СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ВЫВЕРКИ НУЛЕВЫХ ЛИНИЙ ПРИЦЕЛИВАНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ КАНАЛОВ ПРИЦЕЛОВ БРОНЕТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ

Способ автоматической выверки нулевых линий прицеливания оптико-электронных каналов прицелов бронетанкового вооружения заключающийся в наведении действительной оси канала ствола вооружения (пушки) образца бронетанкового вооружения на удаленную точку или контрольно-выверочную мишень, с последующим согласованием осей прицеливания прицелов с действительной осью канала ствола в точках, находящихся на дальностях выверки, задаваемых исходя из дальности эффективной стрельбы для каждого прицела отдельно и отличающийся тем, что для определения направления действительной оси канала ствола вооружения (пушки) используют предварительно установленную (или стационарно размещенную) неподвижно на дульном срезе или в казенной части вооружения (канала ствола пушки) на его внешней или внутренней стороне цифровую видеокамеру (далее камеру пушки) с таким исполнением, чтобы действительная ось канала ствола и оптическая ось объектива камеры были параллельными, а оптический центр ее объектива находился на уровне среза канала ствола вооружения (пушки),
j
по техническим данным камеры пушки и оптико-электронных частей (камер) выверяемых j-ых прицелов вычисляют матрицы внутренних параметров Kam
где j - индекс, указывающий на принадлежность к соответствующим камерам, например, j=К для прицела командира, j=Н для прицела наводчика или j=КН для прицела-дублера наводчика, j=П для камеры пушки и т.д.;
j
j
j
j
j
ƒ - величины фокусных расстояний объективов камеры пушки и камер прицелов, задаваемые из технических данных их объективов или определяемые в процессе их внутренних калибровок, причем, если какой-либо из прицелов имеет перископическую конструкцию, то величину ƒ задают равной сумме величины глубины размещения h камеры в прицеле относительной центра отражающей плоскости головного зеркала (призмы) и расстояния ƒ' от центра отражающей плоскости головного зеркала (призмы) до формируемого камерой данного j-го прицела цифрового изображения Img, т.е.
j
j
j
ƒ=h+ƒ';
и  - физические размеры фотоячеек (пикселей) фотоприемных устройств высокого разрешения, соответственно, в горизонтальной  и вертикальной  плоскостях камеры пушки (j=П) и камер j-ых прицелов, при этом значения  и  задают из технических данных фотоприемных устройств применяемых камер, или определяют в процессе их внутренних калибровок;
j
j
- это расстояния, соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, между геометрическим центрами фотоприемных устройств и центрами изображений Img, формируемых объективами камеры К, при этом значения  и  задают из технических данных камер, или определяют в процессе ее внутренней калибровки;
j
j
j
j
N, M - количество столбцов и строк фотоприемных устройств высокого разрешения j-ых камер, при этом значения N и M задают из технических данных используемых фотоприемных устройств или определяют в результате внутренней калибровки j-ых камер,
j
принимают с задействованных для проведения выверки камер j-ых прицелов и камеры пушки (j=П) цифровые изображения Img,
в поле зрения одного из прицелов, в зависимости, кто из членов экипажа будет осуществлять выверку, в ручном, или автоматическом режиме с помощью встроенных алгоритмов, например, алгоритмов поиска особых точек, выбирают объект Р или участок местности, по которому будут осуществлять выверку,
выбирают режим проведения выверки, при этом, если выверку проводят по удаленной точке, то дальность  до объекта Р с j-го прицела может измеряют любым из доступных способов, например, с помощью встроенного в прицел штатного (например, лазерного) дальномера, если же в поле зрения прицела нет объектов, находящихся в рабочей зоне дальномера j-го прицела, то выбирают режим автоматической выверки по КВМ,
j
при этом размещают контрольно-выверочную мишень (на которую предварительно наносят на фиксированном расстоянии L друг от друга четко видимые маркеры в виде геометрических примитивов) перед боевой машиной на произвольном расстоянии с обеспечением ее одновременной видимости камерой пушки и камерами выверяемых прицелов и рассчитывают расстояние  до контрольно-выверочной мишени относительно оптического центра объектива камеры К, например, путем:
j
распознавания на изображении Img j-го прицела изображения маркеров;
j
формирования для каждого из распознанных на изображении Img маркеров векторов положений
где λ - порядковый номер маркера КВМ;
λ
λ
j
n, m - номера строк и столбцов центров изображений распознанных λ-ых маркеров на изображении Img;
λ
j
вычисления для каждого из λ-ых маркеров векторов координат А с применением матрицы K внутренних параметров j-го (применяемого для определения дальности) прицела
λ
λ
вычислении по результатам внутренней калибровки (или техническим данным камер) и значениям матриц А для каждого λ-го маркера матрицы коррекции дисторсии D
где  - величина коррекции радиальной дисторсии;
- величина коррекции тангенциальной дисторсии в горизонтальной плоскости;
- величина коррекции тангенциальной дисторсии в вертикальной плоскости;
- расстояние от центра изображения до корректируемого пикселя;
1
2
3
i
k, k, k … k - коэффициенты радиальной дисторсии (i - количество учитываемых коэффициентов);
1
2
p, p - коэффициенты тангенциальной дисторсии,
1
2
3
i
1
2
при этом значения коэффициентов радиальной дисторсии k, k, k … k, применяемых при нахождении  и значения коэффициентов тангенциальной дисторсии р, р, применяемых при нахождении  и , задают из технических данных применяемых камер, или определяют в процессе внутренней их калибровки;
вычисления для каждого из λ-ых маркеров векторов скорректированных координат
j
где D - индекс, обозначающий скорректированные на величины дисторсии координаты изображений λ-ых маркеров изображении Img;
вычисления по закону центральной проекции с учетом значений расстояний L между центрами маркеров на КВМ расстояний  до каждой пары λ-го и λ+1-го маркеров,
непосредственном вычислении величины  как среднеарифметического значения найденных значений ,
после измерения дальности  с j-го прицела рассчитывают расстояние  до объекта Р от среза выверяемого вооружения (пушки) по следующему выражению:
j
считывают с изображений камер j-ых прицелов начальные положения (координаты) центральных прицельных марок (за исключением камеры пушки), т.е. точек м, в пиксельной системе координат, по которым записывают расширенные векторы начального положения центральных прицельных марок
j
j
j
j
где  - номера столбцов точек м в горизонтальных плоскостях изображений Img, а  - номера строк точек м в вертикальных плоскостях изображений Img,
j
j
рассчитывают векторы координат точек м на изображениях Img (за исключением камеры пушки)
j
j
j
j
j
j
j
j
j
где  - координаты точек м в горизонтальных плоскостях изображений Img, а  - координаты точек м в вертикальных плоскостях изображений Img, найденные относительно оптических центров O объективов камер j-ых прицелов в их системах координат OXYZ,
j
j
j
j
П
П
П
П
вокруг изображения объекта Р на изображении Img прицела, с которого проводят выверку, формируют рамку захвата R прямоугольной или произвольной формы, при этом кадрируют с изображения Img, с которого проводят выверку, охватываемый рамкой R участок, приводят его разрешение к разрешению изображения Img камеры пушки, например, путем интерполяции, с применением существующих алгоритмов осуществляют поиск изображений объекта Р на изображении Img камеры пушки и по завершению поиска вокруг найденных изображений объекта Р на изображении Img камеры пушки формируют соответствующую по размеру рамку захвата R,
П
П
П
П
на изображении Img камеры пушки вычисляют координаты точки s центра рамки R относительно геометрического центра изображения , после чего для точки s записывают вектор положения
П
далее для точки s рассчитывают вектор координат
П
П
рассчитывают значения углов отклонения действительной оси канала ствола вооружения (пушки), соответственно, α в вертикальной и β в горизонтальной плоскостях, от направления на объект Р
П
где Z - расстояние от цапф вооружения (пушки) до его дульного среза;
Б
Z - расстояние от дульного среза вооружения (пушки) до центра вращения башни образца бронетанкового вооружения,
П
П
П
при этом за окончание наведения пушки (вооружения) принимают момент, когда точка s на изображении Img камеры пушки совпадет с центром изображения , а ее первая и вторая координаты на изображении Img станут равны нулю, т.е.
П
по завершению наведения останавливают приводы наведения и передают значения углов α и для дальнейшего преобразования в сигналы наведения для приводов вертикального и горизонтального наведения стабилизатора вооружения боевой машины,
рассчитывают первые и вторые координаты векторов поправок  для выверяемых прицелов согласно выражений
где  - первые координаты,  - вторые координаты векторов поправок
П
j
- горизонтальные и вертикальные базы прицелов относительно выверяемого вооружения, берутся как кратчайшие расстояние в горизонтальной и вертикальной плоскостях между I и соответствующими оптическими осями I, объективов прицелов (Фиг. 4…6);
- первые координаты,  - вторые координаты векторов начального (на момент осуществления выверки) положения центральных прицельных марок ;
- расстояние от среза канала ствола вооружения (пушки) до объекта Р или контрольно-выверочной мишени;
- расчетные (требуемые заводскими инструкциями) дальности выверки для каждого из j-ых прицелов;
j
- конструктивные расстояния (в продольной плоскости параллельно действительной оси канала ствола вооружения (пушки)) от среза канала ствола вооружения (пушки) до оптических центров объектива О камеры j-го прицела, если он имеют модульную конструкцию, и до геометрического центра его головного зеркала, если он имеет перископическую конструкцию,
j
рассчитывают соответствующие заводскими требованиями дальностям  выверки координаты центральных прицельных марок на изображениях Img выверяемых прицелов
j
j
где  - координаты расчетных положений центральных прицельных марок (точки s) на изображениях прицелов Img в системах координат их камер,
преобразуют значения (метрических трехмерных) координат векторов  в пиксельные (плоские) системы координат их фотоприемных устройств
j
где  и  - номера столбцов и строк на изображениях Img выверяемых прицелов, в которые должны быть перемещены центральные прицельные марки,
перемещают центральные прицельные марки выверяемых прицелов на рассчитанные положения (согласно значений векторов ), при чем, если центральные прицельные марки формируются электронным способом, то их перемещают также электронным способом, если центральные прицельные марки формируется на изображении прицела в его оптико-электронной части, и изменение их положения в поле зрения прицела связано с механическим перемещением какого-то элемента, то перемещение центральных прицельных марок осуществляют механическим способом, например, через сервоприводы, путем воздействия на соответствующий оптический элемент прицела.