ТЕПЛОПЕЛЕНГАТОР

Полезная модель «Теплопеленгатор» относится к обзорно-следящим системам, а точнее, к оптико-электронным приборам инфракрасного (ИК) диапазона с матричными фотоприемными устройствами, устанавливаемым на подвижном основании и предназначенным для обнаружения и определения угловых координат воздушных объектов по признаку их теплового контраста.
Известен Теплопеленгатор, описанный в патенте UA №65393, F41G 7/26, содержащий сканирующее зеркало с приводом и блоком управления, а также объектив и многоэлементное, фотоприемное устройство, соединенное через блок обработки видеоинформации с электронным (вычислительным) устройством, подключенным к блоку управления сканирующим зеркалом.
К недостаткам данного устройства следует отнести малую вероятность и дальность обнаружения объектов на сложном фоне, обусловленные жесткими требованиями ко времени кадра, с большой зоной обзора и необходимостью обеспечения соответствующего времени экспозиции фотоприемного устройства (ФПУ) для достижения заданных характеристик прибора по вероятности и дальности обнаружения.
Известно устройство по патенту RU №2396574 с приоритетом от 04.09.2008 г., G01S 3/789, G01C 3/08, которое выбрано в качестве прототипа. Этот теплопеленгатор, установленный на подвижном основании, содержит головное (сканирующее) зеркало с датчиками углов и приводами, блок управления головным зеркалом и оптическую систему с матричным фотоприемным устройством (МФПУ), при этом по входу блока управления головным зеркалом осуществляется управление непрерывным обзором заданного поля в соответствии с установленным режимом, а оптическая система включает телескоп, объектив, между которыми расположено зеркало дефлектора, установленное в плоскости сопряжения выходного зрачка телескопа и входного зрачка объектива, а блок управления дефлектором, осуществляющий управление положением зеркала дефлектора в двух взаимно перпендикулярных направлениях, компенсирует смещение изображения, вызванное непрерывным движением головного зеркала, и обеспечивает требуемое время экспозиции через электронный блок с вычислителем (вычислительный блок) и блок обработки видеосигнала, соединен с МФПУ, при этом энергетический поток, отразившийся от головного зеркала, прошедший через телескоп (первое оптическое звено), отразившийся от зеркала дефлектора и прошедший через объектив (второе оптическое звено), фокусируется на МФПУ, сигнал с выхода которого преобразуется в цифровой видеосигнал, который затем поступает в блок обработки видеосигнала с целью обнаружения воздушных объектов.
Известный теплопеленгатор с МФПУ и двумя сканирующими устройствами (головным зеркалом и дефлектором), установленный на подвижное основание, позволяет осуществлять быстрый просмотр заданного поля обзора, но не обеспечивает предельной чувствительности, т.к. с помощью дефлектора в интервале накопления каждого субкадра в кадре обзора компенсируется только движение головного зеркала без учета разворота основания.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение стабилизации изображения в периоды накопления сигнала без изменения оптической системы и системы сканирования.
Решение технической задачи заключатся в том, что в теплопеленгатор, установленный на подвижном основании, содержащий головное зеркало, блок управления головным зеркалом, осуществляющим непрерывный обзор заданного поля, оптическую систему, включающую телескоп, зеркало дефлектора, объектив и фотоприемное устройство, а также блок управления дефлектором, обеспечивающий управление зеркалом дефлектора по угловому положению или по угловой скорости, блок обработки видеосигнала и вычислительный блок, при этом блок управления головным зеркалом подключен к первому входу блока управления дефлектором, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока, соединенного входом с блоком обработки видеосигнала, а вторым выходом - с блоком управления головным зеркалом, дополнительно введен блок измерения угловых скоростей подвижного основания, подключенный к третьему входу блока управления дефлектором.
Технический результат заключается в повышении чувствительности теплопеленгатора, установленного на подвижном основании, обусловленной стабилизацией мгновенного поля зрения МФПУ в инерциальном пространстве в периоды накопления сигнала, что приводит к увеличению накопленного полезного сигнала.
Введение в теплопеленгатор блока измерения угловых скоростей подвижного основания позволило управлять дефлектором таким образом, чтобы в период накопления сигнала компенсировать смещение изображения на МФПУ, вызванное, как движением головного зеркала, так и разворотом основания. Полученный с указанного блока сигнал пересчитывается и суммируется в соответствующем канале с составляющей разворота зеркала дефлектора, обеспечивающей компенсацию смещения изображения, вызванного непрерывным движением головного зеркала, что гарантирует неподвижность изображения на МФПУ в период накопления при непрерывном развороте головного зеркала и произвольном маневре носителя.
С целью пояснения организации работы заявляемой полезной модели к описанию прилагается иллюстрация. На чертеже изображена функциональная блок-схема обзорного теплопеленгатора, установленного на подвижном основании (на чертеже не показано) со стабилизацией мгновенного поля зрения МФПУ.
Оптическая система теплопеленгатора содержит головное (сканирующее) зеркало 1, обеспечивающее просмотр пространства предметов, телескоп 2, зеркало дефлектора 3, объектив 4 и МФПУ 5. Головное зеркало 1, установленное в двухосном карданном подвесе, механически связано с датчиками углов 6-6', измеряющими положение головного зеркала 1, и с моментными двигателями 7-7'. Блок управления головным зеркалом 8, связанный с датчиками углов 6-6' и моментными двигателями 7-7' сканирующего зеркала 1, обеспечивает управление положением сканирующего зеркала в соответствии с заданным режимом функционирования. Зеркало дефлектора 3, размещенное между телескопом 2 и объективом 4, установленное в торсионном подвесе, отклоняется электромагнитными приводами 9-9', а угловое положение зеркала дефлектора измеряется с помощью датчиков углов 10-10', при этом электромагнитные приводы 9-9' и датчики углов 10-10' соединены с блоком управления 11 зеркалом дефлектора 3, который обеспечивает замыкание контура обратной связи по угловому положению и по угловой скорости зеркала дефлектора 3 с помощью электромагнитных приводов 9-9' и датчиков углового положения 10-10'. Блок управления 11 зеркалом дефлектора 3 соединен с блоком управления головным зеркалом 8, подключен к вычислительному блоку 12 и дополнительно введенному блоку измерения угловых скоростей подвижного основания 13. Кроме того, блок управления головным зеркалом 8 через вычислительный блок 12 и блок управления видеосигнала 14 соединен с МФПУ 5.
Рассмотрим работу полезной модели.
Поток инфракрасного излучения, отклоняемый головным зеркалом 1, пройдя телескоп 2, отразившись от зеркала дефлектора 3, фокусируется объективом 4 на МФПУ 5. Просмотр большого поля обзора осуществляют головным зеркалом 1. Так как теплопеленгатор установлен на подвижном основании (носителе), то возможен разворот всего прибора и, как следствие, сдвиг изображения. Устранение этого явления обеспечивают стабилизацией в инерциальном пространстве мгновенного поля зрения МФПУ 5 в интервале накопления каждого кадра обзора, для чего при управлении зеркалом дефлектора 3 компенсируют непрерывное движение головного зеркала 1 и разворот основания в этот период времени. Чтобы обеспечить неподвижность изображения, с помощью блока измерения угловых скоростей подвижного основания 13, установленного непосредственно на теплопеленгаторе, измеряют текущую скорость разворота носителя и измеренный сигнал подают на вход блока управления 11 зеркалом дефлектора 3, на другой вход которого из блока управления головным зеркалом 8 подают сигнал текущего углового положения и текущей угловой скорости головного зеркала 1. В блоке управления 11 зеркалом дефлектора 3 рассчитывают требуемую скорость разворота зеркала дефлектора 3, обеспечивающую неподвижность мгновенного поля зрения МФПУ в инерциальном пространстве, и формируют сигнал, управляющий электромагнитными приводами 9-9'.
Учитывая, что дефлектор является инерционной системой, обладающей известным быстродействием, для того, чтобы стабилизировать линию визирования в течение всего периода накопления, необходимо начинать наращивать скорость зеркала дефлектора 3 заблаговременно. Величина времени разгона определяется в соответствии с характеристиками используемого дефлектора.
Указанные блоки выполнены по общеизвестным схемам, описанным в технической литературе, а их функциональное назначение соответствует схемам прототипа.
Таким образом, настоящая полезная модель решает проблемы обзора пространства с помощью МФПУ; она позволяет эффективно решать задачу уменьшения смещения мгновенного поля зрения при непрерывном сканировании с помощью головного зеркала в условиях работы теплопеленгатора на подвижном основании.