Комплекс оценки помехоустойчивости тепловизионной головки самонаведения управляемого боеприпаса
Владельцы патента RU 2740434:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области испытаний систем вооружения, и касается комплекса оценки помехоустойчивости тепловизионной головки самонаведения управляемого боеприпаса. Комплекс содержит блок ввода данных, головку самонаведения, блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса, первое устройство позиционирования, на котором размещена головка самонаведения, а также второе и третье устройства позиционирования, которые выполнены с возможностью перемещения в угломестной и азимутальной плоскостях. В комплекс дополнительно введены блоки формирования изображений фона, цели, помехи, которые выходами соответственно соединены со входами устройств визуализации изображений фона, цели, помехи, и оптическая система, которая размещена на первом устройстве позиционирования соосно с головкой самонаведения. Устройства визуализации изображений цели и помехи соответственно размещены на втором и третьем устройствах позиционирования, а первое устройство позиционирования выполнено с возможностью угловых перемещений относительно продольной оси головки самонаведения. Технический результат заключается в обеспечении возможности оценки помехоустойчивости тепловизионной головки самонаведения в условиях воздействия преднамеренных оптических помех. 1 ил.
Изобретение относится к области испытаний систем вооружения, и может быть использовано для оценки помехоустойчивости оптико-электронных систем наведения высокоточного оружия, в частности тепловизионных головок самонаведения (ГСН).
Известно устройство (аналог) к заявляемому решению - стенд измерения параметров тепловизионных каналов [RU 2689457 С1, 29.05.2019], содержащий инфракрасный коллиматорный комплекс, расположенный соосно с оптической системой контролируемого тепловизионного канала, а также устройство отображения, записи и обработки информации. Стенд позволяет расширить функциональные возможности за счет автоматического определения необходимого перемещения подвижного компонента оптической системы тепловизионного канала для обеспечения фокусировки при изменении температуры окружающей среды.
Недостатком известного стенда является отсутствие возможности формирования динамично изменяющегося в реальном масштабе времени изображения фоноцелевой и помеховой обстановки для оценки величины промаха управляемого боеприпаса в условиях воздействия преднамеренных помех.
Наиболее близким по технической сущности является комплекс оценки на полунатурной модели эффективности радиоподавления радиолокационной ГСН управляемой ракеты (прототип) [RU 2695496 С1 23.07.2019]. Комплекс содержит последовательно соединенные блок ввода данных, головку самонаведения, устройство АЦП/ЦАП, блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса, а также первое устройство позиционирования, на котором размещена головка самонаведения, и второе, третье устройства позиционирования, которые выполнены с возможностью перемещения в угломестной и азимутальной плоскостях.
Недостатком комплекса является отсутствие возможности оценки помехоустойчивости тепловизионной ГСН управляемого боеприпаса.
Техническим результатом данного изобретения является обеспечение возможности оценки помехоустойчивости тепловизионной ГСН управляемого боеприпаса в условиях воздействия преднамеренных оптических помех.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные блок ввода данных, головку самонаведения, устройство АЦП/ЦАП и блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса, кроме того первое устройство позиционирования, на котором размещена головка самонаведения, а также второе и третье устройства позиционирования, которые выполнены с возможностью перемещения в угломестной и азимутальной плоскостях, дополнительно введены блоки формирования изображений фона, цели, помехи, которые выходами соединены с входами устройств визуализации изображений фона, цели, помехи соответственно, и оптическая система, которая размещена на первом устройстве позиционирования соосно с головкой самонаведения, кроме того блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса первым, вторым, третьим и четвертым выходами соединен с первыми входами блоков формирования изображений фона, цели, помехи и входом оптической системы соответственно, а также блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса пятым, шестым и седьмым выходами через устройство АЦП/ЦАП соединен с входами первого, второго и третьего устройств позиционирования соответственно, кроме того блок ввода данных вторым выходом соединен со вторыми входами блоков формирования изображений фона, цели и помехи, при этом устройства визуализации изображений цели и помехи размещены на втором и третьем устройствах позиционирования соответственно, а первое устройство позиционирования выполнено с возможностью угловых перемещений относительно продольной оси ГСН.
Сущность изобретения состоит:
- в переходе из радиочастотного диапазона спектра электромагнитных излучений в инфракрасный, в котором функционирует тепловизионная ГСН, за счет введения блоков формирования и устройств визуализации изображений фона, цели, помехи в инфракрасном диапазоне спектра;
- в расширении поля зрения тепловизионной ГСН и имитации кинематики ее сближения с целью за счет введения оптической системы с возможностью реализации функции масштабирования динамично изменяющихся в реальном масштабе времени изображений фона, цели и помехи;
- в имитации динамики полета управляемого боеприпаса для оценки величины его промаха в условиях воздействия преднамеренных помех за счет управления первым устройством позиционирования, которое выполнено с возможностью угловых перемещений относительно продольной оси ГСН.
На фигуре приведена структурная схема комплекса оценки помехоустойчивости тепловизионной ГСН управляемого боеприпаса. На структурной схеме цифрами обозначены: 1 - блок ввода данных; 2 - тепловизионная ГСН; 3 - устройство АЦП/ЦАП; 4 - блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса; 5-1 - первое устройство позиционирования; 5-2 - второе устройство позиционирования; 5-3 - третье устройство позиционирования; 6 - блок формирования изображения фона; 7 - блок формирования изображения цели; 8 - блок формирования изображения помехи; 9 - устройство визуализации изображения фона; 10 - устройство визуализации изображения цели; 11 - устройство визуализации изображения помехи; 12 - оптическая система.
Блок ввода данных 1, тепловизионная ГСН 2, устройство АЦП/ЦАП 3 и блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 соединены последовательно. Тепловизионная ГСН 2 размещена соосно с оптической системой на первом устройстве позиционирования 5-1. Блоки формирования изображений фона, цели, помехи выходами соединены с входами устройств визуализации изображений фона, цели, помехи соответственно. При этом устройства визуализации изображений цели 10 и помехи 11 размещены на втором 5-2 и третьем 5-3 устройствах позиционирования соответственно. Блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 первым, вторым, третьим и четвертым выходами соединен с первыми входами блоков формирования изображений фона 6, цели 7, помехи 8 и входом оптической системы 12 соответственно. Кроме того, блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 пятым, шестым и седьмым выходами через устройство АЦП/ЦАП 3 соединен с входами первого, второго и третьего устройств позиционирования соответственно. Блок ввода данных 1 вторым выходом соединен со вторыми входами блоков формирования изображений фона 6, цели 7 и помехи 8.
Назначения элементов, представленных на схеме ясны из их названия.
Блоки формирования изображений фона 6, цели 7, помехи 8 предназначены для хранения вариантов фоноцелевой и помеховой обстановки, и формирования заданного уровня напряжения в зависимости от выбранного варианта, а также последующего изменения уровня напряжения в зависимости от информационных сигналов, характеризующих текущие значения дальности ГСН 2 до цели. Варианты фоноцелевой и помеховой обстановки получены путем записи в полевых условиях результатов применения реальных средств создания преднамеренных помех, либо синтезированных методами компьютерной графики.
Блоки формирования изображений фона 6, цели 7, помехи 8 могут быть выполнены, например, в виде многоканальных источников электрического питания с устройствами управления на базе микропроцессоров [RU 2549072 С1, 20.04.2015].
Устройства визуализации изображений фона 9, цели 10, помехи 11 предназначены для отображения динамично изменяющихся в реальном масштабе времени тепловых изображений по управляющим сигналам с блоков формирования изображений фона 6, цели 7, помехи 8.
Устройства визуализации изображений фона 9, цели 10, помехи 11 могут быть реализованы в виде матрицы тепловыделяющих элементов [RU 2549072 С1, 20.04.2015].
Оптическая система 12 предназначена для имитации кинематики сближения ГСН 2 с целью за счет масштабирования динамично изменяющихся в реальном масштабе времени тепловых изображений фона, цели и помехи, а также расширения поля зрения тепловизионной ГСН 2 путем перераспределения в пространстве электромагнитного поля, исходящего из устройств визуализации изображений фона 9, цели 10, помехи 11.
Оптическая система 12 может быть реализована в виде вариосистемы для инфракрасной области спектра [RU 177647 U1, 05.03.2018].
Первое устройство позиционирования 5-1 предназначено для осуществления угловых перемещений относительно продольной оси ГСН по сигналам управления (текущим значениям угла визирования цели), формируемым в блоке моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4. Первое устройство позиционирования 5-1 может быть выполнено, например, в виде динамического стенда, представляющего собой автоматическую поворотную (двухстепенную) платформу [RU 2263869 С1, 10.11.2005].
Заявленный комплекс работает аналогично прототипу с некоторыми отличиями, которые заключаются в следующем.
Со второго выхода блока ввода данных 1 на вторые входы блоков формирования изображений фона 6, цели 7, помехи 8 подается сигнал, содержащий информацию о выборе заданного варианта фоноцелевой и помеховой обстановки. В блоках формирования изображений фона 6, цели 7 и помехи 8 имеются базы данных различных уровней напряжения, соответствующих вариантам фоноцелевой и помеховой обстановки в инфракрасном диапазоне.
В зависимости от выбранного варианта в блоках формирования изображений фона 6, цели 7 и помехи 8 формируются заданные уровни напряжения, которые подаются на тепловыделяющие элементы соответствующих устройств визуализации, которые формируют тепловые изображения фона, цели и помехи, определенной геометрической формы с заданной разностью температур. Кроме того, с первого, второго и третьего выходов блока моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 подаются сигналы на первые входы блоков формирования изображений фона 6, цели 7 и помехи 8 соответственно. В зависимости от информационных сигналов, которые содержат информацию о текущих значениях дальности ГСН 2 до цели, в блоках формирования изображений фона 6, цели 7 и помехи 8 происходит последующее изменения уровня напряжения. По преобразованным таким образом и выведенным на устройства визуализации 9, 10, 11 изображениям фона, цели и помехи работает тепловизионная ГСН 2, которая запускается по сигналу с первого выхода блока ввода данных 1.
Передача тепловых изображений от устройств визуализации изображений фона 9, цели 10 и помехи 11 на приемное устройство тепловизионной ГСН 2 осуществляется через оптическую систему 12, которая размещается соосно с ГСН 2 на удалении от устройств визуализации на фокусное расстояние оптической системы 12.
Оптическая система 12 обеспечивает расширение поля зрения тепловизионной ГСН 2, а также по информационному сигналу с четвертого выхода блока моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 осуществляет масштабирование динамично изменяющихся в реальном масштабе времени тепловых изображений фона, цели и помехи.
С выхода тепловизионной ГСН 2 аналоговый сигнал, характеризующий угловую скорость перемещения цели (координаты цели и помехи), преобразуется устройством АЦП/ЦАП 3 в цифровую форму и подается на вход блока моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4, в котором определяются текущие значения дальности тепловизионной ГСН 2 до цели и угла визирования цели. В блоке 4 осуществляется процесс наведения управляемого боеприпаса на цель. Кроме того, на каждом шаге моделирования по времени рассчитываются координаты цели, помехи и боеприпаса. При этом цифровой сигнал, характеризующий угол визирования цели, с пятого, шестого и седьмого выходов блока моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 преобразуется устройством АЦД/ЦАП 3 в аналоговую форму и подается на входы первого 5-1, второго 5-2 и третьего 5-3 устройств позиционирования соответственно. Коррекция взаимного углового положения цели, помехи и боеприпаса осуществляется за счет перемещений вторым 5-2 и третьим 5-3 устройствами позиционирования цели и помехи в угломестной и азимутальной плоскостях, а также угловых перемещений первым устройством позиционирования 5-1 относительно продольной оси тепловизионной ГСН 2.
При завершении имитации динамики полета управляемого боеприпаса и кинематики сближения тепловизионной ГСН 2 с целью, когда текущее значение дальности до цели меньше заданного, в блоке моделирования контура наведения управляемого боеприпаса 4 осуществляется оценка величины промаха управляемого боеприпаса относительно начальной точки прицеливания в условиях воздействия преднамеренных оптических помех и определяется помехоустойчивость тепловизионной ГСН управляемого боеприпаса.
Комплекс оценки помехоустойчивости тепловизионной головки самонаведения управляемого боеприпаса, содержащий последовательно соединенные блок ввода данных, головку самонаведения, устройство АЦП/ЦАП и блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса, кроме того, первое устройство позиционирования, на котором размещена головка самонаведения, а также второе и третье устройства позиционирования, которые выполнены с возможностью перемещения в угломестной и азимутальной плоскостях, отличающийся тем, что дополнительно введены блоки формирования изображений фона, цели, помехи, которые выходами соединены с входами устройств визуализации изображений фона, цели, помехи соответственно, и оптическая система, которая размещена на первом устройстве позиционирования соосно с головкой самонаведения, кроме того, блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса первым, вторым, третьим и четвертым выходами соединен с первыми входами блоков формирования изображений фона, цели, помехи и входом оптической системы соответственно, а также блок моделирования контура наведения управляемого боеприпаса пятым, шестым и седьмым выходами через устройство АЦП/ЦАП соединен с входами первого, второго и третьего устройств позиционирования соответственно, кроме того, блок ввода данных вторым выходом соединен со вторыми входами блоков формирования изображений фона, цели и помехи, при этом устройства визуализации изображений цели и помехи размещены на втором и третьем устройствах позиционирования соответственно, а первое устройство позиционирования выполнено с возможностью угловых перемещений относительно продольной оси головки самонаведения.
