ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НАШЛЕМНЫХ СИСТЕМ ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ И ИНДИКАЦИИ

Заявленная полезная модель относится к области приборостроения и измерительной техники, а более конкретно, к оптико-электронным устройствам позиционирования нашлемных систем целеуказания и индикации (НСЦИ), обеспечивающих оперативное управление вооружением летательного аппарата (ЛА) при одновременном управлении полетом. НСЦИ могут найти применение в авиации, космонавтике, а также других областях техники.
Первые НСЦИ, которыми оснащались самолеты и вертолеты, выполнялись на базе оптико-электронных систем позиционирования (см. патенты US 3375375, H01J 03/14, публ. 1968 г.; GB 1070561, G01C 21/00, публ. 1967 г.; FR 2469688, G02B 23/10, F41G 03/22, публ. 1981 г.). Указанные НСЦ выполнялись именно на таком принципе.
Эти системы были громоздки, конструктивно нетехнологичны, сложны по размещению на борту и шлеме, по регулировке и контролю взаимного положения их составных частей в процессе эксплуатации; также возникали трудности в восприятии летчиком информации об окружающем пространстве с одновременным осуществлением контроля бортовой аппаратуры.
Другим направлением разработки, благодаря способности определять развороты защитного шлема (ЗШ) в диапазоне углов ±180°, стала электромагнитная система позиционирования (см. патенты RU 2197013, G05D 01/00, G01C 23/00, публ. 20.01.2003 г.; RU 2464617, G05D 01/08, С01С 23/00, публ. 20.10.2012 г.).
Однако из-за больших погрешностей по каждой координате при углах более ±45°, а также низкой скорости выдачи данных и больших масс и габаритных размеров предпочтение получили оптические системы позиционирования. В них достигается большая точность в большем диапазоне углов целеуказания, не требуется магнитная карта кабины, система позиционирования не чувствительна к магнитным помехам, возникающим в кабине ЛА.
Широко известны усовершенствованные оптико-электронные системы определения положения ЗШ, такие, как НСЦИ «Striker» фирмы ВАЕ, НСЦИ «Archer» фирмы Denel Optronics и др., описанные в статье В.Г.Глущенко «Развитие оптико-электронных систем позиционирования НСЦИ», «Оптический журнал», №79, декабрь 2012 г.
Наиболее близким техническим решением к заявленному следует отнести НСЦИ, описанную в патенте RU 2321813, F41G 03/22, B64D 07/00, публ. 10.04.2008 г. Известное устройство содержит визирно-индикаторный узел, включающий устройство отображения видеоинформации, коллиматор, узел вывода видеоинформации в поле зрения летчика, корпус, включающий не менее одной тройки расположенных на нем реперных излучателей, установленный на защитном шлеме, при этом шлем снабжен щитком-фильтром, установленным с возможностью перемещения. Система также содержит два разнесенных друг от друга оптико-локационных блока, фотодетекторы которых оптически сопряжены с реперными излучателями, и электронный блок с вычислительным устройством. Система снабжена дополнительным корпусом, в котором размещены устройство отображения видеоинформации, выполненное в виде микродисплея, и вышеуказанный коллиматор, узел вывода видеоинформации жестко соединен с дополнительны корпусом, а дополнительный корпус установлен с возможностью поворота, фиксации относительно корпуса с реперными излучателями и сопряжения его профильной поверхности с кромкой щитка фильтра.
В процессе эксплуатации оптическая система позиционирования с данным реперным узлом обеспечивает связь между системами координат нашлемного индикатора и прицельной системы ЛА лишь в диапазоне ±60° по азимуту и +60°...-15° по углу места, ограничивая, таким образом, диапазон регистрируемых углов разворота ЗШ.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая НСЦИ, является расширение диапазона углов целеуказания, обеспечение прямой видимости между элементами оптопары (реперным источником излучения и оптически связанным с ним фотодетектором), размещенными соответственно на подвижном ЗШ и неподвижном базовом блоке, относительно которого производится определение ориентации ЗШ.
Технический результат полезной модели выражается в увеличении диапазона регистрируемых углов за счет исполнения «реперного узла» с управляемой индикатрисой излучения.
1
2
1
2
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной системе, содержащей установленные на защитном шлеме летчика в виде единой конструкции узел отображения видеоинформации и реперный узел, состоящий как минимум из одной тройки реперных излучателей, оптически сопряженных с фотодетекторами двух оптико-локационных блоков, разнесенных на расстояние, и электронный блок с вычислительным устройством, определяющим координаты линии визирования, каждый из реперных излучателей включает два источника излучения, установленные друг к другу под углом α, связанным с углами эффективного излучения β, β первого и второго источника соответственно равенством α≤(β+β)/2, при этом электронный блок с вычислительным устройством соединен со входом коммутатора, управляющего попеременным подключением каждой тройки реперных излучателей по превышающему заданный порог сигналу, содержащему информацию о координатах линии визирования.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в том, что выполнение реперных излучателей в виде двух источников, установка их под углом друг к другу указанным образом и система их подключения обеспечивают заданный диапазон регулируемых углов разворота защитного шлема путем взаимного перекрытия световых потоков, падающих на фотодетекторы от указанных источников излучения, увеличивая тем самым рабочую длину индикатрисы реперного узла.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства.
На фиг.2 показано совмещение световых потоков двух источников.
На фиг.1 изображен шлем 1, на котором жестко установлен корпус 2, снабженный тремя реперными узлами 3, 3', 3". Каждый реперный узел (из тройки реперных излучателей) включает два источника излучения 4-4', установленные под углом α друг к другу и оптически сопряженные с оптико-локационными блоками (ОЛБ) 5-5', представляющими собой угломерную систему. Блоки ОЛБ 5-5' соединены выходами с электронным блоком 6, включающим вычислительный блок (на чертеже не показан), определяющий координаты линии визирования (ЛВ). Другие входы вычислительного блока 6 соединены с выходами коммутатора 7, управляющий вход которого через пороговое устройство 8 соединен выходом вычислительного устройства электронного блока 6. На корпусе 2 установлен узел вывода видеоинформации 9 (как подробно описано в прототипе).
На фиг.2 изображены:
10 - индикатриса излучения источника 4;
11 - индикатриса излучения источника 4';
12 - порог переключения троек реперных излучателей.
Работает устройство следующим образом.
Каждый из источников излучения 4-4' создает инфракрасное световое поле. Летчик поворотом головы наводит прицельную марку на выбранную цель, в результате изменяется пространственное положение источников излучения 4-4', расположенных на шлеме. Координаты источников излучения 4-4' определяются с помощью ОЛБ 5-5' методом триангуляции. Оптическая система ОЛБ 5-5' фокусирует излучение реперных источников излучения 4-4' на фотодетекторах (линейные фотоприемные устройства, на чертеже не показаны), размещенных в ОЛБ 5-5'. Из электронного блока 6 выдаются две последовательности синхроимпульсов: строчные и тактовые, а с фотоприемных устройств поступают видеосигналы в электронный блок 6, в котором осуществляются преобразование аналогового сигнала в цифровой код и фильтрация полезных сигналов от помех. Амплитуды полезных сигналов и номера чувствительных площадок фотоприемных устройств поступают в вычислительный блок. На основе этой информации с помощью вспомогательных вычислительных средств формируется сигнал, соответствующий пространственным координатам реперных излучателей, затем производится определение параметров ориентации подвижного объекта (углов вектора ориентации шлема летчика) и далее информационные сигналы поступают в исполнительную систему. Все вычисления осуществляются по заранее заложенным алгоритмам, определяемым в соответствии с поставленными задачами и рабочей программой.
Источники излучения 4-4' работают по схеме поочередного включения. Угол между ними выбирается, исходя из заданного диапазона регистрируемых углов разворота ЗШ. В случае поочередного включения источников излучения их подсоединяют к устройству определения координат ЛВ через коммутирующее устройство, управляющее пороговым блоком по сигналу, соответствующему эффективной области индикатрис источников излучения 4-4' (практически эффективная область составляет примерно 0,75 от максимального значения индикатрисы, и является порогом переключения, см. фиг.2).
Таким образом, предлагаемая полезная модель:
- обеспечивает диапазон регистрируемых углов в пределах ±90° и высокую точность углов целеуказания,
- практически не увеличивает массу и размеры нашлемного реперного узла, т.к. излучатели смонтированы в виде единого блока,
- сохраняет возможность «наложения» изображения полетной информации на изображение окружающего пространства.