УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МЕСТА ВЫСТРЕЛА ИЗ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR DETERMINING COORDINATES OF REPORT PLACE OF FIRING ARM (VERSIONS)

H
Изобретение относится к области вооружения, к устройствам, обнаруживающим выстрел из любого огнестрельного оружия в просматриваемой области на дальности прямой видимости и определяющим координаты места этого выстрела: величину наклонной дальности L, азимут β, угол места β.
Известно устройство - триангуляционный (монокулярный) дальномер, используемый в геодезии, артиллерии. Этот дальномер состоит из объектива, поворотного зеркала, полупрозрачного зеркала, окуляра, причем оптическая ось поворотного зеркала расположена на расстоянии d (база монокулярного дальномера) от оптической оси полупрозрачного зеркала. Действие монокулярного дальномера основано на том, что два изображения одного и того же объекта съемки, образованные световыми лучами, идущими от объекта по двум оптическим ветвям: первая оптическая ветвь - через полупрозрачное зеркало в объектив, вторая оптическая ветвь - через поворотное зеркало, полупрозрачное зеркало в объектив, при фокусировке совмещаются на полупрозрачном зеркале в одно изображение, видимое через окуляр. Совмещение изображений обеспечивается отклонением световых лучей, проходящих по второй оптической ветви дальномера, на угол φ, путем поворота поворотного зеркала. Расстояние L от полупрозрачного зеркала до изображения объекта определяется из соотношения L=d·tgφ. Точность работы дальномера зависит от величины базы и расстояния до точки наводки (Фотокинотехника, М.: "Советская энциклопедия", 1981 г., стр.72).
Недостатком триангуляционного дальномера является обязательное участие человека, невозможность обнаружения выстрела из огнестрельного оружия, снабженного пламегасителем.
Известно устройство, для определения местоположения стрелка на местности - патент РФ №2285272 С1, от 10.10.2006 г., принятое в качестве ближайшего аналога. Способ определения местоположения стрелка заключается в том, что включается запись звуковых сигналов при регистрации ударных волн от пролетавшей сверхзвуковой пули и дульной волны от расширяющихся газов со среза ствола чувствительными элементами. Обработка этих сигналов осуществляется с помощью процессора, по результатам которой судят о местоположении источника звука. В этом устройстве регистрация ударных волн осуществляется не менее тремя чувствительными элементами, закрепленными неподвижно относительно оптической оси устройства видеозаписи. Синхронно с записью звуковых сигналов осуществляют запись видеоизображения вероятного местоположения источника звука с помощью устройства видеозаписи, установленного с возможностью изменения направления съемки и положения в пространстве. После обработки сигналов совмещают по времени момент прихода дульной волны и ближайший по времени к этому моменту кадр из записанного видеоряда, на который и наносят отметку о местоположении стрелка. При этом запись видеоизображения осуществляют в оптическом или инфракрасном, или ином диапазоне.
Недостатком ближайшего аналога является обязательное участие человека, низкая точность определения места положения стрелка, обусловленная применением противником звуковых отвлекающих зарядов и глушителей, низкое быстродействие, вследствие чего неизбежны пропуски определения положения стрелков при ведении группового огневого контакта, обусловленное конечной скоростью распространения звуковой волны.
B
Г
В
B
Г
В
В
B
Перед изобретением поставлена задача создания устройства практически мгновенно определяющего без участия человека координаты места выстрела из любого огнестрельного оружия: величину наклонной дальности L, азимут β, угол места β (L - расстояние от места выстрела до объектива видеотехники или прицела огнестрельного оружия, азимут β - угол в горизонтальной плоскости между направлением наклонной дальности L и направлением оптической оси объектива видеотехники или прицела огнестрельного оружия, угол места β - угол в вертикальной плоскости между направлением наклонной дальности L и направлением оптической оси объектива видеотехники или прицела огнестрельного оружия).
Г
В
D
Указанная задача решается в изобретении за счет того, что устройство, определяющее координаты места выстрела из огнестрельного оружия в просматриваемой области пространства на расстоянии прямой видимости, отличается тем, что оно снабжено первым объективом (Об.), оптически сопряженным через первый интерференционный фильтр (Ф) с первой матрицей фотоприемников (МФП), вторым Об., оптически сопряженным через второй Ф со второй МФП. Первый и второй Об. - одинаковые широкоугольные объективы с фокусным расстоянием F, причем главные плоскости этих объективов совпадают. Матрицы фотоприемников идентичны и содержат каждая по М строк и N столбцов пикселей. В первом варианте предлагаемого устройства оптические оси первого и второго объективов расположены параллельно на расстоянии Н в горизонтальной плоскости. Во втором варианте предлагаемого устройства оптические оси первого и второго Об. параллельны и расположены расстоянии Н в вертикальной плоскости. Также это устройство содержит два дешифратора (ДШ), три счетчика (СЧ), шесть формирователей импульса (ФИ), три формирователя задержки (ФЗ), три пороговых элемента (ПЭ), два усилителя напряжения (У), четыре триггера (ТР), три схемы 2И, две схемы 3И, схему 4И, пять схем 2ИЛИ, две кнопки КН, регистр (Р), арифметическое логическое устройство (АЛУ), три резистора, светодиод, источник питания (ИП), система наведения (СН) и третий ОБ. В первом варианте устройства к адресным входам строк первой и второй МФП подсоединены соответствующие выходы первого ДШ, а к адресным входам столбцов первой МФП подсоединены соответствующие выходы второго ДШ. Во втором варианте устройства к адресным входам столбцов первой и второй МФП подсоединены соответствующие выходы первого ДШ, а к адресным входам строк первой МФП подсоединены соответствующие выходы второго ДШ. К входам данных первого ДШ подсоединены соответствующие выходы данных первого СЧ, а к входам данных второго ДШ присоединены соответствующие выходы данных второго СЧ. К выходу первой МФП подсоединен вход первого У, к выходу которого подсоединены первый и второй ПЭ, к выходу первого ПЭ присоединен вход первого и второго ФИ. К выходу второго ФИ присоединен запускающий вход третьего ФИ и первый вход первой схемы 2И, ко второму входу которой подсоединен выход второго ПЭ. К выходу старшего разряда первого ДШ через четвертый ФИ присоединена первым входом первая схема 2ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом "0" второго ДШ, при этом выход первой схемы 2ИЛИ соединен со счетным входом С второго СЧ. К выходу второй МФП через второй У подсоединен вход третьего ПЭ, к инверсному выходу которого подключен первый вход второй схемы 2И. К инверсному выходу первой схемы 2И присоединен первый вход схемы 4ИЛИ, к выходу которой подсоединен R вход первого ТР, S вход которого присоединен к выходу первого ФИ. К Q выходу первого ТР подсоединен второй вход второй схемы 2И, к выходу которой подключен вход генератора импульсов (ГИ), разрешающий вырабатывать импульсы напряжения, а к выходу ГИ присоединен счетный вход С третьего СЧ, к R входу которого подсоединен выход второй схемы 2ИЛИ. В первом варианте устройства к выходам третьего СЧ присоединены соответствующие входы третьего ДШ, к выходам которого подсоединены соответствующие адресные входы столбцов второй МФП. Во втором варианте устройства к выходам третьего ДШ подсоединены соответствующие адресные входы строк второй МФП. К выходу третьего ПЭ присоединена первым входом первая схема 3И, второй вход которой присоединен к выходу третьего ФИ, а третий вход которой объединен с выходом второго ПЭ. К счетному входу С первого СЧ присоединен выход третьей схемы 2ИЛИ и вход пятого ФИ, к инверсному выходу которого подключена первым входом схема 4И, ко второму входу которой присоединен инверсный выход  первого ТР. К первому входу второй схемы 2ИЛИ присоединен инверсный выход третьей схемы 2ИЛИ, к выходу "0" первого ДШ присоединен первый вход третьей схемы 2ИЛИ, к второму входу которой присоединен выход схемы 4И. К первому входу четвертой схемы 2ИЛИ присоединен выход шестого ФИ, к входу которого присоединена первая клемма первой КН и вход питания микросхем устройства. К второй клемме первой КН подключен выход ИП, к инверсному выходу первой схемы 3И присоединен второй вход схемы 4ИЛИ, а к выходу первой схемы 3И присоединен вход первого ФЗ и вход АЛУ, управляющий режимом записи данных. К выходам данных первого, второго и третьего СЧ подсоединены соответствующие входы данных АЛУ, к выходу первого ФЗ подсоединен вход Р, управляющий режимом записи данных, а к выходам данных АЛУ подсоединены соответствующие входы данных Р. К входу первого ФЗ также присоединен счетный вход С прямого счета четвертого СЧ, при этом к его выходу Р присоединен вход схемы НЕ, к выходу которого присоединен первый вывод первого резистора и первый вход второй схемы 3И. Ко второму выводу первого резистора присоединен анод светодиода D, к входу Р, управляющему режимом считывания, подсоединен счетный вход С обратного счета четвертого СЧ и выход второй схемы 3И, ко второму входу которой подсоединен выход Q второго ТР, к S и R входам которого подсоединены первым выводом второй и третий резисторы, второй вывод которых объединен с входом шестого ФИ и первой клеммой первой КН. К S и R входу второго ТР также присоединены соответственно первая и вторая клемма второй КН, третий выход которой соединен с общим проводом устройства, к выходу третьего ФИ также присоединен вход седьмого ФИ, к выходу которого подсоединена первым входом третья схема 2И, второй вход которой подсоединен к инверсному выходу второго ПЭ. Выход третьей схемы 2И подсоединен к третьему входу схемы 4ИЛИ, к выходу старшего разряда первого и второго ДШ соответственно подсоединен первый и второй вход третьей схемы 3И, к третьему входу которой подсоединен выход схемы НЕ. К инверсному выходу третьей схемы 3И присоединен R вход третьего ТР, Q выход которого подсоединен к четвертому входу схемы 4И, а инверсный выход  третьего ТР присоединен к третьему входу второй схемы 3И. К R входу третьего ФИ подключен выход пятой схемы 2ИЛИ, первый вход которой объединен с выходом четвертой схемы 2ИЛИ, а второй вход пятой схемы 2ИЛИ объединен с инверсным выходом третьей схемы 2ИЛИ. К первому входу второй схемы 3И также подсоединен вход восьмого ФИ, к выходу которого присоединен вход второго ФЗ, а его выход присоединен ко второму входу четвертой схемы 2ИЛИ. К выходам данных Р присоединены соответствующие входы данных системы наведения (СН), а к выходу второй схемы 3И подсоединены вход Р, управляющий режимом считывания, вход СН, управляющий режимом записи данных и вход С обратного счета четвертого СЧ. Выход привода СН механически соединен с третьим Об. видеотехники или прицела оружия, к выходу четвертой схемы 2ИЛИ присоединены R вход первого, второго и четвертого СЧ, АЛУ, Р, S вход третьего ТР, четвертый вход схемы 4ИЛИ, второй вход второй схемы 2ИЛИ.
B
Г
В
Техническим результатом применения устройства является практически мгновенное определение координат выстрела: величины наклонной дальности L, азимута β и угла места β из любого огнестрельного оружия относительно оптической оси объектива видеотехники и/или прицела оружия устройства на расстоянии прямой видимости в просматриваемой области пространства без участия человека и наведение по этим координатам объектива видеотехники и/или прицела оружия устройства.
На фиг.1 приведен первый вариант блок-схемы устройства, определяющего угловые координаты места выстрела из огнестрельного оружия (для упрощения рисунка блок-схемы устройства показаны три разряда выхода данных первого, второго и третьего счетчика).
На фиг.2 изображена эпюра напряжений на выходе основных блоков первого варианта устройства, определяющего угловые координаты места выстрела из огнестрельного оружия. Номер блока устройства соответствует номеру, изображенному по оси ординат эпюры напряжений.
На фиг.3 изображен ход лучей инфракрасной энергии с места выстрела до фотоприемных матриц устройства в горизонтальной плоскости для первого варианта устройства.
На фиг.4 изображен ход лучей инфракрасной энергии с места выстрела до фотоприемных матриц устройства в аксонометрии для первого варианта устройства.
На фиг.5 изображен ход лучей инфракрасной энергии с места выстрела до фотоприемных матриц устройства в аксонометрии для второго варианта устройства.
D
Устройство, определяющее координаты выстрела из огнестрельного оружия в просматриваемой области пространства на расстоянии прямой видимости, содержит первый объектив (Об.) 1, оптически сопряженный через первый интерференционный фильтр (Ф) 2 с первой матрицей [M×N] фотоприемников (МФП) 3, при этом второй Об. 4 оптически сопряжен через второй интерференционный фильтр Ф 5 со второй матрицей [M×N] фотоприемников МФП 6. В первом варианте устройства к адресным входам строк первой и второй МФП 3, МФП 6 подсоединены соответствующие выходы данных первого дешифратора (ДШ) 7, а к адресным входам столбцов первой МФП 3 подсоединены соответствующие выходы данных второго ДШ 8. Во втором варианте устройства к адресным входам столбцов первой и второй МФП 3, МФП 6 подсоединены соответствующие выходы первого ДШ 7, а к адресным входам строк первой МФП 3 подсоединены соответствующие выходы второго ДШ 8. К входам данных первого ДШ 7 подсоединены соответствующие выходы данных первого счетчика (СЧ) 9, а к входам данных второго ДШ 8 присоединены соответствующие выходы данных второго СЧ 10. К выходу первой МФП 3 подсоединен вход первого усилителя (У) 11, к выходу которого подсоединен вход первого и второго порогового элемента (ПЭ) 12, ПЭ 13. К выходу первого ПЭ 12 присоединен вход первого и второго формирователя импульса (ФИ) 14, ФИ 15. К выходу второго ФИ 15 присоединен запускающий вход третьего ФИ 16 и первый вход первой схемы 2И 17, ко второму входу которой подсоединен выход второго ПЭ 13. К выходу старшего разряда первого ДШ 7 через четвертый ФИ 18 присоединена первым входом первая схема 2ИЛИ 19, второй вход которой соединен с выходом "0" второго ДШ 8, при этом выход первой схемы 2ИЛИ 19 соединен со счетным входом С второго СЧ 10. К выходу второй МФП 6 через второй У 20 подсоединен вход третьего ПЭ 21, к инверсному выходу которого подключен первый вход второй схемы 2И 22. К инверсному выходу первой схемы 2И 17 присоединен первый вход схемы 4ИЛИ 23, к выходу которой подсоединен R вход первого триггера (ТР) 24, S вход которого присоединен к выходу первого ФИ 14, при этом к Q выходу первого ТР 24 подсоединен второй вход второй схемы 2И 22, к выходу которой подключен вход генератора импульсов (ГИ) 25, управляющий режимом генерации импульсов напряжения. К выходу ГИ 25 присоединен счетный вход С третьего СЧ 26, к R входу которого подсоединен выход второй схемы 2ИЛИ 27. К выходам данных третьего СЧ 26 присоединены соответствующие входы данных третьего ДШ 28. В первом варианте устройства выходы данных третьего ДШ 28 соединены с соответствующими адресными входами столбцов второй МФП 6. Во втором варианте устройства выходы данных третьего ДШ 28 соединены с соответствующими адресными входами строк второй МФП 6. К выходу третьего ПЭ 13 присоединена первым входом первая схема 3И 29, второй вход которой присоединен к выходу третьего ФИ 16, а третий вход первой схемы 3И 29 объединен с выходом второго ПЭ 13, к инверсному выходу первой схемы 3И 29 присоединен второй вход схемы 4ИЛИ 23. К счетному входу С первого СЧ 9 присоединен выход третьей схемы 2ИЛИ 30 и вход пятого ФИ 31, к инверсному выходу которого подключена первым входом схема 4И 32, ко второму входу которой присоединен инверсный выход  первого ТР 24. К первому входу второй схемы 2ИЛИ 27 присоединен инверсный выход третьей схемы 2ИЛИ 30. К выходу "0" первого ДШ 7 присоединен первый вход третьей схемы 2ИЛИ 30, ко второму входу которой присоединен выход схемы 4И 32. К третьему входу схемы 4И 32 присоединен выход четвертой схемы 2ИЛИ 33, к первому входу которой подсоединен выход шестого ФИ 34, к входу которого присоединена первая клемма первой кнопки (КН) 35 и вход питания микросхем устройства, а ко второй клемме первой КН 35 подключен выход источника питания (ИП) 36. К выходу первой схемы 3И 29 присоединен вход первого формирователя задержки (Ф3) 37 и вход арифметического логического устройства (АЛУ) 38, управляющий режимом записи данных, а к выходам данных первого, второго и третьего СЧ 9, СЧ 10, СЧ 26 подсоединены соответствующие входы данных АЛУ 38. К выходу первого ФЗ 37 подсоединен вход регистра (Р) 39, управляющий режимом записи данных, а к выходам данных АЛУ 38 подсоединены соответствующие входы данных Р 39. К входу первого ФЗ 37 также присоединен вход С прямого счета четвертого СЧ 40, а к выходу P СЧ 40 присоединен вход инвертора НЕ 41, к выходу которого присоединен первый вывод первого резистора R 42, ко второму выводу которого присоединен анод светодиода D 43. К выходу инвертора НЕ 41 подсоединена первым входом вторая схема 3И 44, ко второму входу которой присоединен выход Q второго ТР 45, к S и R входу которого подсоединены первым выводом второй и третий резисторы R 46, R 47, второй вывод которых объединен с входом шестого ФИ 34 и первой клеммой первой КН 35. К S и R входу второго ТР 45 также присоединены соответственно первая и вторая клемма второй КН 48, третий выход которой объединен с общим проводом устройства (землей). К выходу третьего ФИ 16 присоединен вход седьмого ФИ 49, к выходу которого подсоединена первым входом третья схема 2И 50, второй вход которой подсоединен к инверсному выходу второго ПЭ 13, при этом инверсный выход третьей схемы 2И 50 подсоединен к третьему входу схемы 4ИЛИ 23. К выходу старшего разряда первого и второго ДШ 7, ДШ 8 соответственно подсоединен первый и второй вход третьей схемы 3И 51, третий вход которой подсоединен к выходу инвертора НЕ 41, при этом к инверсному выходу третьей схемы 3И 51 присоединен R вход третьего ТР 52, Q выход которого подсоединен к четвертому входу схемы 4И 32, а инверсный выход  третьего ТР 52 присоединен к третьему входу второй схемы 3И 44. К R входу третьего ФИ 16 присоединен выход пятой схемы 2ИЛИ 53, первый вход которой объединен с выходом четвертой схемы 2ИЛИ 33 и с S входом третьего ТР 52, а второй вход пятой схемы 2ИЛИ 53 объединен с инверсным выходом третьей схемы 2ИЛИ 30. К первому входу второй схемы 3И 44 также подсоединен вход восьмого ФИ 54, к выходу которого присоединен вход второго ФЗ 55, а выход ФЗ 55 подключен ко второму входу четвертой схемы 2ИЛИ 33. К выходам данных Р 39 присоединены соответствующие входы данных системы наведения (СН) 56, к выходу второй схемы 3И 44 также подсоединены вход Р 39, управляющий режимом считывания, вход СН 56, управляющий режимом записи данных, вход С обратного счета четвертого СЧ 40. Выход привода СН 56 механически соединен с третьим Об. 57 (длиннофокусным объективом) видеотехники или прицела оружия. К выходу четвертой схемы 2ИЛИ 33 присоединены R входы первого, второго, четвертого СЧ 9, СЧ 10, СЧ 40, АЛУ 38, Р 39, S вход третьего ТР 52, четвертый вход схемы 4ИЛИ 23, второй вход второй схемы 2ИЛИ 27.
В
Г
Г
В
B
B
B
Г
1
ПИТ
1
1
2
1
2
2
1
1
ОП
Ш
Работа устройства (фиг.1, 2, 3, 4, 5), обнаруживающего выстрел из огнестрельного оружия и определяющего координаты выстрела: величину наклонной дальности L от места выстрела до главной плоскости третьего объектива (Об.) 57 видеотехники или прицела оружия, азимут β (азимут β - угол между направлением оптической оси третьего Об. 57 и линии наклонной дальности L в горизонтальной плоскости) и угол места β (угол места β - угол между направлением оптической оси третьего Об. 57 и линии наклонной дальности L в вертикальной плоскости), показана на примере первого варианта устройства (фиг.1, 2, 3, 4), в котором оптические оси первого, второго и третьего объективов Об. 1, Об. 4, Об. 57 расположены параллельно, причем оптические оси первого и второго Об. 1, Об. 4 расположены на расстоянии Н между друг другом, а оптическая ось третьего Об. 57 расположена параллельно оси второго Об. 4 на расстоянии Z в горизонтальной плоскости и на высоте Б в вертикальной плоскости относительно оси второго Об. 4, при этом главная фокальная плоскость третьего Об. 57 смещена на расстояние h вдоль оптической оси по отношению к главной фокальной плоскости второго Об. 4. При замыкании контактов первой кнопки КН 35 напряжение + Е (фиг.2), вырабатываемое источником питания ИП 36, подается на вход питания микросхем устройства, при этом запускается шестой формирователь импульса ФИ 34, вырабатывающий импульс напряжения низкого уровня длительностью T, которым через первый вход четвертой схемы 2ИЛИ 33 обнуляются первый, второй, четвертый счетчики СЧ 9, СЧ 10, СЧ 40, содержимое ячеек памяти АЛУ 38, содержимое регистра Р 39, через четвертый вход схемы 4ИЛИ 23 устанавливается высокий уровень напряжения на инверсном выходе Q первого триггера ТР 24, а через второй вход второй схемы 2ИЛИ 27 устанавливается низкий уровень напряжения на выходах третьего счетчика СЧ 26. При этом на выходе Q второго триггера ТР 45 устанавливается высокий уровень напряжения, так как его S вход через первый и третий контакт второй кнопки КН 48 соединен с землей (первый и третий контакты второй кнопки КН 48 нормально замкнуты). При обнулении выходов первого и второго счетчика СЧ 9, СЧ 10 на выходе "0" первого и второго дешифратора ДШ 7, ДШ 8 устанавливается высокий уровень напряжения, которым через первый вход схемы 3ИЛИ 30 и через второй вход первой схемы 2ИЛИ 19 устанавливается высокий уровень напряжения соответственно на счетном входе С первого и второго счетчика СЧ 9, СЧ 10. Вследствие этого на выходе "1" первого и второго дешифратора ДШ 7, ДШ 8 сформируется высокий уровень напряжения, что соответствует адресу пикселя первой строки первого столбца первой МФП 3. Так начинается цикл последовательного формирования всех адресов пикселей первой МФП 3 и сравнения величины напряжения U, вырабатываемого на выходе первого усилителя У 11, с двумя уровнями напряжения U, U, где U и U, порог срабатывания соответственно первого и второго порогового элемента ПЭ 12, ПЭ 13. В момент формирования каждого адреса пикселя первой МФП 3 запускается пятый формирователь импульса ФИ 31, устанавливающий низкий уровень напряжения длительностью Т на четвертом входе схемы 4И 32, что исключает формирование следующего адреса пикселя первой МФП 3 через третью схему 2ИЛИ 30 до получения результата сравнения величины напряжения U на выходе первого усилителя У 11 с величиной напряжения U срабатывания первого порогового элемента ПЭ 12. Одновременно импульсом напряжения низкого уровня, вырабатываемого на инверсном выходе третьей схемы 2ИЛИ 30, через второй вход пятой схемы 2ИЛИ 53 устанавливается низкий уровень напряжения на выходе третьего формирователя импульса ФИ 16, также через первый вход второй схемы 2ИЛИ 27 обнуляются выходы третьего счетчика СЧ 26. Для исключения ложных фиксирований приема энергии инфракрасного (ИК) диапазона уровень напряжения срабатывания U первого порогового элемента ПЭ 12 выбирается в диапазоне: U≥(3÷5)U,
Ш
где U - уровень шумов на выходе первого усилителя У 11.
В момент вылета снаряда или пули из ствола любого огнестрельного оружия излучается энергия ИК-диапазона, образующаяся при сгорании пороха, причем величина этой энергии изменяется практически по линейному закону до максимума, наступающего через интервал времени Т=(10÷30)мс с момента вылета снаряда или пули из ствола, причем длительность этого интервала времени Т зависит только от количества и вида сгораемого пороха. С момента воспламенения спички, включения лампы накаливания, зажигалки и т.п. максимум излучаемой энергии ИК-диапазона наступает через интервал времени (200-300)мс. Это различие в скорости позволяет однозначно определить принадлежность обнаруженной энергии выстрелу из огнестрельного оружия.
MIN
MAX
При обнаружении энергии ИК-диапазона определяется скорость ее увеличения, и затем сравнение величины этой скорости V с диапазоном скоростей увеличения излучаемой энергии ИК-диапазона (V÷V), определенным для всех видов и типов огнестрельного оружия.
М
При последовательном опросе пикселей первой МФП 3 возможна ситуация, в которой возникшая энергия ИК-диапазона попадает на чувствительную поверхность i-го пикселя первой МФП 3 в момент опрашивания (i+1) пикселя первой МФП 3. Следующее опрашивание i-го пикселя первой МФП 3 произойдет через интервал времени ΔТ, длительность которого определяется временем, необходимым для последовательного формирования адреса и оценки уровня амплитуды напряжения на выходе первого усилителя (М·N-1) пикселей МФП, т.е.:
М
2
ΔT=Т·(M·N-1),
где
2
Т - время, необходимое для формирования одного адреса пикселя и оценки уровня амплитуды напряжения, вырабатываемого на выходе первого усилителя,
(M·N) - количество пикселей в фотоприемной матрице.
М
За интервал времени ΔТ амплитуда напряжения U на выходе первого усилителя увеличится не более чем на ΔU, величина которой определяется из соотношения 1:
где
L - расстояние от места возникновения ИК-энергии до первого Об.1,
(M·N)- количество пикселей в МФП 3,
ОБ
S - приемная площадь объектива,
ФП
λ - крутизна ватт-амперной характеристики пикселя МФП 3,
у
К - коэффициент усиления усилителя У 11,
H
R - величина сопротивления нагрузки,
3
К - коэффициент, учитывающий, что не вся ИК-энергия, прошедшая первый Об.1, формируется на чувствительной поверхности пикселей первой МФП, так как форма объектива - круг, а форма кадра прямоугольник,
MAX
V - максимальное значение скорости увеличения ИК-энергии, выделяющейся при выстреле из огнестрельного оружия.
2
1
Для исключения одновременного срабатывания ПЭ 12 и ПЭ 13 в момент формирования адреса i-го пикселя первой МФП 3 необходимо, чтобы уровень напряжения U срабатывания второго ПЭ 13 был больше на величину напряжения ΔU уровня срабатывания U первого ПЭ 12, т.е.
4
где К>1 - коэффициент запаса.
2Н
2К
2Н
2К
Если происходит регистрация срабатывания второго ПЭ 13 с момента времени Т по Т после срабатывания первого ПЭ 12, то это означает, что был зарегистрирован выстрел из огнестрельного оружия. Величины Т и Т определяются из соотношений 3 и 4:
3
С момента срабатывания первого ПЭ 12 длительность интервала времени Т, в течение которого срабатывание второго порогового элемента означает обнаружение выстрела из огнестрельного оружия, определяется соотношением 5:
3
MIN
3
MIN
Для исключения вырабатывания ложного вывода о регистрации выстрела из огнестрельного оружия величина Т должна быть меньше минимального значения Т, при котором излучаемая энергия ИК-диапазона может достигнуть максимальной величины, т.е. Т<Т.
1
3
2
1
1
Если амплитуда напряжения U на выходе первого У 11 меньше уровня срабатывания U первого ПЭ 12, то после окончания интервала времени Т на первом входе схемы 4И 32 установится высокий уровень напряжения, вследствие чего на выходе этой схемы сформируется высокий уровень напряжения, вызывающий через второй вход схемы 2ИЛИ 30 увеличение содержимого СЧ 9 на единицу, что соответствует адресу пикселя второй строки первого столбца первой МФП 3. Последовательное формирование адресов пикселей первой МФП 3 осуществляется через интервалы времени Т до момента фиксирования уровня напряжения U на выходе У 11 больше уровня срабатывания U первого ПЭ 12. Максимальное количество положительных перепадов напряжения, сосчитанных СЧ 9, соответствует адресу последней строки пикселя первого столбца первой МФП 3. Следующий положительный фронт напряжения на входе СЧ 9 вызовет на выходе старшего разряда ДШ 7 формирование низкого уровня напряжения и одновременно формирование высокого уровня напряжения на выходе "0" этого дешифратора. Отрицательным фронтом импульса напряжения на выходе старшего разряда ДШ 7 запускается четвертый ФИ 18, вырабатывающий импульс напряжения высокого уровня длительностью Т5, которым через первый вход первой схемы 2ИЛИ 19 увеличится содержимое второго СЧ 10 на единицу, что соответствует адресу второго столбца пикселей первой МФП 3. Высоким уровнем напряжения на выходе "0" первого ДШ 7 через первый вход схемы 2ИЛИ 30 формируется адрес пикселя первой строки первой МФП 3. Затем аналогично происходит опрос пикселей всех строк второго столбца первой МФП 3 и так далее для всех столбцов первой МФП 3. После формирования адреса пикселя последней строки последнего столбца первой МФП 3 появление следующего положительного перепада напряжения на входе первого СЧ 9 вызовет одновременное формирование высокого уровня напряжения на выходе "0" первого и второго ДШ 7, ДШ 8, которое соответственно через первый вход схемы 2ИЛИ 30 и второй вход первой схемы 2ИЛИ 19 установит высокий уровень напряжения на выходе младшего разряда первого и второго СЧ 9, СЧ 10. Так формируется адрес пикселя первой строки первого столбца первой МФП 3. Цикл формирования адресов пикселей первой МФП 3 начинается снова и так далее до момента появления на выходе первого У 11 уровня напряжения больше уровня срабатывания U первого ПЭ 12.
1
При фиксировании на выходе У 11 амплитуды напряжения U больше уровня напряжения срабатывания U первого ПЭ 12 возможны три варианта:
2
2H
1) величина напряжения U больше величины напряжения U порога срабатывания второго ПЭ 13 до начала момента времени Т,
1
2
2к
2) величина напряжения U, вырабатываемого на выходе первого усилителя У 11, больше величины напряжения U порога срабатывания первого ПЭ 12, но меньше величины напряжения U порога срабатывания второго ПЭ 13 до окончания момента времени Т,
2
3
3) величина напряжения U, вырабатываемого на выходе первого усилителя У 11, больше величины напряжения U порога срабатывания второго ПЭ 13 в интервале времени Т.
2H
Первый вариант возможен при формировании адресов соседних пикселей относительно пикселя уже зарегистрировавшего энергию ИК-диапазона выстрела из огнестрельного оружия или при повторном формировании адреса пикселя МФП 3, зарегистрировавшего эту энергию в предыдущем опросе. При этом на выходе первого и второго порогового элемента ПЭ 12, ПЭ 13 одновременно формируется высокий уровень напряжения. Высоким уровнем напряжения на выходе первого ПЭ 12 запускается второй ФИ 15, формирующий на первом входе первой схемы 2И 17 высокий уровень напряжения в течение интервала времени Т. Вследствие чего на выходе первой схемы 2И 17 формируется высокий уровень напряжения, которым через первый вход схемы 4ИЛИ 23 устанавливается на выходе Q и на инверсном выходе  первого ТР 24 соответственно низкий и высокий уровень напряжения. Низкий уровень напряжения на выходе Q первого ТР 24 через второй вход второй схемы 2И 22 запрещает генератору импульсов ГИ 25 вырабатывать импульсы напряжения, а высокий уровень напряжения на инверсном выходе Q первого ТР 24 разрешает формирование следующего адреса пикселя МФП 3 после окончания момента времени Т2.
MIN
2H
2H
3
Второй вариант реализуется, если величина скорости V нарастания уровня обнаруженной энергии меньше, чем минимальная величина скорости V нарастания уровня энергии, выделяющейся при выстреле из огнестрельного оружия. В момент обнаружения энергии ИК-диапазона на выходе первого ПЭ 12 формируется высокий уровень напряжения, которым запускается первый и второй ФИ 14, ФИ 15, причем первый ФИ 14 вырабатывает импульс напряжения низкого уровня длительностью Т1, устанавливающий высокий уровень напряжения на выходе Q первого ТР 24, которым через второй вход схемы 2И 22 запускается ГИ 25. При этом второй ФИ 15 вырабатывает напряжение высокого уровня длительностью Т. Задним фронтом импульса напряжения длительностью Т запускается третий формирователь импульса ФИ 16, вырабатывающий высокий уровень напряжения длительностью Т, по окончании которого запускается седьмой формирователь импульса ФИ 49, вырабатывающий высокий уровень напряжения длительностью Т1. Если скорость нарастания зафиксированной энергии ИК-диапазона меньше определенной величины, то с момента формирования адреса этого пикселя первой МФП 3 на инверсном выходе второго ПЭ 13 будет вырабатываться высокий уровень напряжения, вследствие чего на инверсном выходе третьей схемы совпадения 2И 50 сформируется импульс напряжения низкого уровня, которым через третий вход схемы 4ИЛИ 23 устанавливается высокий уровень напряжения на инверсном выходе  первого триггера ТР 24, вследствие чего на выходе схемы 4И 32 устанавливается напряжение высокого уровня, вызывающее через второй вход третьей схемы 2ИЛИ 30 формирование адреса следующего пикселя МФП 3.
2H
3
3
4
3
4
4
1
2
1
В третьем варианте происходит обнаружение выстрела из огнестрельного оружия. При формировании адреса i-го пикселя первой МФП 3 амплитуда напряжения U на выходе первого усилителя У 11 вызывает срабатывание первого порогового элемента ПЭ 12, вследствие чего запускается первый и второй формирователь импульса ФИ 14, ФИ 15. Первый формирователь импульса ФИ 14 вырабатываемым импульсом напряжения низкого уровня длительностью Т1 устанавливает высокий уровень напряжения на выходе Q первого триггера ТР 24, которым через вторую схему 2И 22 запускается генератор импульсов ГИ 25, вырабатывающий импульсы напряжения с частотой F, при этом низкий уровень напряжения на инверсном выходе  первого триггера ТР 24 запрещает формирование следующего адреса пикселя первой МФП 3 через второй вход схемы 4И 32. Задним фронтом импульса напряжения Т, вырабатываемого ФИ 15, запускается третий ФИ 16, вырабатывающий импульс напряжения высокого уровня длительностью Т, достаточной для последовательного формирования адресов столбцов МФП 6 с частотой F генератора импульсов ГИ 25, начиная с первого до последнего, причем номер строки второй МФП 6 такой же, как у первой МФП 3. Каждый раз при формировании следующего по счету адреса столбца второй МФП 6 происходит сравнение величины напряжения U, вырабатываемого на выходе второго усилителя У 20, с уровнем напряжения U срабатывания третьего порогового элемента ПЭ 21, равного уровню напряжения срабатывания первого порогового элемента ПЭ 12. Формирование адресов столбцов пикселей второй МФП 6 прекращается в момент фиксирования уровня напряжения U больше, чем порог срабатывания U третьего порогового элемента ПЭ 21. Величина уровня срабатывания U третьего порогового элемента ПЭ 21 равна величине уровня срабатывания U первого порогового элемента ПЭ 12. В момент срабатывания третьего порогового элемента ПЭ 21 на его инверсном выходе формируется напряжение низкого уровня, которое через первый вход второй схемы 2И 22 запрещает генератору импульсов ГИ 25 вырабатывать импульсы напряжения, а высокий уровень напряжения на прямом выходе третьего ПЭ 21 формирует высокий уровень импульса напряжения на выходе первой схемы 3И 29. По переднему фронту этого импульса напряжения осуществляется запись в АЛУ 38 адресов столбцов и строк пикселей первой и второй МФП 3, МФП 6, выработавших величины напряжения больше чем соответственно U, U, также при этом запускается первый формирователь задержки ФЗ 37.
Г1
Г2
В1
В2
В АЛУ 38 в течение интервала времени ΔT1 вычисляются значения углов β, β, β, β (см. Фиг.3, 4,) из соотношений (6), (7), (8) и (9):
Г
1
Г
В
1
Г
В
В
Затем, зная значения Н, Z, h, Б определяются промежуточные значения Х, D, Н, D, с помощью которых определяются азимут β, угол места β выстрела относительно направления оптической оси третьего Об. 57 и величина наклонной дальности L от фокальной плоскости третьего Об. 57 до места выстрела из соотношений (10)-(16):
O
Через интервал времени ΔT1 на выходе первого формирователя задержки ФЗ 37 вырабатывается импульс напряжения высокого уровня длительностью Т4, в течение которого устанавливается режим записи регистру Р 39 вычисленных данных с выхода АЛУ 38. Регистр Р 39 - запоминающее устройство типа "первым зашел, первым вышел". С момента фиксирования первого выстрела из огнестрельного оружия на выходе P четвертого счетчика СЧ 40 формируется низкий уровень напряжения, который через инвертор НЕ 41 вызывает свечение светодиода D 43, сигнализирующего оператору о регистрации выстрела из огнестрельного оружия.
D
2
Низкий уровень напряжения, вырабатываемый на инверсном выходе первой схемы 3И 29 через второй вход схемы 4ИЛИ 23 формирует на Q выходе первого ТР 24 высокий уровень напряжения на выходе схемы 4И 32, что приводит к формированию адреса следующего пикселя первой МФП 3. Аналогичные действия для фиксирования других выстрелов из огнестрельного оружия происходят при опросе других пикселей МФП 3. В момент формирования адреса последнего пикселя первой МФП 3 на инверсном выходе третьей схемы 3И 51 формируется низкий уровень напряжения, устанавливающий низкий уровень напряжения на выходе Q третьего триггера ТР 52, запрещающий схеме 4И 32 формирование первого адреса пикселя первой МФП 3 по момент времени считывания координат последнего зафиксированного выстрела из огнестрельного оружия. С момента формирования низкого уровня напряжения на выходе Q третьего триггера ТР 52 устанавливается режим считывания запомненных в регистре Р 39 координат мест выстрелов из огнестрельного оружия. Одновременно высокий уровень напряжения на инверсном выходе  третьего триггера ТР 52 формирует высокий уровень напряжения на выходе второй схемы 3И 44, устанавливающий координаты места первого обнаруженного выстрела на выходах данных регистра Р 39, при этом содержимое четвертого счетчика СЧ 40 уменьшается на единицу. Координаты места выстрела из огнестрельного оружия поступают на вход системы наведения СН 56, которая осуществляет наведение исполнительного устройства на вычисленные координаты выстрела. Окончание этого этапа характеризуется ориентированием оптической оси третьей ПОС 57 на угловые координаты места первого зарегистрированного выстрела. После чего происходит фиксирование происходящей ситуации крупным планом видеотехникой и оператором вырабатывается команда на уничтожение объекта, находящегося в непосредственной близости от обнаруженного выстрела из огнестрельного оружия, либо оператор определяет угловые координаты на экране монитора области поражения объекта. Затем оператор кратковременной коммутацией второго контакта второй кнопки КН 48 с третьим контактом формирует второй раз высокий уровень напряжения на выходе второй схемы 3И 44, вследствие чего устанавливаются координаты места второго обнаруженного выстрела на выходах данных регистра Р 39, а содержимое четвертого счетчика СЧ 40 уменьшается на единицу и так далее. В момент считывания координат последнего зарегистрированного выстрела на выходе P четвертого счетчика СЧ 41 вырабатывается высокий уровень напряжения, гасящий через инвертор НЕ 41 светодиод D 43 и запускающий восьмой формирователь импульса ФИ 54, вырабатывающий напряжение высокого уровня длительностью Т1, которым после задержки ΔТ, вырабатываемой вторым формирователем задержки ФЗ 55, через второй вход четвертой схемы 3ИЛИ 33 происходит формирование уровня напряжения на выходе каждого блока устройства, как при включении источника питания ИП 36, и устройство вновь готово обнаруживать выстрелы из огнестрельного оружия в просматриваемой зоне.
В заключение можно сделать вывод о том, что устройством осуществляется непрерывный контроль обозреваемого пространства с целью обнаружения выстрела из огнестрельного оружия на дальности прямой видимости без участия человека, определение координат места регистрации выстрела, автоматическое наведение на место обнаруженного выстрела объектива видеотехники для фиксации ситуации крупным планом и/или наведение огнестрельного оружия для уточнения оператором точки поражения на поверхности цели.
B
Г
В
Изобретение позволило получить технический результат, а именно обнаруживать в просматриваемой зоне на расстоянии прямой видимости выстрел из любого огнестрельного оружия, определять величину наклонной дальности L от главной плоскости третьего объектива до места выстрела и угловые координаты азимут β и угол места β выстрела относительно оптической оси третьего объектива в горизонтальной и вертикальной плоскости.