ЛАЗЕРНЫЙ ВСЕСУТОЧНЫЙ ПРИБОР РАЗВЕДЧИКА

Предлагаемая полезная модель относится к носимым лазерным приборам разведки, обеспечивающим обнаружение и распознавание различных типов объектов в условиях «день-ночь», определение их координат, обработку и хранение информации о разведанных объектах и оперативную передачу ее во внешние устройства.
Лазерный всесуточный прибор разведчика (ЛВПР) предназначен для индивидуального оснащения военнослужащих разведывательных подразделений, снайперских групп Сухопутных войск.
Известны переносные лазерные приборы разведки для подразделений разведки Сухопутных войск. С помощью приборов эффективно решаются задачи по обнаружению, распознаванию, определению координат различных типов объектов в условиях «день-ночь», а также по обработке и хранению информации о разведанных объектах и оперативной ее передаче на внешние устройства в цифровом и текстовом виде [1, 2].
Основной составной частью функционального назначения прибора является приемопередатчик. Конструкция переносного лазерного прибора разведки предусматривает работу приемопередатчика как с рук, так и при установке его на угло-измерительную платформу и треногу [1, 2].
Приемопередатчик включает в себя дневной оптический визир с переменным увеличением, ночной визирный канал, выполненный на электронно-оптическом преобразователе 3-го поколения, телевизионную систему дневного-ночного видеонаблюдения и контроля изображений, лазерный дальномерный канал, который работает на безопасной длине волны, электронный компас, спутниковое радионавигационное устройство, блоки обработки, хранения и отображения информации [4, 5].
Масса комплекта переносных лазерных приборов разведки составляет 3…5 кг, что не отвечает требованиям, предъявляемым к носимым приборам разведки.
Наиболее близкой по своей технической сущности к заявляемой полезной модели является модель ЛВПР, содержащая лазерный дальномерный канал, состоящий из каналов передатчика и приемника, общего фотоприемного устройства, канал передатчика включает устройство накачки, поджига и модуль излучателя, функционирующий на длине волны λ=1,54 мкм, оптически связанный с телескопической системой; канал приемника включает приемный объектив, узел спектроделителя в виде призменного блока, который является элементом разделения приемного и визирного каналов, фокусирующую систему оптически связанную с фотоприемным устройством, визирный канал, включающий общий с каналом приемника, приемный объектив, узел спектроделителя в виде призменного блока и оборачивающей системы, индикатор отображения информации с проекционной системой заведения в окуляр, блок электронный, включающий устройство управления и обработки информации, электронный компас, спутниковое радионавигационное устройство, плату управления, преобразователь напряжений и блок батарей [3].
Недостатками прототипа являются возможность применения его по назначению только в дневных условиях, зависимость работы визира цели от прозрачности приземного слоя атмосферы, приемный объектив оптического визирного и лазерно-дальномерных каналов рассчитывается на рабочую длину волны 0,53 мкм, что уменьшает чувствительность фотоприемного устройства, так как лазерно-дальномерный канал функционирует на длине волны 1,54 мкм. Задачей полезной модели является обеспечение всесуточной работы, расширение функциональных и эксплуатационных возможностей.
Решение поставленной задачи предлагается проводить с применением ЛВПР, который, как и прибор, выбранный в качестве прототипа, содержит лазерный дальномерный канал, состоящий из каналов передатчика и приемника, общего фотоприемного устройства, канал передатчика, который включает устройство накачки, поджига и модуль излучателя, функционирующий на длине волны λ=1,54 мкм, оптически связанный с телескопической системой, канал приемника включает приемный объектив, узел блока спектроделителя призменный, который является элементом разделения приемного и визирного каналов, фокусирующую систему, оптически связанную с фотоприемным устройством, визирный оптический канал, включающий общий с каналом приемника приемный объектив, узел спектроделителя в виде призменного блока и оборачивающей системы, индикатор отображения информации с проекционной системой заведения в окуляр, блок электронный, включающий устройство управления и обработки информации, электронный компас, спутниковое радионавигационное устройство, плату управления, преобразователь напряжений и блок батарей.
Особенностью предлагаемого ЛВПР, отличающего его прототипа, является то, что вместо визирного оптического канала введен коротковолновый инфракрасный (КИК) дневно-ночной канал, содержащий приемный и согласующий объективы, которые рассчитаны на рабочую длину волны 1,54 мкм, приемный объектив, который является общим объективом канала приемника, на одной оптической оси с ним расположен согласующий объектив, в задней фокальной плоскости которого установлена матрица твердотельного приемника излучения с областью чувствительности 0,9…1,8 мкм, которая электрически связана с видеопроцессором, первый выход которого электрически связан с запоминающим устройством, второй с микродисплеем, который сопряжен с пространством предметов окуляра. Между ними расположен узел спектроделителя, выполненный по схеме плоскопараллельной пластинки с многослойной пленкой и оптически связанный с положительной коллимирующей линзой и отрицательной линзой, которая фокусирует отраженное лазерное излучение на фотоприемное устройство канала приемника.
-7
2
-9
2
Сущность полезной модели заключается в обеспечении всесуточной работы прибора за счет смещения рабочей области спектра в коротковолновый ИК-диапазон и технического решения оптической системы КИК дневно-ночного канала, согласованной с матричным твердотельным приемником излучения и фотоприемным устройством лазерно-дальномерного канала, работающими в области спектра 0,9…1,8 мкм, в которой средняя величина естественной освещенности в безлунную ночь составляет (1,5…2,0)⋅10 Вт/см⋅мкм, то есть на два порядка выше, чем для диапазона 0,4…0,9 мкм ((1,5…3,0)⋅10 Вт/см мкм), прозрачность атмосферы в 1,3 раза лучше, контраст объекта наблюдения более стабилен и в 1,5 раза выше. Кроме того, в этом спектральном диапазоне лучше обнаруживаются замаскированные объекты, по сравнению с диапазоном 0,4…0,9 мкм. Таким образом, обеспечивается решение поставленной задачи.
Предлагаемый ЛВПР иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 представлена функциональная схема прибора, которая включает лазерный дальномерный канал 20, содержащий телескопическую систему 1 формирования диаграммы направленности лазерного излучателя 2, фотоприемное устройство 3, платы накачки 5 и поджига 4, блок электронный 22, содержащий устройство управления и обработки информации 6, с которым электрически связаны устройство радионавигационное 7 и электронный компас 8, коротковолновый инфракрасный ночной канал, состоящий из приемного объектива 9 и согласующего объектива 11, между ними расположен узел спектроделителя 10, в задней фокальной плоскости согласующего объектива 11 расположен матричный твердотельный приемник излучения 12, обладающий чувствительностью в коротковолновой ИК области спектра излучения (0,9…1,8 мкм), электрически связанный с видеопроцессором 13, выходы которого электрически связаны с запоминающим устройством 16 и микродисплеем 14, который оптически связан с окуляром 15. Первичными источниками электропитания являются блок аккумуляторных батарей 18 и преобразователь напряжения 17. Управление работой осуществляется через плату управления 19.
На фиг. 2 представлена оптическая схема КИК дневно-ночного канала и лазерного канала приемника. Оптическая схема КИК дневно-ночного канала включает приемный объектив, состоящий из положительной 23 и отрицательной 24 линз, спектроделителя 25, выполненного как плоскопараллельная пластинка с многослойной пленкой, апертурной диаграммы 26, согласующего объектива, состоящего из двух склеенных 27, 28 линз, отрицательного 29 и положительного 30 менисков, в фокальной плоскости которого установлен матричный твердотельный приемник излучения (ТПИ) 31, четырех компонентного окуляра 35 с удаленным выходным зрачком, оптически связанного с микродисплеем.
Оптическая схема лазерного канала приемника включает приемный объектив, состоящий из линз 23, 24, спектроделителя 25, оптически связанного с положительной 32 и отрицательной 33 линзами, которые оптически связанны с фотоприемным устройством 34.
Лазерный всесуточный прибор разведчика работает следующим образом.
Для КИК дневно-ночного канала 21. Наблюдая в ночной канал, оператор изучает фоноцелевую обстановку, производит поиск цели. Отраженное ИК излучение объектов фоноцелевой обстановки в диапазоне 0,9…1,8 мкм в пределах поля зрения дневно-ночного канала принимается объективом 9 (фиг. 1) линзами 23, 24 (фиг. 2) и фокусируется на спектроделитель 25, который выполнен в виде плоскопараллельной пластинки. На ее первой поверхности формируется многослойная пленка, пропускающая КИК излучение, ограничивается апертурной диафрагмой 26 и передается на согласующий объектив 11 (линзы 27, 28, 29, 30), который фокусирует его на матричный ТПИ 12. Плоскость чувствительных элементов матричного ТПИ 31 (фиг. 2) совмещена с плоскостью пространства изображений. Матричный ТПИ 31 преобразует коротковолновое ИК-излучение пространства «фон-цель» в аналоговый электрический сигнал, который системой считывания видеосигнала усиливается до номинальной величины. В видеопроцессоре 13 (фиг. 1) видеосигнал оцифровывается, обрабатывается для улучшения качества, выбора режима работы, формируется в изображение пространства «объект-фон», которое в зависимости от выбранного режима передается в микродисплей 14, записывается в запоминающее устройство 16 и формируется в виде аналогового сигнала для передачи во внешнее устройство по согласованным каналам обмена. Изображение «фон-цель», а также служебная информация (в том числе дата и время), шкалы, прицельный знак высвечиваются на микродисплее и рассматриваются в окуляр 15 под большим углом зрения. Схема построения окуляра 35 (фиг. 2) обеспечивает заданное удаление выходного зрачка для совмещения с глазом оператора.
Для лазерно-дальномерного канала 20. Оператор включает прицельный знак, который высвечивается на микродисплее, и совмещает его с изображением цели. После нажатия оператором кнопки ПУСК устройство управления и обработки информации 6 формирует сигнал ВКЛ платы накачки 5, которая после выхода накопителя энергии на режим формирует сигнал ГОТОВ, после этого в устройстве управления и обработки информации 6 вырабатывается сигнал ПОДЖИГ для платы поджига 4. Излучение от лазерного излучателя 2 подается на вход фотоприемного устройства 3 для выработки сигнала СТАРТ, который запускает измеритель временных интервалов устройства управления и обработки информации 6 и формируется телескопической системой 1 для получения заданного размера пятна излучения на цели. При обратном прохождении отраженное от цели излучение попадает на приемный объектив 9 (линзы 23, 24), отражающий часть спектра, соответствующую рабочему спектральному диапазону лазерного излучателя дальномерного канала и отражается от спектроделителя 10 (25), проходит положительную линзу 32 и фокусируется отрицательной линзой 33 на фотоприемник 34, который преобразует энергию лазерного излучения в электрическую для выработки сигнала СТОП, который выключает измеритель временных интервалов в устройстве управления и обработки информации 6 блока электронного 22, где рассчитывается дальность до цели. Устройство управления и обработки информации 6 блока электронного 22 электрически связано с устройством радионавигационным 7 для определения координат местонахождения и электронным компасом 8 для определения азимутального угла. Программное обеспечение устройства управления и обработки информации 6 блока электронного 22 реализует алгоритмы по расчету сферических координат и выдачу их в цифровом коде на микродисплей 14 и во внешнее устройство.
Таким образом, при применении предлагаемого ЛВПР по назначению расширены функциональные и эксплуатационные возможности, повышена помехоустойчивость, что позволяет эффективно выполнять задачи по разведке целей днем и ночью.
Источник информации
1. Бардачевский, Н.Н. Применение лазерных дальномеров в военном деле / Н.Н. Бардачевский, В.Ф. Литовченко, Д.В. Гришаев // [Электронный ресурс] / Название с экрана 20.01.22.
2. 1Д13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Завод. - 54 с. ЕКВД.201212.000РЭ. - Валдай, 2014. - 24 с.
3. Изделие 1Д36. Руководство по эксплуатации. - Завод. - 78 с.
4. Оптический прибор разведки. Патент 2324896.
5. Гейхман, И.Л. Видение и безопасность / И.Л. Гейхман, В.Г. Волков // [Электронный ресурс]. - М.: Новости. - 2009. / Название с экрана 20.10.21.
6. SWIR-камера: как увидеть невидимое [Электронный ресурс] / Название с экрана 20.0.21 // Код доступа: rostec.ru.
7. SWIR-камера [Электронный ресурс] / Код доступа: http://rostec.ru/news/shvabe-uvelichil-razreshenie-i-prochnost-swir-kamery/.