Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции бортовой оптико-электронной головки самонаведения

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для проверки алгоритмов селекции бортовых оптико-электронных головок самонаведения (БОЭГСН).
Известен измерительный комплекс для определения характеристик датчика ориентации (патент RU 167298 U1, МПК G01C 25/00, G01C 21/24), содержащий узел моделирования изображения звезд небесной сферы и поворотный стол. Недостатком данного устройства является имитатор фоноцелевой обстановки (ФЦО) видимого диапазона, что не позволяет проводить испытания БОЭГСН инфракрасного диапазона.
Известен имитатор тепловых объектов (патент RU 162 884 U1, МПК G02B 26/08), содержащий оптический излучатель, микроконтроллер, цифро-аналоговый преобразователь, преобразователь напряжение-ток и пульт управления с возможностью включения программ имитации N объектов. Недостатком данного устройства является оптический излучатель, который построен на базе органических светодиодов, что не позволяет проводить испытания БОЭГСН широкого спектрального диапазона.
Известен стенд для полунатурного моделирования системы самонаведения летательного аппарата (патент RU 2338992 U1, МПК F41G 3/32, F41G 7/22), содержащий неподвижный излучатель сигналов (имитатор цели) и головку самонаведения, установленные на неподвижном основании. Недостатком данного устройства является наличие единственного излучателя сигналов, что не позволяет выполнить проверку алгоритмов селекции БОЭГСН.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, принятому за прототип, является инфракрасный коллиматор (патент RU 2292067 С2, МПК G02B 27/30, G01M 11/02), содержащий объектив, миру, фоновый излучатель и нагреватель излучателя. Основным недостатком прототипа является наличие одного нагревателя, что не позволяет задать различные температуры имитаторам цели и, соответственно, выполнить проверку алгоритмов селекции БОЭГСН.
Целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда по проверкам алгоритмов селекции БОЭГСН.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный инфракрасный коллиматор, содержащий основание, объектив и фоновый излучатель, введены модель черного тела с излучательными площадками, зеркальная диафрагма с отверстиями, причем излучательные площадки модели черного тела расположены за отверстиями зеркальной диафрагмы, а количество отверстий зеркальной диафрагмы равно количеству излучательных площадок модели черного тела, и внеосевое параболическое зеркало, причем отверстия зеркальной диафрагмы установлены в фокальной плоскости внеосевого параболического зеркала.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид стенда фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН.
Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН содержит основание 1, объектив 2, фоновый излучатель 3, модель черного тела 4, зеркальную диафрагму 5, коллиматор 6.
Указанные блоки представляют собой:
1 - неподвижное основание, например, сотовый оптический стол 1НВ06-12-04 («Standa», Литва);
2 - проекционный объектив, например, из двух сферических зеркал на подложке из ЛК7, с фокусным расстоянием 2000 мм каждое;
3 - фоновый излучатель, например, низкотемпературная модель черного тела АЧТ 70/-40/80 (АО «НПП «Эталон», г. Омск);
4 - модель черного тела, например, модель абсолютно черного тела с независимыми излучающими площадками (АО «ГОИ им.С.И. Вавилова»);
5 - зеркальная диафрагма, например, на подложке из поликристаллического селенида цинка ПО4 и круглыми или овальными отверстиями;
6 - коллиматор, например, внеосевое параболическое зеркало на подложке из ЛК7, диаметром 300 мм и внеосевым углом 30°.
Оптическая схема стенда фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН приведена на фиг. 2.
k
k
з1
з2
з1
з2
1
1
к
Оптическая схема фона и целей создается с помощью двух независимых двух каналов - цели и фона. Модель черного тела (цель) 4 расположена в фокальной плоскости коллиматора 6. Размер, форма и размещение изображения целей друг относительно друга определяются отверстиями в зеркальной диафрагме 5. Коллиматор 6 представляет собой вогнутое асферическое зеркало - внеосевой параболоид с наклонным фокусным расстоянием f' (например, f'=2000 мм) и внеосевым углом а (например, α=10°). Фоновый излучатель (например, низкотемпературная модель черного тела) 3 установлена в фокальной плоскости зеркального проекционного объектива 2, состоящего из двух сферических зеркал 7-8 с фокусными расстояниями f' и f' (например, f'=f'=2000 мм). «Холодное» промежуточное изображение строится на зеркальной поверхности диафрагмы 5. Таким образом, коллиматор 6 передает на входной зрачок БОЭГСН, расположенный на расстоянии L (например, L=1000 мм), одновременно излучение и от цели, и от фона. Нормаль зеркальной диафрагмы 5 должна быть установлена под углом β (например, β=5°) к оптической оси зеркала коллиматора 6, чтобы реализовать согласование каналов. Размер Н (например, Н=200 мм) зеркальной диафрагмы 5 выбирается таким образом, чтобы перекрывать поле зрения БОЭГСН (H≥2ωf'). Пример геометрии рабочей поверхности зеркальной диафрагмы 5 приведен на фиг. 3.
Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН работает следующим образом.
Перед началом работы выбирается типовая фоноцелевая ситуация - выбирается размер, форма и размещение отверстий в зеркальной диафрагме, а также радиационная температура каждой излучающей площадки модели черного тела. Низкотемпературная модель черного тела выходит на рабочий режим, создавая фон. При необходимости, перед зеркальной диафрагмой может устанавливаться вбрасываемое плоское зеркало, для экранирования отверстий и создания равномерного «холодного» фона в процессе работы БОЭГСН (например, для ее предварительной калибровки). Размеры целей являются нерегулируемыми в процессе работы и определяются диаметрами отверстий в зеркальной диафрагме. Для изменения размера требуется установка другой диафрагмы. Для дополнительной отработки алгоритмов спектральной селекции, между излучающими площадками модели черного тела цели и зеркальной диафрагмой могут быть введены спектроделительные фильтры.
Благодаря зеркальной оптической системе выходной спектральный состав излучения практически не изменяется при передаче энергетического потока между оптическими деталями (пропусканием атмосферы на выбранной длине оптического тракта можно пренебречь) и определяется только радиационной температурой МЧТ (в соответствии с законом Планка). Для формирования изображений на отдельных участках спектра между источником излучения и диафрагмой предусмотрена возможность установки оптических фильтров (выделения излучения в поддиапазонах от 3 до 5, от 5 до 8 и от 8 до 12 мкм). Это расширяет возможности при отработке алгоритмов спектральной селекции.
Зеркальные оптические детали позволяют реализовывать широкий спектральный диапазон без необходимости усложнения оптической системы (путем ввода линзовых компенсаторов).
Минимизация оптических деталей облегчает юстировку оптической системы. Независимые оптические каналы позволяют реализовывать высокие значения контраста между фоном и целью.
Применение зеркальной диафрагмы практически исключает влияние ее собственного нагрева от источников излучения целей, что повышает резкость границы между фоном и целью.
Стенд фоноцелевой обстановки проверки алгоритмов селекции БОЭГСН позволяет имитировать излучение более одной цели (например, от 1 до 13), а также задавать разные размеры целей (путем изменения размеров отверстий зеркальной диафрагмы) и задавать различные температуры целей. Это позволяет проводить испытания БОЭГСН инфракрасного диапазона различного типа (например, функционирующих в диапазонах от 3 до 5, от 5 до 8 и от 8 до 12 мкм) и воспроизводить различные сценарии фоноцелевой обстановки, что в совокупности расширяет функциональные возможности стенда, повышает качество испытаний и достоверность получаемых результатов.