ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ ВОЗДУШНОЙ ЦЕЛИ

Полезная модель относится к оптическим пеленгаторам с мозаичным обнаружителем, конкретно к оптическим измерителям углового отклонения воздушной цели от физической оси измерителя.
Известно оптическое устройство измерения относительных угловых координат воздушной цели (RU 39396, МПК: F41G 1/38, 2004), содержащее оптический прицел с телевизионной камерой, установленный на стволе пушки. Выход телевизионной камеры соединен посредством линии кабельной связи с телевизионным монитором, имеющим измерительную сетку, для дистанционного определения углового отклонения ствола пушки от направления на воздушную цель. При этом силовой следящий привод пушки соединен через блок управления с радиолокационной станцией орудийной наводки (СОН).
Недостатком известного оптического устройства измерения относительных угловых координат воздушной цели является недостаточная точность измерения, связанная с визуальной оценкой величины углового отклонения цели от линии стрельбы и необходимость ручного ввода угловых поправок для корректировки направления выстрела.
Известно оптическое устройство измерения относительных угловых координат воздушной цели (RU 43963, МПК: G01S 3/08, 2004), взятое в качестве прототипа и содержащее последовательно соединенные приемную оптическую систему, фотоэлектронный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь и компьютер.
При этом фотоэлектронный преобразователь содержит три фотоприемника, соединенные через светоделители и ротационный клин, с выходом приемной оптической системы. Аналого-цифровой преобразователь выполнен одноканальным, а компьютер в виде персональной ЭВМ с монитором, клавишной панелью управления и ручным манипулятором типа «мышь».
Недостатком известного устройства является уменьшенное быстродействие, связанное с последовательным обзором воздушного пространства в секторе видимости оптической системы и инерционностью ротационного клина сканирования, а также уменьшенная надежность его работы, связанная с наличием электромеханических узлов вращения клина и наличием светоделителей, чувствительных к тряске и пыли.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача повышения быстродействия и надежности работы оптического устройства измерения относительных угловых координат воздушной цели.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является обзор и преобразования световых сигналов в цифровой сигнал одновременно во всем секторе видимости оптической системы и асинхронная цифровая обработка сигналов.
Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи достигается тем, что в оптическое устройстве измерения относительных угловых координат воздушной цели, содержащем последовательно соединенные приемную оптическую систему, фотоэлектронный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь и компьютер согласно полезной модели фотоэлектронный преобразователь выполнен в виде матрицы фотоприемников, установленных в фокальной плоскости оптической системы, аналого-цифровой преобразователь выполнен
многоканальным, а компьютер - планшетным с совмещенной индикаторной панелью и сенсорной панелью управления.
При этом планшетный компьютер содержит установленные на двунаправленной активной шине сопряжения центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, плату цифровых дискриминаторов, модемную карту передачи данных, видеопроцессорную плату, соединенную по входу с выходом многоканального аналого-цифрового преобразователя оптического устройства, и видеокарту, соединенную с индикаторной панелью планшетного компьютера, сенсорная панель управления которого соединена с управляющим входом активной шины сопряжения, причем цифровые дискриминаторы выполнены на микроЭВМ.
Выполнение фотоэлектронного преобразователя в виде матрицы фотоприемников, установленных в фокальной плоскости оптической системы, а аналого-цифрового преобразователя - многоканальным позволяет регистрировать изображение воздушной обстановки одновременно по всему сектору видимости оптической системы. Повышение при этом производительности и одновременно надежности работы устройства достигается за счет исключения инерционных и малонадежных электромеханических устройств сканирования пространства. Выполнение компьютера планшетным с совмещенной индикаторной панелью и сенсорной панелью управления и снабжение его платой цифровых дискриминаторов позволяет передавать на автоматическое сопровождение и измерение параметров воздушной цели непосредственным нажатием, например пластиковым карандашом, на отметке от цели, отображаемой на индикаторной панели. Этим самым дополнительно уменьшаются затраты времени на выдачу целеуказания угловым цифровым дискриминаторам оптического устройства и обеспечивается дополнительное повышение
производительности устройства в целом. Выполнение цифровых дискриминаторов планшетного компьютера на микроЭВМ и установка их на двунаправленной активной шине компьютера вместе с другими его элементами позволяют организовать асинхронный (одновременный) режим измерения угловых координат всех воздушных целей, находящихся в зоне видимости оптического устройства. Этим дополнительно обеспечивается повышение производительности оптического устройства измерения относительных угловых координат воздушной цели.
В целом указанные технические преимущества позволяют достичь заявленного технического результата и, тем самым, обеспечить решение поставленной задачи.
На фиг 1 представлена функциональная схема оптического устройства измерения относительных угловых координат воздушной цели, на фиг.2 - функциональная схема его планшетного компьютера.
Оптическое устройство измерения относительных угловых координат воздушной цели содержит последовательно соединенные приемную оптическую систему 1, фотоэлектронный преобразователь 2, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3 и планшетный компьютер 4. Оптическая система 1 выполнена в виде телескопа, снабженного креплением (не показано) для соосной его установки на стволе зенитной пушке или на рефлекторе (зеркале антенны) станции орудийной наводки. В фокальной плоскости оптической системы 1 установлена матрица 5 фотоприемников 6 фотоэлектронного преобразователя 2. Аналоговые выходы фотоприемников 6 соединены через жгут 7 проводов с входами многоканального аналого-цифрового преобразователя 3, выходы которого соединены с входом видеопроцессорной платы 8 планшетного компьютера 4. Планшетный компьютер 4 снабжен монитором 9 с совмещенными индикаторной панелью
10 и сенсорной панелью 11 управления, а также - двунаправленной активной шиной (материнской платой) 12 сопряжения серии LXI, управляющий вход которой соединен с сенсорной панелью 11 управления. На электрических разъемах (шинах расширения) материнской платы 12 установлены: центральный процессор 13; оперативное запоминающее устройство 14; плата 15 цифровых дискриминаторов; модемная карта 16 передачи данных, соединенная с выходом оптического устройства; видеопроцессорная плата 8, соединенная с выходом многоканального аналого-цифрового преобразователя 3 оптического устройства; видеокарта 17, соединенная с индикаторной панелью 10 планшетного компьютера 4. Видеопроцессорная плата 8 содержит блок управляемых цифровых фильтров селекции с полосой Δβ, Δε пропускания по азимуту β и углу места ε соответственно. Размер полосы Δβ, Δε согласован с размерами линейных участков цифровых дискриминаторов платы 15. Плата 15 содержит собственную двунаправленную активную шину LXI расширения, на которой установлены не менее двух микроЭВМ, выполняющих функцию угловых дискриминаторов по азимуту β и углу места ε соответственно. Каждая микроЭВМ выполнена на базе блока перепрограммируемых микроконтроллеров ATMega128 (ATMEL), содержащих последовательный интерфейс универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика (УСАП), центральный процессор, перепрограммируемое и оперативное запоминающее устройства и контроллер ввода-вывода на сорок пять каналов (на рисунках не показаны). Центральный процессор, перепрограммируемое и оперативное запоминающее устройства микроконтроллеров ATMegal28 микроЭВМ соединены с шиной LXI по входам через интерфейс УСАП, а по выходам - через контроллеры ввода-вывода. Перепрограммируемое запоминающее устройство
микроконтроллеров содержит «вшитую» в его память функцию зависимости амплитуды и знака управления угловым перемещением строба селекции цели по азимуту β или углу места ε с возможностью перепрограммирования крутизны их дискриминационных характеристик путем ввода соответствующих коэффициентов умножения сигналов. Остальные элементы 9÷14 и 16÷17 планшетного компьютера 4 выполнены по стандартной схеме планшетного компьютера ReadyPanel серии Ampro на основе плат стандарта EPIC и процессоров класса Pentium M. Элементы 8, 13÷17 планшетного компьютера размещены в пылезащитном и влагонепроницаемом корпусе 18, на внешней стороне которого установлен монитор 9 с индикаторной панелью 10 и сенсорной панелью 11 управления.
Оптическое устройство измерения относительных угловых координат воздушной цели работает следующим образом.
i
i
Воздушная обстановка в зоне 21 видимости телескопа 1 проецируется на матрице 5 фотоприемников 6. При появлении воздушной цели 19 ее световой сигнал принимается одним или несколькими соседними фотоприемниками 6 матрицы 5. В фотоприемниках 6 световые сигналы преобразуются в электрические и через жгут 7 токопроводов поступают на один или несколько соседних каналов многоканального аналого-цифрового преобразователя 3. В преобразователе 3 электрические сигналы от воздушной цели 19 преобразуются в цифровую форму, содержащую информацию об угловом положении β, ε цели 21 относительно центра оси телескопа 1 и о пространственном распределение амплитуд сигналов от цели 21 по матрице 5 фотоприемников 6. Далее цифровые сигналы параллельным кодом передаются с преобразователя 3 на видеопроцессорную плату 8, где преобразуются в удобную для считывания форму. Одновременно процессор
i
i
13 с тактовой частотой не менее 75 Гц через двунаправленную шину 12 производит считывание с видеопроцессорной платы 8 цифровую информацию о воздушной обстановке в секторе 21 видимости телескопа 1 и передает ее на видеокарту 17. Видеокарта 17 преобразует принятые цифровые сигналы в видеосигналы и формирует растровую развертку изображения зоны видимости 21 телескопа 1 на индикаторной панели 10 монитора 9 в двух взаимно ортогональных плоскостях β и ε (по азимуту и углу места соответственно). При этом на индикаторной панели 10 отображается отметка от воздушной цели 19 с координатами β и ε. Оператор нажимает пластиковым карандашом на отметку от цели 19. При этом с шин сенсорной панели 11, соответствующих положению отметки цели 19 на индикаторной панели, выдается на видеопроцессорную плату 8 и плату 15 цифровых дискриминаторов управляющий сигнал для формирования строба 20 селекции с размерами Δβ, Δε и для захвата на автоматическое сопровождение цели 19 по азимуту и углу места соответственно. После автозахвата цели угловыми дискриминаторами платы 15, дальнейшее управление пространственным положением строба 20 селекции видеопроцессорной платы 8 осуществляется управляющими сигналами цифровых дискриминаторов под асинхронным управлением процессора 13. При этом на экране индикаторной панели 10 взятая на автосопровождение отметка от цели 19 сопровождается стробом в виде «квадрата» или «креста». Одновременно процессор 13 рассчитывает центр строба 20 и его текущее значение передает на хранение в оперативное запоминающее устройство и на модемную карту 16 для передачи данных о текущем угловом положении цели 19 и траектории ее движения относительно оси телескопа 1. Измеренные параметры цели 19 используются далее для корректировки углового положения силового следящего привода радиолокатора и/или зенитной пушки. При появлении в
секторе 21 видимости телескопа 1 одновременно второй цели 19 процесс захвата и обработки принятых сигналов повторяется с использованием другой свободной пары цифровых дискриминаторов β и ε, по азимуту и углу места соответственно под асинхронным управлением центрального процессора 13.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения и экспериментальной отработки ее отдельных оптических его элементов.