Способ идентификации лазерных точек прицеливания

Авторы патента:

Добросовестный Сергей Виллевич (RU)

Якимов Артем Викторович (RU)

Ляпин Владислав Русланович (RU)

Кравцов Владислав Иванович (RU)

F41G3/26 - приборы для обучения или тренировки в прицеливании или наводке орудий

Владельцы патента RU 2622820:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение Русские базовые информационные технологии" (RU)

Изобретение относится к средствам, обеспечивающим обучение стрельбе из имитаторов стрелкового оружия и гранатометов, а именно к средствам имитации и идентификации точек прицеливания лазерных излучателей имитаторов. Способ характеризуется тем, что осуществляют калибровку для определения и записи срединных координат индикаторов в системе координат видеокамеры (1). Затем последовательно включают пары лазер (6) - световой индикатор (5) от первой до последней пары инициируемой последовательностью синхроимпульсов, поданных от генератора синхроимпульсов, и фиксируют видеокамерой (1) координаты пятна лазера (6) и соответствующего ему индикатора (5). Проводят анализ кадра видеокамеры (1) посредством использования имеющихся координат индикаторов (5), выявленных в процессе калибровки. При этом идентификацию лазерных точек прицеливания осуществляют без секторального разделения области стрельбы. Обеспечивается увеличение эффективности идентификации лазерных точек прицеливания. 3 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Уровень техники

Из уровня техники известна «Система захвата движения» (патент RU 121947 от 14.06.2012), которая предназначена для захвата движения интересующего технического средства с помощью инерциальных микромеханических (МЭМС) датчиков и технологии беспроводной сенсорной сети (на основе стандарта IEEE 802.15.4/ZigBee) и может быть рассмотрена для решения задачи идентификации точек прицеливания имитатора стрелкового оружия.

Система захвата движения включает одно мобильное измерительное устройство для определения и передачи данных с параметрами захватываемого движения, приемник сигналов, блок обработки, блок хранения и визуализации данных, модуль беспроводной сенсорной сети, инерциальный измерительный модуль. Инерциальный измерительный модуль состоит из трехосного датчика угловой скорости, трехосного датчика ускорения, трехосного датчика магнитного поля, датчика температуры и соединенного с ними каналами связи микроконтроллера, обрабатывающего поступающие с датчиков сигналы.

Особенностью данного способа захвата движения является обеспечение высокой точности измерений параметров движения (ориентация и положение) интересующего технического средства, а также возможность использования захвата движения вне специально оборудованного помещения.

Использование беспроводной сенсорной сети позволяет значительно увеличить число одновременно используемых беспроводных измерительных устройств в рамках одной сети. Таким образом, обеспечивается расширяемость и мобильность системы.

Недостатком указанного аналога при решении задачи идентификации точек прицеливания имитатора стрелкового оружия является сложность и высокая стоимость технической реализации по отношению к предлагаемому способу, связанные с ограничениями на габаритно-массовые характеристики набора датчиков, а также с особенностью эксплуатации при высоком уровне разночастотных ударных и вибрационных воздействий, изменения температуры и необходимостью проведения калибровки оборудования, входящего в состав системы захвата движения.

Раскрытие изобретения

Существующий метод решения проблемы идентификации лазерных точек прицеливания посредством разделения области стрельбы на сектора и присвоения каждому используемому имитатору определенного сектора для стрельбы имеет ряд существенных недостатков, вызванных трудностью идентификации имитатора и расчета оценки по итогам выполнения упражнения обучающимся при произведении стрельбы не в отведенный для него сектор.

В связи с вышеизложенным технической задачей предлагаемого способа является решение проблемы идентификации лазерных точек прицеливания имитаторов стрелкового оружия и гранатометов без секторального разделения области стрельбы.

Сущность предлагаемого способа идентификации лазерных точек прицеливания как технического решения заключается в решении задачи идентификации точек лазерного прицеливания и реализации данного способа для имитаторов оружия электронного стрелкового тренажера посредством использования специализированного программного обеспечения, реализующего алгоритм поиска точек лазерного прицеливания и аппаратного комплекса.

Технический результат заключается в увеличении эффективности идентификации лазерных точек прицеливания с целью определения соответствующего имитатора.

Признаки, используемые для характеристики способов

Способ идентификации лазерных точек прицеливания характеризуется определенной последовательностью действий, которая обеспечивает решение целевой задачи с применением технологии разнесения по времени момента включения лазера в соответствии с сигналом синхроимпульса для последующей регистрацией видеокамерой в каждом отдельном кадре пары, состоящей из лазера и соответствующего ему светового индикатора, с целью обеспечения идентификации точки прицеливания с конкретными имитаторами.

Аппаратный комплекс включает в себя:

1) видеокамеру с мгновенным затвором «global shutter», приводимым в действие по сигналу от внешнего источника. Сенсор видеокамеры имеет повышенную чувствительность в ближнем ИК диапазоне. На камере установлен фильтр, отсекающий световое излучение в диапазоне до 715 нм.

2) массив индикаторов, состоящий из диодов ближнего ИК диапазона.

3) лазерные излучатели мощностью 3-5 мВт с длиной волны 750-780 нм.

4) генератор электрических синхронизирующих импульсов на базе PIC 18F4520.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общая схема.

1 - видеокамера;

2 - область захвата видеокамеры;

3 - экран;

4 - проектор;

5 - индикаторы;

6 - лазеры.

Фиг. 2 - работа генератора синхроимпульсов.

7 - генератор синхроимпульсов;

8 - синхроимпульс;

9 - видеокамера;

10 - индикаторы;

11 - лазеры.

Фиг. 3 - изображение, фиксируемое видеокамерой.

12 - область проецирования проектора;

13 - пятно лазера;

14 - индикаторы.

Осуществление изобретения

Реализация способа идентификации лазерных точек прицеливания состоит в выполнении определенной последовательности действий, а именно:

1. Калибровка

Перед началом использования лазеров необходима предварительная процедура калибровки для определения и записи срединных координат индикаторов в системе координат видеокамеры. Процесс проведения калибровки позволяет отобразить все индикаторы в одном отдельно взятом кадре видеокамеры посредством включения световых индикаторов и выключения лазеров.

2. Включение лазера

Последовательность синхроимпульсов, поданных от генератора синхроимпульсов, инициирует процедуру последовательного включения пары лазер - световой индикатор от первой до последней пары с последующим повторением цикла (Фиг. 2).

Синхроимпульсу №1 соответствует пара лазер №1 - световой индикатор №1, синхроимпульсу №2 соответствует пара лазер №2 - световой индикатор №2, и т.д.

3. Процедура фиксации видеокамерой точек лазера и индикатора

В процессе работы имитаторов оружия электронного стрелкового тренажера в каждом новом кадре видеокамеры фиксируются координаты пятна лазера и соответствующего ему индикатора (Фиг. 3), а также производится анализ кадра видеокамеры посредством использования имеющихся координат индикаторов, выявленных в процессе калибровки.

Анализ кадра видеокамеры заключается в проверке яркости пикселов кадра по координатам индикаторов. Если яркость превышает определенный предел, то считается, что индикатор горит. Координаты индикаторов связаны с соответствующими номерами лазеров имитаторов и, зная координаты горящего индикатора, устанавливается номер имитатора.

Таким образом, при частоте видеокамеры 200 кадров/сек каждая пара работает ориентировочно 5 мс, 10 пар по 5 мс дает 50 мс на обновление всех абонентов, соответственно 1000 мс / 50 мс дает частоту обновления всех абонентов равную 20 Гц.

Способ идентификации лазерных точек прицеливания, характеризующийся тем, что осуществляют калибровку для определения и записи срединных координат индикаторов в системе координат видеокамеры, последовательно включают пары лазер - световой индикатор инициируемой последовательностью синхроимпульсов, поданных от генератора синхроимпульсов, фиксируют видеокамерой координаты пятна лазера и соответствующего ему индикатора, проводят анализ кадра видеокамеры посредством использования имеющихся координат индикаторов, выявленных в процессе калибровки, при этом идентификацию лазерных точек прицеливания осуществляют без секторального разделения области стрельбы.

Изобретение относится к тренажерам для обучения стрельбе из стрелкового оружия и может быть использовано на учебных полигонах, а также в тирах. Устройство содержит оптический излучатель, мишень, средство имитации отдачи, имитатор звука выстрела, макет стрелкового оружия, масса которого совпадает с массой действующего аналога стрелкового оружия, и электронный блок.

Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы // 2617290

Изобретение относится к системам имитации стрельбы и может быть использовано в качестве учебно-тренировочного средства для обучения боевых расчетов и экипажей при проведении тренировок и тактических учений.

Способ дистанционного наблюдения и управления действиями операторов объекта бронетанковой техники в процессе их обучения и дистанционного наблюдения в процессе демонстрации объекта в режиме реального времени // 2609822

Изобретение относится к области бронетанковой техники и может быть использовано при обучении экипажей объектов бронетанковой техники (БТТ) и при демонстрации тактико-технических возможностей объектов.

Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения // 2607428

Предлагаемое изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть применено в тренажерах для подготовки операторов комплексов управляемого вооружения при тренировках в режимах «обучение», «самоподготовка» с целью приобретения, поддержания и совершенствования соответствующих навыков «боевой» работы.

Роботизированная, анатомической формы мишень // 2595558

Устройство предназначено для обучения стрелковому делу из боевого, спортивного, учебного оружия. Анатомической формы мишень состоит из фигуры мишени, механизма подъема, блока системы управления, канала управления, пульта управления, отличается тем, что для имитации перемещающегося на поле боя солдата механизм подъема мишени содержит корпус, электромотор, системы электрических выключателей концевого выключения, редуктор, кривошипно-шатунный механизм, взаимодействующий со вторым ведомым шатуном, причем к обоим шатунам присоединены одна и более лаги, на которых располагается остов мишени, причем поднятие мишени со стороны обучаемого стрелка производится с реальной скоростью подъема атакующего солдата, а остов мишени может быть выполнен плоским, или полуобъемным, или объемным, а также выполненным по размерам и форме среднестатистического человека, а вся поверхность мишени является зоной поражения и делится на множество сегментов, на которых расположены датчики в виде покрытий, поверхность которых выполнена из токопроводящих материалов, которые способны при пробитии их пулей замкнуть токопроводящие слои и создать сигнал при поражении сегмента мишени, при этом каждый сегмент имеет оценку уровня поражения при попадании пули, определяемую контроллером и обозначающую: безусловное ранение незащищенных частей мишени, изображающей тело бойца, с определением степени тяжести ранения, а в зонах, наиболее уязвимых у человека, защищенных индивидуальными средствами броневой защиты, формируется сигнал степени тяжести поражения с учетом факторов: дальность, класс защиты и показателей эффективности стрелкового оружия, причем на роботизированной, анатомической формы мишени установлены: имитатор огневых средств в виде оптической системы из светодиодов, имитирующих разную частоту стрельбы, канал управления по проводам или радиоканал с приемно-передающими средствами связи между базовым радиокомплексом пультом управления и абонентским радиокомплексом, выполненным на корпусе механизма подъема мишени и узле управления, обеспечивая прямую передачу команд на роботизированную, анатомической формы мишень и обеспечивая обратную связь для передачи информации о зонах поражения мишени, причем контроллер выполнен с возможностью определения степени поражения и уровня защищенности мишени, и при наличии «легкой» или «средней» степени «ранения» подается команда на подъем дополнительных мишеней анатомической формы, до 4 штук, расположенных рядом с основной роботизированной, анатомической формы мишенью, имитирующих действия раненого бойца или не получившего ранение, но поменявшего свою позицию, при этом механизм подъема мишени крепится к грунту или к механической транспортной платформе.

Способ обучения стрельбе // 2592757

Изобретение относится к способам обучения стрельбе. Способ включает использование стрелкового тренажера «СКАТТ» и электронного мишенного оборудования ASCOR.

Способ создания комбинированной реальности при подготовке военнослужащих сухопутных войск и тренажер для его осуществления // 2592026

Группа изобретений относится к способу и тренажеру для создания комбинированной реальности при подготовке военных специалистов сухопутных войск. Для создания комбинированной реальности обучаемым предъявляют фоно-целевую обстановку в виде гибридной физической реальности, ставят задачу поиска, обнаружения и выбора цели, ее опознавания и идентификации, с помощью средств позиционирования определяют и отслеживают пространственные координаты имитаторов пусковых установок комплексов вооружения относительно гибридной физической реальности и углы наведения, отображают на экранах оптических блоков имитаторов пусковых установок рассчитанную на основании отслеженных данных позиционирования проекцию виртуальной реальности, синтезированную определенным образом, затем в режиме виртуальной реальности действия обучаемых протоколируют и сохраняют в базе данных, используют гибридную физическую реальность для дидактического разбора процесса выполнения задачи.

Способ лазерной имитации стрельбы // 2586465

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для имитации стрельбы в условиях симуляции реального боя. Достигаемый технический результат - повышение точности имитации стрельбы при различных дальностях до имитируемой цели, возможностью определения точки попадания с высокой степенью точности.

Способ формирования проекционной мишени и устройство для его осуществления // 2579831

Изобретение относится к проекционным мишеням. Согласно способу на экранную поверхность проецируют изображения мишенного объекта посредством двух проекторов, первый из которых осуществляет проецирование видимого изображения, а второй проектор - термограммы мишенного объекта.

Тренажер для обучения операторов переносных зенитных ракетных комплексов // 2561851

Изобретение относится к техническим средствам обучения и тренировки операторов стрелков-зенитчиков переносных зенитных ракетных комплексов. Пульт инструктора включает в себя электронно-вычислительную машину в составе вычислителя с подключенными к нему клавиатурой, манипулятором «мышь» и видеомонитором, первый и второй приемопередающие модули.

Способы определения точки наведения оружия на изображении фоно-целевой обстановки в стрелковых тренажерах и устройство для их осуществления // 2627019

Группа изобретений относится к области учебно-тренировочных средств и может быть использована при создании тренажеров для обучения и тренировок в стрельбе. Способ определения точки наведения оружия на изображении фоноцелевой обстановки в стрелковых тренажерах отличается тем, что после определения координат точек наведения оружия для каждого регистрируемого сигнала преобразуют область двумерного регистрируемого сигнала в окрестности его центрального элемента в приведенный сигнал в координатном поле сигнала фоноцелевой обстановки, определяют координаты подобласти наибольшего подобия приведенному сигналу в окрестности найденной точки наведения оружия в сигнале фоноцелевой обстановки и используют координаты центрального элемента найденной подобласти в качестве точных координат точки наведения оружия в сигнале изображения фоноцелевой обстановки. Устройство определения точки наведения оружия на изображении фоноцелевой обстановки в стрелковых тренажерах отличается тем, что в него дополнительно введены имитаторы оружия по количеству одновременно обучаемых стрелков, такое же количество видеокамер с системами регулирования и интерфейса, закрепленные на соответствующих имитаторах оружия, набор координатных маркеров и регулятор, вход которого подключен к выходу управления вычислительной системы, выход регулятора подключен к излучающим элементам набора координатных маркеров, а выходы дополнительных видеокамер соединены с соответствующими входами видеоинтерфейса вычислительной системы. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения числа стрелков, повышении точности, независимости и временной стабильности определения координат точек наведения имитаторов их оружия. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

Мобильный комплекс обеспечения испытаний и оценки эффективности функционирования систем защиты объектов от поражения высокоточным оружием // 2628303

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при разработке средств испытаний и оценке эффективности систем защиты объектов от поражения высокоточным оружием (ВТО). Мобильный комплекс обеспечения испытаний и оценки эффективности функционирования систем защиты объектов от поражения ВТО от известных отличается тем, что опорно-поворотное устройство (ОПУ) снабжено подъемной платформой и на нем установлены блок измерения дальности, приемное устройство аппаратуры глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и N - канальный измерительно-регистрирующий блок, каждый из каналов которого содержит последовательно соединенные приемник сигналов и аналого-цифровой преобразователь, а также введены накопитель информации, имеющий N+3 входа, блок ввода данных, последовательно соединенные блок моделирования контура наведения ВТО и блок оценки эффективности защиты объекта от поражения ВТО, при этом выход каждого n-го канала измерительно-регистрирующего блока, где n=1…N, соединен с соответствующим входом накопителя информации, выход которого соединен со входом имитатора фоно-целевой обстановки, выход блока измерения дальности и выход приемного устройства аппаратуры ГНСС соединены, соответственно, с N+1 и N+2 входами накопителя информации; первый, второй и третий выходы блока управления соединены, соответственно, с N+3-им входом накопителя информации, первым входом ОПУ и вторым входом блока моделирования контура наведения ВТО, а первый, второй и третий выходы блока ввода данных соединены, соответственно, со вторым входом ОПУ, третьим входом блока моделирования контура наведения ВТО и вторым входом блок оценки эффективности защиты объекта от поражения ВТО, выход имитатора фоно-целевой обстановки соединен с первым входом блока моделирования контура наведения ВТО. Техническим результатом изобретения является получение адекватных оценок эффективности систем защиты объектов применительно к реальным условиям их функционирования и фоно-целевой обстановки. 1 ил.

Лазерный имитатор стрельбы // 2635901

Изобретение относится к лазерным учебно-тренировочным средствам и может быть использовано для имитации стрельбы из стрелкового оружия. Лазерный имитатор стрельбы содержит оптически связанные лазер, транспарант и объектив. Транспарант установлен в фокальной плоскости объектива и имеет N зон, где N - не менее 2, с размерами r1<r2<…<rN и с коэффициентами пропускания в зонах τ1>τ2>τi…>τN, центры указанных зон совмещены или смещены относительно друг друга по вертикали. Транспарант выполнен в виде дифракционного оптического элемента (ДОЭ) с чередованием штрихов с максимальным и минимальным пропусканием. При этом параметры штрихов удовлетворяют условиям ,где di - ширина штрихов с минимальным пропусканием в i-й зоне;τi - коэффициент пропускания в i-й зоне;Т - период штрихов ДОЭ, ,где λmin - минимальная рабочая длина волны лазера;ϕ - апертурный угол объектива.Обеспечивается повышение технологичности имитатора и повышение точности имитации стрельбы. 3 ил.

Стенд для полунатурного моделирования системы самонаведения летательного аппарата // 2637096

Изобретение относится к области испытаний и проверки работоспособности головок самонаведения (ГСН). Технический результат - повышение точности моделирования. Стенд для полунатурного моделирования содержит излучатель сигналов, устройство, изменяющее сигнал в соответствии с интерференционным коэффициентом отражения от морской поверхности, головку самонаведения, вычислительное моделирующее устройство (ВМУ). ГСН зафиксирована на неподвижном основании, излучатель сигналов зафиксирован на неподвижном основании, так что его продольная ось совмещена с продольной осью ГСН. ВМУ содержит блоки моделей динамики движения летательного аппарата (ЛА), модели движения цели, модели движения гиростабилизированной платформы, модели управления гиростабилизированной платформой, модели расчета вектора «ЛА - цель» и дальности «ЛА - цель». Стенд для полунатурного моделирования позволяет в реальном масштабе времени проводить полунатурное моделирование системы самонаведения ЛА без искажения динамики контура наведения системы с учетом влияния подстилающей морской поверхности. 1 ил.

Электронный стрелковый тренажер "тэст" // 2640952

Изобретение относится к учебно-тренировочным средствам обучения стрельбе с помощью имитаторов стрелкового вооружения и гранатометов по неподвижным, появляющимся и движущимся целям с применением правил стрельбы с имитацией отдачи без применения боеприпасов. Электронный стрелковый тренажер состоит из имитаторов оружия (6) с встроенными датчиками контроля параметров, влияющими на правильность выполнения упражнений, управляющего программно-технического комплекса (5) с программным обеспечением, реализующим моделирование и визуализацию мишенной обстановки с применением трехмерной графики, проекционного экрана (1), видеопроекторов (2), акустической системы (3), высокоскоростной видеокамеры (4), радиосистемы обмена данных, лазеров для формирования точки прицеливания, пневмосистемы, встроенной в имитатор. Тренажер дополнительно содержит станции пневмозарядки имитаторов (7). Пневмосистема с баллоном для ее работы встроена в имитатор (6) и выполнена с возможностью обеспечить имитацию работы подвижных частей механизмов оружия, отдачи и увода ствола при производстве выстрела. Управляющий программно-технический комплекс (5) реализует взаимодействие тренажера с другими тренажерами, поддерживающими требования международного стандарта распределенного моделирования IEЕЕ 1516 - HLA. Обеспечивается автономность имитаторов оружия относительно ПЭВМ и пневмооборудования в процессе проведения занятий и контроля уровня готовности обучаемых по огневой подготовки стрелков, гранатометчиков, снайперов без применения боеприпасов. 2 ил.

Способ испытаний систем защиты объектов от поражения высокоточным оружием // 2645006

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к области испытаний вооружения, и может быть использовано при испытаниях систем защиты объектов от поражения высокоточным оружием (ВТО). Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе получения оценок промахов ВТО противника, адекватных к реальной фоноцелевой обстановке, определяемой условиями функционирования систем защиты объектов. Для этого предварительно на заданных высоте, направлении и дальности до объекта как со средствами защиты, функционирующими в штатном режиме, так и без них, измеряют параметры излучений и запоминают их, формируют сигналы фоноцелевой обстановки путем пролонгации измеренных значений параметров излучений и моделируют контур наведения ВТО. 1 ил.

Способ определения точки попадания при имитации стрельбы с помощью лазерного имитатора стрельбы // 2647367

Изобретение относится к области имитации стрельбы для обучения стрельбе и тренировки в условиях двустороннего воздействия. Способ определения точки попадания при имитации стрельбы с помощью лазерного имитатора стрельбы (3), при котором имитируют выстрел попаданием луча лазера в мишень (2). При возвращении части излучения к имитатору стрельбы фиксируют наличие и расположение засветок возвращенного излучения. Рассчитывают точки попадания с помощью программного обеспечения. При этом для определения точки применяют отражатели (6), установленные на мишени (2), и светочувствительную матрицу (5), установленную на имитаторе стрельбы (8). Обеспечивается возможность определения точки попадания с точностью до двух диаметров калибра оружия. 2 ил.

Способ имитации коллимационного эффекта в проекционных системах визуализации внекабинной обстановки для авиационных тренажеров военного назначения и проекционная система визуализации // 2647665

Изобретение относится к военным авиационным тренажерам. Технический результат заключается в компенсации эффекта зависимости пространственного положения линии визирования удаленных объектов визуализируемой с помощью проекционной системы визуализации внекабинной обстановки от положения органов зрения обучаемого пилота. Такой результат достигается тем, что отслеживают изменения положения головы обучаемого пилота, формируют разностный сигнал при его изменении, в соответствии с которым генерируемое изображение внекабинной обстановки корректируется относительно нового положения головы обучаемого пилота так, чтобы наблюдаемая обучаемым пилотом прицельная метка коллиматорного прицела, совмещенная с точкой прицеливания на изображении внекабинной обстановки, оставалась совмещенной с той же точкой прицеливания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.