Фокус-Д (Мониторинговый пост контроля (МПК) Системы мониторинга обнаружения лесных пожаров)

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ БОЛЬШОЙ ДАЛЬНОСТИ "ФОКУС-Д"

(57) Реферат:

Оптико-электронный модуль содержит приборный блок, установленный на платформе. Платформа закреплена на опорно-поворотном устройстве, выполненном с возможностью вращения в азимутальной и угломестной плоскостях. В корпусе приборного блока расположены охлаждаемый тепловизор большой дальности действия и цветная видеокамера. Тепловизор имеет чувствительность 0,025К и узкое поле зрения 0,45x0,6 градуса. Опорно-поворотное устройство соединено с приборным блоком посредством кабеля и включает связанные с контроллером азимут альный и угломестный приводы. Технический результат - повышение дальности распознавания целей. 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам и представляет собой пассивную комбинированную систему скрытого круглосуточного наблюдения за наземной и/или надводной обстановкой на дальности до 20 км в пределах прямой видимости, в том числе обнаружения и распознавания объектов наблюдения с удаленного рабочего места оператора.

Известен наземный транспортный комплекс для обнаружения и распознавания объектов, включающий два радиоэлектронных датчика, один из которых объединяет в себе тепловизор, видеокамеру и лазерный дальномер (RU 67529, кл. B60R 27/00, опубликован 24.07.2007).

Известный комплекс характеризуется сравнительно небольшой дальностью распознавания целей, а именно для цели типа «человек» для него характерна дальность 3,3-5 км.

Над датчиками известного комплекса закреплены крышки, предназначенные для закрывания люков в крыше кузова автомобиля в нерабочем положении комплекса и служащие для защиты датчиков от непогоды в рабочем (выдвинутом за пределы крыши кузова автомобиля) положении комплекса. Поскольку аппаратура комплекса преимущественно размещается внутри кузова автомобиля, к нему не предъявляются специальные требования, связанные с защитой аппаратуры от низких температур окружающей среды.

Технический результат изобретения состоит в повышении дальности распознавания целей как при наличии, так и при отсутствии оптической видимости, т.е. как днем, так и ночью, при этом дальность распознавания, например, человека составляет 7,5 км, т.е. по сравнению с аналогом она увеличена в 1,5-2 раза.

Кроме того, предложенный оптико-электронный модуль, в отличие от аналога, предназначен для установки на открытых площадках, на высотах, обеспечивающих дальность прямой видимости до объектов наблюдения. В связи с этим возникла необходимость его защиты от пагубных воздействий окружающей среды, в частности при температуре окружающей среды до минус 40°С.

Названный технический результат достигнут в изобретении с помощью следующей совокупности признаков.

Оптико-электронный модуль (ОЭМ) содержит приборный блок (ПБ), установленный на платформе, закрепленной на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), выполненном с возможностью вращения в двух плоскостях: азимутальной и угломестной. В корпусе ПБ расположены охлаждаемый тепловизор для обнаружения и распознавания объектов ночью и цветная видеокамера для обнаружения и распознавания объектов днем. ОПУ соединено с ПБ посредством кабеля и включает связанные с контроллером азимутальный и угломестный приводы.

Большая дальность действия тепловизора достигается за счет применения охлаждаемого матричного детектора с высокой чувствительностью (0,025К) и узкопольной оптики (узкое поле зрения 0,45×0,6 градуса).

ОЭМ выполнен с обеспечением возможности вращения подвижной части опорно-поворотного устройства по азимуту - вкруговую, по углу места - в диапазоне ±35 градусов со скоростями до 60 градусов в секунду.

Охлаждаемый тепловизор и цветная видеокамера установлены на опорной площадке, под которой может быть расположен нагревательный элемент.

ОЭМ выполнен с возможностью работы в режиме непрерывного кругового обзора.

Корпус ПБ снабжен защитным козырьком.

Модуль выполнен с возможностью подключения по меньшей мере к одному процессорному блоку, имеющему на входе устройство преобразования аналогового видеосигнала в цифровой.

Сочетание в одной системе оптико-электронных средств (тепловизора и видеокамеры), работающих в различных диапазонах спектра, позволяет обнаруживать и распознавать объекты (цели) как днем, так и ночью.

Поле зрения - одна из основных характеристик ОЭМ. Оно характеризует угловые размеры того участка местности, в пределах которого одновременно можно наблюдать цели, не перестраивая изделие и не вращая его модуль. Чем меньше поле зрения, тем больше дальность обнаружения и распознавания целей (при других аналогичных характеристиках прибора). Увеличенная по сравнению с аналогом дальность обнаружения объектов достигнута применением в тепловизоре узкопольной оптики (поле зрения до 0,45×0,6 градуса) совместно с высокочувствительным матричным детектором.

ОЭМ позволяет осуществлять автономную работу при подключении его к процессорным блокам (компьютерам), имеющим на входе устройства преобразования аналогового видеосигнала в цифровой при помощи загруженного в него программного средства «АРМ Фаворит ОЭМ» версии 1.2.

Программное обеспечение ОЭМ позволяет осуществлять совокупность следующих режимов работы:

- управление в ручном режиме с помощью стандартных органов управления компьютера (клавиатура, манипулятор «Мышь», манипулятор «трек-бол», манипулятор «джойстик»);

- режим автоматизированного создания панорамных изображений с 10 контрольными точками и работы в данном режиме по контрольным точкам;

- режим программного сканирования местности по заранее задаваемым оператором траекториям;

- режим детектора движения с выдачей сигнала тревоги при появлении движущегося объекта либо во всем поле зрения модуля, либо в нескольких (до пяти) специальных зонах повышенного внимания;

- режим автоматического или ручного документирования обстановки в виде записей одиночных стоп-кадров или непрерывных видеороликов;

- режим подстройки тепловизора под температурные особенности наблюдаемой местности;

- режим автоматического сопровождения движущихся объектов по видеоизображению.

Конструктивно и электрически модуль может сопрягаться с другими средствами наблюдения, например радиолокационными станциями, и осуществлять совместную работу с ними путем приема по сети Ethernet команд целеуказания.

Нормальное функционирование ОЭМ возможно в пределах прямой видимости. Наиболее эффективное применение указанного модуля обеспечивается на открытой, преимущественно равнинной местности (на суше) или на морском побережье. Чем сложнее рельеф местности, тем меньше величина такого параметра, как коэффициент вскрытия обстановки, и менее эффективным становится применение модуля.

Предложенный модуль имеет следующие дальности обнаружения и распознавания объектов в нормальной прозрачности атмосферы:

- обнаружение цели типа «человек» днем и ночью - 5-7,5 км;

- обнаружение цели типа «автомобиль» днем и ночью - 6-9 км;

дальность распознавания больших целей (строения, крупные корабли, самолеты) - не менее 20 км.

Примечание. Под нормальной прозрачностью атмосферы понимается воздушная среда, состояние которой на уровне моря характеризуется давлением 1,033 кг/см ², плотностью 0,125 кг × с²/м⁴ , температурой 15°С и средним коэффициентом прозрачности, равным 0,85, определенным по методу Бугера.

ОПУ модуля позволяет изменять положение оптической оси в пределах:

- по азимуту - круговое (n × 360°) или секторное, задаваемое программным путем;

- по углу места ±35 градусов.

Точность сопряжения оптических осей приборов модуля составляет не хуже 0,1 градуса.

Аппаратура ОЭМ потребляет мощность не более 100 W при напряжении питания 24 V при положительных температурах окружающей среды и не более 350 W при отрицательных температурах (с учетом работы системы подогрева).

Масса модуля (без кабеля снижения) - не более 45 кг.

Время подготовки к работе при положительных температурах окружающей среды:

- для наблюдения днем с помощью видеокамеры - не более 1 мин;

- для наблюдения ночью с помощью тепловизора - не более 8 мин.

Время непрерывной работы модуля «Фокус-Д» не ограничено.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен оптико-электронный модуль (общий вид); на фиг.2 - опорно-поворотное устройство модуля на фиг.1.

Изображенный на фиг.1 оптико-электронный модуль (ОЭМ) состоит из приборного блока (ПБ) 1, имеющего защитный козырек 2. На передней панели корпуса ПБ 1 расположен объектив 3 тепловизора и объектив 4 видеокамеры. Сами эти устройства размещены внутри корпуса упомянутого блока. ПБ 1 установлен на платформе 5 (фиг.2), жестко связанной с опорно-поворотным устройством (ОПУ) 6, при этом корпус 7 последнего имеет основание 8 для крепления ОПУ на внешних устройствах, снабженное выходным разъемом 9. На корпусе ОПУ выполнены разъемы 10 и 11 для подключения тепловизора и видеокамеры соответственно. ПБ 1 соединен с ОПУ 6 кабелем.

ПБ 1, размещенный на ОПУ 6, имеет возможность вращаться в двух плоскостях (азимутальной и угломестной) в пределах допустимых углов поворота. В результате вращения оптические оси приборов наблюдения перемещаются в пространстве и имеют возможность занимать положение, требуемое для обнаружения или распознавания целей. Поворот в азимутальной и угломестной плоскостях осуществляется путем автоматического управления приводом ОПУ 6 с рабочего места оператора.

Точность съема показаний датчиков угла ОПУ - 0,1°.

Работа ОЭМ в интервале температур от минус 32°С до минус 40°С обеспечивается системой подогрева.

Конструкция обеспечивает вращение подвижной части ОПУ по азимуту - вкруговую, по углу места - в диапазоне ±35 градусов со скоростями до 60 градусов в секунду. Рабочие значения секторов вращения и скорости могут устанавливаться программным путем.

Управление ОПУ и оптико-электронными приборами ОЭМ осуществляется по кабелю. ОЭМ может комплектоваться кабелями: длиной 5 метров (для работы в непосредственной близости от рабочего места) или длиной 50 метров (для работы при размещении на вышках). При необходимости длина кабеля может быть увеличена до 100 метров.

Описание и работа составных частей изделия

1. Опорно-поворотное устройство (ОПУ)

В корпусе ОПУ 6 размещена плата контроллера, соединенная с угломестным и азимутальным приводами.

Технические характеристики ОПУ приведены в таблице 1.

2. Приборный блок (ПБ)