следящая оптико-электронная система

Формула изобретения

1. Следящая оптико-электронная система, содержащая последовательно соединенные панель органов управления и устройство наведения и стабилизации, отличающаяся тем, что в нее введены знакосинтезирующий генератор, последовательно соединенные оптико-электронный прибор, коммутатор видеосигнала, блок определения координат, измеритель ошибки и блок обработки ошибок, последовательно соединенные задатчик координат имитируемого объекта, преобразователь из стабилизированной в исполнительную систему координат, измеритель разности сигналов, преобразователь из исполнительной в измерительную систему координат и формирователь изображений, выходом соединенный со вторым входом коммутатора видеосигнала, при этом первый выход устройства наведения и стабилизации кинематически связан с оптико-электронным прибором, а второй выход соединен со вторым входом измерителя разности сигналов, второй вход устройства наведения и стабилизации соединен со вторым выходом блока определения координат, а третий вход - со вторым выходом панели органов управления, третий выход которой соединен с третьим входом коммутатора видеосигнала, четвертый - с первым входом знакосинтезирующего генератора, пятый - со вторым входом блока определения координат, а шестой - со входом задатчика координат имитируемого объекта, причем второй вход знакосинтезирующего генератора подключен к выходу коммутатора видеосигнала, а выход - ко входу панели органов управления, второй вход формирователя изображений соединен с выходом задатчика координат имитируемого объекта, а второй вход измерителя ошибки - с выходом преобразователя из исполнительной в измерительную систему координат.

2. Следящая оптико-электронная система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь изображений состоит из последовательно соединенных приоритетного процессора, вычислителя проекций трехмерных объектов, формирователя трапеций, блока сортировки трапеций по полосам, вычислителя пересечения трапеций со строкой телевизионного растра, и приоритетного генератора видимых сегментов строки, последовательно соединенных блока учета ослабления атмосферой и оптикой, первого и второго перемножителей и формирователя видеосигнала, последовательно соединенных определителя скорости движения изображения и блока учета инерционности формирования изображения, выходом соединенного со вторым входом первого перемножителя, при этом второй вход второго перемножителя соединен с выходом приоритетного генератора видимых сегментов строки, вход определителя скорости движения изображения соединен с первым входом приоритетного процессора и первым входом формирователя изображений, вход блока учета ослабления атмосферой и оптикой соединен со вторым входом приоритетного процессора и вторым входом формирователя изображений, а выход формирователя видеосигнала соединен с выходом формирователя изображений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем слежения за подвижными объектами, в том числе с подвижного основания, с помощью приборов, использующих диапазон электромагнитных волн более коротких, чем радиоволны, и может быть использовано для функционального контроля работоспособности этих систем и тренировки оператора.

Известна телевизионно-оптическая система сопровождения со следящим стробом ([1], стр.232, рис.7.17), содержащая телекамеру, телевизионный автомат, в который входят устройство обработки видеосигнала, решающее устройство, электронный интегратор и задающее устройство, а также исполнительное устройство (привод наведения).

Недостатком данной системы является недостаточная точность сопровождения целей с подвижного основания из-за отсутствия системы стабилизации оптической линии визирования и значительной инерционности исполнительного привода, кроме того, в данной системе не предусмотрена возможность функционального контроля.

Известна также оптико-электронная следящая система [2], содержащая последовательно соединенные оптико-электронный блок (ОЭБ), блок определения координат, первый преобразователь координат, коммутатор, корректирующее устройство, второй преобразователь координат, исполнительное устройство, третий преобразователь координат. Второй выход исполнительного устройства кинематически связан с оптико-электронным блоком, а выход третьего преобразователя координат соединен со вторым входом блока определения координат. Второй вход коммутатора служит для управления исполнительным устройством от внешних систем. Первый выход исполнительного устройства является выходом его ошибки. Первый преобразователь координат служит для пересчета из измерительной системы координат ОЭБ в стабилизированную сферическую систему координат, второй преобразователь координат служит для пересчета из стабилизированной сферической системы координат в нестабилизированную сферическую систему координат исполнительного устройства (ИУ), третий преобразователь координат служит для пересчета из нестабилизированной сферической системы координат ИУ в измерительную систему координат ОЭБ.

Хотя система, построенная таким образом, позволяет сопровождать объект с более высокой точностью, в том числе и с подвижного основания, но в ней также не решены проблемы функционального контроля, а также не имеется возможности работы в полуавтоматическом режиме по командам оператора.

Известна система сопровождения [3], которая содержит последовательно соединенные оптико-электронный прибор (ОЭП), блок определения координат в стробе, первый коммутатор, блок формирования координат в растре, второй коммутатор и устройство наведения и стабилизации, кинематически связанное с оптико-электронным прибором. В этой системе совокупность оптико-электронного прибора, блока формирования координат в стробе, первого коммутатора и блока формирования координат в растре выполняют функции пеленгатора. Устройство наведения и стабилизации (УНС) имеет выход по координате выходного вала и состоит из последовательно соединенных преобразователя координат из измерительной системы координат ОЭП в стабилизированную сферическую систему координат, коммутатора, корректирующего устройства, преобразователя координат из стабилизированной в нестабилизированную сферическую систему координат и исполнительного устройства. Исполнительное устройство может представлять собой пневматический, гидравлический электропривод, в том числе на базе двух- и трехкоординатных моментных двигателей, и т.п.

Но и эта система имеет вышеуказанные недостатки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является оптико-электронная система управления [4], которая содержит последовательно соединенные пеленгатор и видеоконтрольное устройство, последовательно соединенные датчик команд, коммутатор и первый преобразователь координат, а также устройство компенсации погрешности оператора, корректирующее устройство и последовательно соединенные второй преобразователь координат и блок наведения и стабилизации, выходной вал которого кинематически связан с пеленгатором. При этом второй выход пеленгатора соединен со вторым входом коммутатора, выход первого преобразователя координат (ПК1) соединен с третьим входом коммутатора, вход устройства компенсации погрешности оператора (УКПО) соединен со вторым выходом коммутатора, вход корректирующего устройства (КУ) соединен с третьим выходом коммутатора, вход второго преобразователя координат (ПК2) соединен с четвертым выходом и четвертым входом коммутатора, а выходы УКПО и КУ соединены соответственно с пятым и шестым входами коммутатора. Пеленгатор в этой системе состоит из последовательно соединенных оптико-электронного прибора и блока определения координат (телевизионного автомата). Телевизионный автомат содержит последовательно соединенные блок обработки видеосигнала, вход которого соединен с выходом оптико-электронного блока, решающее устройство, электронный интегратор, сумматор, а также задающее устройство, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - со вторым входом решающего устройства. Блок наведения и стабилизации представляет собой сервопривод. Первый преобразователь координат служит для пересчета из измерительной системы координат пеленгатора в стабилизированную сферическую систему координат, второй преобразователь координат служит для пересчета из стабилизированной сферической системы координат в нестабилизированную сферическую систему координат блока наведения и стабилизации. При этом совокупность из коммутатора, УКПО, КУ, первого и второго коммутаторов, блока наведения и стабилизации образует устройство наведения и стабилизации, а совокупность из датчика команд и видеосмотрового устройства выполняет функции панели органов управления.

Такая система за счет учета качек носителя их парирования блоком наведения и стабилизации позволяет обеспечить работу с подвижного основания. Однако и в этой системе отсутствует возможность проведения функционального контроля. Кроме того, один из режимов работы этой системы предусматривает участие в управлении системой оператора, однако в ней отсутствуют блоки, обеспечивающие возможность его тренировки. В известной системе проверку функционирования, тренировку оператора и оценку точностных характеристик приходится проводить при сопровождении реальных движущихся объектов, поэтому получение достоверных характеристик требует значительных затрат на материальное обеспечение.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности оптико-электронной системы за счет обеспечения контроля ее характеристик, повышения степени тренированности оператора, получения объективных данных о результатах контроля системы и степени тренированности оператора.

Указанная задача достигается тем, что в оптико-электронную систему, содержащую последовательно соединенные панель органов управления и устройство наведения и стабилизации, введены знакосинтезирующий генератор, последовательно соединенные оптико-электронный прибор, коммутатор видеосигнала, блок определения координат, измеритель ошибки и блок обработки ошибок, последовательно соединенные задатчик координат имитируемого объекта, преобразователь из стабилизированной в исполнительную систему координат, измеритель разности сигналов, преобразователь из исполнительной в измерительную систему координат и формирователь изображений, выходом соединенный со вторым входом коммутатора видеосигнала. При этом первый выход устройства наведения и стабилизации кинематически связан с оптико-электронным прибором, а второй выход соединен со вторым входом измерителя разности сигналов, второй вход УНС соединен со вторым выходом блока определения координат, а третий вход - со вторым выходом панели органов управления, третий выход которой соединен с третьим входом коммутатора видеосигнала, четвертый - с первым входом знакосинтезирующего генератора, пятый - со вторым входом блока определения координат, а шестой - со входом задатчика координат имитируемого объекта. Второй вход знакосинтезирующего генератора подключен к выходу коммутатора видеосигнала, а выход - ко входу панели органов управления. Второй вход формирователя изображений подсоединен к выходу задатчика координат имитируемого объекта, а второй вход измерителя ошибки - с выходом преобразователя из исполнительной в измерительную систему координат.

При этом формирователь изображений состоит из последовательно соединенных приоритетного процессора, вычислителя проекций трехмерных объектов, формирователя трапеций, блока сортировки трапеций по полосам, вычислителя пересечения трапеций со строкой телевизионного растра и приоритетного генератора видимых сегментов строки, последовательно соединенных блока учета ослабления атмосферой и оптикой, первого и второго перемножителей и формирователя видеосигнала, последовательно соединенных определителя скорости движения изображения и блока учета инерционности формирования изображения, выходом соединенного со вторым входом первого перемножителя, при этом второй вход второго перемножителя соединен с выходом приоритетного генератора видимых сегментов строки, вход определителя скорости движения изображения соединен с первым входом приоритетного процессора и первым входом формирователя изображений, вход блока учета ослабления атмосферой и оптикой соединен со вторым входом приоритетного процессора и вторым входом формирователя изображений, а выход формирователя видеосигнала соединен с выходом формирователя изображений.

Для пояснения приводятся следующие графические материалы: на фиг.1 - функциональная схема предлагаемой следящей оптико-электронной системы, на фиг.2 - функциональная схема формирователя изображения, на фиг.3 - функциональная схема панели органов управления, на фиг.4 - функциональная схема устройства наведения и стабилизации.

Следящая оптико-электронная система состоит из последовательно соединенных оптико-электронного прибора 1 (ОЭП), коммутатора видеосигнала 2 (КВС), блока определения координат 3 (БОК), измерителя ошибки 11 (ИзO) и блока обработки ошибок 12 (БОО), последовательно соединенных задатчика координат имитируемого объекта 7 (ЗКИО), преобразователя из стабилизированной в исполнительную систему координат 8 (ПКСИс), измерителя разности сигналов 9 (ИРС), преобразователя из исполнительной в измерительную систему координат 10 (ПКИсИз) и формирователя изображений 13 (ФИ), последовательно соединенных знакосинтезирующего генератора 5 (ЗСГ), панели органов управления 6 (ПОУ) и устройства наведения и стабилизации 4. При этом первый выход (выходной вал) УНС кинематически связан с ОЭП, второй выход (по величине угла поворота выходного вала) устройства наведения и стабилизации 4 соединен со вторым входом ИРС 9, второй выход блока определения координат 3 соединен со вторым входом УНС, а второй выход ПОУ - с третьим входом УНС. Второй вход измерителя ошибки 11 соединен с выходом ПКИсИз. Второй вход формирователя изображения 13 соединен с выходом ЗКИО, а выход - со вторым входом КВС, третий вход которого (вход управления) соединен с третьим выводом панели органов управления. Четвертый выход ПОУ соединен с первым входом ЗСГ, второй вход которого подключен к выходу коммутатора видеосигнала. Пятый выход панели органов управления 6 соединен со вторым входом блока определения координат 3, а шестой - со входом задатчика координат имитируемого объекта,

Все используемые в системе устройств и блоки известны или могут быть получены путем объединения известных субблоков известным образом. Оптико-электронный прибор может быть аналогичным указанному в [4]. Коммутатор видеосигнала может быть выполнен на быстродействующих электронных ключах. Блок определения координат может быть таким же, как в [1], стр. 232 или [2], фиг.2. Устройство наведения и стабилизации может быть реализовано на базе блоков 4-9 прототипа без существенных изменений либо так, как указано на фиг.4 настоящего описания. Измеритель разности сигналов, измеритель ошибки могут быть реализованы по схеме сумматора (см. [5], [6]).

Блок обработки ошибок может быть реализован на аналоговой или цифровой вычислительной машине. Преобразователи координат могут быть выполнены, как это описано в [7] и [2], [3], [4]. Формирователь изображений может быть сделан, как это описано, например, в [8] или изображено на фиг.2 настоящего описания. Задатчик координат имитируемого объекта может выполняться на базе аналоговых или цифровых машин либо с использованием электромеханических устройств. Знакосинтезирующий генератор по своей структуре аналогичен формирователю изображений с тем отличием, что каждому сигналу соответствует определенный символ с фиксированным положением в растре на переднем плане изображения. Панель органов управления может содержать видеосмотровое устройство и датчик команд, например, аналогичные прототипу, а также кнопки, тумблеры, переключатели и т.п., а также, при необходимости, устройства для мультиплексирования сигналов (см. фиг.3 настоящего описания).

При описании работы предлагаемой системы предполагается, что передача однородных массивов данных (элементов видеосигнала, релейных команд, наборов координат) осуществляется по каналам связи (шинам), использующим, например, временное, частотное, кодовое разделение сигналов, т.е. того или иного рода мультиплексирование. Кроме того, поскольку устройство, обеспечивающее синхронизацию работы системы, может находиться как в любом из блоков системы, так и быть конструктивно выделенным, этот аспект работы в дальнейшем не рассматривается и подразумевается, что работа блоков синхронизирована. Кроме того, на фиг.1, 4, 3 (в части датчика команд) изображен канал слежения по одной координате. В связи с тем, что каналы аналогичны, описывается работа одного канала. При описании работы также подразумевается, что сигналы, необходимые для работы преобразователей координат (кроме сигналов, подлежащих преобразованию), поступают от внешней, по отношению к описываемой, системы.

Работа предлагаемой оптико-электронной системы происходит следующим образом.

Режимы и подрежимы работы следящей оптико-электронной системы назначаются оператором путем использования соответствующих кнопок, тумблеров, переключателей, расположенных на панели органов управления 6 (на фиг.3 изображены как контактные группы). Возможность и алгоритмы автоматического назначения режимов в данном техническом решении не рассматриваются. В основном режиме работы (ОР) оптическое изображение фона и объекта, если он находится в пределах поля зрения, с помощью оптико-электронного прибора 1 преобразовывается в видеосигнал. Видеосигнал с выхода оптико-электронного прибора 1 поступает через коммутатор 2 на вход блока определения координат 3. Видеосигнал поступает также с выхода КВС 2 на знакосинтезирующий генератор 5 (второй вход). Управление коммутатором 2 осуществляется по командам, поступающим с третьего выхода ПОУ на третий вход КВС. В знакосинтезирующем генераторе в видеосигнал добавляются служебные отметки (обозначение режима работы, марка и т.п.), коды которых поступают на первый вход ЗСГ из панели органов управления 6 (четвертый выход). Сигнал с добавленной в него служебной информацией с выхода ЗСГ 5 через вход ПОУ 6 подается на видеосмотровое устройство (ВСУ) 26 (см. фиг.3).

Оператор по монитору контролирует процесс автосопровождения (А) или, отклоняя рукоятку датчика команд (ДК) 27, совмещает с изображением объекта марку при полуавтоматическом (ПА) сопровождении. В последнем случае сигнал с ДК через первый выход панели органов управления 6 выдается на первый вход устройства наведения и стабилизации 4. Блок определения координат при этом находится в состоянии подготовки к автосопровождению (команда поступает с пятого выхода ПОУ) - анализирует изображение внутри строба, положение которого связано с положением марки, и выдает со своего первого выхода координату о положении строба. (Подробнее см., например, [1], стр. 232, 233).

В случае автоматического сопровождения с пятого выхода ПОУ (четвертого выхода преобразователя параллельных сигналов в последовательные 28, см. фиг.3) на второй вход блока определения координат 3 подается команда автосопровождения. Видеосигнал в БОК 3 (см. [2], фиг.2) поступает на вход блока обработки видеосигнала, где преобразовывается к виду, удобному для обработки в решающем устройстве. В решающем устройстве определяется положение изображения объекта относительно строба, координаты которого задаются задающим устройством. С выхода решающего устройства сигнал о координате объекта относительно строба поступает на вход электронного интегратора, где суммируется с ранее накопленной координатой. Выход электронного интегратора (второй выход БОК) соединен со вторым входом устройства наведения и стабилизации 4 и первым входом сумматора БОК, на второй вход которого могут подаваться компенсирующие сигналы, например, для учета неточности стабилизации положения оптической оси ОЭП. С выхода сумматора блока определения координат сигнал подается на вход задающего устройства. Задающее устройство подает на второй вход решающего устройства сигналы о том, какие временные интервалы в сигнале с блока обработки видеосигнала соответствуют анализируемой области - стробу (подробнее см. [2]).

Таким образом, на первый вход УНС 4 поступает сигнал с датчика команд, а на второй - из блока определения координат. На третий вход УНС со второго выхода ПОУ поступают команды о режимах работы. Внутри УНС с соответствующими его входами соединены входы коммутатора 29 (см. фиг.4). Этот коммутатор подключает к преобразователю из измерительной в стабилизированную систему координат (ПКИзС) 30 в зависимости от режима работы сигнал от ДК (первый вход) или БОК (второй вход) либо отключает оба. Команды управления поступают на третий вход коммутатора. Сама работа ПКИзС подробно описана в прототипе. С выхода ПКИзС сигнал поступает на первый вход блока корректирующих устройств (БКУ) 31. Второй вход БКУ соединен с третьим входом устройства наведения и стабилизации 4 (команд режимов работы). БКУ содержит набор корректирующих фильтров, каждый из которых оптимизирован для своего подрежима работы, например по методам, приведенным в [9], а аппаратурно реализованных, в частности, как это описано в [10]. Корректирующие фильтры также как и в прототипе выполняются с возможностью запоминания начальных условий. По командам, определяющим подрежим работы, один из фильтров подключается входом к первому входу, а выходом - к выходу БКУ, а остальные переводятся в режим запоминания начальных условий. Полученная на выходе БКУ 31 координата подается на преобразователь из стабилизированной в исполнительную систему координат (ПКСИс) 32, работа которого аналогична работе такого же блока прототипа. Координата управления с выхода ПКСИс 32 поступает на вход исполнительного устройства (ИУ) 33, например сервопривода. Выходной вал ИУ (первый выход УНС) осуществляет разворот оптико-электронного прибора 1 в сторону объекта таким образом, чтобы изображение объекта как можно ближе оказывалось к центру поля зрения ОЭП. Величина угла поворота, замеренная, например, датчиком угла сервопривода, выдается со второго выхода ИУ, связанного со вторым выходом УНС. Аналогичные выходы имеет, например, исполнительное устройство УНС, описанное в [3].

В режимах тренировки (Т) и контроля исправности (КИ) коммутатор видеосигнала 2 по команде с третьего выхода ПОУ (второго выхода преобразователя параллельных сигналов в последовательные (ПрПсПК) 28) отключает от своего выхода первый вход, связанный с ОЭП 1, и подключает к выходу второй вход, связанный с выходом формирователя изображений 13. На вход задатчика команд имитируемого объекта 7 с седьмого выхода панели органов управления 6 (шестого выхода ПрПсПК) выдаются признак режима и, например, номер траектории (признак “№” на фиг.3) или набор значений, характеризующих ее параметры. Эти режимы отличаются, в основном, тем, что в режиме тренировки могут использоваться как малодинамичные, так и высокодинамичные варианты движения, а в режиме контроля исправности используются траектории с предельно допустимыми скоростями и ускорениями и минимально допустимыми отношениями сигнал/шум от изображения объекта.

В этих режимах система работает следующим образом. Задатчик координат 7 формирует текущие координаты имитируемого объекта в стабилизированной сферической системе координат в простейшем случае прямолинейно равномерно перемещающегося объекта по зависимостям (см., например, [11], стр.113):

где _ц – азимут объекта;

_ц – угол места объекта;

V_ц – скорость объекта относительно носителя,

Р - параметр (минимальное расстояние в горизонтальной плоскости от объекта до носителя);

Н - высота объекта;

t - текущее время движения объекта;

V_ц· t - начальная дальность до объекта в плоскости его движения.

В более сложных случаях (маневр в одной или двух плоскостях, маневр по скорости) траектория может быть задана в декартовой системе координат и пересчитана из нее в стабилизированную сферическую. Преобразователь из декартовой в сферическую систему координат достаточно широко известен и используется, например, в системе, описанной в [3]. С выхода задатчика координат имитируемого объекта 7 сигналы поступают на вход преобразователя из стабилизированной в исполнительную систему координат 8 (исполнение его аналогично преобразователю координат 32, упомянутому ранее), который производит преобразование координат из стабилизированной сферической в нестабилизированную сферическую систему координат исполнительного устройства с учетом качек носителя в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Необходимость такого преобразователя обусловлена тем, что сигналы со второго выхода устройства наведения и стабилизации 4 соответствуют исполнительной системе координат (СК) УНС. В измерителе разности сигналов 9 сравниваются значения сигналов со второго выхода УНС и задатчика координат 7. Однако на ВСУ 26 изображение объекта должно соответствовать измерительной СК ОЭП 1, поэтому возникает необходимость в пересчете полученной на выходе ИРС 9 разности в СК ОЭП. Эта операция осуществляется в преобразователе из исполнительной в измерительную систему координат 10. Сигнал разности в измерительной СК (сигнал о положении имитируемого объекта относительно центра поля зрения) поступает на вход формирователя изображений 13, второй вход которого соединен с выходом ЗКИО 7. При этом формирователь изображений 13 по сигналу с ПКИсИз 10 формирует изображение имитируемого объекта, а по сигналу с задатчика координат 7 - изображение фона. Видеосигнал с выхода формирователя изображений 13 через КВС 2 поступает на первый вход блока определения координат 3 и второй вход знакосинтезирующего генератора 5, а выход ОЭП 1 при этом отключается. Работа БОК 3, ЗСГ 5, ВСУ 26, ДК 27 и устройства наведения и стабилизации 4 происходит аналогично основному режиму работы. Работа формирователя изображений (см. также [8]) происходит следующим образом. Сигналы с преобразователя координат 10 и задатчика координат имитируемого объекта 7, пропорциональные соответственно положению объекта относительно оптической оси оптико-электронного прибора 1 и ее задаваемому положению, поступают соответственно на первый и второй входы приоритетного процессора 14, в котором осуществляется вычисление приоритетов отображаемых объектов (объекта и фона) в соответствии с их расположением относительно оптической оси. (Распределение предметов фоновой обстановки и форма имитируемого объекта записаны в памяти приоритетного процессора). Приоритетно упорядоченный список объектов передается в вычислитель проекций трехмерных объектов 15, в котором в соответствии с положением оптической оси производится преобразование объектов, и на выходе вычислителя проекций 15 формируется приоритетно упорядоченный список граней преобразованных объектов, который поступает на формирователь трапеций 16. Формирователь трапеций 16 разбивает поступающие грани объектов на трапеции. Приоритетно упорядоченный список трапеций подается на блок сортировки трапеций по полосам телевизионного растра 17. Каждая полоса включает в себя определенное число строк телевизионного растра. Массив трапеций разбивается на подмассивы, количество которых соответствует числу выбранных полос. Полученные в предыдущем кадре подмассивы трапеций поступают на вычислитель пересечения трапеций со строкой растра 18, где определяются координаты пересечения боковых сторон трапеций с текущей строкой. В результате чего получаются сегменты. Сегменты телевизионной строки телевизионной развертки подаются на вход приоритетного генератора видимых сегментов строки 19, который выдает на формирователь видеосигнала 25 яркость того сегмента, чей приоритет выше для текущего значения на строке. В формирователе видеосигнала создается полный телевизионный сигнал.

Возможна также несколько более сложная схема формирователя изображений (см. фиг.2), учитывающая влияние на контрастность изображения имитируемого объекта прозрачности окружающей среды и инерционности формирования изображения. В этой схеме дополнительно добавлены последовательно соединенные блок учета ослабления атмосферой и оптикой (БУО) 20, первый 23 и второй 24 перемножители, причем второй перемножитель установлен между приоритетным генератором видимых сегментов строки 19 и формирователем видеосигнала 25, и последовательно соединенные определитель скорости движения изображения (ОСДИ) 21 и блок учета инерционности формирования изображения (БУИ) 22, выходом соединенный со вторым входом первого перемножителя. При этом вход определителя скорости движения изображения соединен с первым входом приоритетного процессора, а вход блока учета ослабления атмосферой и оптикой соединен со вторым входом приоритетного процессора 14. ОСДИ 21 может представлять собой дифференцирующее устройство (см., например, [10], стр.44, схема 1-3-2) или блок деления разности текущего и соответствующего предыдущему кадру значений входного сигнала на межкадровый период. Перемножители могут быть выполнены по схеме на рис.2-5 ([10], стр.53). БУО 20 и БУИ 22 могут представлять собой нелинейные устройства, реализующие зависимости, указанные ниже. Возможный вариант реализации приведен в [10], стр.53, рис.2-3.

Как известно ([12], стр.151-161, 209-212), инерционность приемника или возникающая в процессе накопления сигнала может быть выражена экспоненциальной зависимостью, поэтому блок учета инерционности формирования изображения 22 может быть выполнен, например, на функциональном преобразователе, реализующем следующую зависимость:

где К_g - коэффициент, характеризующий отношение амплитуды сигнала при подвижном объекте к амплитуде сигнала при неподвижном объекте;

V_цм - скорость перемещения проекции объекта относительно фотоприемника оптико-электронного прибора.

Зависимость (2) может быть уточнена экспериментально с учетом ее характера, указанного в [12].

Блок учета пропускания атмосферы и объектива может быть выполнен на функциональном преобразователе, реализующем зависимость ([12], стр.142, формула (8.1)):

,

где _о - коэффициент пропускания объектива;

e ^- - коэффициент пропускания слоя атмосферы единичной толщины;

D_ц - дальность до объекта.

Сигнал скорости перемещения проекции изображения объекта по мишени фотоприемника с выхода ОСДИ 21 поступает на блок учета инерционности формирования изображения 22, где формируется сигнал, пропорциональный коэффициенту падения уровня сигнала, имитирующий эффект перемещения проекции объекта относительно фотоприемника ОЭП 1. В блоке 20 формируется сигнал, пропорциональный коэффициенту пропускания атмосферы (окружающей среды) и объектива. Сигнал дальности до имитируемого объекта поступает на блок 20 с задатчика координат 7. Сигнал произведения коэффициентов с блоков 20 и 22 формируется в первом перемножителе 23 и поступает на вход второго перемножителя 24 формирователя изображений, в котором сигнал, подаваемый на вход ФВС 25, дополнительно изменяется по сравнению с сигналом, первоначально сформированным в ПГС 19.

Для количественной оценки функционирования системы и уровня тренированности оператора в полуавтоматическом режиме используются измеритель ошибки 11 и блок обработки ошибки 12. На первый вход измерителя ошибки 11 подается сигнал с первого выхода блока определения координат 3 - выхода сумматора (см. [2], фиг.2), а на второй вход - сигнал с выхода ПКИсИз 10. Измеритель ошибки 10 определяет сигнал, пропорциональный ошибке определения координат объекта. Сформированный сигнал поступает на вход блока обработки ошибки 12, который вычисляет вероятностные характеристики - математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение ошибки сопровождения объекта по зависимостям ([13], стр. 305):

где m - матожидание сигнала x;

i - номер отсчета x;

D - дисперсия сигнала x;

=D^0,5 - среднеквадратическое отклонение.

Приведенные выше соотношения позволяют определить вероятностные характеристики ошибок сопровождения объектов на различном фоне в широком диапазоне изменения скоростей движения имитируемых объектов.

Таким образом из описанного следует, что заявляемая следящая оптико-электронная система благодаря наличию указанных блоков и взаимосвязей между ними обеспечивает повышение эффективности оптико-электронной системы за счет обеспечения контроля ее характеристик, повышения степени тренированности оператора, получения объективных данных о результатах контроля системы и степени тренированности оператора. При этом отпадает необходимость в создании специальных тренажеров и контрольно-измерительной аппаратуры, а уровень тренированности оператора в большей мере соответствует характеру системы из-за использования в процессе тренировки ее реальных элементов. Кроме того, обеспечивается возможность комплексной проверки системы и тренировки оператора непосредственно на рабочем месте перед основной работой. При этом возрастает эффективность системы вследствие возможности оперативной коррекции параметров оптико-электронной системы по результатам контроля характеристик при снижении материальных затрат на его проведение.

Источники информации

1. Барсуков Ф.И., Величкин А.И., Сухарев А.Д. “Телевизионные системы летательных аппаратов”, М., “Советское радио”, 1979 г., стр.232, рис.7.17, аналог.

2. Патент Российской федерации №2168753, МПК⁷ G 05 D 3/12, 2000 г., аналог.

3. Патент Российской федерации №2191407, МПК⁷ G 01 S 17/66, G 05 D 3/12, 2000 г., аналог.

4. Патент Российской федерации №2172010, МПК⁷ G 05 D 3/12, 2000 г., прототип.

5. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. “Применение прецизионных аналоговых микросхем” изд. 2-е перераб. и доп., “Радио и связь”, 1985 г.

6. Зельдин В.А. “Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре”, Л., “Энергоатомиздат”, Ленинградское отделение, 1986 г.

7. Ривкин С.С. “Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании”, М., “Наука”, 1978 г.

8. А.с. СССР №834692, М. кл.³ G 06 F 3/153, G 09 G 1/16.

9. Бесекерский В.А., Попов Е.П. “Теория систем автоматического регулирования”, М., “Наука”, 1973 г.

10. Тетельбаум И.М., Шнейдер Ю.Р. “400 схем для АВМ”, М., “Энергия”, 1978 г.

11. “Проектирование следящих систем”, под. ред. Л.В.Рабиновича, М., “Машиностроение”, 1969 г.

12. Грязин Г.Н. “Оптико-электронные системы для обзора пространства: Системы телевидения”, Л., “Машиностроение”, Ленинградское отд-е, 1988 г.

13. Е.С.Вентцель “Теория вероятностей”, изд. второе, М., Государственное издательство физико-математической литературы, 1962 г.