УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ САМОПРИЦЕЛИВАЮЩИХСЯ БОЕПРИПАСОВ
DEVICE FOR DETECTION OF SURFACE FACILITIES FOR SELF-SIGHTING AMMUNITION

Изобретение относится к устройствам обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов, установленных на вращающихся парашютных аппаратах их метания.
Известны устройства обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов [RU 2350889, RU 2426057, RU 95817, RU 95393, DE 4108057], содержащие биспектральный (инфракрасного и видимого диапазона электромагнитных волн) обнаружитель, соединенный через блок пороговых устройств и компаратор с выходом устройства.
Наиболее близким из известных по назначению и технической сущности к заявленному устройству относится устройство обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов [RU 2350889], содержащее оптическую систему, выход которой соединен с входом делителя оптических сигналов, выход в спектральном диапазоне 7-14 мкм и выход в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм которого соединены с входами двухканального фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым инерционным детектором и входом первого сумматора, а второй выход двухканального фотопремного устройства через регулируемый усилитель соединен со входом второго инерционного детектора и вторым входом первого сумматора, при этом выходы первого и второго инерционных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, соединенными с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, причем выход первого сумматора через делитель напряжения соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого через первое пороговое устройство соединен с выходом второго сумматора, а третий вход - с выходом высотомера.
Недостатком известного устройства является имеющаяся вероятность ложного срабатывания по фрагментам подстилающей поверхности темного цвета с положительным температурным контрастом (типа проталин).
Кроме того, при работе в темное время суток вероятность обнаружения цели снижается, так как канал, работающий в диапазоне (0.8-1.1) мкм по отраженному солнечному излучению, практически не функционирует из-за отсутствия видимости объекта в темное время суток, а обнаружение происходит только тепловым ИК - каналом, работающим в диапазоне (7-14) мкм.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения цели независимо от времени суток при одновременном повышении помехозащищенности устройства.
Заявленный технический результат и решение поставленной задачи обеспечиваются тем, что устройство обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов, содержащее оптическую систему, выход которой соединен с входом делителя оптических сигналов, выход в спектральном диапазоне 7-14 мкм и выход в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм которого соединены с входами двухканального фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым инерционным детектором и входом первого сумматора, а второй выход двухканального фотоприемного устройства через регулируемый усилитель соединен со входом второго инерционного детектора и вторым входом первого сумматора, при этом выходы первого и второго инерционных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, соединенными с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя, причем выход первого сумматора через делитель напряжения соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого через первое пороговое устройство соединен с выходом второго сумматора, а третий вход - с выходом высотомера, согласно изобретению он дополнительно содержит выходную схему совпадения и радиоканал обнаружения, включающий последовательно соединенные приемопередающую антенну, приемопередающий СВЧ модуль с генератором модулирующего напряжения, полосовой фильтр, амплитудный детектор, фильтр низкой частоты, третий инерционный детектор, второе пороговое устройство и второй компаратор, второй вход которого через второй делитель напряжения соединен с выходом фильтра низких частот, а выход второго компаратора соединен со вторым входом выходной схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом первого компаратора.
Введение выходной схемы совпадения и радиоканала обнаружения, включающего последовательно соединенные приемопередающую антенну, приемопередающий СВЧ модуль с генератором модулирующего напряжения, полосовой фильтр, амплитудный детектор, фильтр низкой частоты, третий инерционный детектор, второе пороговое устройство и второй компаратор, второй вход которого через второй делитель напряжения соединен с выходом фильтра низких частот, а выход - с первым входом выходной схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом первого компаратора позволяет одновременно обнаруживать наземные объекты в трех спектральных диапазонах электромагнитных волн, осуществлять их совместную корреляционную обработку и по результатам совпадения сигналов в заданном угловом направлении углового сканирования устройства определять истинное положение наземных объектов с увеличенной точностью и надежностью. Этим обеспечивается повышение вероятности обнаружения цели независимо от времени суток. Увеличение количества каналов обнаружения в трех разнесенных спектральных диапазонах электромагнитных волн затрудняет создание заявленному устройству преднамеренных искусственных помех со стороны противника. Этим дополнительно обеспечивается повышение помехозащищенности устройства обнаружения наземных объектов.
На фигуре представлена функциональная схема устройства обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов. На фигуре позициями обозначены:
1 - оптическая система;
2 - делитель оптических сигналов;
3 - двухканальное фотоприемное устройство;
4, 5 - первый и второй инерционные детекторы;
6, 7 - первый и второй сумматоры;
8 - первый делитель напряжения;
9 - первое пороговое устройство;
10 - первый компаратор;
11 - высотомер;
12 - вычитающее устройство;
13 - регулируемый усилитель;
14 - приемопередающая антенна;
15 - приемопередающий СВЧ модуль;
16 - полосовой фильтр;
17 - амплитудный детектор;
18 - фильтр низких частот;
19 - второй делитель напряжения;
20 - третий инерционный детектор;
21 - второе пороговое устройство;
22 - второй компаратор;
23 - схема совпадения (схема «И»);
24 - генератор модулирующего напряжения.
Устройство обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов выполнено трехканальным по спектру частот для одновременных измерений в радио, тепловом и видимом диапазонах электромагнитных волн. Оно содержит последовательно соединенные оптическую систему 1, делитель 2 оптических сигналов с выходами в спектральном диапазоне 7-14 мкм и в спектральном диапазоне 0,8-1,1 мкм, двухканальное фотоприемное устройство 3. Первый выход (7-14 мкм) устройства 3 соединен с первым инерционным детектором 4 и входом первого сумматора 6, а второй выход (0,8-1,1 мкм) - двухканального фотоприемного устройства 3 через регулируемый усилитель 13 соединен с входом второго инерционного детектора 5 и вторым входом первого сумматора 6. Выход первого инерционного детектора 4 соединен с первым входом второго сумматора 7 и с первым входом вычитающего устройства 12. Выход второго инерционного детектора 5 соединен со вторым входом второго сумматора 7 и со вторым входом вычитающего устройства 12. Выход вычитающего устройства 12 соединен с управляющим входом регулируемого усилителя 13. Выход первого сумматора 6 через делитель 8 напряжения соединен с первым входом первого компаратора 10, второй вход которого через первое пороговое устройство 9 соединен с выходом второго сумматора 7, а третий вход - с выходом высотомера 3. Выход первого компаратора 10 соединен с первым входом выходной схемы 23 совпадения (схема «И»). Второй вход схемы 23 совпадения соединен с выходом радиоканала обнаружения, включающем последовательно соединенные приемопередающую антенну 14, приемопередающий СВЧ - модуль 15 с генератором 24 модулирующего напряжения, полосовой фильтр 16, амплитудный детектор 17, фильтр 18 низкой частоты, третий инерционный детектор 20, второе пороговое устройство 21 и второй компаратор 22. Второй вход компаратора 22 через второй делитель 19 напряжения соединен с выходом фильтра 18 низких частот. Выход компаратора 22 является выходом радиоканала обнаружения и соединен со вторым входом схемы совпадения 23.
Устройство обнаружения наземных объектов для самоприцеливающихся боеприпасов работает следующим образом. Оптическая система 1 принимает сигналы в достаточно широком диапазоне частот. Поскольку дополнительно к основному «тепловому» каналу в спектральном диапазоне (7-14 мкм) содержится дополнительный канал в спектральном диапазоне (0,8-1,1 мкм), формируемый делителем 2 оптических сигналов, повышается вероятность обнаружения цели в дневное время суток, так как воспринимается отраженное от объектов излучение и повышается помехозащищенность устройства в любое время суток, реагирующее на «светящиеся» объекты.
Сигнал от цели (наземный объект) по «тепловому» каналу (7-14 мкм) определяется степенью прогрева последней, а по оптическому каналу (0,8-1,1 мкм) и радиолокационному каналу - ее отражательной способностью относительно фона в соответствующем спектральном диапазоне. Совместная обработка сигналов, получаемых на двух выходах двухканального фотоприемного устройства 3, осуществляется путем сложения этих сигналов первым сумматором 6, причем сигнал оптического канала предварительно проинвертирован. Аналогично осуществляется сложение выходящих сигналов первого и второго инерционных детекторов 4 и 5 вторым сумматором 7. Выходной сигнал сумматора 7 через пороговое устройство 9 поступает на инверсный вход первого компаратора 10 (устройство сравнения), задающим «плавающий» пороговый уровень. На прямой вход первого компаратора 10 через делитель 8 напряжения поступает выходной сигнал первого сумматора бив случае превышения им порогового уровня происходит «срабатывание» первого компаратора 10, свидетельствующее о наличии цели или целеподобного фонового образования в поле зрения ИК каналов устройства. В вычитающем устройстве 12 из выходного сигнала первого инерционного детектора 4 основного ИК канала вычитается выходной сигнал второго инерционного детектора 5 дополнительного оптического канала, а получаемый разностный сигнал поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 13. За счет этого осуществляется «адаптация» устройства обнаружения к изменяемым внешним условиям применения, обеспечивая подстройку уровня дополнительного оптического канала под уровень сигнала основного ИК канала.
Одновременно приемопередающая двухзеркальная параболическая антенна 14, осуществляющая передачу зондирующего СВЧ сигнала и получающая его после отражения от подстилающей поверхности, соединена с приемопередающим СВЧ модулем 15, формирующим зондирующий сигнал в виде непрерывного СВЧ несущего колебания с частотной модуляцией, параметры которой определяются управляющим напряжением генератора 24 модулирующего напряжения, подключенного к управляющему входу СВЧ модуля. Принятый антенной 14 отраженный СВЧ сигнал преобразуется СВЧ модулем 15 в сигнал промежуточной частоты в полосе частот до 1,0 МГц и после полосового фильтра 16 с заданной полосой пропускания поступает на амплитудный детектор 17, выделяющий огибающую сигнала. Далее, после фильтра 18 низких частот с полосой пропускания до 1,0 кГц сигнал поступает на входы второго делителя 19 напряжения и третьего инерционного детектора 20, формирующего «плавающий» порог тракта обнаружения третьего (радио) канала.
Выходной сигнал третьего инерционного детектора 20 через второе пороговое устройство 21 выделения максимального сигнала поступает на инверсный вход второго компаратора 22, на прямой вход которого поступает выходной сигнал второго делителя 19 напряжения. В случае превышения входным сигналом плавающего порогового уровня происходит «срабатывание» второго компаратора 22, свидетельствующее о наличии цели в поле зрения радиолокационного канала. Сигнал обнаружения с выхода компаратора 22 подается на второй вход схемы совпадения 23, на первый вход которой выдается сигнал обнаружения с выхода первого компаратора 10. При этом коэффициенты передачи делителей 8 и 19 напряжения выбирают 0,7-0,9, исключая срабатывание компараторов 10 и 22 от случайных помеховых выбросов, имеющих незначительное превышение над «плавающим» порогом соответствующего канала. Пороговые устройства 9 и 21 измеряют максимальное значение входных сигналов и осуществляют передачу на выход большего из двух входных сигналов, т.е. «плавающий» пороговый уровень на выходе второго сумматора 7, или третьего инерционного детектора 20 сравниваются с постоянными пороговыми уровнями Uпор.1 и Uпор.2 соответственно, а на выходы пороговых устройств 9 и 21 передаются большие из них. В случае «спокойной» фоновой обстановки, когда Uпор.1 или Uпор.2 превышают «плавающие» пороги, то они и определяют пороговую чувствительность соответствующего канала устройства обнаружения. С увеличением уровня флуктуации фонового сигнала осуществляется переход на соответствующий «плавающий» порог. После «срабатывания» высотомера 11 выходной сигнал первого компаратора 10 поступает на первый вход схемы совпадения 23, на второй вход которой приходит сигнал со второго компаратора 22 дополнительного третьего радиолокационного канала. Таким образом, при совпадении во времени этих сигналов, т.е., сигналов с ИК и оптического каналов обнаружителя с сигналом радиационного канала, на выходе схемы 23 совпадения сформируется сигнал «обнаружения» трехканального устройства обнаружения. За счет такой обработки сигналов появилось новое свойство - способность анализа возможных сочетаний характеристик сигналов от цели в трех спектральных диапазонах. Использование же «плавающего» порога в каждом из каналов позволяет отслеживать уровень флуктуации сигналов от подстилающей поверхности, уменьшая вероятность ложного срабатывания по фону в случае сильных флуктуации сигналов («сложный» фон) и исключая загрубление устройства при «спокойном» фоне.
Предложенное устройство обнаружения может быть реализовано как в аналоговом исполнении на дискретных элементах, так и в цифровом исполнении на базе микропроцессорной техники.