СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЕКЦИОННОЙ МИШЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF FORMING PROJECTION TARGET AND DEVICE THEREFOR

Изобретение относится к проекционным (кинематографическим) мишеням и может быть использовано для обучения личного состава стрельбе из стрелкового и артиллерийского оружия в различных условиях зрительного восприятия предполагаемого объекта поражения, в том числе при использовании оружия с тепловизионным прицелом и боеприпасов с тепловыми устройствами самонаведения на цель.
Известен способ формирования проекционной (кинематографической) мишени /1/, заключающийся в одновременном проецировании на экранную поверхность некой окружающей обстановки, содержащей один или нескольких мишенных объектов, с одновременной имитацией звуковой обстановки. Проецируемое изображение при этом может быть как статичным, так и динамичным, причем динамика отображения регулируется самим тренирующимся стрелком посредством связи с компьютером, непосредственно управляющим проектором.
«Выстрел» по мишени осуществляется в имитационном, виртуальном режиме, причем для определения его точности используется маломощный инфракрасный (ИК) источник лазерного излучения, смонтированный на стволе оружия, и, соответственно, приемник отраженного от мишени лазерного сигнала, также связанные с управляющим компьютером.
Устройство для осуществления способа включает экранную поверхность, проектор изображения, управляющий компьютер, звуковые колонки, устройство управления компьютером, а также источник и приемник маломощного лазерного излучения.
К недостаткам данного способа, а также устройства для его осуществления можно отнести следующее:
1) Способ предназначен для реализации только в закрытых помещениях и в условиях имитации преимущественно хорошей видимости проецируемой на экранную поверхность внешней обстановки и мишенных объектов, т.е. непригоден для тренировки стрелков в условиях ограниченной видимости (задымление, отсутствие естественного освещения и т.п.);
2) Способ пригоден для обучения/тренировки личного состава стрельбе только из стрелкового оружия;
3) Способ и устройство для его осуществления, несмотря на создание достаточно достоверной визуальной виртуальной окружающей среды и отображение мишенных объектов, тем не менее, не предполагают максимальной имитации процесса выстрела по мишени, - отсутствуют отдача от выстрела и световая вспышка на дульном срезе ствола, близкий звуковой, а также запаховый эффект воздействиям стреляющего от пороховых газов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования проекционной мишени /2/, также заключающийся в одновременном проецировании на экранную поверхность одного или нескольких мишенных объектов. Однако в отличие от вышеописанного изобретения-аналога проецирование мишенного объекта осуществляется как в видимом, так и в невидимом диапазоне, причем невидимое изображение генерируется в маломощном инфракрасном диапазоне и накладывается на видимое изображение мишенного объекта.
Выбранная стрелком конкретная мишень (прогнозируемая точность имитации последующего выстрела) определяется по отраженному ИК-сигналу от невидимого изображения, воспринимаемому приемником излучения, смонтированном на стволе оружия.
Устройство для осуществления данного способа включает экранную поверхность, два проектора изображения, один из которых работает в маломощном инфракрасном диапазоне излучения, а также управляющий компьютер, связанный соответствующими информационными каналами с проекторами и с приемником маломощного лазерного излучения, размещенном на стволе оружия.
Указанный способ и устройство для его осуществления не лишены вышеуказанных недостатков способа-аналога /1/, наиболее существенным из которых является неполная достоверность ситуационных условий процесса выстрела по изображению мишенного объекта.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности характеристик проецируемого мишенного объекта, ситуационных условий тренировочной стрельбы, а также расширение диапазона применения.
Решение задачи достигается тем, что в известном способе формирования проекционной мишени, включающем проецирование на экранную поверхность изображения мишенного объекта посредством двух проекторов, первый из которых осуществляет проецирование видимого, а второй - невидимого инфракрасного изображения, налагаемого на видимое, в соответствии с изобретением посредством второго проектора на экранную поверхность проецируют тепловое изображение мишенного объекта.
В случае визуального моделирования мишенного объекта, в реальности имеющего отдельные характерные термоконтрастные части (элементы), его тепловое изображение посредством второго проектора может проецироваться на экранную поверхность не полностью, а наложением только на отдельные соответствующие области/части видимого изображения.
Если характерные термоконтрастные части (элементы) реального объекта имеют высокую температуру, на экранную поверхность может проецироваться не реальное, а модельное тепловое изображение мишенного объекта, обеспечивающее только качественный характер термоконтрастной области объекта, максимальная температура которого не приведет к разрушению материала мишенной поверхности - термодеструкции, возгоранию и т.п.
Материал мишенной поверхности обладает соответствующими теплоемкостью и теплопроводностью, поэтому при проецировании на него теплового изображения возможно или накопление тепловой энергии и последующее «распространение» нагретой области вне реальных границ теплового изображения с заданной температурой, или изменение характеристик заданной температурной зоны в заданных геометрических границах в течение определенного времени, вследствие воздействия погодных условий - солнечной радиации, дождя, ветра и т.п.
Поэтому целесообразно тепловое изображение мишенного объекта посредством второго проектора проецировать на экранную поверхность в прерывистом режиме с учетом теплофизических характеристик материала экранной поверхности и погодных условий.
Реализация предложенного способа, в свою очередь, достигается тем, что в известном мишенном устройстве, содержащем экранную поверхность, два проектора изображения, один из которых работает в видимом, а второй - в инфракрасном диапазоне излучения, а также управляющий компьютер, соединенный с ними соответствующими информационными каналами, в соответствии с изобретением в качестве второго проектора используется инфракрасный лазер, дополнительно снабженный системами наведения и регулировки мощности, а управляющий компьютер дополнительным информационным каналом соединен с тепловизором.
Изобретение поясняется следующей графической информацией.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема мишенного устройства.
На фиг. 2…4 в качестве примера представлены визуальные (верхние снимки) и тепловые изображения (нижние) соответственно здания (сооружения), человека, танка, видимые с использованием тепловизионных прицелов и т.п. оптических устройств.
В качестве примера осуществления способа и пояснения принципа работы предлагаемого устройства показана мишенная обстановка с проецированием бронеобъекта - танка при тренировке личного состава в условиях ограниченной видимости с использованием оружия с тепловизионным прицелом или боеприпасов с тепловыми устройствами самонаведения на цель.
Мишенное устройство (фиг. 1) содержит экранную поверхность 1, проектор визуального изображения 2, проектор теплового изображения - инфракрасный лазер 3 и управляющий компьютер 4; инфракрасный лазер 3 снабжен системами наведения 5 и регулировки мощности 6, также устройство содержит тепловизор 7. Вышеуказанные проекторы 2, 3, системы наведения и регулировки мощности 5, 6, а также тепловизор 7 соединены с управляющим компьютером 4 соответствующими информационными каналами (на представленной принципиальной схеме показаны прямыми линиями со стрелками).
Проектором визуального изображения 2 на экранную поверхность 1 проецируется изображение или контур мишени по содержимому (т.е. включая при необходимости окружающую объект внешнюю обстановку), яркости и контрастности соответствующие условиям окружающей среды на момент учебных стрельб. В приведенном примере - танк 8 после некоего передвижения. Одновременно проектором теплового изображения 3 на характерные области мишени - в данном случае моторный отсек 9 и катки 10 (вследствие разной температуры на схеме обозначены разной штриховкой), накладывается соответствующее тепловое изображение. РЖ-излучение от нагретых областей мишени (тепловое изображение) воспринимается тепловизором 7 и по отдельному информационному каналу передается на управляющий компьютер 4 через заданные, в зависимости от погодных условий (температура, направлении и скорость ветра), интервалы времени. Оператором компьютера или же в автоматизированном программном режиме осуществляется обработка переданной «тепловой» информации, сравнение «текущего» теплового изображения с ранее полученными эталонными образцами, соответствующими условию неразрушения экранной поверхности 1, и далее при необходимости осуществление необходимого управления проектором теплового изображения 3 через системы наведения 5 и регулировки мощности 6.
Экранная поверхность 1 размещается на открытой площадке полигона, стрельбища. Проекторы видимого 2 и теплового 3 изображений совместно с системами его наведения 5 и регулировки мощности 6, а также тепловизор 7 размещаются в укрытии, обеспечивающем их защиту от применяемых средств поражения мишени, и находящемся вблизи от экранной поверхности 1. Связь указанных устройств с управляющим компьютером 4 может осуществляться как по проводным, так и по беспроводным информационным каналам.
В качестве материала экранной поверхности могут использоваться тканые и нетканые рулонные материалы, а также фанерные щиты, тонкий листовой пластик и т.п.
Тренируемый личный состав, используя оружие с тепловизионным прицелом и либо обычные стрелковые боеприпасы, либо боеприпасы с тепловыми устройствами самонаведения на цель осуществляет прицеливание по видимым в прицеле зонам теплового изображения мишени, соответствующим максимальному повреждению реального объекта, и последующий выстрел. Результат точности выстрела может быть оценен по переданной после него на управляющий компьютер информации с тепловизора - при наличии соответствующей пробоины экранной поверхности тепловое изображение будет резко отличаться от исходного, т.к. область пробоины будет иметь температуру окружающей среды.
Примеры возможных вариантов термоконтрастных целей показаны на фиг. 2…4.
На фиг. 2 представлен фрагмент здания, - обычное визуальное изображение на верхнем снимке, и тепловое изображение на нижнем. На тепловом изображении хорошо различимы оконные проемы, причем, что характерно верхняя их часть более теплая и отображается на термограмме более ярко, т.к. в закрытых помещениях температура воздуха более высокая в припотолочной области, еще более ярко отображается открытая форточка. Прицеливание и последующий выстрел для подобной мишени следует осуществлять по областям, расположенным ниже высокотемпературных.
На фиг. 3 представлены визуальное (верхний снимок) и тепловое (нижний) изображения человека, использующего термозащитные элементы снаряжения (перчатка и головной убор). На тепловом изображении явственно обозначены области вероятного поражения мишени - глазные впадины, нос, ярко выраженная узкая высокотемпературная зона на границе лба и нижнего обреза головного убора, верхняя часть грудной клетки.
На фиг. 4 представлены изображения танка в визуальном отображении (верхний снимок), и с тепловизора - после пробега (средний), в момент выстрела (нижний). Здесь на термоконтрастных изображениях также отчетливо видны «зоны» мишени, подлежащие поражению - двигательный отсек, катки, подбашенная щель. Выделяющийся по температуре ствол танкового орудия при выстреле может служить ориентиром для наведения оружия в нужную зону поражения мишени.
Т.к. тренировочная стрельба осуществляется в открытых полигонных условиях, ее достоверность будет практически полной (за исключением возможного противодействия противника) - наряду с воздействием погодных факторов и условий ограниченной видимости стрелок будет подвержен дополнительно воздействию внешних эффектов от применяемого оружия - отдаче от выстрела и световой вспышке на дульном срезе ствола, резкому звуковому, а также запаховому эффектам от пороховых газов.
Кроме того, предлагаемый способ и мишенное устройство могут использоваться не только для тренировки личного состава, но и для испытания ракетно-артиллерийских боеприпасов с тепловыми устройствами самонаведения, т.е. иметь широкий диапазон применения.
Источники информации
1. Патент Франции FR 2840064, F41G 3/26, F41J 5/10, 9/14, 2003 г., Procede de simulation interactif comportemental de formation a la chasse au gibier.
2. Патент США US 5690492, F41G 3/26; F41J 5/10, 1997, Detecting target imaged on a large screen via non-visible light - прототип.