СИСТЕМА ЗАГОРИЗОНТНОГО ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ И ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
SYSTEM FOR HORIZON TARGETING AND VIDEO SURVEILLANCE

Предлагаемое изобретение относится к области мобильных динамичных технических средств для выполнения рекогносцировки на местности и оперативного получения загоризонтной видовой информации с временной и координатной привязкой и может быть использовано в качестве эффективного надземного запускаемого одноразового расходуемого носителя, такого как переносной реактивный снаряд, механически соединенного с парашютом, и наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации, поступающей с указанного расходуемого носителя с помощью установленных в корпусе этого носителя камеры наблюдения и электронных узлов для решения задач целеуказания в условиях наличия естественных и искусственных препятствий, мешающих наблюдению.
Рассматриваемое в настоящей заявке изобретение относится к типу систем загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения, проектируемых на основе запускаемых одноразовых расходуемых носителей, не требующих сложных и дорогостоящих средств и процедур запуска, управления полетом и посадки и включающих в качестве необходимого функционального узла датчик глобальной навигационной системы, и наземных приемных комплексов, в связи с чем уровень техники в указанной области ограничен группой аналогов с использованием датчика глобальной навигации.
В качестве примера таких аналогов можно привести систему разведки местности (см. патент ЕР 2372297, F42B 12/36, 2011), выполненную на основе запускаемого артиллерийского снаряда, несущего видеокамеру и передатчик видеоизображений с антенной, а также средство спутниковой навигационной системы GPS, и приемника в наземном командном пункте с выводом сигналов полученных изображений и информации GPS на блок обработки и дисплея компьютера с корректировкой изменений в изображениях в связи с вращением снаряда.
Общим недостатком для систем приведенного типа является недостаточно высокая эффективность целеуказания в условиях одновременного применения нескольких однотипных систем, создающих друг для друга помехи.
В качестве прототипа предлагаемой системы выбрана система загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения (см. заявку на выдачу патента US 2012043411, B64D 17/80, F42B 10/14, F42B 15/08, H04N 7/18, 2012), состоящая из запускаемого одноразового расходуемого носителя (реактивного снаряда), механически соединенного с парашютом и содержащего установленные в корпусе носителя камеру наблюдения и электронные узлы, обеспечивающие с помощью передатчика и датчика глобальной навигационной системы видеонаблюдение и координатную привязку фиксируемых изображений, и наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации, поступающей с указанного расходуемого носителя.
Недостатком прототипа также является недостаточно высокая эффективность целеуказания в условиях одновременного применения нескольких однотипных систем, несмотря на различные частотные настройки в них, в связи с необходимостью таких настроек и доступностью передаваемой видовой и координатной информации для сторонних лиц.
Технический результат изобретения - повышение эффективности решения задачи целеуказания в условиях одновременного применения нескольких систем, однотипных с предлагаемой системой на основе запускаемого одноразового расходуемого носителя и наземного приемного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации за счет обеспечения надежной независимой одновременной работы нескольких указанных систем целеуказания и видеонаблюдения в смежных пространственных зонах в результате ввода уникальных настроек, позволяющих использовать криптозащиту одновременно для снятия взаимных помех одновременно работающих однотипных систем и устранения возможности доступа сторонним лицам к видовой и координатной информации, и возможности активации основных электронных узлов расходуемого носителя перед его запуском в соответствии с особенностями схемотехнического выполнения предлагаемой системы.
Кроме того, предлагаемая система расширяет арсенал современных средств целеуказания для воздушной разведки.
Для достижения указанного технического результата в системе загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения, состоящей из запускаемого одноразового расходуемого носителя, механически соединенного с парашютом и содержащего установленные в корпусе носителя камеру наблюдения и электронные узлы, обеспечивающие с помощью передатчика и датчика глобальной навигационной системы видеонаблюдение и координатную привязку фиксируемых изображений, и наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации, поступающей с указанного расходуемого носителя, упомянутые электронные узлы включают аналого-цифровой преобразователь, соединенный своими входом с выходом камеры наблюдения и выходом с первым входом бортового форматирующего устройства, к второму входу которого подключен первый датчик глобальной навигационной системы, снабженный собственной радиоприемной антенной, и с выходом бортового форматирующего устройства своим входом соединен блок сжатия данных.
При этом последовательно соединенные блок сжатия данных, помехоустойчивый кодер, блок расширения спектра и криптозащиты, фазовый модулятор и передатчик имеют выход на передающую антенну.
Наземный комплекс приема и обработки видовой и координатной информации включает радиоприемник с приемной антенной, своим выходом соединенный с входом согласованного фильтра.
При этом последовательно соединенные согласованный фильтр, декодер помехоустойчивого кода и блок стабилизации и координатной привязки изображений имеют выход на блок отображения видовой и координатной информации.
Причем указанные радиоприемник и согласованный фильтр подключены к устройству активации одноразового расходуемого носителя, соединенного своим входом со вторым датчиком глобальной навигационной системы, и устройство активации одноразового расходуемого носителя оснащено средствами временного электрического соединения с бортовым форматирующим устройством, блоком расширения и криптозащиты и передатчика, установленных в корпусе одноразового расходуемого носителя для их активации перед запуском одноразового расходуемого носителя.
Для улучшения эксплуатационных свойств в предлагаемой системе:
камера наблюдения и аналого-цифровой преобразователь могут иметь совместное исполнение в виде цифровой камеры;
в корпусе запускаемого одноразового расходуемого носителя может быть установлен датчик инерциальной навигационной системы, подключенный к бортовому форматирующему устройству;
в корпусе запускаемого одноразового расходуемого носителя может быть установлен трехкоординатный магнитный датчик, подключенный к бортовому форматирующему устройству;
наземный комплекс приема и обработки видовой и координатной информации может быть снабжен блоком быстрой зарядки аккумулятора запускаемого одноразового расходуемого носителя, оснащенного средством временного электрического соединения с указанным аккумулятором.
Изобретательский уровень предлагаемой системы целеуказания и видеонаблюдения подтверждается отсутствием в уровне техники информационных источников, содержащих сведения об особенностях схемотехнического выполнения предлагаемой системы: так, известная малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой (см. патент РФ 2387584, B64D 47/08, G08C 21/00, G01V 8/00, 2010) представляет собой осуществление иной задачи - только видеонаблюдения, в связи с чем сравнение с данной системой некорректно, т.к. нет целеуказания и, кроме того, данная система основана на ином схемотехническом выполнении (без достижения технического результата предлагаемой системы, обеспечиваемого особенностями использования криптозащиты и активации системы).
На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемой системы загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения на примере ее исполнения; на фиг. 2 - общий вид двух однотипных предлагаемых систем, одновременно функционирующих без взаимных помех благодаря преимуществам особенностей выполнения предлагаемой системы в условиях потенциального возникновения указанных взаимных помех; на фиг. 3 - блок-схема системы на фиг. 1 с электрическими связями при активации функциональных блоков одноразового расходуемого носителя перед его запуском.
В корпусе одноразового расходуемого носителя предлагаемой системы (см. фиг. 1) установлены камера наблюдения 1, аналого-цифровой преобразователь 2, соединенный своими входом с выходом камеры наблюдения 1 и выходом с первым входом бортового форматирующего устройства 3, к второму входу которого подключен первый датчик 4 глобальной навигационной системы, снабженный собственной радиоприемной антенной 5, и к выходу бортового форматирующего устройства 3 своим входом присоединен блок 6 сжатия данных.
При этом последовательно соединенные блок 6 сжатия данных, помехоустойчивый кодер 7, блок 8 расширения спектра и криптозащиты, фазовый модулятор 9 и передатчик 10 имеют выход на передающую антенну 11.
Возможны варианты дооснащения расходуемого носителя датчиком 12 инерциальной навигационной системы и/или 3-координатным магнитным датчиком 13, подключаемым к бортовому форматирующему устройству 3.
В свою очередь наземный комплекс приема и обработки видовой и координатной информации предлагаемой системы (см. фиг. 1) включает радиоприемник 14 с приемной антенной 15, своим выходом соединенный с входом согласованного фильтра 16.
При этом последовательно соединенные согласованный фильтр 16, декодер 17 помехоустойчивого кода и блок 18 стабилизации и координатной привязки изображений имеют выход на блок 19 отображения видовой и координатной информации, причем указанные радиоприемник и согласованный фильтр подключены к устройству 20 активации одноразового расходуемого носителя, соединенного своим входом со вторым датчиком 21 глобальной навигационной системы с приемной антенной 22, и устройство 20 активации одноразового расходуемого носителя оснащено средствами временного электрического соединения (см. фиг. 3) с бортовым форматирующим устройством 3, блоком 8 расширения и криптозащиты и передатчика 10, установленных в корпусе одноразового расходуемого носителя для их активации перед запуском одноразового расходуемого носителя.
Предлагаемая система загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения функционирует следующим образом.
После включения питания наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации датчик глобальной навигационной системы 21 (например, ГЛОНАСС или GPS) выполняет поиск навигационных космических аппаратов (далее НКА) и загружает со всех обнаруженных НКА оперативные служебные данные:
- сдвиг шкалы времени НКА относительно шкалы времени глобальной навигационной системы;
- относительное отличие несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала от номинального значения;
- эфемериды НКА.
Далее комплект служебных оперативных данных НКА, находящихся в области видимости наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации, постоянно обновляется. Частота обновления определяется рекомендациями по использованию для применяемой глобальной навигационной системы.
При возникновении необходимости выполнения рекогносцировки на местности и/или других задач, связанных с загоризонтным целеуказанием или видеонаблюдением, необходимо активировать один из одноразовых расходуемых носителей, имеющихся в распоряжении.
Для активации необходимо:
- включить питание одноразового расходуемого носителя;
- соединить устройство 20 активации одноразового расходуемого носителя с одноразовым расходуемым носителем, при соединении должен быть обеспечен информационный контакт между устройством 20 активации, бортовым форматирующим устройством 3, блоком 8 расширения спектра и криптозащиты и передатчиком 10 (см. фиг. 3).
При выполнении процедуры активации в бортовое форматирующее устройство 3 передается комплект оперативных данных НКА, которые транслируются в датчик 4 глобальной навигационной системы 9 и сохраняются там в качестве текущего комплекта оперативных данных. Кроме этого, при активации производится считывание рабочей радиочастоты из передатчика 10 и уникальной криптостойкой кодовой последовательности из блока 8 расширения спектра и криптозащиты и запись:
- кодовой последовательности в согласованный фильтр 16;
- рабочей радиочастоты передатчика 10 в радиоприемник 14.
Возможен вариант исполнения системы, при котором производится передача радиочастоты и уникальной криптостойкой кодовой последовательности от аппаратуры наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации к аппаратуре одноразового расходуемого носителя. Основное требование: после активации кодовые последовательности одноразового расходуемого носителя и наземного комплекса приема и обработки видовой и координатной информации должны быть тождественны.
Возможно исполнение системы, при котором выполняется быстрая зарядка батареи расходуемого носителя при его активации.
После завершения процедуры активации одноразовый расходуемый носитель с помощью пускового устройства и/или реактивного двигателя выводится на заданную высоту. При достижении максимальной высоты раскрывается парашют 23 и одноразовый расходуемый носитель начинает плавный неуправляемый спуск (см. фиг. 2).
После раскрытия парашюта включается камера наблюдения 1, активируются датчик 4 глобальной навигационной системы, датчик 12 инерциальной навигационной системы (опционально) и/или 3-координатный магнитный датчик 13 (опционально). Данные с указанных датчиков начинают поступать в бортовое форматирующее устройство 3. Благодаря предварительной загрузке комплекта оперативных данных НКА при активации одноразового расходуемого носителя датчик 4 глобальной навигационной системы может войти в нормальный рабочий режим и начать транслировать координатную информации в течение нескольких секунд (режим "горячего старта" датчика глобальной навигационной системы).
Изображения, поступающие с камеры наблюдения 1, оцифровываются аналого-цифровым преобразователем 2 и поступают в бортовое форматирующее устройство 3, где каждому изображению ставится в соответствие набор координатной и временной информации. В форматирующем устройстве 3 производится преобразование изображений и сопутствующей информации в цифровой поток, который передается на вход блока 6 сжатия данных для устранения избыточности.
Цифровой поток с выхода блока 6 сжатия поступает на вход помехоустойчивого кодера 7 и далее на вход блока 8 расширения спектра и криптозащиты, где подвергается процедуре расширения спектра посредством уникальной криптостойкой кодовой последовательности, расширяющей спектр и обеспечивающей:
- криптозащиту радиоканала передачи изображений и координатной информации;
- возможность одновременной работы нескольких однотипных систем загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения в смежных пространственных зонах (см. фиг. 2).
Цифровой информационный поток с выхода блока 8 расширения спектра и криптозащиты подается в фазовый модулятор 9 с целью переноса на промежуточную частоту, откуда поступает на передатчик 10 и излучается в эфир на несущей (рабочей) частоте.
В наземном комплексе приема и обработки видовой и координатной информации происходит прием и усиление радиосигналов в радиоприемнике 14, выделение символов информационного сигнала (дешифровка) в согласованном фильтре 16, снятие помехоустойчивого кода (декодирование) в декодере 17.
Декодированные изображения и сопровождающая координатная и временная информация поступают в блок 18 стабилизации и координатной привязки, где для каждого изображения осуществляется процедура стабилизации, осуществляемая таким образом, чтобы компенсировать собственные угловые и сдвиговые перемещения камеры наблюдения. Для опорных точек выполняется координатная привязка на основании временной и координатной информации, поступившей вместе с изображением.
Алгоритмы стабилизации изображений, выбора опорных точек и их координатной привязки обосновываются и определяются на этапе проектирования системы загоризонтного целеуказания и видеонаблюдения.
Стабилизированные изображения и данные координатной и временной привязки сохраняются в строгой временной последовательности и могут быть выведены на устройство 19 отображения видовой и координатной информации, которое позволяет просматривать серию зафиксированных изображений в произвольном порядке, накладывать на изображения картографическую информацию, выбирать объекты на изображениях и просматривать их координаты.
Таким образом, предлагаемая система обеспечивает возможность надежного одновременного функционирования двух и более систем целеуказания и видеонаблюдения, однотипных с предлагаемой системой, исключая взаимное помеховое влияние систем и несанкционированный доступ к передаваемой видовой и координатной информации.