4, 6 pointing head units PK 1, PN 2 and PDN 5;

- пульты управления командира 7 и наводчика 8 (ПУК и ПУН);- control panels for commander 7 and gunner 8 (PUK and PUN);

- шину данных 9;- data bus 9;

- панели управления командира 11 и наводчика 12 (ПнУК и ПнУН);- control panels of the commander 11 and gunner 12 (PnUK and PnUN);

- видеосмотровые устройства (ВСУ) командира 13 и наводчика 14;- video viewing devices (VSU) commander 13 and gunner 14;

- блок цифровой обработки 10 (БЦО);- digital processing unit 10 (DPC);

- датчик башни 9 (ДБ),- tower sensor 9 (DB),

- а также прочие подсистемы и датчики 16, обеспечивающие выполнение всего перечня функциональных возможностей и эффективную работу современных СУО, но не связанные непосредственно с достигаемыми техническими результатами заявленного изобретения.- as well as other subsystems and sensors 16 that ensure the implementation of the entire list of functionality and the efficient operation of modern OMS, but are not directly related to the achieved technical results of the claimed invention.

Шина данных 10 является последовательной информационной шиной, выполненной с возможностью подключения дополнительных информационно-исполнительных блоков, а также групп пространственно разнесенных электронных устройств или систем и осуществления информационного высокоскоростного обмена между ними с использованием резервных пачек данных основного протокола либо информационного обмена по своим протоколам, либо через шлюзы.The data bus 10 is a serial information bus, configured to connect additional information-executive units, as well as groups of spatially separated electronic devices or systems and carry out high-speed information exchange between them using backup data packets of the main protocol or information exchange according to their protocols, or through gateways.

К шине данных 10 своими информационными выходами через соответствующие протоколы подсоединены прицелы 1, 3, 5, датчики 2, 4, 6, 9, пульты 7, 8, БЦО 10, СВВН 15 и прочие подсистемы и датчики 16.Sights 1, 3, 5, sensors 2, 4, 6, 9, consoles 7, 8, BCO 10, SVVN 15 and other subsystems and sensors 16 are connected to the data bus 10 with their information outputs through the appropriate protocols.

ПК 1 может иметь модульную или перископическую конструкцию, выполняется в панорамном исполнении с двухплоскостной независимой стабилизацией поля зрения и содержит по крайней мере цифровые телевизионный и тепловизионный каналы, а также лазерный дальномер. ПК 1 устанавливается в бронированном контейнере с защитным стеклом на башне 17 бронеобъекта (Фиг. 2). Кроме этого ПК 1 должен быть оснащен датчиками 2 вертикального и горизонтального наведения (ВН и ГН), обеспечивающими получение текущих значений углов βПК, αПК отклонения оптической оси прицела от начального (нулевого) положения, соответственно, в вертикальной и горизонтальной плоскостях.PC 1 can have a modular or periscopic design, is made in a panoramic design with a two-plane independent stabilization of the field of view and contains at least digital television and thermal imaging channels, as well as a laser rangefinder. PC 1 is installed in an armored container with protective glass on the tower 17 of the armored object (Fig. 2). In addition, PC 1 must be equipped with vertical and horizontal guidance sensors 2 (VN and GN), which provide the current values of the angles β PC , α PC of deviation of the optical axis of the sight from the initial (zero) position, respectively, in the vertical and horizontal planes.

ПУК 3 предназначен для наведения центральной прицельной марки ПК 1 на обнаруженные цели, перемещения поля зрения ПК 1 при проведении поиска целей и осуществления стрельбы командиром бронеобъекта из пулеметной установки ПК 1 или основного вооружения при включении режима дублированного управления вооружением.PUK 3 is intended for pointing the PK 1 central aiming mark at detected targets, moving the PK 1 field of view when searching for targets, and firing by the armored object commander from the PK 1 machine gun mount or the main armament when the dual weapon control mode is turned on.

ПН 3 может иметь модульную или перископическую конструкцию, выполняется многоканальным с двухплоскостной независимой стабилизацией поля зрения с цифровыми телевизионным и тепловизионным каналами, лазерным дальномером и каналом управления ракетой. ПН 3 устанавливается в бронированном контейнере с защитным стеклом на башне 17 бронеобъекта. ПН 3 должен быть оснащен датчиками 4 вертикального и горизонтального наведения (ВН и ГН), обеспечивающими получение текущих значений углов βПН, αПН отклонения оптической оси прицела от начального (нулевого) положения, соответственно, в вертикальной и горизонтальной плоскостях.PN 3 can have a modular or periscopic design, it is multi-channel with two-plane independent stabilization of the field of view with digital television and thermal imaging channels, a laser rangefinder and a missile control channel. PN 3 is installed in an armored container with protective glass on the tower 17 of the armored vehicle. PN 3 must be equipped with vertical and horizontal guidance sensors 4 (VN and GN) that provide the current values of the angles β PN , α PN of deviation of the optical axis of the sight from the initial (zero) position, respectively, in the vertical and horizontal planes.

ПУН 8 предназначен для наведения центральной прицельной марки ПН 3 на обнаруженные цели, перемещения поля зрения ПН 3 при проведении поиска целей и осуществления стрельбы из основного вооружения управляемыми и неуправляемыми боеприпасами.PUN 8 is intended for pointing the PN 3 central aiming mark at detected targets, moving the PN 3 field of view when searching for targets and firing from the main armament with guided and unguided munitions.

ПДН 5 предназначается для ведения стрельбы из основного вооружения бронеобъекта в случае выхода из строя или повреждения основного ПН 3. ПДН 5 выполняется с зависимой от вооружения или независимой стабилизацией поля зрения и оснащается телевизионной и/или тепловизионной цифровой камерой. В случае, если ПДН 5 выполняется с независимой стабилизацией поля зрения, то он также оснащается датчиками 6 наведения ВН и ГН.PDN 5 is intended for firing from the main armament of an armored vehicle in case of failure or damage to the main PN 3. PDN 5 is performed with weapon-dependent or independent stabilization of the field of view and is equipped with a television and / or thermal imaging digital camera. If PDN 5 is performed with independent stabilization of the field of view, then it is also equipped with sensors 6 pointing HV and GN.

Датчик 9 башни (ДБ) представляет собой устройство, предназначенное для определения текущего значения угла βБ положения системы координат (СК) СК 18 башни 17 бронеобъекта относительно СК 19 его корпуса 20 (Фиг. 2). При этом под СК 17 понимается СК OБXБYБZБ своим началом расположенная в геометрическом центре плоскости погона башни 17, осью ОБХБ направленная вперед в сторону основного вооружения, осью OБYБ - влево, а осью OБZБ -строго вверх башни 17. Под СК 19 понимается СК OБМXБМYБМZ своим началом совпадающая с геометрическим центром плоскости погона башни 17, осью OБМХБМ направленная вперед в сторону переднего бронелиста корпуса 20, осью OБYБ - в сторону левого бронелиста корпуса 20, а осью OБZБ - строго вверх башни 17.The sensor 9 of the tower (DB) is a device designed to determine the current value of the angle β B of the position of the coordinate system (SC) of the SC 18 of the tower 17 of the armored object relative to the SC 19 of its body 20 (Fig. 2). At the same time, SK 17 is understood as SK O B X B Y B Z B with its origin located in the geometric center of the plane of the shoulder strap of the tower 17, with the axis O B X B directed forward towards the main armament, the axis O B Y B - to the left, and the axis O B Z B - strictly up tower 17. Under SK 19 is understood SK O BM X BM Y BM Z MB with its origin coinciding with the geometric center of the plane of the shoulder strap of the tower 17, axis O BM X BM directed forward towards the front armor plate of the hull 20, axis O B Y B - towards the left armor plate of the hull 20, and with the axis O B Z B - strictly upwards of the tower 17.

СВВН 15 предназначена для обеспечения кругового обзора для членов экипажа образца БТВ и представляет собой некоторое количество стабилизированных или нестабилизированных цифровых видеокамер (цифровых приборов видеонаблюдения), размещенных внутри бронированных сменных контейнеров с защитными стеклами на башне 17 бронеобъекта (Фиг. 3) так, чтобы с одной стороны обеспечивалось полное перекрытие сектора наблюдения в 360° и с другой стороны поля зрения камер в пространстве пересекались, образуя единое измерительное пространство вокруг образца вооружения. При этом различают близкое 21 и дальнее 22 измерительные пространства (Фиг. 4). Пространство 21 образуется при пересечении полей зрений камер СВВН 15. Пространство 22 образуется при пересечении полей зрения камер ПК 1 и ПН 3 и характеризуется более высокой точностью определения параметров объектов ввиду большего увеличения объективов камер данных прицелов.SVVN 15 is designed to provide all-round visibility for crew members of the BTV sample and is a number of stabilized or unstabilized digital video cameras (digital video surveillance devices) placed inside armored replaceable containers with protective glasses on the tower 17 of the armored object (Fig. 3) so that one on the sides, a complete overlap of the observation sector of 360 ° was ensured, and on the other side, the fields of view of the cameras intersected in space, forming a single measuring space around the armament sample. At the same time, close 21 and far 22 measuring spaces are distinguished (Fig. 4). Space 21 is formed at the intersection of the fields of view of the cameras SVVN 15. Space 22 is formed at the intersection of the fields of view of the cameras PK 1 and PN 3 and is characterized by a higher accuracy in determining the parameters of objects due to the greater magnification of the lenses of the cameras of these sights.

Кроме описанных элементов к шине данных 9 подключаются прочие подсистемы и датчики 16, обеспечивающие эффективную работу СУО и выполнение ей всего перечня функциональных возможностей, но не связанные напрямую с достигаемыми техническими результатами заявленного изобретения, такими системами и датчиками, например, могут быть блок управления стабилизатора вооружения, баллистический вычислитель, навигационная система, система пожаротушения, система коллективной защиты, система связи, система управления и стабилизации дистанционной пулеметной установкой, датчики курса, крена, тангажа, температуры, датчики пожара, датчик ветра и т.д. и т.п.In addition to the described elements, other subsystems and sensors 16 are connected to the data bus 9, which ensure the effective operation of the FCS and the performance of the entire list of functionality, but are not directly related to the achieved technical results of the claimed invention, such systems and sensors, for example, can be a weapon stabilizer control unit , ballistic computer, navigation system, fire extinguishing system, collective protection system, communication system, remote machine gun control and stabilization system, heading, roll, pitch, temperature sensors, fire sensors, wind sensor, etc. etc.

Также к шине данных 10 через соответствующий интерфейс подключается БЦО 10. К БЦО 10 в свою очередь подключаются панели управления командира 11 и наводчика 12, а также ВСУ командира 13 и наводчика 14, в совокупности образующие пользовательский интерфейс, обеспечивающий в свою очередь выбор командиром и наводчиком изображений и/или ввод команд обработки. Команды обработки содержат, например, команды на прием видеоданных от прицелов 1, 3, 5 или камер системы видеонаблюдения 15, команды на указание объектов интереса, команды на запуск определения параметров обнаруженных объектов и пр. Каждое из ВСУ 13 и 14 содержит дисплей, такой как жидкокристаллический монитор и предназначено для просмотра видеоданных. Панели управления 11 и 12, такие как клавиатура или указательное устройство (например, мышь, шаровой указатель, стилус, сенсорная панель или другое устройство) предназначены для обеспечения взаимодействия командира и наводчика бронеобъекта с видеоданными.Also, the control center 10 is connected to the data bus 10 through the appropriate interface. The control panels of the commander 11 and the gunner 12, as well as the APU of the commander 13 and the gunner 14, in turn, are connected to the control center 10, which together form a user interface, which in turn provides a choice by the commander and gunner images and/or input of processing commands. The processing commands contain, for example, commands to receive video data from sights 1, 3, 5 or cameras of the video surveillance system 15, commands to indicate objects of interest, commands to start determining the parameters of detected objects, etc. Each of the APUs 13 and 14 contains a display, such as liquid crystal monitor and is designed to view video data. Control panels 11 and 12, such as a keyboard or a pointing device (for example, a mouse, ball pointer, stylus, touch pad or other device) are designed to provide interaction between the commander and gunner of the armored vehicle with video data.

БЦО 10 содержит измерительное приложение 25, память 24 для хранения данных, размещенные на машиночитаемом носителе 23. БЦО 24 является удаленным компьютером, таким как рабочая станция, персональный компьютер или ноутбук.The MCU 10 includes a measuring application 25, a memory 24 for storing data, placed on a machine-readable medium 23. The MCU 24 is a remote computer such as a workstation, personal computer or laptop.

Машиночитаемый носитель 23 может включать энергозависимые носители, энергонезависимые носители, съемные носители и несъемные носители, а также может быть любой доступной средой, к которой может иметь доступ универсальное вычислительное устройство. Неограничивающие примеры машиночитаемого носителя могут включать компьютерные накопители и среды передачи данных. Компьютерные накопители дополнительно могут включать энергозависимые, энергонезависимые, съемные и несъемные носители, осуществленные любым способом или с помощью любой технологии хранения информации, например, машиночитаемые инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные.Computer readable media 23 may include volatile media, nonvolatile media, removable media, and non-removable media, and may be any available medium that can be accessed by a general purpose computing device. Non-limiting examples of computer-readable media may include computer storage devices and communication media. Computer storage media may further include volatile, nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information, such as computer readable instructions, data structures, program modules, or other data.

Память 24 выполняется с возможностью хранения обрабатываемых изображений и данных измерительного приложения.The memory 24 is configured to store processed images and measurement application data.

Цифровые изображения, получаемые с камер прицелов 1, 3, 5 и СВВН 15, состоят из пикселей. Каждый пиксель характеризуется значением, которое состоит из полутонового значения или цветового значения. В полутоновых изображениях значение пикселя представляет собой одну 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.Digital images received from sight cameras 1, 3, 5 and SVVN 15 consist of pixels. Each pixel is characterized by a value, which consists of a grayscale value or a color value. In grayscale images, a pixel value is a single value that characterizes the brightness of a pixel. The most common format for describing a pixel is an image byte, in which the pixel value is an eight-bit integer ranging from 0 to 255. Typically, a pixel value of zero is used to represent a black pixel, and a value of 255 is used to represent a white pixel. pixel. Intermediate values describe different shades of midtones. In color images, to describe each pixel (located in the RGB color space - red, green, blue), the red, green and blue components must be separately defined. In other words, the value of a pixel is actually a vector described by three numbers. The three different components can be stored as three separate halftone images, known as color planes (one each for red, green, and blue), which can be recombined when displayed or processed.

Измерительное приложение 25 содержит программно исполняемые модули или команды, выполненные с возможностью исполнения по меньшей мере одним процессором и обеспечивающие обработку видеоданных, получение точных измерительных данных об указанных командиром и наводчиком, автоматически обнаруженных или принятых по каналам системы целеуказания целям и важным объектам, а также другие команды и модули для обеспечения эффективной работы и функциональных возможностей СУО. Например, Измерительное приложение может содержать модули автоматического поиска, обнаружения и распознавания целей, модули цифровой стабилизации поля зрения, модули повышения информативности изображений, модули обучения и самотестирования и т.п. Для обеспечения же достижения технического результата заявленного изобретения измерительное приложение должно содержать по крайней мере следующие программно исполняемые модули (фиг. 5).Measuring application 25 contains software-executable modules or commands that can be executed by at least one processor and provide video data processing, obtaining accurate measurement data about targets and important objects indicated by the commander and gunner, automatically detected or received through the channels of the target designation system, and other important objects. commands and modules to ensure the efficient operation and functionality of the OMS. For example, the Measurement Application may contain modules for automatic search, detection and recognition of targets, modules for digital stabilization of the field of view, modules for enhancing image information content, modules for training and self-testing, and the like. To ensure the achievement of the technical result of the claimed invention, the measurement application must contain at least the following software executable modules (Fig. 5).

Модуль обмена данными (МОД) 26 выполнен с возможностью приема и передачи данных через соответствующие интерфейс и протоколы с шиной данных 10. В частности, МОД 26 при подключении к шине данных обнаруживает проводное соединение и принимает цифровые изображения с камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, данные с датчиков 2, 4, 6 и 9 передает их для хранения в память 24.The data exchange module (MOD) 26 is configured to receive and transmit data through the appropriate interface and protocols with the data bus 10. In particular, the MOD 26, when connected to the data bus, detects a wired connection and receives digital images from the cameras PC 1, PN 3, PDN 5 and EHVN 15, data from sensors 2, 4, 6 and 9 transmits them for storage in memory 24.

Модуль калибровки (МКл) 27 выполнен с возможностью определения данных калибровки камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15.The calibration module (MKl) 27 is configured to determine the calibration data of the cameras PK 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15.

Калибровка представляет собой процесс соотнесения идеальной модели камеры с фактическим физическим устройством и определение положения и ориентации j-ой камеры относительно СК 18 башни 17 образца вооружения. Процесс калибровки проводится с целью определения (если они неизвестны) или уточнения (если известны, но допускается погрешность) внешних и внутренних параметров камер. Калибровку выполняют во время завершающих этапов процесса изготовления СУО, например, после ее сборки, технического обслуживания при проведении ее настройки и проверки работоспособности. Дополнительно калибровку могут выполнять непосредственно перед боевым применением СУО в условиях окружающей среды, которые могут повлиять на форму башни 17 (например, из-за сокращения или расширения материалов) и, соответственно, расположение j-ых камер относительно СК 18, где j ∈ 1 … J, J - количество видеокамер СВВН 15 включая камеры ПК 1, ПН 3 и ПДН 5.Calibration is the process of correlating the ideal camera model with the actual physical device and determining the position and orientation of the j-th camera relative to the SC 18 of the turret 17 of the weapon. The calibration process is carried out in order to determine (if they are unknown) or refine (if known, but an error is allowed) the external and internal parameters of the cameras. Calibration is performed during the final stages of the OMS manufacturing process, for example, after its assembly, maintenance during its adjustment and performance check. Additionally, calibration can be performed immediately before the combat use of the FCS in environmental conditions that can affect the shape of the tower 17 (for example, due to the reduction or expansion of materials) and, accordingly, the location of the j-th chambers relative to the SC 18, where j ∈ 1 ... J, J - number of video cameras SVVN 15 including cameras PK 1, PN 3 and PDN 5.

При этом под внутренними параметрами для всех j-ых камер прицелов и СВВН понимается информация о значениях (Фиг. 6):At the same time, internal parameters for all j-th cameras of sights and EHVN are understood as information about the values (Fig. 6):

- фокусного расстояния fj объективов;- focal length f j lenses;

- вертикальных

Figure 00000001
и горизонтальных
Figure 00000002
размерах пикселей фотоприемных устройств (ФПУ);- vertical
Figure 00000001
and horizontal
Figure 00000002
pixel sizes of photodetectors (FPU);

- вертикальных Мj и горизонтальных Nj разрешениях ФПУ;- vertical M j and horizontal N j FPU resolutions;

- вертикальных

Figure 00000003
и горизонтальных
Figure 00000004
линейных расстояниях между геометрическим центрами ФПУ и центрами изображений, формируемых объективами;- vertical
Figure 00000003
and horizontal
Figure 00000004
linear distances between the geometric centers of the FPU and the centers of the images formed by the lenses;

- величин углов перекоса θj изображений, возникающих, как правило, из-за погрешностей изготовления ФПУ или при неточной синхронизации процесса пиксельной выборки;- values of skew angles θ j of images, which occur, as a rule, due to FPA manufacturing errors or inaccurate synchronization of the pixel sampling process;

- коэффициентов радиальной

Figure 00000005
, где n - количество- coefficients of radial
Figure 00000005
, where n is the number

учитываемых коэффициентов, и тангенциальной

Figure 00000006
дисторсии;coefficients taken into account, and tangential
Figure 00000006
distortion;

-

Figure 00000007
,
Figure 00000008
- углов наклона защитного стекла относительно СК 36 j-ой камеры, соответственно, в горизонтальной и вертикальной плоскостях;-
Figure 00000007
,
Figure 00000008
- tilt angles of the protective glass relative to the SC 36 of the j-th chamber, respectively, in the horizontal and vertical planes;

- nj - показателей преломления защитного стекла j-ой камеры;- n j - refractive indices of the protective glass of the j-th chamber;

- hj - толщинах защитного стекла j-ой камеры.- h j - thicknesses of the protective glass of the j-th chamber.

Под внешними параметрами понимается информация об положении в пространстве и ориентации СК 36 (Фиг. 6) всех j-ых камер прицелов и СВВН относительно СК 18 башни 17 бронеобъекта (Фиг. 2), а именно:External parameters are understood as information about the position in space and orientation of the SK 36 (Fig. 6) of all j-th cameras of sights and EHVN relative to the SK 18 of the tower 17 of the armored object (Fig. 2), namely:

-

Figure 00000009
- горизонтальный, вертикальный и поперечные углы текущей ориентации СК 36 j-ой камеры (Фиг. 6) относительно осей OБYБ, OБXБ и OМZБ СК 18 башни (Фиг. 2);-
Figure 00000009
- horizontal, vertical and transverse angles of the current orientation of the SC 36 of the j-th camera (Fig. 6) relative to the axes O B Y B , O B X B and O M Z B SC 18 of the tower (Fig. 2);

-

Figure 00000010
- текущие координаты начала СК 36 j-ой камеры (Фиг. 6) относительно начала СК 18 башни (Фиг. 2).-
Figure 00000010
- current coordinates of the beginning of the SC 36 of the j-th camera (Fig. 6) relative to the beginning of the SC 18 of the tower (Fig. 2).

Модуль интерфейса (МИ) 28 выполнен с возможностью создания формы управления изображением для отображения через ВСУ командира 13 и наводчика 14 и содержит модули, позволяющие им через ПнУК 11 и ПнУН 12 взаимодействовать с измерительным приложением 23.The interface module (MI) 28 is configured to create an image control form for displaying commander 13 and gunner 14 through the APU and contains modules that allow them to interact with the measurement application 23 through PnUK 11 and PnUN 12.

Форма 37 управления изображением содержит различные виды, которые обеспечивают возможность отображения видеоданных, взаимодействие пользователя с видеоданными и указания целей или важных объектов, которых необходимо взять на автосопровождение, определить их координаты и параметры движения. На фиг. 7 показан вариант экрана формы 37 управления изображением, отображенным на дисплеях ВСУ командира 13 и наводчика 14. Пользователь взаимодействует с формой 37 управления изображением с использованием устройства ввода данных, в данном случае, ПнУК 11 и ПнУН 12 для выбора и изменения значения соответствующего элемента управления. Кроме этого, если дисплеи ВСУ командира 13 и наводчика 14 выполнены в сенсорном исполнении, то пользователь может взаимодействовать с формой 37 управления непосредственно путем нажатия на соответствующие ее элементы.The image control form 37 contains various views that provide the ability to display video data, user interaction with video data and indicate targets or important objects that need to be taken for auto tracking, determine their coordinates and motion parameters. In FIG. 7 shows a screen version of the image control form 37 displayed on the commander 13 and gunner 14 APU displays. In addition, if the displays of the APU of the commander 13 and gunner 14 are made in the touch version, then the user can interact with the control form 37 directly by clicking on its corresponding elements.

Модуль автосопровождения (MAC) 29 выполнен с возможностью автоматического сопровождения указанных командиром или наводчиком, а также поступивших по каналам целеуказания или обнаруженных в результате работы системы автоматического обнаружения целей и важных объектов и передачи информации сопровождения о них (пиксельные координаты g-го объекта в виде соответствующих им номеров строк

Figure 00000011
и столбцов
Figure 00000012
на i-ом кадре) в память 24.The auto-tracking module (MAC) 29 is configured to automatically track those indicated by the commander or gunner, as well as those received through target designation channels or detected as a result of the automatic detection of targets and important objects and transmitting tracking information about them (pixel coordinates of the g-th object in the form of corresponding im row numbers
Figure 00000011
and columns
Figure 00000012
i-th frame) into memory 24.

Модуль разрешения (MP) 30 выполнен с возможностью считывания текущих i-ых кадров изображений j-ых камер, для которых MAC 29 сохранил координаты

Figure 00000013
и
Figure 00000014
и повышения их разрешения в k-раз с применением любого из существующих способов, например, интерполяцией, повышением их резкости и компенсации эффекта «смазывания», возникающего при движении или колебании камер.The resolution module (MP) 30 is configured to read the current i-th image frames of the j-th cameras for which the MAC 29 has stored the coordinates
Figure 00000013
and
Figure 00000014
and increase their resolution by a factor of k using any of the existing methods, for example, interpolation, sharpening them and compensating for the “blurring” effect that occurs when the cameras move or oscillate.

Модуль внутренних параметров (МВнуП) 31 выполнен с возможностью считывания из памяти 24 данных о внутренних параметрах j-ой, а также всех j+1, j+2 и т.д. камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, и записей на основе принятых данных в память 24 матриц Kj внутренних параметров, согласно выражениюThe module of internal parameters (MVnP) 31 is configured to read from the memory 24 data on the internal parameters of the j-th, as well as all j+1, j+2, etc. cameras PC 1, PN 3, PDN 5 and EHVN 15, and records based on the received data in the memory 24 matrices K j of internal parameters, according to the expression

Figure 00000015
Figure 00000015

Модуль внешних параметров (МВнеП) 32 выполнен с возможностью считывания из памяти 24 данных о внешних параметрах j-ой и всех j+1, j+2 и т.д. камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, а также данных с текущим значением угла βБ положения башни 17 образца вооружения относительно его корпуса 20 и записей на основе принятых данных в память 24 матриц

Figure 00000016
положения, согласно выражениюThe module of external parameters (MVneP) 32 is configured to read from the memory 24 data on the external parameters of the j-th and all j+1, j+2, etc. cameras PK 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15, as well as data with the current value of the angle β B of the position of the turret 17 of the armament sample relative to its body 20 and records based on the received data in the memory 24 matrices
Figure 00000016
positions, according to the expression

Figure 00000017
Figure 00000017

где.

Figure 00000018
where.
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Модуль взаимной ориентации (МВО) 33 выполнен с возможностью формирования пар камер между j-ой камерой, на изображении которой в данный момент отслеживается положение объекта с помощью MAC 29, и прочими j+1, j+2 и т.д. камерами ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, на которых MAC 29 вычислил и сохранил в память 24 пиксельные координаты

Figure 00000020
и
Figure 00000021
g-ых объектов, а также вычисления и сохранения в памяти 24 матриц взаимной ориентации
Figure 00000022
и
Figure 00000023
для всех сформированных пар камер. Для этого в МВО для каждой пары, например j-ой и j+1-ой камеры записывается соответствующие вектор
Figure 00000024
согласно выражению:The relative orientation module (MVO) 33 is configured to form pairs of cameras between the j-th camera, the image of which is currently tracking the position of the object using MAC 29, and other j+1, j+2, etc. cameras PK 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15, on which MAC 29 calculated and stored 24 pixel coordinates in memory
Figure 00000020
and
Figure 00000021
g-th objects, as well as calculating and storing in memory 24 matrices of relative orientation
Figure 00000022
and
Figure 00000023
for all formed pairs of chambers. To do this, in the MVO for each pair, for example, the j-th and j+1-th cameras, the corresponding vector is written
Figure 00000024
according to the expression:

Figure 00000025
Figure 00000025

Далее рассчитается матрица поворота

Figure 00000026
вектора
Figure 00000027
в вертикальной плоскости:Next, the rotation matrix is calculated
Figure 00000026
vector
Figure 00000027
in the vertical plane:

Figure 00000028
Figure 00000028

Пересчитывается положение СК 36 j-ой и j+1-ой камер с учетом их поворота на угол

Figure 00000029
путем вычисления матрицThe position of the SC 36 of the j-th and j+1-th cameras is recalculated, taking into account their rotation by an angle
Figure 00000029
by computing matrices

Figure 00000030
Figure 00000030

Вычисляются векторыVectors are calculated

Figure 00000031
Figure 00000031

Вычисляется матрица поворота вектора

Figure 00000032
в вертикальной плоскости:The rotation matrix of the vector is calculated
Figure 00000032
in the vertical plane:

Figure 00000033
Figure 00000033

Пересчитывается положение СК 36 j-ой и j+1-ой камер с учетом их дополнительного пространственных поворотов сначала на угол

Figure 00000034
, а после - на угол
Figure 00000035
, для чего вычисляются матрицы
Figure 00000036
и
Figure 00000037
The position of the SC 36 of the j-th and j+1-th cameras is recalculated, taking into account their additional spatial rotations, first by the angle
Figure 00000034
, and after - at the corner
Figure 00000035
, for which matrices are calculated
Figure 00000036
and
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

Вычисляются углы взаимной ориентации j-ой и j+1-ой камер относительно их параллельного положения:The angles of mutual orientation of the j-th and j+1-th cameras relative to their parallel position are calculated:

Figure 00000039
Figure 00000039

Figure 00000040
Figure 00000040

На основе полученных значений пар углов

Figure 00000041
и
Figure 00000042
просчитываемой пары камер записываются матрицы взаимной ориентацииBased on the obtained values of pairs of angles
Figure 00000041
and
Figure 00000042
of the calculated pair of cameras, matrices of mutual orientation are recorded

Figure 00000043
Figure 00000043

где

Figure 00000044
where
Figure 00000044

Модуль координат (МК) 34 выполнен с возможностью приема для каждого из обнаруженных g-ых объектов и обрабатываемой пары j-ой и j+1-ой камер соответствующих им текущих значений пиксельных координат, т.е.

Figure 00000045
,
Figure 00000046
и
Figure 00000047
,
Figure 00000048
, данных внутренних параметров камер, т.е. матриц Kj и Kj+1, данных внешних параметров камер, т.е. матриц
Figure 00000049
и
Figure 00000050
, данных о дисторсии объективов камер, т.е. коэффициентов
Figure 00000051
,
Figure 00000052
и
Figure 00000053
, данных о параметрах защитных стекол камер, т.е. величин
Figure 00000054
, данных о взаимной ориентации каждой из пар камер, т.е. матриц
Figure 00000055
и
Figure 00000056
, вычисления по данным i-ых изображений для каждой измерительной пары j-ой и j+1-ой камер пространственных координат обнаруженных
Figure 00000057
g-ых объектов, согласно выражению:The coordinate module (MC) 34 is configured to receive for each of the detected g-th objects and the processed pair of the j-th and j+1-th cameras of the current values of the pixel coordinates corresponding to them, i.e.
Figure 00000045
,
Figure 00000046
and
Figure 00000047
,
Figure 00000048
, data of internal parameters of cameras, i.e. matrices K j and K j +1, data of external parameters of cameras, i.e. matrices
Figure 00000049
and
Figure 00000050
, data on camera lens distortion, i.e. coefficients
Figure 00000051
,
Figure 00000052
and
Figure 00000053
, data on the parameters of the protective glasses of the chambers, i.e. quantities
Figure 00000054
, data on the relative orientation of each of the pairs of cameras, i.e. matrices
Figure 00000055
and
Figure 00000056
, calculations according to the data of the i-th images for each measuring pair of the j-th and j+1-th cameras of the spatial coordinates of the detected
Figure 00000057
g-th objects, according to the expression:

Figure 00000058
Figure 00000058

где

Figure 00000059
- вектор трехмерных координат g-го объекта на i-ых кадрах в СК измерительной пары j-ой и j+1-ой камер;where
Figure 00000059
- vector of three-dimensional coordinates of the g-th object on the i-th frames in the SC of the measuring pair of the j-th and j+1-th cameras;

Figure 00000060
- вектор скорректированных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре цифрового изображения j-ой камеры;
Figure 00000060
- vector of corrected image coordinates of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j-th camera;

Figure 00000061
- вектор трехмерных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре в СК j-ой камеры;
Figure 00000061
- vector of three-dimensional coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame in the CS of the j-th camera;

Figure 00000062
- расширенный вектор пиксельных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре цифрового изображения j-ой камеры;
Figure 00000062
- extended vector of pixel coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j-th camera;

Figure 00000063
- матрица коррекции дисторсии для текущего i-ого кадра j-ой камеры;
Figure 00000063
- distortion correction matrix for the current i-th frame of the j-th camera;

Figure 00000064
- коэффициент коррекции радиальной дисторсии объектива j-ой камеры;
Figure 00000064
- coefficient of correction of the radial distortion of the lens of the j-th camera;

Figure 00000065
- коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии j-ой камеры в горизонтальной плоскости;
Figure 00000065
- coefficient of correction of tangential distortion of the j-th camera in the horizontal plane;

Figure 00000066
- коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии j-ой камеры в вертикальной плоскости;
Figure 00000066
- coefficient of correction of tangential distortion of the j-th camera in the vertical plane;

Figure 00000067
- расстояние от центра изображения j-ой камер i-ом кадре до изображения g-го объекта на нем;
Figure 00000067
- distance from the center of the image of the j-th camera in the i-th frame to the image of the g-th object on it;

Figure 00000068
- значения первого и второго столбца вектора
Figure 00000069
;
Figure 00000068
- values of the first and second columns of the vector
Figure 00000069
;

Figure 00000070
- проекционная матрица для пары j-ой и j+1-ой камер;
Figure 00000070
- projection matrix for a pair of j-th and j+1-th cameras;

Figure 00000071
- проекционный коэффициент для пары j-ой и j+1-ой камер;
Figure 00000071
- projection coefficient for a pair of j-th and j+1-th cameras;

Figure 00000072
- вектор скорректированных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре цифрового изображения j+7-ой камеры;
Figure 00000072
- vector of corrected image coordinates of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j+7th camera;

Figure 00000073
- вектор трехмерных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре в СК j+1-ой камеры;
Figure 00000073
- vector of three-dimensional coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame in the CS j+1-th camera;

Figure 00000074
- расширенный вектор пиксельных координат изображения g-го объекта на i-ом кадре цифрового изображения j+7-ой камеры;
Figure 00000074
- extended vector of pixel coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j+7th camera;

Figure 00000075
- матрица коррекции преломления защитного стекла j-ой камеры;
Figure 00000075
- refractive correction matrix of the protective glass of the j-th chamber;

Figure 00000076
Figure 00000076

- горизонтальная поправка на защитное стекло j-ой камеры;- horizontal correction for the protective glass of the j-th chamber;

Figure 00000077
Figure 00000077

- вертикальная поправка на защитное стекло j-ой камеры.- vertical correction for the protective glass of the j-th chamber.

После вычисления координат g-го объекта для всех сформированных пар j-ой и j+1-ой, j-ой и j+2-ой, j-ой и j+3-ей и т.д., т.е. пар камер на изображении которых MAC определил положение g-го объекта, на основе параметров камер и взаимной их геометрии размещения в МК 34 осуществляется вычисление весовых коэффициентов измерений, т.е.

Figure 00000078
и т.д., проводится уточнение и сохранение в памяти 24 вычисленных по i-ым кадрам текущих координат g-го объектаAfter calculating the coordinates of the gth object for all generated pairs jth and j+1st, jth and j+2nd, jth and j+3rd, etc., i.e. pairs of cameras on the image of which MAC determined the position of the g-th object, based on the parameters of the cameras and their mutual geometry of placement in MK 34, the calculation of the weighting coefficients of measurements is carried out, i.e.
Figure 00000078
etc., 24 current coordinates of the g-th object calculated from the i-th frames are refined and stored in memory

Figure 00000079
Figure 00000079

Модуль параметров движения (МПД) 35 выполнен с возможностью приема из памяти 24 координат

Figure 00000080
g-го объекта с i-го кадра, а также координат
Figure 00000081
с i+1-го и последующих кадров, вычисления и сохранения в память 24 по крайней мере следующих параметров каждого обнаруженного g-го объекта относительно СК образца БТВ, а именно:Movement parameters module (MTD) 35 is configured to receive 24 coordinates from memory
Figure 00000080
g-th object from the i-th frame, as well as coordinates
Figure 00000081
i+1-th and subsequent frames, calculating and storing in memory 24 at least the following parameters of each detected g-th object relative to the SC of the BTV sample, namely:

- текущей дальности:- current range:

Figure 00000082
Figure 00000082

- скорости изменения дальности между i-ым и i+1-ым кадрами:- range change rate between the i-th and i+1-th frames:

Figure 00000083
Figure 00000083

где Fpsi - скорость смены кадров (количество обрабатываемых кадров в секунду);where Fps i - frame rate (number of processed frames per second);

- углов вертикального

Figure 00000084
и горизонтального
Figure 00000085
наведения на g-ый объект:- vertical angles
Figure 00000084
and horizontal
Figure 00000085
pointing at the g-th object:

Figure 00000086
Figure 00000086

- угловых скоростей горизонтального

Figure 00000087
и вертикального
Figure 00000088
движения g-го объекта относительно бронеобъекта:- angular velocities of the horizontal
Figure 00000087
and vertical
Figure 00000088
movement of the g-th object relative to the armored object:

Figure 00000089
Figure 00000089

- вектора движения g-го объекта:- motion vector of the g-th object:

Figure 00000090
Figure 00000090

- скорости движения g-го объекта относительно образца вооружения:- speed of movement of the g-th object relative to the weapon model:

Figure 00000091
Figure 00000091

СУО работает следующим образом.The OMS works in the following way.

Командир или наводчик образца БТВ самостоятельно по средствам наблюдения через свои ВСУ 13 и 14 или совместно с системой автоматического визуального обнаружения осуществляют поиск, обнаружение и распознавание целей и важных объектов. При этом, воздействуя на свои ПУК 7 или ПУН 8 они осуществляют управления действующей ориентацией полей зрения своих прицелов ПК 1, ПН 3 или ПДН 5.The commander or gunner of the ATV sample, independently using surveillance equipment through their APU 13 and 14, or together with the automatic visual detection system, search, detect and recognize targets and important objects. At the same time, acting on their PUK 7 or PUN 8, they control the current orientation of the fields of view of their sights PK 1, PN 3 or PDN 5.

Шина данных 9 осуществляет высокоскоростной обмен информацией между БЦО 10, СВВН 15, ПК 1, ПН 3, ПДН 5, датчиками 2, 4, ПУК 7, ПУН 8, ДБ 9 и прочими подсистемами и датчиками 16.The data bus 9 carries out high-speed exchange of information between the BTS 10, SVVN 15, PC 1, PN 3, PDN 5, sensors 2, 4, PUK 7, PUN 8, DB 9 and other subsystems and sensors 16.

По команде командира или наводчика, или по команде с системы автоматического визуального обнаружения подается команда на запуск измерительного приложения 25. При этом МОД 26 осуществляет информационный обмен данными с шиной данных 9, постоянно записывает в память 24 текущие кадры цифровых изображений с камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, а также значений углов с датчиков 2, 4, 6 и 9.At the command of the commander or gunner, or at the command from the automatic visual detection system, a command is given to start the measurement application 25. At the same time, the MOD 26 carries out information exchange with the data bus 9, constantly records in the memory 24 the current frames of digital images from the cameras PC 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15, as well as angle values from sensors 2, 4, 6 and 9.

MAC 29 осуществляет захват и автоматическое сопровождение цели на изображении камеры, на котором она была обнаружены. Для этого MAC 29 считывает из памяти 24 изображения и при поступлении команды захвата на сопровождение осуществляет подготовку для сопровождения и с приходом очередного кадра изображений проводит поиск сопровождаемого объекта на изображениях камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15. Для каждого i-го кадра изображений j-ых камер осуществляется определение наиболее вероятного положения сопровождаемого объекта. Информация о положении сопровождаемого объекта для каждого изображения j-ой камеры передается оператору и сохраняется в памяти 24. При этом в памяти 24 для каждой j-ой камеры сохраняются пиксельные координаты g-го объекта в виде соответствующих им номеров строк

Figure 00000092
и столбцов
Figure 00000093
на i-ом кадре.MAC 29 acquires and automatically tracks the target on the camera image on which it was detected. To do this, MAC 29 reads images from memory 24 and, upon receipt of a capture command for tracking, prepares for tracking and, with the arrival of the next frame of images, searches for the tracked object on the images of cameras PC 1, PN 3, PDN 5 and EHVN 15. For each i-th image frame of the j-th cameras, the most probable position of the tracked object is determined. Information about the position of the tracked object for each image of the j-th camera is transmitted to the operator and stored in memory 24. At the same time, pixel coordinates of the g-th object are stored in memory 24 for each j-th camera in the form of their corresponding line numbers
Figure 00000092
and columns
Figure 00000093
on the i-th frame.

МИ 28 осуществляет графическое отображение местоположения обнаруженных целей и вывод дополнительной графической информации через форму управления 37 на экранах ВСУ 13 и 14.MI 28 provides a graphical display of the location of the detected targets and the output of additional graphic information through the control form 37 on the screens of the APU 13 and 14.

MP 30 считывает из памяти 24 цифровые изображения, на которых MAC 29 обнаружил и сопровождает g-ую цель, увеличивает их разрешение в k раз и осуществляет их цифровую обработку, направленную на повышение резкости и компенсацию эффекта «смазывания» изображений при движении или вибрации камеры, а затем сохраняет обработанные изображения в память 24.MP 30 reads from memory 24 digital images on which MAC 29 has detected and accompanies the g-th target, increases their resolution by k times and digitally processes them, aimed at sharpening and compensating for the effect of “blurring” images due to camera movement or vibration, and then saves the processed images to memory 24.

МВнуП 31 считывает из памяти 24 данные о внутренних параметрах камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, вычисляет и записывает в память 24 соответствующие матрицы Kj внутренних параметров.MVnP 31 reads from memory 24 data on the internal parameters of the cameras PC 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15, calculates and writes to memory 24 the corresponding matrices K j of internal parameters.

МВнеП 32 считывает из памяти 24 данные о внешних параметрах камер ПК 1, ПН 3, ПД Н 5 и СВВН 15, вычисляет и записывает в память 24 соответствующие матрицы

Figure 00000094
их текущего положения в СК образца БТВ.MVneP 32 reads from memory 24 data on the external parameters of the cameras PC 1, PN 3, PD N 5 and SVVN 15, calculates and writes to memory 24 the corresponding matrices
Figure 00000094
their current position in the SC of the BTV sample.

МВО 33 считывает из памяти 24 значения пиксельных координат

Figure 00000095
для каждой из отслеживаемых g-ой цели, формирует измерительные пары камер, на изображениях которых обнаружена g-ая цель, вычисляет и сохраняет в память 24 матрицы
Figure 00000096
текущей взаимной ориентации для каждой из сформированных пар камер.MVO 33 reads 24 pixel coordinate values from memory
Figure 00000095
for each of the tracked g-th target, forms measuring pairs of cameras, on the images of which the g-th target is detected, calculates and stores 24 matrices in memory
Figure 00000096
the current relative orientation for each of the generated pairs of cameras.

МПД 35 считывание из памяти 24 координат

Figure 00000097
g-ой цели с i-го кадра, а также ее координат
Figure 00000098
с i+1-го и последующих кадров, вычисляет и сохраняет в памяти 24 параметры (дальность
Figure 00000099
, скорость изменения дальности
Figure 00000100
, углы вертикального
Figure 00000101
и горизонтального
Figure 00000102
наведения, угловые скорости горизонтального
Figure 00000103
и вертикального
Figure 00000104
движения, вектор
Figure 00000105
и скорость
Figure 00000106
движения) каждой g-ой цели относительно образца БТВ.MTD 35 reading from memory 24 coordinates
Figure 00000097
g-th target from the i-th frame, as well as its coordinates
Figure 00000098
i + 1st and subsequent frames, calculates and stores in memory 24 parameters (range
Figure 00000099
, range change rate
Figure 00000100
, angles of the vertical
Figure 00000101
and horizontal
Figure 00000102
guidance, angular velocity of the horizontal
Figure 00000103
and vertical
Figure 00000104
movement, vector
Figure 00000105
and speed
Figure 00000106
movement) of each g-th target relative to the ATV sample.

При этом в случае необходимости получение более точной информации g-ой цели по команде командира или наводчика бронеобъекта осуществляется наведение на нее полей зрения ПК 1 и ПН 3 с одновременной установкой их объективов на максимальное увеличение, т.е. организуется проведение измерений координат и параметров движения цели в дальнем измерительном пространстве 22.At the same time, if it is necessary to obtain more accurate information on the g-th target, at the command of the commander or gunner of the armored object, the fields of view of PC 1 and PN 3 are aimed at it with the simultaneous setting of their lenses to maximum magnification, i.e. organization of measurements of the coordinates and parameters of the movement of the target in the far measuring space 22.

По необходимости экипажем бронеобъекта перед боевым применением подается команда на запуск МКл 27 и проводится внешняя и внутренняя калибровка камер ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, заключающаяся в определении или уточнении внешних и внутренних параметров камер путем распознавания и математической обработки изображений геометрических примитивов калибровочного шаблона. При чем проводится сначала внутренняя калибровка отдельно каждой камеры ПК 1, ПН 3, ПДН 5 и СВВН 15, а затем - попарная их внешняя калибровка. При этом калибровочный шаблон, располагаясь перед бронеобъектом на некотором удалении, остается неподвижен, а башня 17 плавно вращается на корпусе 20 до окончания проведения данной процедуры.If necessary, the crew of the armored vehicle before combat use is given a command to launch the MKL 27 and external and internal calibration of the PK 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15 cameras is carried out, which consists in determining or refining the external and internal parameters of the cameras by recognizing and mathematically processing images of geometric primitives calibration template. What is carried out first internal calibration separately for each camera PK 1, PN 3, PDN 5 and SVVN 15, and then their pairwise external calibration. In this case, the calibration template, located in front of the armored object at some distance, remains motionless, and the tower 17 rotates smoothly on the body 20 until the end of this procedure.

Claims (63)

Система управления огнем (СУО) для образцов бронетанкового вооружения (БТВ), включающая соединенные с высокоскоростной шиной данных прицелы командира (ПК) и наводчика (ПН) с лазерными дальномерами, прицел-дублер наводчика (ПДН), блок цифровой обработки (БЦО), датчики горизонтального и вертикального наведения прицелов, систему внешнего видеонаблюдения (СВВН), датчик башни, высокоскоростную шину данных, видеосмотровые устройства (ВСУ), пульты и панели управления командира и наводчика, и отличающаяся возможностью одновременного проведения пассивного определения координат, дальностей, скоростей и направлений движения всех обнаруженных целей без их облучения активным излучением за счет размещения оптико-электронных каналов прицелов, приборов и камер внешнего видеонаблюдения на башне образца БТВ таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечивалось полное круговое перекрытие сектора наблюдения в 360° и, с другой стороны, поля зрения камер в пространстве пересекались, образуя единое измерительное пространство вокруг бронеобъекта, передачи их видеоизображений в БЦО, являющийся удаленным компьютером, таким как рабочая станция, персональный компьютер или ноутбук, и содержащий размещенные на машиночитаемом носителе память для хранения данных и измерительное приложение, содержащее, в свою очередь, исполняемые модули или команды, выполненные с возможностью исполнения по меньшей мере одним процессором, а именно:Fire control system (FCS) for samples of armored vehicles (BTV), including commander's (PC) and gunner's (PN) sights connected to a high-speed data bus with laser rangefinders, gunner's backup sight (PDN), digital processing unit (DPC), sensors horizontal and vertical aiming of sights, an external video surveillance system (EVVN), a turret sensor, a high-speed data bus, video viewing devices (VSU), commander’s and gunner’s consoles and control panels, and characterized by the ability to simultaneously passively determine the coordinates, ranges, speeds and directions of movement of all detected targets without irradiation with active radiation due to the placement of optical-electronic channels of sights, devices and external video surveillance cameras on the tower of the ATV sample in such a way that, on the one hand, a complete circular overlap of the observation sector of 360 ° is provided and, on the other hand, the field the view of the cameras in space intersected, forming a single measuring space around the armored object, transmitting their video images to the BSC, which is a remote computer, such as a workstation, personal computer or laptop, and containing memory for data storage placed on a machine-readable medium and a measuring application containing, in turn, executable modules or commands, configured to be executed by at least one processor, namely: модуль обмена данными, выполненный с возможностью приема через шину данных СУО цифровых изображений с камер ПК, ПН, ПДН и СВВН, а также данных с датчиков прицелов и башни передачи их для хранения в память;a data exchange module configured to receive digital images from PC, PN, PDN, and VVVN cameras, as well as data from sight sensors and transmission turrets for storage in memory, via the FCS data bus; модуль калибровки, выполненный с возможностью определения данных внутренней и внешней калибровки j-х камер, где j∈1…J, J - количество видеокамер ПК, ПН, ПДН и СВВН, и записи их в память, а именно: фокусного расстояния ƒj объективов; вертикальных
Figure 00000107
и горизонтальных
Figure 00000108
размеров пикселей фотоприемных устройств (ФПУ); вертикальных Mj и горизонтальных Nj разрешений ФПУ; вертикальных
Figure 00000109
и горизонтальных
Figure 00000110
линейных расстояний между геометрическими центрами ФПУ и центрами изображений, формируемых объективами; величин углов перекоса θj изображений, возникающих, как правило, из-за погрешностей изготовления ФПУ или при неточной синхронизации процесса пиксельной выборки; коэффициентов радиальной
Figure 00000111
, где n - количество учитываемых коэффициентов, и тангенциальной
Figure 00000112
дисторсии; углов
Figure 00000113
,
Figure 00000114
наклона защитного стекла относительно систем координат (СК) камер, соответственно, в горизонтальной и вертикальной плоскостях; показателей nj преломления защитных стекол; толщин hj защитных стекол; горизонтальных
Figure 00000115
, вертикальных
Figure 00000116
и поперечных
Figure 00000117
углов текущей ориентации СК камер относительно осей СК башни; текущих координат
Figure 00000118
начал СК j-х камер относительно начала СК башни;
a calibration module configured to determine the data of internal and external calibration of j-x cameras, where j∈1…J, J is the number of video cameras PC, PN, PDN and UHVN, and write them to memory, namely: focal length ƒ j lenses ; vertical
Figure 00000107
and horizontal
Figure 00000108
pixel sizes of photodetectors (FPU); vertical M j and horizontal N j FPU resolutions; vertical
Figure 00000109
and horizontal
Figure 00000110
linear distances between the geometric centers of the FPU and the centers of the images formed by the lenses; the values of the angles of distortion θ j images, arising, as a rule, due to errors in the manufacture of FPU or inaccurate synchronization of the pixel sampling process; coefficients of the radial
Figure 00000111
, where n is the number of coefficients taken into account, and the tangential
Figure 00000112
distortion; corners
Figure 00000113
,
Figure 00000114
inclination of the protective glass relative to the coordinate systems (SC) of the cameras, respectively, in the horizontal and vertical planes; refractive indices n j of protective glasses; thicknesses h j protective glasses; horizontal
Figure 00000115
, vertical
Figure 00000116
and transverse
Figure 00000117
angles of the current orientation of the SC cameras relative to the axes of the SC tower; current coordinates
Figure 00000118
the beginning of the SC of the j-x chambers relative to the beginning of the SC of the tower;
модуль интерфейса, выполненный с возможностью создания форм управления изображением для отображения через ВСУ командира и наводчика и содержащий модули, позволяющие им через ПнУК и ПнУН взаимодействовать с измерительным приложением, при этом форма управления изображением содержит различные виды, которые обеспечивают возможность отображения видеоданных, взаимодействие пользователя с видеоданными, например, указания целей или важных объектов, которые необходимо взять на автосопровождение, определить их координаты и параметры движения;an interface module configured to create image control forms for displaying the commander and gunner through the APU and containing modules that allow them to interact with the measurement application through PnUK and PnUN, while the image control form contains various views that provide the ability to display video data, user interaction with video data, for example, indications of targets or important objects that need to be taken for auto tracking, determine their coordinates and movement parameters; модуль автосопровождения, выполненный с возможностью захвата и автоматического сопровождения указанных командиром или наводчиком, а также поступивших по каналам целеуказания или обнаруженных в результате работы системы автоматического визуального обнаружения g-х целей и важных объектов на i-х кадрах изображений с j-х камер ПК, ПН, ПДН и СВВН и сохранения их пиксельных координат в виде соответствующих номеров строк
Figure 00000119
и столбцов
Figure 00000120
в память;
an auto-tracking module configured to capture and automatically track those indicated by the commander or gunner, as well as those received through target designation channels or detected as a result of the operation of the automatic visual detection system of g-th targets and important objects on the i-th image frames from the j-th PC cameras, PN, PDN and SVVN and saving their pixel coordinates as the corresponding line numbers
Figure 00000119
and columns
Figure 00000120
in memory;
модуль разрешения, выполненный с возможностью считывания текущих i-х кадров изображений j-х камер, для которых модуль автосопровождения сохранил координаты
Figure 00000119
и
Figure 00000120
, повышения их разрешения в k раз любым из существующих способов, например интерполяцией, цифровой обработкой изображений, направленной на повышение резкости и компенсации эффекта «смазывания» изображений при движении камеры, а также сохранения обработанных изображений в память;
a resolution module configured to read the current i-th image frames of the j-th cameras, for which the auto-tracking module has stored coordinates
Figure 00000119
and
Figure 00000120
, increasing their resolution by k times by any of the existing methods, for example, interpolation, digital image processing aimed at increasing sharpness and compensating for the effect of “blurring” images when the camera moves, as well as storing processed images in memory;
модуль внутренних параметров, выполненный с возможностью считывания из памяти данных о внутренних параметрах j-й, а также всех j+1, j+2 и т.д. камер ПК, ПН, ПДН и СВВН и записей на основе принятых данных в память матриц Kj внутренних параметров, согласно выражению:internal parameters module, configured to read from the memory data about internal parameters j-th, as well as all j+1, j+2, etc. cameras PC, PN, PDN and UHVN and records based on the received data in the memory of the matrices K j of internal parameters, according to the expression:
Figure 00000121
Figure 00000121
модуль внешних параметров, выполненный с возможностью считывания из памяти данных о внешних параметрах j-й и всех j+1, j+2 и т.д. камер ПК, ПН, ПДН и СВВН, а также данных с датчика башни с текущим значением угла βБ положения башни образца вооружения относительно его корпуса и записей на основе принятых данных в память матриц
Figure 00000122
положения, согласно выражению:
external parameters module configured to read data about external parameters j-th and all j+1, j+2, etc. from the memory. PK, PN, PDN and UHVN cameras, as well as data from the turret sensor with the current value of the angle β B of the position of the armament sample turret relative to its hull and records based on the received data in the matrix memory
Figure 00000122
positions, according to the expression:
Figure 00000123
Figure 00000123
где
Figure 00000124
where
Figure 00000124
Figure 00000125
Figure 00000125
модуль взаимной ориентации, выполненный с возможностью формирования пар камер между j-й камерой, на изображении которой в данный момент отслеживается положение объекта с помощью модуля автосопровождения, и прочими j+1, j+2 и т.д. камерами ПК, ПН, ПДН и СВВН, на которых модуль автосопровождения вычислил и сохранил в память пиксельные координаты
Figure 00000126
и
Figure 00000127
g-х целей, а также вычисления и сохранения в памяти для каждой из сформированных пар камер матриц взаимной ориентации
a relative orientation module configured to form pairs of cameras between the j-th camera, on the image of which the position of the object is currently tracked using the auto-tracking module, and other j+1, j+2, etc. PC, PN, PDN and UVVN cameras, on which the auto-tracking module calculated and stored pixel coordinates in memory
Figure 00000126
and
Figure 00000127
g-th targets, as well as calculation and storage in memory for each of the formed pairs of cameras of matrices of mutual orientation
Figure 00000128
Figure 00000128
где where
Figure 00000129
Figure 00000129
путем:by: записи векторов
Figure 00000130
, расчета матриц поворота
Figure 00000131
векторов
Figure 00000132
в вертикальной плоскости на угол
Figure 00000133
:
vector records
Figure 00000130
, calculation of rotation matrices
Figure 00000131
vectors
Figure 00000132
in the vertical plane at an angle
Figure 00000133
:
Figure 00000134
Figure 00000134
вычисления матриц
Figure 00000135
и
Figure 00000136
положения СК j-й и j+1-й камер с учетом их поворота на угол
Figure 00000133
:
matrix calculations
Figure 00000135
and
Figure 00000136
positions of the SC of the j-th and j+1-th cameras, taking into account their rotation by an angle
Figure 00000133
:
Figure 00000137
Figure 00000137
вычисления векторов
Figure 00000138
;
vector calculations
Figure 00000138
;
вычисления матриц
Figure 00000139
поворота векторов
Figure 00000140
в вертикальной плоскости на угол
Figure 00000141
:
matrix calculations
Figure 00000139
rotation vectors
Figure 00000140
in the vertical plane at an angle
Figure 00000141
:
Figure 00000142
;
Figure 00000142
;
вычисления матриц
Figure 00000143
и
Figure 00000144
положения СК j-й и j+1-й камер с учетом их дополнительных пространственных поворотов сначала на угол
Figure 00000145
, а после - на угол
Figure 00000141
:
matrix calculations
Figure 00000143
and
Figure 00000144
positions of the SC of the j-th and j+1-th cameras, taking into account their additional spatial rotations, first by the angle
Figure 00000145
, and then - at the corner
Figure 00000141
:
Figure 00000146
Figure 00000146
и вычисления значений углов взаимной ориентации j-й и j+1-й камер относительно их параллельного положения в пространстве:and calculating the values of the angles of mutual orientation of the j-th and j+1-th cameras relative to their parallel position in space:
Figure 00000147
Figure 00000147
модуль координат, выполненный с возможностью вычисления по данным i-х изображений для каждой измерительной пары j-й и j+1-й камер пространственных координат обнаруженных
Figure 00000148
g-х объектов, согласно выражению:
a coordinate module configured to calculate the spatial coordinates of the detected
Figure 00000148
g-th objects, according to the expression:
Figure 00000149
Figure 00000149
где
Figure 00000150
- вектор трехмерных координат g-го объекта на i-х кадрах в СК измерительной пары j-й и j+1-й камер;
where
Figure 00000150
- vector of three-dimensional coordinates of the g-th object on the i-th frames in the SC of the measuring pair of the j-th and j+1-th cameras;
Figure 00000151
- вектор скорректированных координат изображения g-го объекта на i-м кадре цифрового изображения j-й камеры;
Figure 00000151
- vector of corrected image coordinates of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j-th camera;
Figure 00000152
- вектор трехмерных координат изображения g-го объекта на i-м кадре в СК j-й камеры;
Figure 00000152
- vector of three-dimensional coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame in the CS of the j-th camera;
Figure 00000153
- расширенный вектор пиксельных координат изображения g-го объекта на i-м кадре цифрового изображения j-й камеры;
Figure 00000153
- extended vector of pixel coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j-th camera;
Figure 00000154
- матрица коррекции дисторсии для текущего i-го кадра j-й камеры;
Figure 00000154
- distortion correction matrix for the current i-th frame of the j-th camera;
Figure 00000155
- коэффициент коррекции радиальной дисторсии объектива j-й камеры;
Figure 00000155
- coefficient of correction of the radial distortion of the lens of the j-th camera;
Figure 00000156
- коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии j-й камеры в горизонтальной плоскости;
Figure 00000156
- coefficient of correction of tangential distortion of the j-th camera in the horizontal plane;
Figure 00000157
- коэффициент коррекции тангенциальной дисторсии j-й камеры в вертикальной плоскости;
Figure 00000157
- coefficient of correction of tangential distortion of the j-th camera in the vertical plane;
Figure 00000158
- расстояние от центра изображения j-й камер i-м кадре до изображения g-го объекта на нем;
Figure 00000158
- distance from the center of the image of the j-th camera in the i-th frame to the image of the g-th object on it;
Figure 00000159
- проекционная матрица для пары j-й и j+1-й камер;
Figure 00000159
- projection matrix for a pair of j-th and j+1-th cameras;
Figure 00000160
- проекционный коэффициент;
Figure 00000160
- projection coefficient;
Figure 00000161
- вектор скорректированных координат изображения g-го объекта на i-м кадре цифрового изображения j+1-й камеры;
Figure 00000161
- vector of corrected coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j+1-th camera;
Figure 00000162
- вектор трехмерных координат изображения g-го объекта на i-м кадре в СК j+1-й камеры;
Figure 00000162
- vector of three-dimensional coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame in the CS j+1-th camera;
Figure 00000163
- расширенный вектор пиксельных координат изображения g-го объекта на i-м кадре цифрового изображения j+1-й камеры;
Figure 00000163
- extended vector of pixel coordinates of the image of the g-th object on the i-th frame of the digital image of the j+1-th camera;
Figure 00000164
- матрица коррекции преломления защитного стекла j-й камеры;
Figure 00000164
- refractive correction matrix of the protective glass of the j-th chamber;
Figure 00000165
- горизонтальная поправка на защитное стекло j-й камеры;
Figure 00000165
- horizontal correction for the protective glass of the j-th chamber;
Figure 00000166
- вертикальная поправка на защитное стекло j-й камеры;
Figure 00000166
- vertical correction for the protective glass of the j-th chamber;
вычисления для g-х целей и всех сформированных измерительных пар j-й и j+1-й, j-й и j+2-й, j-й и j+3-й и т.д. на основе их параметров и взаимной ориентации весовых коэффициентов измерений
Figure 00000167
и т.д., проведения уточнения с сохранением в памяти вычисленных по i-м кадрам текущих координат g-го объекта, согласно выражениям:
calculations for g-th targets and all formed measuring pairs j-th and j+1-th, j-th and j+2-th, j-th and j+3-th, etc. based on their parameters and relative orientation of measurement weights
Figure 00000167
etc., carrying out refinement with saving in memory the current coordinates of the g-th object calculated from the i-th frames, according to the expressions:
Figure 00000168
Figure 00000168
модуль параметров движения, выполненный с возможностью приема из памяти координат
Figure 00000169
g-го объекта с i-го кадра, а также координат
Figure 00000170
с i+1-го и последующих кадров, вычисления и сохранения в память по крайней мере следующих параметров движения каждого g-го объекта относительно образца БТВ, а именно:
motion parameters module configured to receive coordinates from the memory
Figure 00000169
g-th object from the i-th frame, as well as coordinates
Figure 00000170
i+1-th and subsequent frames, calculating and storing in memory at least the following motion parameters of each g-th object relative to the BTV sample, namely:
- текущей дальности:- current range:
Figure 00000171
Figure 00000171
- скорости изменения дальности между i-м и i+1-м кадрами:- range change rate between i-th and i+1-th frames:
Figure 00000172
Figure 00000172
где Fpsi - скорость смены кадров (количество обрабатываемых кадров в секунду);where Fps i - frame rate (number of processed frames per second); - углов вертикального
Figure 00000173
и горизонтального
Figure 00000174
наведения на g-й объект:
- vertical angles
Figure 00000173
and horizontal
Figure 00000174
pointing at the g-th object:
Figure 00000175
Figure 00000175
- угловых скоростей горизонтального
Figure 00000176
и вертикального
Figure 00000177
движения g-го объекта относительно бронеобъекта:
- angular velocities of the horizontal
Figure 00000176
and vertical
Figure 00000177
movement of the g-th object relative to the armored object:
Figure 00000178
Figure 00000178
- вектора движения g-го объекта:- motion vector of the g-th object:
Figure 00000179
Figure 00000179
- скорости движения g-го объекта относительно образца вооружения:- speed of movement of the g-th object relative to the weapon model:
Figure 00000180
Figure 00000180
RU2020140490A 2020-12-08 Fire control system for armoured vehicles RU2775579C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020140490A RU2020140490A (en) 2022-06-08
RU2775579C2 true RU2775579C2 (en) 2022-07-04

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070478A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Bae Systems - Land Systems South Africa (Pty) Ltd A system and method for controlling the orientation of a turret
KR101621396B1 (en) * 2012-12-31 2016-05-16 한화테크윈 주식회사 Armament system and method for operating the same
RU2641538C2 (en) * 2016-05-23 2018-01-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for target reconnaissance from samples of subdivision ammunition
US20180356187A1 (en) * 2015-12-30 2018-12-13 Cmi Defence S.A. Turret simulation method and device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070478A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Bae Systems - Land Systems South Africa (Pty) Ltd A system and method for controlling the orientation of a turret
KR101621396B1 (en) * 2012-12-31 2016-05-16 한화테크윈 주식회사 Armament system and method for operating the same
US20180356187A1 (en) * 2015-12-30 2018-12-13 Cmi Defence S.A. Turret simulation method and device
RU2641538C2 (en) * 2016-05-23 2018-01-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for target reconnaissance from samples of subdivision ammunition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кирнос В.И., Зубарь А.В., Кунаев И.В. Разработка способа и системы внешнего целеуказания с индикацией целей для образцов бронетанкового вооружения. Омский научный вестник. 2019. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9488442B2 (en) Anti-sniper targeting and detection system
CA2457669C (en) Autonomous weapon system
US5379676A (en) Fire control system
US6769347B1 (en) Dual elevation weapon station and method of use
US8678282B1 (en) Aim assist head-mounted display apparatus
US7870816B1 (en) Continuous alignment system for fire control
US20230194207A1 (en) Direct enhanced view optic
AU2002210260A1 (en) Autonomous weapon system
RU2697047C2 (en) Method of external target designation with indication of targets for armament of armored force vehicles samples
RU136148U1 (en) FIRE MANAGEMENT SYSTEM
CN213300971U (en) Aiming device
CA3020892A1 (en) Dispositif et methode de simbleautage
RU2695141C2 (en) Method of automatic adjustment of zero lines of sighting of optoelectronic channels of sighting of armored vehicles
RU98237U1 (en) INTELLIGENT BATTLE FIRM CONTROL SYSTEM
RU2697939C1 (en) Method of target design automation at aiming at helicopter complex
RU2775579C2 (en) Fire control system for armoured vehicles
CN111692916A (en) Aiming device and aiming method
RU2712367C2 (en) Method for internal target designation with indication of targets for armored weapon samples
RU162717U1 (en) SHIPBAR SMALL-SIZED HIGH-PRECISION ANTI-ARTILLERY COMPLEX
RU2757061C1 (en) Information overview and panoramic surveillance system
RU2726301C1 (en) Modern onboard weapons helicopter system
RU2292005C1 (en) Installation for fire at high-speed low-altitude targets
RU2785804C1 (en) Fire control system of a combat vehicle
RU2226319C2 (en) Computer-based television system for fire control
CN214751466U (en) Ship long-range gun control device