ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА БОЕВОГО БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области вооружения и военной техники, в частности к области использования оптико-электронных систем в боевых беспилотных летательных аппаратах.
Известна оптико-электронная система, используемая на боевом беспилотном летательном аппарате MQ-1 Predator, включающая инфракрасный, телевизионные (цветной и черно-белый) каналы, лазерный дальномер и лазерный целеуказатель-подсветчик. [Национальная оборона №12 2010 «Крылатые «хищники» Пентагона», www.old.nationaldefense.ru].
Недостатком данного устройства является раздельное конструктивное выполнение лазерного дальномера и лазерного целеуказателя-подсветчика, что увеличивает совокупные конструктивные размеры оптико-электронной системы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату и выбранной за прототип является оптико-электронная система, используемая на боевых беспилотных летательных аппаратах, включающая тепловизионный канал, телевизионный канал и лазерный дальномер-целеуказатель [Применение цифровых оптических систем для беспилотных летательных аппаратов. В.В.Ростопчин, М.Л.Дмитриев ЦНИИ АРКС. www.uav.ru/articles/opteq_uav.pdf]
В прототипе лазерный дальномер и лазерный целеуказатель объединены в единый модуль, что более удобно при эксплуатации оптико-электронной системы. Однако это незначительно влияет на снижение габаритных размеров оптико-электронной системы, что является существенным при их использовании на боевых беспилотных летательных аппаратах.
Техническим результатом полезной модели является снижение габаритных размеров оптико-электронной системы боевого беспилотного летательного аппарата.
Технический результат полезной модели достигается тем, что оптико-электронная система боевого беспилотного летательного аппарата, включает тепловизионный канал, телевизионный канал и лазерный дальномер-целеуказатель.
В данной полезной модели, лазерный дальномер-целеуказатель включает единое передающее устройство, в котором вдоль первой оптической оси последовательно расположены передающий объектив, коллиматорный элемент, первое плоское наклонное зеркало, первый лазерный излучатель, второе плоское наклонное зеркало, оптический затвор и плоское зеркало, плоскости которого перпендикулярна первая оптическая ось, а вдоль второй оптической оси, параллельной первой, последовательно расположены третье плоское наклонное зеркало, второй лазерный излучатель и четвертое плоское наклонное зеркало, при этом первое и второе плоские наклонные зеркала выполнены со спектроделительным покрытием и имеют оптическую связь, соответственно с третьим и четвертым плоскими наклонными зеркалами.
Полезная модель иллюстрируется фигурами чертежа, где:
на фиг.1 изображена блок-схема оптико-электронной системы боевого беспилотного летательного аппарата,
на фиг.2 изображен вид спереди на оптико-электронную систему боевого беспилотного летательного аппарата,
на фиг.3 изображена оптическая схема единого передающего устройства и устройства приема дальномерного сигнала оптико-электронной системы боевого беспилотного летательного аппарата.
Оптико-электронная система, включает телевизионный канал 1, тепловизионный канал 2, лазерный дальномер-целеуказатель 3, блок объединения каналов 4, вычислительный блок 5 и блок памяти 6 (фиг.1).
Телевизионный 1 и тепловизионный 2 каналы, лазерный дальномер-целеуказатель 3 и блок объединения каналов 4, установлены на гиростабилизированной платформе (на чертеже не показана), при этом стабилизация их положения осуществляется по азимуту - Y, углу места - Z и крену - X.
Лазерный дальномер-целеуказатель 3 включает единое передающее устройство 7 и устройство приема дальномерного сигнала 8.
Единое передающее устройство 7 включает последовательно расположенные вдоль первой оптической оси передающий объектив 9, коллиматорный элемент 10, первое плоское наклонное зеркало 11, первый лазерный излучатель 12, второе плоское наклонное зеркало 13, оптический затвор 14 и плоское зеркало 15, плоскости которого перпендикулярна первая оптическая ось,. Вдоль второй оптической оси, параллельной первой, последовательно расположены третье плоское наклонное зеркало 16, второй лазерный излучатель 17 и четвертое плоское наклонное зеркало 18. При этом первое 11 и второе 13 плоские наклонные зеркала выполнены со спектроделительным покрытием и имеют оптическую связь соответственно с третьим 16 и четвертым 18 плоскими наклонными зеркалами.
Спектроделительное покрытие нанесено на нижние грани плоских наклонных зеркал 11 и 13, а верхние грани этих зеркал просветлены на длину волны первого лазера 19.
Плоское зеркало 15, плоскости которого перпендикулярна первая оптическая ось, третье 16 и четвертое 18 плоские наклонные зеркала имеет зеркальное покрытие.
Первый лазерный излучатель 12 включает первый лазер 19 и первую линзу 20.
Второй лазерный излучатель 17 включает второй лазер 21 и вторую линзу 22.
Устройство приема дальномерного сигнала 8 включает приемный объектив 23 и фотоприемник 24.
Телевизионный канал 1, тепловизионный канал 2 и лазерный дальномер-целеуказатель 3 установлены в шарообразном корпусе. 25.
Оптико-электронная система боевого беспилотного летательного аппарата работает следующим образом.
Боевой беспилотный летательный аппарат направляется в выбранный район поиска целей. Предполагаемыми целями являются: бронетанковая техника, различные виды автотранспорта, группы террористов. При подлете к заданному району включается радиолокационная станция (РЛС) ((на чертеже не показана), которая ведет просмотр заданного района в радиоконтрастном информационном поле.
Оптико-электронная система осуществляет прием целеуказания от радиолокационного канала для сокращения времени поиска целей и формирования двухспектральных интегрированных цифровых изображений фоно-целевой обстановки. Потоки видеоданных от тепловизионного 2 и телевизионного 1 каналов и лазерного дальномера-целеуказателя 3 поступают в блок объединения каналов 4.
В блоке объединения каналов 4 осуществляется комплексирование изображения телевизионного 1 и тепловизионного 2 каналов. Комплексированное изображение обладает достоинствами двух исходных (телевизионное изображение дает наиболее полное представление о фоноцелевой обстановке, а тепловизионное изображение позволяет выявлять закамуфлированные объекты и работать в сложных метеоусловиях при воздействии дымовых завес и ярких вспышек).
Затем видеопоток передается в вычислительный блок 5. Далее видеопоток поступает по высокоскоростной шине передачи информации на устройство передачи видеоданных на наземный пульт управления (на чертеже не показан). Оператор наземного пульта управления, анализируя поступившую информацию, направляет вектор скорости боевого беспилотного летательного аппарата в заинтересовавшую его зону обзора.
Затем осуществляются следующие операции
1. Обнаружение цели
2. Определение дальности до цели
3. Определение координат цели
4. Лазерный подсвет обнаруженной цели для наведения управляемого вооружения
5. Обнаружение пятна лазерного подсвета цели
6. Автоматический захват цели
7. Формирование стробов для предъявления оператору изображения цели, находящейся в поле зрения
8. Автоматическое сопровождение цели
9. Формирование и выдача целеуказания тепловизионных головок самонаведения, работающих по принципу «выстрелил - забыл - поразил».
Технический результат полезной модели, а именно, снижение габаритных размеров оптико-электронной системы боевого беспилотного летательного аппарата достигается за счет использования для лазерного дальномера и лазерного целеуказателя единого передающего устройства с общим оптическим резонатором, включающим плоское зеркало 15, плоскости которого перпендикулярна первая оптическая ось и передающий объектив 9. Передающий объектив 9 играет в данном случае роль второго зеркала в оптическом резонаторе. С этой целью его выполняют с уровнем прозрачности 25%. Через передающий объектив 9 из оптического резонатора выходит лазерный луч.
Тесное взаимное расположение лазерных излучателей позволяет конструктивно построить компактное передающее устройство, небольших габаритов.
В данном техническом решении для дальнометрирования используются лазеры, работающие на длине волны 1,54 µm, а для целеуказания - лазеры работающие на длине волны 1,06 µm, при этом не имеет значения на какой из оптических осей они расположены, на первой или второй.
Если первый лазер 19 выполнен с рабочей длиной волны 1,54 µm, то второй лазер 21 должен быть выполнен с рабочей длиной волны 1,06 µm и наоборот: если первый лазер 19 выполнен с рабочей длиной волны 1,06 µm, то второй лазер 21 должен быть выполнен с рабочей длиной волны 1,54 µm.
Оптический затвор 14 служит для управления световым потоком, т.е. для временного перекрытия и последующего пропускания светового потока в течение определенного промежутка времени. Это обеспечивает заданный импульсный режим генерации лазерного излучения посредством изменения добротности оптического резонатора.
В режиме дальнометрирования устройство работает следующим образом. Например, первый лазер 19 создает оптическое излучение с длиной волны 1,54 µm, которое формируется оптической системой включающей первую линзу 20, первое плоское наклонное зеркало 11 коллиматорный элемент 10, и передающий объектив 9 и направляется на объект наблюдения.
Отраженный от объекта сигнал через приемный объектив 23 попадает на фотоприемник 24 устройства приема дальномерного сигнала 8. По времени запаздывания сигнала, т.е, по интервалу времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели, зная скорость распространения света и частоту сигнала, определяют расстояние до объекта.
Определив дальность до цели, устройство переводят для работы в режим целеуказания.
В этом случае второй лазер 21 создает оптическое излучение с длиной волны 1,06 µm, которое формируется оптической системой, включающей вторую линзу 22, третье плоское наклонное зеркало 16, первое плоское наклонное зеркало 11 и передающий объектив 9 и направляется на объект наблюдения для получения пятна подсвета.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит снизить габаритные размеры оптико-электронной системы боевого беспилотного летательного аппарата.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый комплекс может быть изготовлен в соответствии с предлагаемым описанием и чертежами на основе известных комплектующих изделий при использовании современного технологического оборудования и использован по прямому назначению для управления беспилотными летательными аппаратами.