система обнаружения и опознавания

Формула изобретения

Система обнаружения и опознавания, содержащая установленные на первом объекте источник лазерного излучения и соединенный с его выходом модулятор, привод наведения, приемник лазерного излучения, переключатель, индикатор и второй объект, отличающаяся тем, что в нее введены размещенные на первом объекте пульт управления, первый выход которого через привод наведения соединен с первым входом оптической формирующей системы, съюстированной с источником лазерного излучения, второй выход соединен с первым входом источника лазерного излучения, индикатор дальности, выход которого оптически соединен с вторым входом оптической формирующей системы, блок кодирования, первый вход переключателя соединен с выходом блока кодирования, а первый выход - с вторым входом источника лазерного излучения, реле времени, задатчик времени излучения, первый вход которого соединен с первым выходом реле времени, а выход - с вторым входом переключателя, последовательно соединенные дальномер, оптически взаимосвязанный с вторым объектом, второй выход которого соединен с вторым входом задатчика времени излучения, а третий - с входом индикатора дальности, привод панкратической системы и панкратическая система, выход которой оптически соединен с третьим входом оптической формирующей системы, выход приемника лазерного излучения через последовательно соединенные модулятор и измеритель времени излучения соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с вторым выходом реле времени, выход индикатора оптически соединен с четвертым входом оптической формирующей системы, последовательно соединенные датчик отклонения, первый вход которого соединен с вторым выходом демодулятора, второй вход - с вторым выходом переключателя, а второй выход - с вторым входом индикатора, привод блока отклонения и блок отклонения, второй вход которого оптически соединен с выходом модулятора, а выход оптически соединен с вторым входом панкратической системы, а также введены размещенные на втором объекте индикатор, датчик отклонения, выход которого соединен с первым входом индикатора, блок декодирования, уголковый отражатель с диафрагмой, взаимосвязанный оптически через нее с выходом оптической формирующей системы первого объекта и входом приемника лазерного излучения первого объекта, и последовательно соединенные приемник лазерного излучения, вход которого оптически соединен с выходом оптической формирующей системы первого объекта, демодулятор, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно датчика отклонения и блока декодирования, реле времени и привод диафрагмы, второй вход которого соединен с выходом блока декодирования, первый выход соединен механически с диафрагмой, а второй электрически - с вторым входом индикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам управления, а более конкретно к системам поиска, обнаружения, опознавания и слежения, которые находят применение во многих областях народного хозяйства и военной технике. При этом от технических особенностей систем обнаружения и опознавания зависит и качество, и надежность, и эффективность систем управления (комплексов управления) в целом.

Системы обнаружения и опознавания представляют собой основу систем управления, в частности военных систем и комплексов, например, таких, как системы ПВО, ПРО, комплексы вооружения танков, БМП, ВТР, самолетов, вертолетов, артиллерийских систем, медицинских средств поиска и эвакуации и др.

Известны системы обнаружения и опознавания военно-технических систем управления, содержащие установленные на первом объекте источник лазерного измерения и соединенный с его выходом модулятор, привод наведения, приемник лазерного измерения, переключатель, индикатор и второй объект (Латухин А.Н. Противотанковое вооружение. - М.: Воениздат, 1974, с. 230-235). Система обнаружения и опознавания содержит последовательно соединенные пульт управления, привод наведения и оптическую формирующую систему, представляющую собой основу прибора наблюдения или прицеливания (в данном случае прицеливания). Оператор, управляя посредством пульта управления и привода наведения оптической формирующей системой, осматривает местность, производит поиск необходимого объекта и его опознавание, а затем выполняет требуемые функции - совмещает с объектом прицельную марку и производит его поражение, как цель.

Недостатком указанных систем является их значительная зависимость от времени суток, от метеоусловий, от состояния атмосферы, от профессионализма оператора. В соответствии с этим при отклонении условий наблюдения от нормальных, особенно при использовании этих систем в комплексах вооружения, постоянно присутствует опасность ошибиться в принадлежности объекта (свой-чужой). Эта опасность еще более усугубляется при однотипных объектах как со своей стороны, так и со стороны противника.

Кроме того, в процессе эксплуатации юстировка источника лазерного излучения и оптической формирующей системы часто нарушается, что приводит к снижению вероятности как обнаружения, так и опознавания.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности опознавания обнаруженных объектов.

Результат достигается тем, что в известную систему обнаружения и опознавания введены размещенные на первом объекте индикатор дальности, выход которого оптически соединен с вторым входом оптической формирующей системы, блок кодирования, переключатель, первый вход которого соединен с выходом блока кодирования, а первый выход - с вторым входом источника лазерного излучения, первое реле времени, задатчик времени излучения, первый вход которого соединен с первым выходом первого реле времени, а выход - с вторым входом переключателя, последовательно соединенные дальномер, оптически взаимосвязанный с вторым (обнаруживаемым и опознаваемым) объектом, второй выход которого соединен с вторым входом задатчика времени излучения, а третий - с входом индикатора дальности, привод панкратической системы и панкратическая система, выход которой оптически соединен с третьим входом оптической формирующей системы, последовательно соединенные первый приемник лазерного излучения, первый демодулятор, измеритель времени излучения, блок сравнения, с вторым входом которого соединен второй выход первого реле времени и первый индикатор, выход которого оптически соединен с четвертым входом оптической формирующей системы, последовательно соединенные первый датчик отклонения, первый вход которого соединен с вторым выходом первого демодулятора, второй вход - с вторым выходом переключателя, а второй выход - с вторым входом первого индикатора, привод блока отклонения и блок отклонения, второй вход которого оптически соединен с выходом модулятора, а выход оптически соединен с вторым входом панкратической системы, а также введены размещенные на втором (обнаруживаемом и опознаваемом) объекте второй индикатор, второй датчик отклонения, выход которого соединен с первым входом второго индикатора, блок декодирования, уголковый отражатель с диафрагмой, взаимосвязанный оптически через нее с выходом оптической формирующей системы и входом первого приемника лазерного излучения, и последовательно соединенные второй приемник лазерного излучения, вход которого оптически соединен с выходом оптической формирующей системы, второй демодулятор, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно второго датчика отклонения и блока декодирования, второе реле времени и привод диафрагмы, второй вход которого соединен с выходом блока декодирования, первый выход соединен механически с диафрагмой, а второй электрически - с вторым входом второго индикатора.

Введение новых элементов и связей позволяет обеспечить опознаваемость не только первого объекта вторым, но и обнаруженного объекта первым объектом.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показаны взаимное расположение и связи элементов предлагаемой системы обнаружения и опознавания и приняты следующие обозначения):

1 - первый (обнаруживающий и опознающий) объект (ООО₁),

2 - переключатель (П),

3 - задатчик времени излучения (ЗВИ),

4 - первое реле времени (РВ₁),

5 - блок кодирования (БК),

6 - излучатель лазерного излучения (ИЛИ),

7 - дальномер (Д),

8 - модулятор (М),

9 - привод панкратической системы (ППС),

10 - индикатор дальности (ИД),

11 - второй (обнаруживаемый и опознаваемый) объект ООО₂),

12 - блок отклонения (БО),

13 - панкратическая система (ПС),

14 - второй приемник лазерного излучения (ПЛИ₂),

15 - второй демодулятор (ДМ₂ ),

16 - оператор (О),

17 - оптическая формирующая система (ОФС),

18 - диафрагма (Д - а),

20 - второй датчик отклонения (ДО₂),

21 - пульт управления (ПУ),

22 - привод наведения (ПН),

23 - первый индикатор (И₁),

24 - уголковый отражатель (УО),

25 - привод диафрагмы (ПД),

26 - привод блока отклонения (ПБО),

27 - измеритель времени излучения (ИВИ),

28 - блок сравнения (БС),

29 - второе реле времени (РВ₂),

30 - блок декодирования (БДК),

31 - первый датчик отклонения (ДО₁),

32 - первый демодулятор (ДМ₁),

33 - первый приемник лазерного излучения (ПЛИ₁).

Переключатель 2 имеет два положения. В первом положении он обеспечивает подключение выхода бока 3 (задатчика времени излучения) к входу блока 6 (источника лазерного излучения) и отклонение в этом положении блока кодирования 5 от первого датчика отклонения 31.

Задатчик времени излучения (блок 3) обеспечивает выработку и подачу сигнала управления на источник лазерного излучения (блок 6), обеспечивающий определенное время работы блока 6. Это время определяется выражением:

t_ЗВИ = t_ИВИ + t_З + t_ng,

где

t_ЗВИ - заданное время излучения блока 6,

t_ИВИ - время, определенное измерителем временных интервалов дальномера 7 и соответствующее время движения лазерного излучения от излучателя 6 к объекту 11 и обратно,

t_З - заданное время отражения, устанавливаемое с помощью блока 29 (второго реле времени),

t_пд - время срабатывания блока 25 (привод диафрагмы), определяющего инерционность последнего.

Задатчик времени излучения 3 оптимизирует работу источника лазерного излучения 6. Длительность излучения блока 6, с одной стороны, гарантирует прохождение кодированного (по времени) сигнала, отраженного уголковым отражателем 24, а с другой стороны, экономит энергетический ресурс блока 6 путем своевременного его отключения после прохождения отраженного и закодированного по времени сигнала от уголкового отражателя 24.

Первое 4 и второе 29 реле времени обеспечивают кодирование по времени отражения сигнала лазерного излучения с блока 24 (уголкового отражателя). Заданное время отражения устанавливается одинаковым и на первом, и на втором 29 реле времени.

Блок кодирования 5 обеспечивает кодирование лазерного излучения одним из известных методов, что обеспечивает передачу команды с блока декодирования 30 на привод диафрагмы 25 для обеспечения по этому сигналу открытого положения диафрагмы 19 в течение всего времени излучения (в течение цикла излучения).

Дальномер 7 обеспечивает измерение дальности до второго (обнаруживаемого и опознаваемого) объекта 11, ввод информации об измеренной дальности в поле зрения оптической формирующей системы 17 (посредством индикатора дальности 10, представляющего информацию о дальности в цифровом коде), выработку сигнала для соответствующего перемещения подвижных элементов панкратической системы 14.

Привод пакратической системы 9 обеспечивает плавное перемещение подвижных оптических элементов панкратической системы 13, изменяющих расходимость лазерного информационного луча по мере измерения дальности между первым и вторым объектами (между объектами 1 и 11).

Блок отклонения 12 является подвижным оптическим элементом (элементами) типа, например, призмы, зеркала, дефлектора или их комбинаций, обеспечивающим отклонение лазерного луча посредством привода блока отклонения 26.

Панкратическая система 13 имеет в своем составе подвижные элементы (линзы), которые при перемещении изменяют расходимость лазерного информационного луча в зависимости от расстояния между объектами 1 и 11. Тем самым обеспечивается постоянство поперечного размера лазерного луча в плоскости второго объекта 11, а вместе с этим постоянство энергетических и динамических характеристик.

Первый 33 и второй 14 приемники лазерного излучения выполняются аналогично штатному приемнику лазерного излучения, устанавливаемому в прототипе на управляемой ракете. Они вырабатывают сигнал на своем выходе только после поступления на их входы "своего" сигнала, выработанного блоком 6, модулированного блоком 8.

Первый 32 и второй 15 демодуляторы обеспечивают демодуляцию принятого сигнала, если он оказался "своим", то есть, закодированным модулятором 8.

Второй индикатор 18 обеспечивает выработку информации (визуальной, звуковой) о том, что второй объект (блок 11) обнаружен и опознается "своим" объектом. Оператор (экипаж) второго объекта в этом случае может войти в связь (например, по радио) с первым объектом и подтвердить свою принадлежность, благодаря чему повышается достоверность обнаружения и опознавания. Кроме того, благодаря различию на втором объекте второго датчика отклонения 20, на второй индикатор 18 передается информация об отклонении лазерного луча от линии визирования (для сведения экипажа второго объекта и повышения достоверности информации). Конструктивное исполнение блока 20 аналогично исполнению блока 31.

Диафрагма 19 в нормальном положении закрыта. Она открывается и обеспечивает пропуск "своего" излучения на уголковый отражатель 24 после поступления на ее вход и выход блока 14 именно "своего" излучения (от "своего" объекта). Время ее открытого состояния определяется с помощью второго реле времени 29.

Второй 20 и первый 31 датчики отклонений выполняются аналогично датчику отклонения, устанавливаемому в прототипе (на управляемой ракете).

Уголковый отражатель 24 обеспечивает отражение направленного на него через диафрагму 19 лазерного излучения.

Привод 25 диафрагмы 19 обеспечивает ее открывание и закрывание при подаче на него сигнала с выхода второго реле времени 29. Время открытого состояния диафрагмы 19 также определяется вторым реле времени 29, для чего это значение предварительно устанавливается в нем оператором второго объекта 11. Установленное значение времени является кодом "своего" объекта. Для того, чтобы его опознать, на первом реле времени 4 должно быть установлено такое же значение времени. За основу выполнения привода 25 может быть принят механизм фотографического затвора. Привод 26 блока отклонения 12 выполнен на основе электропривода.

Измеритель времени излучения 27 выполнен на основе реле времени и обеспечивает измерение интервала времени, в течение которого на его вход поступает сигнал с выхода блока 32, определяемый длительностью действия отраженного лазерного излучения, соответствующего времени открытого состояния диафрагмы 19.

Блок сравнения 28 обеспечивает сравнение временных сигналов с выходов блоков 4 и 27. Если эти сигналы одинаковы, то с выхода блока сравнения 28 на вход первого индикатора 23 подается сигнал, что обнаруженный объект "свой". Если же сравниваемые сигналы (с выходов блоков 4 и 27) по времени не одинаковы, то с выхода блока 28 на вход блока 23 подается информация, что обнаруженный объект - "чужой".

Работа предложенной системы обнаружения и опознавания происходит следующим образом.

Оператор 16 объекта 1, включив элементы системы обнаружения и опознавания, расположенные на первом объекте, устанавливает переключатель 2 в первое положение, производит осмотр района предлагаемого нахождения искомого объекта путем перемещения оптической формирующей системы 17 посредством привода наведения 22 и пульта управления 21. Обнаружив искомый объект 11, оператор совмещает с ним визирный индекс (прицельную марку), оптической формирующей системы 17 и с помощью дальномера 7 измеряет дальность до объекта, информация о которой подается на входы блоков 3, 9 и 10. С первого выхода дальномера сигнал (как правило, в аналоговой форме) поступает на вход привода панкратической системы 9, который обеспечивает перемещение подвижных элементов панкратической системы 13 и установку заданной величины диаметра сечения лазерного луча, совпадающего (по дальности) с обнаруженным объектом 11. С второго выхода дальномера 7 сигнал подается на вход задатчика времени излучения 3. Величина сигнала определяется выражением (1). Кодированные значения времени t_З и t_пд подаются на второй вход блока 3 с выхода первого реле времени 4. А с третьего выхода дальномера 7 сигнал, соответствующий измеренной дальности в цифровой форме, подается на вход индикатора дальности 10 для информации оператора 16 через оптическую формирующую систему 17 об измеренной дальности (для контроля). Убедившись в правильности измерения дальности, оператор совмещает визирный индекс (прицельную марку) оптической формирующей системы 17 с уголковым отражателем 24, место нахождения которого оператору известно заранее, и включает источник лазерного излучения 6, оптическая ось которого съюстирована с оптической осью оптической формирующей системы 17. Непрерывный лазерный луч модулируется (блоком 3) и действует, как волна, несущая кодированные сигналы. Лазерный луч проходит в оптической формулирующей системе 17 через фокусирующую линзу, а затем через смеситель, обеспечивающий настройку лазерного луча в соответствии с оптической линией визирования. Линия визирования и лазерный луч с помощью стабилизированных зеркал удерживаются строго параллельно (практически соосно) и в течение всего опознавания удерживаются (оператором) на опознаваемом объекте 11 - на уголковом отражателе 24 и втором приемнике лазерного излучения 14. Луч модулируется (блоком 8) таким образом, чтобы второй приемник лазерного излучения 14, как и в прототипе, мог его опознать, как от "своего" передающего объекта, и пропустить через второй демодулятор 15 на последующие элементы опознаваемого объекта 11. Второй приемник лазерного излучения 14 (как и первый 33) является аналогом приемника лазерного излучения прототипа, устанавливаемого на управляемой ракете. При появлении на входе второго реле времени 29 "своего" сигнала оно формирует на своем выходе сигнал, длительность которого соответствует установленному на втором реле времени значению t_З. По этому сигналу срабатывает привод диафрагмы 25, открывая диафрагму и обеспечивая пропуск лазерного излучения через открытую диафрагму 19 на уголковый отражатель 24. Информация об этом с второго выхода привода диафрагмы 25 поступает на второй индикатор 18, что сигнализирует экипажу второго объекта о поступлении запроса со "своего" объекта. За время открытого состояния диафрагмы 19 лазерный луч отражается от уголкового отражателя 24 и возвращается на первый объект 1, на первый приемник лазерного излучения 33, с которого через первый демодулятор 32 подается на вход измерителя времени излучения 27, который обеспечивает измерение длительности поданного сигнала и измеренное значение его длительности подает на первый вход блока сравнения 28, на второй вход которого подается сигнал с второго выхода первого реле времени 3 и соответствующего заданному значению времени t_З (см. выражение 1). При равенстве сигналов на первом и втором входах блока 23 с его выхода снимется и передается на первый индикатор сигнал о том, что опознаваемый объект "свой". В противном случае делается вывод о том, что опознаваемый объект не является "своим".

При контроле и регулировке соосности линии визирования и лазерного луча переключатель 2 переводится во второе положение (положение контроля). В этом положении от источника лазерного излучения 6 отключается задатчик времени излучения 3 и подключается блок кодирования 5, одновременно с второго выхода переключателя 2 сигнал подается на второй вход первого датчика отклонения 31 и включает его в работу. Совместив визирный индекс оптической формирующей системы 17 с уголковым отражателем 24, место расположения которого на втором объекте 11 оператору 16 первого объекта 1 известно, оператор 16 включает источник лазерного излучения на излучение (без ограничения времени излучения) и по первому индикатору 23 контролирует отклонение лазерного луча. Лазерный луч, благодаря наличию в нем кода контроля, поступает с второго выхода второго демодулятора 15 через блок декодирования 30 на второй вход привода диафрагмы 25, обеспечивающий по этому сигналу открытое положение диафрагмы 19 в течение всего времени излучения независимо от сигнала с второго реле времени 29, подаваемого на первый вход привода диафрагмы 25. Отраженное от уголкового отражателя 24 лазерное излучение, как и в первом случае, попадает на первый демодулятор 32, с второго выхода которого поступает на вход включенного первого датчика отклонения 31, с первого выхода которого поступает на вход привода 26 блока отклонения 12 лазерного луча от линии визирования (от оптической оси оптической формирующей системы 17), а с второго выхода поступает на второй вход первого индикатора, который информирует оператора 16 о величине отклонения оси лазерного луча от оптической оси уголкового отражателя 24. Воздействуя на органы управления (в прототипе винты выверки), регулирующие положение лазерного луча (они расположены на блоке отклонения 12), привод обеспечивает уменьшение отклонения, благодаря чему достигается совмещение линии визирования с осью лазерного луча. Сделав после этого еще несколько контрольных наведений визирного индекса на уголковый отражатель и убедившись в отсутствии отклонения лазерного луча от линии визирования, оператор возвращает переключатель 2 в первое положение, чем обеспечивается отключение от блока 5 и подключение к нему блока 3. Этим самым система переключается в режим обнаружения и опознавания объектов. Помимо автоматизированного привода 26 блока отклонения 12 имеется еще и ручной привод юстировки лазерного луча и оптической оси блока 17 (не показан).

Введение в известную систему обнаружения и опознавания средств измерения дальности (дальномер 7, индикатор дальности 10) и управления расходимостью лазерного луча (панкратической системы 13 и ее привода 9) позволяет оптимизировать по дальности энергетические характеристики лазерного луча и благодаря этому повысить надежность передачи и получения информации о принадлежности объекта. Введение уголкового отражателя 24 и остальных элементов и связей позволило с помощью простых средств получить информацию о принадлежности объекта выполнить юстировку лазерного луча и оптической формирующей системы без отрыва от выполнения основных функциональных задач и обойтись без активных, дорогостоящих демаскирующих средств связи (например, радиостанций). Средства, устанавливаемые на втором объекте, позволяют получить необходимую информацию без участия экипажа самого объекта. Это особенно важно в тех случаях, когда объект поврежден, а экипаж полностью или частично вышел из строя. Эффективно использование предложенной системы и для обозначения гнезд раненых, пунктов сбора поврежденных машин и др. Использование предложенной системы эффективно практически на всех объектах военной техники: в авиации, ПВО, сухопутных войсках и др.