УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАНОВОК СТРЕЛЬБЫ ПО "УЯЗВИМЫМ МЕСТАМ"

Полезная модель относится к области совершенствования разведывательных и огневых систем, а именно к оптико-электронным устройствам распознавания пространственного положения объекта и вычисления «уязвимых мест» для стрельбы из комплексов высокоточного оружия.
В настоящее время в комплексах высокоточного точного оружия, в частности в прицельных системах, цель представляется как «точечная» и управляемые боеприпасы наводятся в контур бронированного объекта, что не всегда в полной мере характеризует эффективность вооружения. При стрельбе по «уязвимым местам» бронированного объекта (технические отверстия для прицеливания в броне танка, места сочленения башни с корпусом танка, места установки двигателей и др.) можно использовать менее мощный боеприпас (суббоеприпасы).
Для решения задачи распознавания пространственного положения цели относительно стреляющего орудия и вычисления местоположения «уязвимых мест» в поражаемом объекте необходимо сначала:
- обнаружить и распознать поражаемый объект;
- определить его пространственное положение и его «уязвимые места» относительно стреляющего орудия;
- навести управляемые суббоеприпасы в «уязвимые места» поражаемого объекта.
Наиболее сложной из перечисленных задач является задача определения пространственного положения объекта и вычисления «уязвимых мест» относительно стреляющего орудия.
Известна система пассивного дальнометрирования объектов в управляемых боеприпасах [1] решающая схожую задачу по измерению дальности между боеприпасом и целью на основе стереоскопического базового метода. Но данная система реализована в головках самонаведения управляемых боеприпасах и функционирует только в пассивном режиме. В комплексах высокоточного оружия система дальнометрирования объекта может быть реализована с возможностью работы в активном и пассивном режимах, аналогично [2], [3], [4].
Задача по определению пространственного положения объекта может быть решена следующим образом: после обнаружения объекта традиционными средствами разведки «бликующие» точки цели (например, в ИК-диапазоне точки прогрева поверхностей танка - двигателя, протяженной линии нагрева ствола орудия и катков объекта), преобразуются в линейные отрезки, например, с помощью астигматора [5]. Причем линейные отрезки имеют разный температурный диапазон, что позволяет распознавать элементы объекта, представленные в виде данных линейных отрезков.
На фиг. 1 и фиг. 2 показан вид танка М60А1 «Абраме» через оптический и тепловизионный прицелы, соответственно.
В таблице 1 приведены данные о температуре различных участков поверхности американского танка типа “АБРАМС” через 45 минут после начала движения при температуре воздуха +20°C. Температура выхлопных газов этого танка достигает 420…450°C [2].
Нагрев стволов орудий и минометов зависит от количества произведенных выстрелов, темпа стрельбы, типа стреляющей системы. При интенсивной стрельбе температура ствола может достигать 300°C.
Источниками излучения танков, тягачей и других машин являются выхлопные трубы, нагретые части корпуса и вооружения, выхлопные газы. У машин с бензиновыми двигателями температура выхлопных газов и выхлопных труб выше, чем у машин с дизельными моторами. Максимальная температура на выхлопных патрубках средних и тяжелых танков достигает 450…500°C, а температура выхлопных газов - 550…600°C. Части корпуса машины, расположенные вблизи мотора, имеют температуру, значительно отличающуюся от температуры окружающего воздуха.
Данные линейные отрезки будут характеризовать пространственное положение объекта и могут быть описаны с помощью выражений на основе уравнений Эйлера в трех плоскостях [6].
Например, положение линейного отрезка ρ в пространстве фиг. 3 будет определятся выражениями:
z=ρ·cosθ
x=ρ·sinθ·cosφ
y=ρ·sinθ·sinφ
где, Θ, φ - углы Эйлера.
В конечном итоге это приведет к описанию архитектуры поражаемого объекта относительно стреляющего орудия (точки прицеливания).
Путем сравнения архитектуры эталонного объекта находящегося в блоке памяти можно установить пространственное положение «уязвимых мест» на объекте, что дает возможность вести стрельбу по «уязвимым местам» объекта с помощью суббоеприпасов.
С целью повышения эффективности стрельбы по бронированным объектам из комплексов высокоточного оружия и использования для поражения бронеобъекта в «уязвимое место» суббоеприпасов предлагается устройство распознавания пространственного положения объекта и определения установок стрельбы по «уязвимым местам» фиг. 4.
Устройство распознавания пространственного положения объекта и определения установок стрельбы по «уязвимым местам» состоит из блока дальнометрирования объекта, блока эталона архитектуры объекта с параметрами распознаваемого объекта, блока измерения параметров среды, блока сравнения объекта с эталонном и установления «уязвимых мест» объекта в данном его положение в пространстве, блока определения условий стрельбы для поражения объекта в «уязвимое место».
Блок дальнометрирования объекта осуществляет измерение дальности и пространственного положения объекта за счет пассивного (стереоскопического) и активного (анаглифического) измерения дальности и определения пространственной ориентации объекта за счет аппроксимации в виде линейных отрезков схожих тепловых точек изображения объекта и описания пространственного положения линейных отрезков выражениями на основе уравнений Эйлера.
Блок эталона архитектуры объекта описывает пространственное положение объекта при различных углах визирования.
Блок измерения параметров среды осуществляет измерение параметров окружающей среды.
Блок сравнения объекта с эталонном и установления «уязвимых мест» объекта осуществляет сравнение изображения, полученного в блоке дальнометрирования объекта с изображением, хранящимся в блоке эталона архитектуры с наложенным на эталон архитектуры объекта текущих значений параметров окружающей среды, при одинаковых углах визирования.
Блок определения условий стрельбы для поражения объекта в «уязвимое место» осуществляет вычисление установок стрельбы в «уязвимое место» в зависимости от пространственного положения объекта и внешних условий стрельбы.
Устройство распознавания пространственного положения объекта и определения установок стрельбы по «уязвимым местам» функционирует следующем образом блок дальнометрирования объекта, осуществляет измерение дальности и пространственного положения объекта, за счет пассивного и активного измерения дальности и определяет пространственную ориентацию объекта, за счет аппроксимации в виде линий схожих тепловых точек изображения объекта и описания пространственного положения этих линий математическими выражениями, на основе уравнений Эйлера. Сравнение полученного изображения осуществляется в блоке архитектуры эталонного объекта, путем наложения на эталон архитектуры объекта текущих значений параметров окружающей среды, при одинаковых углах визирования, и дальнейшем определением условий стрельбы для поражения объекта в «уязвимое место».
Устройство распознавания пространственного положения объекта и определения установок для стрельбы по «уязвимым местам» может быть рассчитано согласно [7] и реализовано на серийно выпускаемых деталях.
Источники информации
1. Пархоменко В.А. и др. Система пассивного дальнометрирования объектов в управляемых боеприпасах. ФИПС. Патент на изобретение №2295103 от 10.03.07 по заявке №2004311117 от 25.10.2004. Опубл. 10.03.2007. Бюл. №7.
2. Пархоменко А.В. и др. Патент на полезную модель №84539 по заявке на изобретение №2008152592 от 29.12.2008. Опубл. 10.07.2009. Бюл. №19.Устройство обнаружения объектов методом комбинированного стереоэффекта.
3. Пархоменко А.В. и др. Патент на полезную модель №86295 от 27.9.09 по заявке №№2008152594 от 29.12.2008. Опубл. 27.9.09. Бюл. №24. Устройство разведки объектов методом анаглифов.
4. Пархоменко А.В., Епифанов А.И. Разведывательно-прицельное устройство для стрелкового оружия и средств ближнего боя на основе метода анаглифов. Патент на полезную модель №151696 от 19.03.15 года. По заявке №2014127911 от 8.07.2014 года.
5. Пархоменко и др. Патент на полезную модель №130381 от 20.07.2013 года по заявке №2013109805 от 5.03.2013 года. Устройство автоматизированного измерения отклонения поправки на дальность и ее введения в прицел типа ОП-4.
6. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики - 2-е изд. - М: Физматлит, 2001. С. 23.
7. Пархоменко А.В. Теория и расчет артиллерийских оптико-электронных приборов [Текст]: учеб. пособие / А.В. Пархоменко. - Пенза: ПАИИ, 1999. - 256 с.