Способ дистанционного измерения пространственно-временных характеристик аэрозольных завес
METHOD FOR REMOTE MEASUREMENT OF SPATIAL AND TIME CHARACTERISTICS OF AEROSOL SCREENS

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу определения пространственно-временных характеристик аэрозольных завес по защите от атакующих элементов высокоточного оружия (ВТО) с оптико-электронными средствами прицеливания и наведения, путем обработки изображений, полученных в видимом и инфракрасных 3…5, 8…14 мкм диапазонах длин волн, и может быть использовано для обработки, анализа и оценки полученных значений времени формирования и существования аэрозольных завес (АЗ), дальности постановки АЗ, а также геометрических размеров АЗ в различных диапазоне длин волн и для определения величины линейного смещения лазерной ложной цели (ЛЛЦ).
Формирование АЗ, экранирующей защищаемый объект, в направлении на источник лазерного подсвета, при соответствующей плотности и пространственно-временных характеристик аэрозольной завесы приводит к переносу местоположения пятна подсвета с защищаемого объекта на переднюю кромку аэрозольной завесы или в ее глубину, то есть к созданию ЛЛЦ, вынесенной за пределы геометрического контура защищаемого объекта (значение, равное дальности постановки АЗ). Также исследуется временная зависимость положения точки локализации ЛЛЦ относительно объекта защиты в процессе жизненного цикла аэрозольной завесы. При несовпадении траектории подлета высокоточного оружия с полуактивными лазерными головками самонаведения (ПЛГС) и направления лазерного подсвета указанная ЛЛЦ приводит к промаху ВТО относительно защищаемого объекта. Величина этого промаха определяется удаленностью ЛЛЦ от объекта защиты и величиной угла рассогласования траектории высокоточного оружия относительно направления подсвета цели лазерным излучением.
Определение пространственно-временных характеристик АЗ (Фиг. 1) (геометрические размеры АЗ, дальность постановки АЗ, время формирования и существования АЗ), основано на анализе в фиксированные моменты времени изображений в видимом и инфракрасных (ИК) (3…5 и 8…14 мкм) диапазонах длин волн при отстреле пиротехнических гранат постановщиков АЗ, отображающих процессы формирования (3…5 и 8…14 мкм) и существования (0,4…0,76, 3…5 и 8…14 мкм) АЗ.
Под временем формирования АЗ понимается время с момента разрыва аэрозольных боеприпасов (АБ) до достижения завесой заданных габаритов. Время существования аэрозольной завесы - время срабатывания АБ до момента обнаружения и распознавания цели на изображениях, полученных в различных диапазонах длин волн с направления лазерного целеуказания, совпадающего с осью симметрии пусковой установки.
Дальность постановки АЗ - кратчайшее расстояние от точки вылета до точки срабатывания АБ. Геометрические размеры (ширина, высота) АЗ определяются в плоскости, перпендикулярной оси симметрии пусковой установки в течении времени существования аэрозольной завесы.
Измерение геометрических характеристик АЗ осуществляется методом сравнения по формуле:
где: i=1, 2, 3, 4;
i
I - измеряемый геометрический размер АЗ;
L - межреперное расстояние на местности (20 м);
i
n - количество пикселей в размере изображения АЗ;
L
n - количество пикселей между изображениями двух реперов.
В связи с тем, что угловые поля регистрирующей аппаратуры видимого и ИК (3…5 мкм и 8…14 мкм) диапазонов длин волн существенно различаются - съемка изображений в видимом и ИК диапазонах длин волн осуществляется с разных позиций: регистрирующая аппаратура видимого диапазона длин волн располагается на расстоянии около 200 м от АЗ (Фиг. 2), а регистрирующая аппаратура ИК (3…5 мкм и 8…14 мкм) диапазона длин волн - на расстоянии порядка 400…500 м от АЗ (Фиг. 3, 4) Так же применяется регистрирующая аппаратура видимого диапазона, снимающей АЗ с бокового ракурса (Фиг. 5).
Для того чтобы пространственное перемещение точки положения ЛЛЦ приводило к изменению ее углового положения относительно точки наблюдения, схема предусматривает осуществление лазерного подсвета путем «разнесенного» способа подсвета цели. При этом угол, заключенный между осью пучка лазерного излучения и оптической осью ПЛГС (относительно точки расположения объекта защиты), лежит в плоскости параллельной земной поверхности, поэтому угловое перемещение пятна лазерного подсвета не превышает размеров углового строба анализа ПЛГС в случае максимального смещения лазерной ложной цели относительно защищаемого объекта. Это гарантирует устойчивое сопровождение положения пятна подсвета при резком переносе лазерной ложной цели на кромку АЗ в начальной стадии развития АЗ.
то
0
x
Особенностью способа является процедура предварительной калибровки угловых перемещений оси ПЛГС. Эта процедура ставит в соответствие величину углового смещения ЛЛЦ от защищаемого объекта величине ее линейного удаления относительно положения объекта защиты. Она предусматривает установку в направлении на источник лазерного подсвета на ожидаемом удалении передней кромки АЗ от объекта защиты и, соответственно, лазерной ложной цели, тест-объекта (плоской рассеивающей поверхности), а также регистрацию с помощью ПЛГС углового положения (х) пятна лазерного излучения, рассеянного тест-объектом, относительно углового положения (х) пятна лазерного излучения, рассеянного объектом защиты. Тогда коэффициент перевода углового смещения положения ЛЛЦ в линейные размеры (k), для данной схемы, может быть рассчитан по формуле:
тo
где: L - расстояние до тест-объекта;
то
х - угловое положение пятна лазерного излучения, рассеянного тест-объектом;
0
х - угловое положение пятна лазерного излучения, рассеянного объектом защиты.
ллц
0
лц
Полученные значения углового смещения положения пятна лазерного излучения от ЛЛЦ (х) относительно углового положения пятна лазерного излучения от объекта защиты (х) используются для определения величины линейного смещения ЛЛЦ (х). Величина линейного смещения ЛЛЦ рассчитывается по формуле:
x
где: k - коэффициент перевода углового смещения положения лазерной ложной цели в линейные размеры;
ллц
х - угловое положение пятна лазерного излучения, рассеянного аэрозольной завесой;
0
х - угловое положение пятна лазерного излучения, рассеянного объектом защиты.
При определении пространственно-временных характеристик АЗ и определению величины линейного смещения ЛЛЦ производится отстрел АБ. При этом объект укрытия устанавливается таким образом, чтобы направление отстрела было в направлении регистрирующей аппаратуры видимого и ИК (3…5 мкм и 8…14 мкм) диапазона длин волн.
Для определения геометрических размеров АЗ в видимом, среднем и дальнем ИК диапазонах длин волн последовательности цифровых изображений, зарегистрированных регистрирующей аппаратурой видимого и ИК (3…5 мкм и 8…14 мкм) диапазонов длин волн, обрабатываются с использованием графического редактора Corel Photo-Paint и специализированной программы обработки тепловизионных изображений. В качестве единицы измерения расстояния на изображении выбирается размер одного пикселя.
Данный способ позволяет определить эффективность средств постановки АЗ по защите от атакующих элементов ВТО с оптико-электронными средствами прицеливания и наведения, для оценки живучести прикрываемых объектов.