КОМПЛЕКСНАЯ ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЯ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и измерительной технике и может быть использована для обеспечения наблюдения и мониторинга окружающего пространства с подвижных носителей, при выполнении поисковых и спасательных работ, для регистрации координат удаленных объектов (морских, воздушных судов и т.п.), при патрулировании границ, обследовании районов стихийных бедствий и др.
Известна инфракрасная система кругового обзора, (патент РФ №2460085, G01S 3/78), содержащая неподвижное основание, установленную на нем платформу с расположенным на ней вращающимся преимущественно вокруг вертикальной оси оптико-механическим блоком с фотоприемным устройством и блоком предварительной обработки сигналов, снабженным приводом вращения и датчиком угла поворота по горизонту, установленную в оптико-механическом блоке ИК-оптическую систему, оптически сопряженную с фотоприемным устройством и связанную с блоком предварительной обработки сигналов, который, в свою очередь, связан с неподвижным основанием через блок передачи данных по оптоволокну, отличающаяся тем, что оптико-механический блок выполнен, по меньшей мере, из двух каналов для разных спектральных диапазонов длин волн, соединенных через модули преобразования с модулями блока предварительной обработки сигналов, расположенных в блоке электронной обработки сигналов, причем сигналы обрабатываются в модулях вычисления, соединенных через плату контроллера с блоком передачи данных по оптоволокну.
Недостатком этого технического решения является то, что оно не обеспечивает просмотр пространства по углу места на подвижных носителях, в составе устройства отсутствует дальномер и отсутствует возможность определять координаты объекта наблюдения. Кроме этого система не обеспечивает обзор в условиях плохой видимости (во время сильного дождя, тумана, снега).
Известен комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории (патент РФ на полезную модель 108136, G01C 23/00), который состоит из стационарных видеокамер с аналоговым интерфейсом, установленных по меньшей мере на одной опоре; по меньшей мере одной поворотной видеокамеры с Ethernet-интерфейсом; коммутатора и сервера архива, соединенных с внешней сетью Ethernet; видеосервера, установленного в канале связи между стационарными видеокамерами и коммутатором; рабочего места оператора, оснащенного видеомонитором и манипулятором, обеспечивающаяся автоматизированное панорамное видеонаблюдение в видимом участке электромагнитного спектра с бесшовной склейкой видеоизображений, получаемых от восьми видеокамер, в высококачественное изображение (разрешение 40 Мпикс), безинерционное управления обзором, а также обнаружение, идентификация и распознавание объектов в видимом и инфракрасном участках электромагнитного спектра многими пользователями (до 256) независимо и одновременно с применением АРМ трех типов, измерение расстояний и азимутов выбранных объектов наблюдения и их координат, сбор, обработка и хранение полученной информации, эксплуатация как на стационарных, так и на подвижных объектах при нахождении последних на стоянке или в движении; заявляемый комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории выполнен полностью цифровым, состоящим из двух взаимосвязанных систем: системы панорамного видеообзора, в которой отсутствуют подвижные части, включающей оптико-механический блок с восемью видеокамерами, до 256 абонентских блоков, до 256 пультов управления, до 256 устройств отображения четырех типов, соединенных таким образом, что видеотрафик транслируется от одного абонентского блока к другому, при этом бесшовная склейка высокоскоростных видеопотоков в высококачественное панорамное изображение производится в каждом абонентском блоке независимо от других абонентских блоков и N независимых систем детального видеообзора, каждая из которых включает лазерный угломер - дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, соединенные с блоком обработки, причем обе вышеуказанные системы включены во внутреннюю IP сеть, по которой данные, выдаваемые этими системами, передаются на АРМы и во внешнюю IP сеть, а команды управления системами - от АРМов во внутреннюю IP сеть.
Недостатком указанного технического решения является то, что данная система, несмотря на сложность и большое количество функциональных элементов не позволяет автоматически определять координаты удаленного объекта с учетом координат подвижного объекта-носителя и не обеспечивает наблюдения в сложных метеоусловиях (дождь, туман). Кроме того при монтаже на объекте - носителе система требует много места для размещения и, соответственно, больших габаритов этого объекта.
Известна система оптического наблюдения, размещаемая на подвижных объектах (патент РФ №2388662, B64D 43/00), которая содержит гиростабилизированную платформу с основной вращающейся вилкой и установленными на ней встроенными электрическими соединителями. Имеется съемный модуль в виде корпуса с передней и задней крышками, в котором установлено необходимое оптическое оборудование. На основной вращающейся вилке и съемном модуле расположено устройство монтажа-демонтажа. Устройство монтажа-демонтажа выполнено в виде установленной на основной вращающейся вилке дополнительной опорной вилки с опорной площадкой и, по крайней мере, двумя ответными отверстиями, а также размещенных на съемном модуле толкателя и, по крайней мере, двух направляющих. При этом ответные отверстия расположены напротив соответствующих направляющих. Толкатель выполнен в виде невыпадающего выжимного болта, установленного в соответствующей обойме в отверстие на передней крышке съемного модуля. Заявляемый технический результат заключается в улучшении эксплуатационных качеств системы. В частности, повышается удобство работы и уменьшается время на проведение операции монтажа-демонтажа съемного модуля в процессе эксплуатации изделия.
Недостатком указанного технического решения является отсутствие возможности передачи видеосигналов от оптико-электронного блока по одному широкополосному каналу. Кроме этого, она не в состоянии определить самостоятельно, координаты объекта наблюдения с учетом координат подвижного объекта-носителя.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение обнаружения, распознавания и идентификации надводных и наземных целей днем и ночью, измерения расстояния до них и вычисление их географических координат при любых погодных условиях в условиях тряски и вибрации, присутствующей на борту объекта-носителя, удобства управления положением линии визирования, наблюдения изображения на индикаторе и сохранения видео изображения с записью времени съемки, координат наблюдателя и координат объекта наблюдения с учетом координат подвижного объекта-носителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в комплексной гиростабилизированной системе наблюдения, содержащей оптико-электронный блок, имеющий неподвижное основание для закрепления на подвижном носителе и подвижную часть, упомянутая подвижная часть выполнена в виде гиростабилизированной платформы, на которой размещены лазерный дальномер, дневная телевизионная камера с вариообъективом, активно-импульсная телевизионная камера на основе фотоприемного модуля и/или тепловизор с вариообъективом, на неподвижном основании оптико-электронного блока установлена комплексированная инерциально-спутниковая навигационная система, а само это основание снабжено разъемами для волоконно-оптического кабеля.
Кроме того, в нее введены размещенный в отдельном корпусе блок обработки информации, подключенный к разъему неподвижного основания волоконно-оптическим кабелем для оптической развязки, обеспечивающей съем сигнала при вращении подвижной части по двум осям, а также пульт управления и многофункциональный индикатор, соединенные с блоком обработки информации электрическими кабелями.
Кроме того, блок обработки информации выполнен модульным в состав которого входят модуль питания, модуль интерфейсный, модуль видеопроцессора, модуль регистрации, модуль преобразования интерфейса и модуль вывода видеосигнала.
Кроме того, пульт управления снабжен рукояткой управления.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена блок-схема комплексной гиростабилизированной системы наблюдения.
На фиг. 2 представлен вид оптико-электронного блока в изометрии.
На фиг. 3 представлен вид блока обработки информации в изометрии.
На фиг. 4 представлена вид пульта управления в изометрии.
Комплексная гиростабилизированная система наблюдения, содержит оптико-электронный блок 1, имеющий неподвижное основание 2 для закрепления на подвижном носителе и подвижную часть 3, упомянутая подвижная часть 3 выполнена в виде гиростабилизированной платформы, на которой размещены лазерный дальномер 4, дневная телевизионная камера 5 с вариообъективом, активно-импульсная телевизионная камера 6 на основе фотоприемного модуля и/или тепловизор 7 с вариообъективом, на неподвижном основании 2 оптико-электронного блока установлена комплексированная инерциально-спутниковая навигационная система 8 с блоком антенн Глонасс/GPS 28, а само это основание снабжено разъемами для волоконно-оптического кабеля 9 и 10.
В нее введены размещенный в отдельном корпусе блок обработки информации 12, подключенный к разъему 9, 10 неподвижного основания волоконно-оптическим кабелем 13 для оптической развязки, обеспечивающей съем сигнала при вращении подвижной части 3 по двум осям, а также пульт управления 14 с кнопками управления 15 и многофункциональный индикатор 16, соединенные с блоком обработки информации электрическими кабелями 17 и 18.
Блок обработки информации 12 выполнен модульным в состав которого входят модуль питания 19, модуль интерфейсный 20, модуль видеопроцессора 21, модуль регистрации 22, модуль преобразования интерфейса 23 и модуль вывода видеосигнала 24.
Кроме того, пульт управления 14 снабжен рукояткой управления 25.
Оптико-электронный блок представляет собой герметичную конструкцию, которая устанавливается на объект-носитель с помощью четырех болтов. В азимутальной части этого блока расположены соединители типов FC (поз. 9) и СНЦ23 (поз. 10), а также клемма заземления (не показана). В подвижной передней части оптико-электронного блока расположены защитные окна для активно-импульсного телевизионного канала 6, камера видимого диапазона 5, излучателя 26 и приемника 27 лазерного дальномера 4.
Кроме того, активно-импульсная камера 6 может быть заменена на тепловизор 7 или установлены оба прибора.
Блок обработки информации 12 представляет собой негерметичную конструкцию, которая устанавливается на неамортизированном рабочем месте оператора. Блок обработки информации 12 крепится к объекту четырьмя винтами. На передней панели этого блока установлены соединители типа FC, три соединителя типа DVI, соединители типов СНЦ23 и СРТ-75-427, а также клемма заземления. Блок обработки информации 12 оснащен световыми индикаторами, которые сигнализируют о работе устройства. Кроме того, этот блок имеет четыре демпфирующих элемента для снижения вибрационных нагрузок.
Пульт управления 14 крепится на столешницу десятью винтами, в горизонтальном положении. В состав входят электрические соединители типа СНЦ23, рукоятка управления типа РУ-4П и клемма заземления.
Питание всех блоков осуществляется от бортового источника постоянного тока напряжением 27 В.
Наименование кнопок 15 пульта управления и их функциональное назначение представлены в таблице 1. С помощью пульта управления, оператор может изменять направление линии визирования, управлять режимом работы комплекса (переключать каналы, изменять фокусное расстояние вариообъективов, измерять расстояние до объекта и определять его координаты, включать автосопровождение объекта и др.). Оператор наблюдает изображение на многофункциональном индикаторе, который подключен к блоку обработки информации, при этом в связи с его модульным выполнением предусмотрено подключение других индикаторов к блоку обработки информации, который обеспечивает возможность сохранение видео изображения с записью времени съемки, координат наблюдателя и координат объекта наблюдения.
Преимуществом комплексной гиростабилизированной системы наблюдения является то, что в него введена круглосуточная всепогодная активно-импульная телевизионная камера и инерциально-спутниковая навигационная система, которая позволяет определять углы ориентации в географической системе координат и географические координаты оператора.
Вычисление географических координат объекта наблюдения в блоке обработки информации 12 осуществляется согласно выражениям:
B
B
в
0
0
МОЭС
МОЭС
A
A
A
3
Эти выражения позволяют вычислить географические координаты удаленного объекта (φ, λ, H) при заданных углах азимутальном ψ и угле места θ ориентации блока оптико-электронного на объекте-носителе (определяется инерциально-спутниковой навигационной системой) с учетом ее ориентации на блоке обработки информации 12, известных углах ориентации оптической оси оптико-электронного блока 1 ψ и θ по азимуту и углу места соответственно, дальности до объекта L и географических координатах оператора - широта φ, долгота λ и высота H, определяемых, инерциально-спутниковой навигационной системой, a R - радиус Земли.
При этом инерциально-спутниковая навигационная система может быть заменена на бортовую навигационную систему, размещенную на объекте- носителе.
Таким образом, полезной моделью обеспечивается технический результат, которым является обеспечение обнаружения, распознавания и идентификации надводных и наземных целей днем и ночью, измерения расстояния до них и вычисление их географических координат при любых погодных условиях в условиях тряски и вибрации, присутствующей на борту объекта-носителя, удобства управления положением линии визирования, наблюдения изображения на индикаторе и сохранения видео изображения с записью времени съемки, координат наблюдателя и координат объекта наблюдения с учетом координат подвижного объекта-носителя.