Нашоломна система цілевказування та індикації

1 Нашоломна система цілевказування та індикації містить нашоломний візирний пристрій, оптико-електронні скануючі блоки та електронний блок, нашоломний візирний пристрій розташований на шоломі оператора, його вхід під'єднаний до виходу електронного блока, входи якого під'єднані до виходів скануючих блоків, розташованих таким чином, що випромінювачі, розташовані на шоломі оператора, знаходяться постійно в полі зору обох скануючих блоків, при цьому нашоломний візирний пристрій містить в собі коліматорний візир з напівпрозорим віддзеркалювальним елементом, розташованим в безпосередній близькості від ока оператора, на який виводиться сколімоване в безмежність зображення прицільної та сигнальної марок, яка відрізняється тим, що зображення прицільної та сигнальної марок, які виводяться на напівпрозорий віддзеркалювальний елемент, виконані хроматичними 2 Нашоломна система цілевказування та індикації за п 1, яка відрізняється тим, що джерела випромінювання, які формують зображення марок, є хроматичними 3 Нашоломна система цілевказування та індикації за п 1,2, яка відрізняється тим, що як джерела хроматичного випромінювання використані випромінювальні діоди зеленого та червоного випромінювання Винахід належить до засобів керування пристроями та приладами, які мають електромеханічні приводи, а більш конкретно, до нашоломних систем цілевказування та індикації (наприклад, система цілевказування оператора, наразі льотчика) Відомий ЦІЛИЙ ряд оптико-електронних нашоломних систем цілевказування та індикації (НСЩ), створених на заводі "Арсенал",відомих під назвами "Щель", "Щ-ЗУМ-1", "Таурус", "Обзор800М" Всі ВОНИ мають однакове функціональне призначення забезпечують візування вибраних об'єктів, формування первинних складових кутових координат лінії візування (ЛВ) та передачу їх в бортову цифрову обчислювальну машину (або автономний процесор) для обчислення кутових координат ЛВ ЦІЛІ, а також для індикації оператору інформаційних сигналів та команд керування Всі зазначені НСЩ мають аналогічні складові нашоломний візирний пристрій (НВП), скануючі блоки (СКАБ) та електронний блок (ЕБ), в якому відбувається формування та обробка сигналів Відрізняються вказані НСЩ глибиною обробки сигналу та схемами зв'язку з суміжними системами Принцип дії таких НСЩ полягає в наступному з допомогою НВП формується (створюється) ЛІНІЯ візування (ЛВ) вибраного объекту (пряма, яка проходить через око оператора візирну марку та об'єкт) 3 допомогою СКАБ визначаються пеленги (кут в горизонтальній площині між опорним напрямком - вісь X системи координат СКАБ, та проекцією випромінювача на горизонтальну площину) випромінювачів - ДІОДІВ інфрачервоного випромінювання, які розташовані на шоломі оператора, наразі на захисному шоломі льотчика, і створюють реперний трикутник В ЕБ по отриманих пеленгах обчислюються первинні складові кутових координат Л В в системі координат СКАБ, з допомогою яких в бортовій цифровій обчислювальній машині (або в автономному процесорі) обчислюються кутові координати ЛВ в системі координат літального апарату, які потім передаються на приводи керованих пристроїв у вигляді керуючих сигналів Це дає змогу оператору, суміщаючи поворотом голови марку з вибраним об'єктом, орієнтувати керований пристрій в напрямку на вибраний об'єкт 1 00 ю о ю 50587 Інформаційні сигнали та команди керування, які формуються в ЕБ, або системі керування об'єктом по результатах обробки та аналізу параметрів керованого пристрою, виводяться на напівпрозорий віддзеркалю вальний елемент, розташований в безпосередній близькості від ока оператора і ІНДИЦІЮЮТЬСЯ з допомогою різноманітного сполучення стану двох марок ( безперервне СВІТІННЯ або блимання з певною частотою) Зображення марок сколімоване в безмежність Його яскравість регулюється автоматично, в залежності від яскравості навколишнього середовища Зображення марок підсвічується ахроматичними джерелами світла Можливість спостерігати (розпізнавати) марки визначається контрастом між яскравістю марок і навколишнього середовища В зв'язку з цим при високій яскравості навколишнього середовища яскравість марок повинна бути надзвичайно високою, що призводить до швидкої втоми ока оператора і помилок в його роботі (Дивись, наприклад, опис НСЩ "Щ-ЗУМ-1", видавництво заводу "Арсенал", або посилання в журналі "Датчики и системы" №8, 2001г crop 2,3) Відома НСЩ на основі координаточутливого фотоприймача "Мультискан", підсистема індикації якої забезпечує індикацію прицільної мітки, інформації про стан зброї, а також пілотажних та інших символів на напівпрозорому віддзеркалювальному елементі жорстко закріпленому на захисному шоломі і розташованому у безпосередній близькості від ока льотчика Зображення символів сколімовано в безмежність, а їхня яскравість регулюється автоматично і забезпечує їх сприйняття, як в умовах дуже високої (до 100000лк), так і в умовах дуже низької освітленості (одиниці ЛЮКС) В якості індикаційного пристрою використовується мініатюрний світлодюдний індикатор з потужним випромінюванням Наведена НСЩ має той же недолік - при високій освітленості навколишнього середовища яскравість ІНДИЦІЮЄМИХ символів стає надзвичайно високою, що призводить до швидкої втоми ока льотчика і, як наслідок, помилок в його роботі (Журнал "Датчики и системы" №8, 2001 г crop 2,3) До причин, які заважають досягненню вказаної нижче нової якості, при використанні наведених НСЩ, належить те, що в них для підсвічування зображуваних символів, наразі марок, використовуються ахроматичні джерела світла Найбільш близькою за призначенням до заявлюваної НСЩ по сукупності ознак і досягаємих технічних властивостях є НСЩ "ЩЗУМ-1И", яка містить нашоломний візирний пристрій, оптико-електронні скануючі блоки та електронний блок, нашоломний візирний пристрій розташований на шоломі льотчика, його вхід під'єднаний до виходу електронного блоку, входи якого під'єднані до виходів скануючих блоків, розташованих таким чином, що випромінювачі, розташовані на шоломі льотчика знаходяться постійно в полі зору обох СКАБів, при цьому нашоломний візирний пристрій містить коліматорнии візир з напівпрозорим відзеркалювальним елементом, розташованим в безпосередній близькості від ока льотчика, на який виводяться сколімовані в безмежність ахроматичні зображення прицільної та сигнальної марок (Див опис НСЩ "Щ-ЗУМ-1 И" видавництво заводу "Арсенал") Ця НСЩ вибрана в якості прототипу До причин, які перешкоджають досягненню вказаної нижче якості належить те, що в ній для візуалізацм марок використовуються ахроматичні джерела світла При цьому спостережуваність марок забезпечується за рахунок контрасту між яскравістю марок та освітленістю навколишнього середовища При високій освітленості навколишнього середовища порогова яскравість марок повинна бути надзвичайно високою, що призводить до швидкої втоми ока льотчика і, як наслідок, до виникнення помилок в його роботі При розробці заявляемого технічного рішення вирішувалось завдання покращення умов роботи оператора, наприклад, льотчика, за рахунок зниження втомлюваності його очей та запобігання пов'язаних з цим помилок в його роботі Для розв'язання поставленого завдання у ВІДОМІЙ нашоломній системі цілевказування та індикації, яка містить нашоломний візирний пристрій, оптико-електронні скануючі блоки та електронний блок, нашоломний візирний пристрій розташований на шоломі оператора, його вхід під'єднаний до виходу електронного блоку, входи якого під'єднані до виходів скануючих блоків, розташованих таким чином, що випромінювачі, розташовані на шоломі оператора, знаходяться постійно в полі зору обох скануючих блоків, при цьому нашоломний візирний пристрій містить в собі коліматорнии візир з напівпрозорим віддзеркалювальним елементом, розташованим в безпосередній близькості від ока оператора, на напівпрозорий віддзеркалювальний елемент виводяться сколімовані в безмежність зображення прицільної та сигнальної марок виконаних хроматичними, причому джерела випромінювання, які формують зображення марок також є хроматичними, окрім того, в якості джерел випромінювання використано світловипромінювальні діоди хроматичного (зеленого та червоного) випромінювання Хроматичні джерела випромінювання забезпечують індикацію оператору хроматичних (кольорових) марок, спостережуваність яких на тлі ахроматичного освітлення зовнішнього середовища вища, ніж ахроматичних при тій же, і навіть при нижчій їх яскравості Більш детально склад та конструктивні особливості НСЩ наведені нижче з посиланням на креслення Фіг 1 - блок-схема нашоломної системи цілевказування та індикації, Фіг 2 - схема оптична коліматорного візиру, Фіг 3 - конструкція нашоломного візирного пристрою НСЩ фіг 1 містить в собі нашоломний візирний пристрій (НВП) - 1, оптико-електронні скануючі блоки СКАБ-Б - 2, СКАБ-А - 3 та електронний блок (ЕБ) - 4, причому, до входу НВП 1 під'єднано вихід 50587 ЕБ 4, до входу якого під'єднані виходи СКАБ-Б - 2 та СКАБ-А-3 НВП 1 містить три випромінювачі 5,6,7 (діоди інфрачервоного випромінювання), які утворюють реперний трикутник, фотоприймач 8 схеми автоматичного регулювання яскравості марок, сигнал якої пропорційний освітленості навколишнього середовища, а також коліматорний візир 9, схема оптична якого наведена на фіг 2 Конструкція та загальний вигляд НВП наведені на фіг З СКАБ-А - 3 містить 10-гранну призму 10 з лімбовим пристроєм 11 і приводом 12, оптичну систему 13, фотоприймач 14, підсилювач вимірювальних сигналів (сигналів випромінювачів) 15, підсилювач 1° (ВІДЛІКОВИХ) імпульсів 16, та підсилювач 36° (опорних) імпульсів 17 СКАБ-Б - 2 аналогічний СКАБ-А - З ЕБ 4 містить в собі схему керування індикацією марок 18, підсилювач 19, для підсилення імпульсів струму, які подаються на випромінювачі 5,6,7, блок вторинних джерел живлення 20, систему автономного контролю НСЩ 2 1 , перетворювач сигналів 22, формувач кодів пеленгів 23, перетворювач код-код 24 Функціонування НСЩ відбувається наступним чином при подачі напруги живлення на НСЩ, на випромінювачі 5,6,7 НВП 1 через підсилювач 19 подаються імпульси струму і діоди 5,6,7 випромінюють імпульси інфрачервоного світла В оптичному каналі кожного блоку СКАБ - 2,3 з допомогою призми 10 та оптичної системи 13 формується вузьке (не більше одного градусу) вертикальне миттєве поле зору (МПЗ) Призма 10, безперервно обертаючись навколо своєї вертикальної ВІСІ (ВІСЬ Y системи координат СКАБ) проводить сканування простору цим миттєвим полем зору В моменти проходження МПЗ СКАБ кожного з випромінювачів на фотоприймачеві 14 з'являється випромінювальний сигнал, який через підсилювач 15 видається в ЕБ 4 Одночасно в СКАБ з допомогою лімбового пристрою 1 1 , на якому нанесені Г та 36° штрихи, та який містить оптоелектронні пари світлодюдфотодюд, формуються опорні (36°) та ВІДЛІКОВІ (1°) імпульси, відносно яких в ЕБ 4 визначається місце розташування вимірювального імпульсу Таким чином, блоки СКАБ формують вимірювальні сигнали від випромінювачів НВП 5,6,7, а також опорні (36°) та ВІДЛІКОВІ (1 °) імпульси З виходів СКАБ-А, СКАБ-Б вказані імпульси подаються в ЕБ 4, де через перетворювач 6 сигналів 22 поступають в формувач кодів пеленгів (ФКП) 23 ФКП 23 виділяє вимірювальний сигнал у ВІДПОВІДНОСТІ з номером випромінювача, проводить підрахунок 1° ВІДЛІКОВИХ імпульсів від приходу опорного (36°) до приходу вимірювального сигналу (грубий ВІДЛІК), визначає положення центру вимірювального сигналу відносно останнього ВІДЛІКОВОГО імпульсу (точний ВІДЛІК) Таким чином формуються первинні складові кутів координат лінії візування (N, L, М,) N, - число ВІДЛІКОВИХ (1°) імпульсів від моменту приходу опорного (36°) імпульсу до приходу вимірювального сигналу, І., - число імпульсів дискретизації від останнього ВІДЛІКОВОГО імпульсу до центра вимірювального сигналу, Мі - число імпульсів дискретизації між двома ВІДЛІКОВИМИ 1° імпульсами Отримані N, І-, Мі, через перетворювач код-код у вигляді 32 розрядного послідовного двійкового коду передаються в бортову цифрову обчислювальну машину, де обчислюються кутові координати cpzcpy лінії візування ЦІЛІ В ЕБ 4 розташований блок вторинних джерел живлення 20, який забезпечує живлення всіх електронних схем та елементів НСЩ та система автономного контролю блоків і вузлів НСЩ Наведена на фіг 2 схема оптична коліматорного візиру містить напівпрозорий віддзеркалювальний елемент 25, об'єктив 26, дзеркало 27, світлорозділювальний кубик 28, сітку прицільної марки 29, сітку сигнальної марки ЗО, джерела випромінювання 31,32 Випромінювання джерел 3 1 , 32 проходячи через сітки марок 29, ЗО формує їх зображення, яке через дзеркало 27, об'єктив 26 і напівпрозорий відзеркалювальний елемент 25 попадає в поле зору оператора сколімованим в безмежність Оператор, суміщуючи зображення прицільної марки з вибраною ціллю видає цілевказівку керованим пристроям Конструкція НВП 1 наведена на Фіг 3, де 5, 6, 7 випромінювачі, які утворюють реперний трикутник , 25 напівпрозорий віддзеркалювальний елемент, 26 - об'єктив, 27 дзеркало, 3 1 , 32 - джерела випромінювання, 33 блок оптики, куди входять елементи 28, 29, ЗО, 3 1 , 32 схеми оптичної Фіг 2 Створений на базі наведених елементів експерементальний зразок нашоломного візирного пристрою з хроматичними (кольоровими) марками дістав позитивну оцінку операторів в тому числі і льотчиків 50587 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71