Лазерный тренажер для обучения стрельбе из стрелкового оружия

 

Изобретение относится к тренажерной технике, а именно к оптическим имитаторам стрелкового оружия. Цель изобретения - повышение точности определения координат , 2 точки прицеливания. Лазерный тренажер для обучения стр ельбе из стрелкового оружия содержит оптические сопряженные лазер 1, модулятор 2, формирующую оптическую систему 9, одномодовый световод 8, объектив 11 и блок выделения координат , выполненный в виде волоконно-оптической мишени 13. А также он содержит синхронизатор 7, блок 6 задания кода модуляции, постоянное 5 и оперативное 4 запоминающее устройства, преобразователь 3 параллельного кода в последовательный , линию 21 задержки, цифроаналоговый преобразователь 20, два усилителя 24,25, два регистра 26,27, две схемы сравнения 28,29, две схемы И 30,31, четыре накапливающих сумматора 32-35 и два делителя 36,37. 1 з,п.ф-лы, 3 ил. 1 Уч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 41 G 3/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783851/23 (22) 17.01,90 (46) 30.12.92. Бюл. !ч . 48 (71) Научно-производственное объединение

"Старт" (72) А.Я,Паринский, Е,А,!У!акарецкий, Ю.С,Хурхулу, Е.А.Даев и Б,M,Соколов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1145441, кл. F 41 G 3/26, 1983.

Патент ФРГ N 3511796, кл, F 41! 5/02, 1985. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ СТРЕЛЬБЕ ИЗ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ (57) Изобретение относится к тренажерной технике, а именно к оптическим имитаторам стрелкового оружия. Цель изобретения — повышение точности определения координат

„,. Ж,,1784829 А1 точки прицеливания, Лазерный тренажер для обучения стрельбе из стрелкового оружия содержит оптические сопряженные лазер 1, модулятор 2, формирующую оптическую систему 9, одномодовый световод 8, объектив 11 и блок выделения координат, выполненный . в виде волоконно-оптической мишени 13; А также он содержит синхронизатор 7, блок 6 задания кода модуляции, постоянное 5 и оперативное 4 запоминающее устройства, преобразователь 3 параллельного кода в последовательный, линию 21 задержки, цифроаналоговый преобразователь 20, два усилителя 24,25, два регистра 26,27, две схемы сравнения 28,29, две схемы И 30,31, че тыре накапливающих сумматора 32 — 35 и два делителя 36,37. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1784829

Изобретение относится к трена>керной Блок выделения координат выполнен в технике, а именно к оптическим имитатОрам виде волоконно-оптической мишени, два стрелкового оружия, выходных торца которой оптически сопряИзвестен ряд опти4еских ймитаторов жены через цилиндрические обьективы и стрельбы иэ ручного огнестрельного ору- 5 дефлекторй с фотоприемниками, жия, содержащее источник излучения (ла- Мишень выполнена в виде волоконнозер или светодиод) с оптической системой и оптического делителя изображения лазерфотоприемник, вырабатывающий сигнал о нбго пучка во входной плоскости мишени на попадании излучения на мишень. Напри- два ортогональных канала. мер, в способе обучения стрельбе из ручно- 10 В каждом канале последовательно раэго огнестрельного оружия используют мощены по ходу лазерного луча и информаприемопередающее оптйческое устройст- ционных электрических сигналов во, расположенное на оружии и поверх- цилиндрический объектив, одномерный дейость," отличающуюся от окружающей флектор по осям Х и У, электрический вход среды характеристиками отражения или 15 каждого из которых соединен через общий рассеяния {мишень). При этом попадание цифро-аналоговый преобразователь и лиили непопадание луча фиксируется прием- нию задержки с оперативным запоминаюником rio результатам оцейки отраженного щим устройством хранения адресов. сканирования поля зрения фотоприемника.

Известнасйстема,содержащая оптиче- 20 Кроме того, Устройство содер>кит два ский йередатчик и фотоприемник, мишень в . усилителя формирования цифровых инфорвиде плоскопараллельного празрачйбго дй- мационных сигналов; два регистра преобраска с флуоресцирующими зародышами. эования последовательного кода цифрового

Свечениефлуоресцирующегоматериала да- сигнала в параллельный, выход каждого иэ . ет информацию о попадании,, 25 которых соединен с одним из входов логиИэвестно устройство наиболее близкое ческой схемы сравнения, второй вход коток иэобретенй>о и включающее источник из- рой соедийен через линию задержки с лучения, в котором используется светодиод выходом оперативного запоминающего устили лазер, световод, объектив, дифракцион- ройства хранения адресов сканирования ную решетку и приемник, устанавливаемый 30 поля зрения фотоприемника; две схемы И, на цели, Решетка освещается параллель- один вход каждол из которых сОединен с ным пучком света, формируемым с по- выходом логической схемы сравнения, а мощью объектива. Угловое распределение второй ее вход связан с выходом регистра, интенсивности света после решетки обрат- выходы логических схем сравнения кодов и но пропорционально квадрату угла от оси 35 схем И соединены со входами схемы деле-, пучка,что поэволяетсоэдатьзону, вкоторой ния, вычисляющей геометрический центр при движейли цели параллельно оси пучка ..положения лазерного пучка на мишени, сигнал приемника не зависит отдальности, На фиг.1 представлена функциональная

Однако известное устройство имеет недо- схема устройства; на фиг.2 представлена статочную точность и помехозащищен- 40 конструктйвная схема блока выделеййя конбсть. ординат, на фйг,З показаны временнйе ди-.

Целью изобретения является повыше- аграммы управляющих и информационных ние точности определения координатточки сигналов в электронной схеме обработки прицеливайия, : лазерного тренажера.

Это достигается тем, что в известное 45 Лазерный тренажер для обучения устройство, содержащее лазер, светодиод, стрельбе иэ стрелкового оружия (фиг.1) со-. объектив и блок выделения координат, вве- держит лазер 1, модулятор (МД) 2 интенсивдены модулятор, электрйческий вход кото- нбсти лазерного излучения, соединенный рого соединен через преобразователь через преобразователь параллельного кода параллельного кода в последовательный с 50 в последовательный {Р/S) 3 с:запомийаюоперативным запоминающйм ус ройством: щим устройством хранения адресов скани(ОЗУ)хранения адресовсканирования поля рования поля зрения фотоприемника 4,5 зрения фотоприемника,управляемымчерез (блок 03У ЙАМ-4, блок ПЗУ PRP0M-5), упблок задания кода модуляции синхрогене-. равляемым через блок задания кода модуляратором. 55 ции СОМ 6 синхрогенератором GN 7. За

На выходе модулятора rio ходу оптиче- модулятором по ходу оптического иэлуческого луча размещены одномодовый свето- ния размещены одномодовый волоконный вод с элементом ввода излучения, выходной световод 8 с элементом ввода излучения 9, торец которого и объектив закреплены на выходной торец которого 10 и обьектив j1 стволе оружия, закреплены на стволе оружия 12. Далее по

1784829 ходу лазерного луча установлена мишень, адреса элементов поля зрения фотоприемвыполненная в виде волоконнооптического . ника; на фиг.Зг — адресные цифровые кодоА елителя изображения 13 лазерного пучка вые сигналы элементов поля зрения и во входной плоскости мишени P на два îð- модуляции в два различных момента вре емтогональных канала (Px, Py) 14, 15.. 5 ни; на фиг,Зд — сигнал с выхода усилителя 24

В каждом канале последовательно раз- F(x) цифровых сигналов Х-канала; на фиг.3е мещены по ходу лазерного луча и информа- — сигнал выхода усилителя 25 F(y) цифроцион ных электрических сигналов вых сигналов Y-канала; на фиг Зж — сигнал с цилиндрические объективы 16, 17, одномер- выхода логической схемы 28 L(x) сравнения ные дефлекторы D(X) 18 и D(X) 19, электри- 10 канала Х; на фиг,Зз — сигнал с выхода логические входы которых соединены через ческой схемы 29 L(y) сравнения канала У, цифро-аналоговый преобразователь Д/А 20 Предлагаемое устройство функционии линию задержки 01 21 с запоминающим рует следующим образом. устройством хранения входа модуляции ад- Луч от лазера 1 модулируется по интенресов сканирования поля зрения фотопри- 15 сивности модулятором 2, на вход которого емников DM(X) 22 и DM(Y) 23, подается электрический сигнал с преобраусилитель-формирователь цифровых ин- зователя 3 параллельного кода в последоваформационных сигналов F(X) 24 и F(Y) 25, тельный. Модулирующий код формируется регистры преобразования последователь- устройством хранения адресов сканирован ого кода цифрового сигнала в параллель- 20 ния поля зрения фотоприемника, включаюный 26, 27, выходы которых соединены с щим ОЗУ PBM 4 и ПЗУ PPPO 5, M .одним из выходов логических схем сравне- управляемыми синхрогенератором 7 через ния 28, 29, вторые выходы которых соедине- блок задани.1 кода модуляции 6. Модулироны через линию задержки DL с выходом ванный пучок лазера вводится в одномодозапоминающего устройства RAM хранения 25 вый волоконный световод 8 через када модуляции и адресов сканироцания по- устройство ввода 9. По световоду лазерное ля зрения фотоприемника, схем И 30, 31; излучение подводится к излучателю, формиодин из выходов которых соединен с выхо- рующему узкую диаграмму направленно-, дом логической схемы сравнения, а вторые сти. Излучатель образован выходным их входы связаны с выходами регистра, вы- 30 торцом световода 19 и объективом 11, заходы логических схем сравнения кодов и крепленным на стволе оружия 12. схем И со входами соответствующих накап- С выхода излучателя лазерный пучок поливающих сумматоров SM 32; 33, 34, 35, падает на входную плоскость P мишени, обвыходы которых соединены со входами разованной волоконно-оптическим схем деления DIV Зб, 37, вычисляющими 35 делителем изображения 13. формирующим геометрический центр положения лазерн6- два идентичных изображения лазерного пятна в выходных плоскостях P(14) и Р(15), Блоквыделения координат38(фиг.2)со- - С помощью цилиндрических объективов исдержит волоконно-оптический делитель 13 ходное двумерное изображение пребразуизображения лазерного пучка во входной 40 ется в два изображения по Х и У, плоскости мишени на два ортогональных Одномерные дефлекторы 18 и 19 осуществканала (Р,Py} 14,15. В каждом канале после- ляют сканирование поля зрения фотопридовательно размещены цилиндрические емников 22,23. объективы 16,17, одномерные дефлекторы Управление дефлекторами производитD(x), D(y) 18,19, управляемые через цифро- 45 ся от блоков ОЗУ 4 через линию задержки аналоговый преобразователь 20, и фотопри- 21, учитывающую время распространения ем ники 22 23. сигнала от модулятора до фотоприемника, и

20, ПоНа фиг,З показаны временные диаграм- цифроаналоговый преобразователь, омы управляющих Uc, Оэ, 0пб D(x,у) и инфор- скольку сканирование лазерного пучка и помационных F(x), F(y), Цх), (у) сигналов; на 50 ля зрения фотоприемников производится фиг.За — сигнал U с длительностью Тс, on- синхронно, электрический сигнал с фотоределяющий время сканирования строки приемниковпоявляется ToflbKoâтотмомент поля зрения фотоприемника; на фиг.Зб — времени, когда положение освещенного сигнал 0Э с длительностью Тэ, определяю- пятна на мишени совпадает с адресом скащий период времени. в течение которого 55 нирования полязрения фотоприемника, что передается последовательный адресный позволяет существенно повысить помекозацифровой код каждого элемента поля зре- щищенность системы. Фотоприемники ния фотоприемника; на фиг.Зв — синхросиг- 22,23 по каналам Х и У выделяют модулиру0 определяющий длительность Ти и ющий адресный код, формируют его усилинал иф овых период повторения Т, кодовых импульсов телями-формирователями цифр I 784829 информационных сигналов 24,25, которые усиливают фотосигйал и производят его ограничение. Сформированные сигналы поступают на регистры 2б,17 преобразования последовательного кода цифрового сигнала 5 в параллельный. Выходной параллельный цифровой код сравнивается логическими схемами сравнения 28,29 с исходным модулирующим КОдом из запоминающегО уст ройства хранения адресов сканирования 10 поля зрения 4,5, поступающим через линию задер>кки 21.

При совпадении кодов модуляции принимаемого излучения и адреса сканирования срабатывают схемы И 30,31, Поскольку 15 в реальной системе размер пучка на мишени всегда больше, чем требуемая точность измерения, совпадение кодов будет иметь мвсто не для одного элемента адреса сканирования поля зрения фотоприемника, а для 20 нескольких. Поэтому необходимо определить геометрический центр пучка, что производи ся с помощью накаливающих сумматоров 32,33,34,35 и последующих схем деления 36,37, Сумматоры 32,35 под- 25 считыва.от число п-.„п у совпадений кодов соответственно по осям Х и У, а сумматоры

33,34 — суммиру от значение координат f10 Х и Y.-Определение геометрического центра пучка производится по алгоритму; 30

X1+Х2+Хз+ +XI+ ° +Xnx

X ц пх

У <+Yz+Ya+ пy гДе Хц, Уц — кООРДинаты ЦентРа пУчка; Хь У! — координаты точек совпадения кодов модуляции и адреса сканирования поля зрения фотоприемника; и,, пу — число точек совпадения кодов по осям Х и Y соответственно.

Положение центра лазерного пятна относительно системы координат (ХО Y ) в центре мишени (фиг.2) можно определють на основе формул параллельного пеоеноса осей

Х =Хц- R

Y - Уц- R, где R — радиус мишени, вписанной в квадрат волоконнооптического делителя изображения и равный половине стороны квадрата.

Определение геометрического центра пучка по сравнению с энергетическим позволяет устранить влияние распределения мощности в сечении пучка на точность определения координат, Временные диаграммы (фиг.З) поясняют работу системы. Синхрогенератор 7 формирует импульс строки длительностью Тс (фиг,За), в течение которого генерируются импульсы длительности элемента изображения Тз (фиг.Зб) и короткие импульсы Ти (фиг,Зв), из которых формируется код адреса

D(x), D(y) (фиг.3r). На фиг.Зг условно показан семиразрядный код, на практике для обеспечения высокой точности необходимо использоватьдесятиразрядный код. На фиг,Зд и фиг,3e показаны сигналы с выходом усилителей-формирователей цифровых информационных сигналов при условии совпадения ода модуляции и кода адреса

D(x), D(y) сканирования поля зрения фотоприемников, что приводит к появлению импульсов L(x), 1 (у) (фиг,Зж,з) на выходах логических схем сравнения 28,29.

Таким образом, информация о координате лазерного пучка во входной плоскости мишени будет получена на выходе системы только при выполнении следующих условий: поло>кение пучка на мишени совпадает с адресом сканирования поля зрения фотоприемника; модулирующий код лазерного пучка в данный момент времени совпадает с кодом адреса сканирования поля зрения фотоприемника, Зто позволяет существенно повысить устойчивость системы при воздействии непрерывных и импульсных (как в пространстве; так и во времени) оптических помех, а в конечном счете повысить точность определения координат точки прицеливания.

Таким образом, по своим параметрам предложенное техническое решение превосходит известные: по скорости в 10 раз; по разрешению в 2 раза; по помехоустойчивости примерно в 10 раз (при длине кода 10 разрядов). При увеличении длины кода помехоустойчивость возрастает, Указанные преимущества обеспечивают в предложенном устройстве повышение точности определения координат точки прицеливания.

Электронный блок обработки может быть реализован на микропроцессорном комплекте К 1800 илл быстродействующих матричных БИС серии К 1520ХМ1, К

1520ХМ2.

Линия задержки 21 выравнивает по времени момент прихода в пространстве оптического сигнала и сигналов кода адреса сканирования на дефлекторы, логические схемы сравнения 28,29 и схемы И вЂ” 30,31.

1784829

Преобразование двумерного поля изображения мишени цилиндрическими объективами в одномерную строку (столбец) вдоль оси Х и У, позволяет сократить время сумматора, два делителя, а также между лазером и объективом последовательно установлены модулятор, формирующая оптическая система и одномодовый светосканирования поля зрения фотоприемни- 5 вод, выходной торец которого и объектив ков в число строк (столбцов), а следовательно, в целом увеличить быстродействие тренажера.

Стробирование схем сравнения кодом закреплены на стволе оружия, при этом выход преобразователя параллельного кода в последовательный подключен к модулятору, первый выход оперативного запоминаюадреса сканирования поля зрения фотопри- 10 щего устройства соединен- с линией задержки, а второй выход — с вторыми входами первого и второго региСтров соответемников позволяет повысить помехозащищенность системы в целом; Ясно, что @ля подавления общего оптического фона на ственно, первые входй которых через входе мишени должен быть установлен тра- соответствующие усилители соединены содиционн ый интерференционн ый фильтр. 15 ответственно с первым и вторым выходами согласованный с линией излучения лазера. блока выделения координат,"вход которого

Возможна дополнительная селекция по no-.. соединен с вйходом цйфроанзлогового преляризацил лазерного излучения за счет ус- образователя, вход которого соединен е вы- тановки на входе мишени поляризационйых ходом линий задержки выход которой фильтров. -: . : . 20 также соединен с "вторыми выходами перРазмер входного окна волоконно-опти- вой и второй схем сравнения соответствен. ческого делителя изображенйя может быть но; выходы которых соединены с первйми равен размеру поля мйшени (в этом случае входами первого и четвертого накапливаюразрешениемаксимзльное) или может быть щих сумматоров, а также с первымй входаменьше размера поля миШени,: но ври. этом 26 ми первой и второй схем И, вторые входы перед мишенью "должен быть установлен которых и первые "выходы первой и второй

" коэффициент усиления обьектива.. ответственно, выходов первой и второй схем

Ф ор мул а и зо 6 ретен и я 30 И подключены к первым входам второго и

1. Лазерный трейажер для обучения -третьего накаплйвающих сумматоров соот: щий оптически сопряженные лазер, обью-.: торов йодключеиы к своим вторым входам, :тив:и блок выделени ч i ю шийся"1ем,,что, с цеаьЮ повыше- 35 четвертому входам первого и второго делиния точности определен ия координат телей соответственно., - точки прицеЛивания, в него введены йосла. ". 2. Тренажер по ri.1;; о т л и ч а.Ю щий с я довательно установленные синхрогенера-: тем, что блок виделения коордйнат выполнен ,тор; блок задания кода модуляции," - - а виде"волоконно- оптической мишени, два постоянное запоминающее устройство, 40 выходных торца которой "оптически сопряпреобраэбватель параллельного кода в по- дефлекторы с" фотоприемниками, выходы

; следовательный, а" также линия задержки,: которых являются соответственно первым и цифроаналоговый преобразователь,-- два: вторйм выходами. блока выделения коордиусилителя, два регистра, две схемы сравне- 45 нат, а входы дефлекторов обьединены и явwe; две схемы И,. четыре накапливающих ляются входом блока выделения координат.

1784829 Риг. Д

Составитель А.Паримский

Техред М,Моргентал Корректор Н,Бучок

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Пэтзнт", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4358 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5