Основные особенности тепловизионных информационных приборов в системах управления ЛА

Тепловизионные информационные приборы (ТП ИП) в качестве входной информации используют собственное инфракрасное излучение объектов в среднем, 3…5 мкм, и дальнем, 8…14 мкм, ИК -диапазоне.

В связи с этим ТП ИП являются приборами, обеспечивающими круглосуточное применение ЛА. В ограниченно-сложных метеорологических условиях видимости ТП ИП примерно в полтора раза увеличивают дальность обнаружения/ распознания объектов по сравнению с телевизионными ИП.

Расширение условий работы ТП ИП в отсутствии естественной освещенности позволяет по крайней мере в три раза увеличить, по сравнению с телевизионными ИП, время работы носителей ЛА.

ТП ИП, работающие в дальнем ИК - диапазоне, устойчиво функционируют в условиях развитой атмосферной дымки, пыли и дыма. Дальность захвата цели тепловизионным прибором составляет 5…10 км, точность несколько хуже телевизионных ИП и составляет 4…5м.

Однако ТП ИП не являются всепогодными. Они неустойчиво работают в условиях дождя, когда температурные градиенты объектов и фона сглажены. Через облака ТП ИП не «видят». В то же время ТП ИП в состоянии на естественном фоне выделить замаскированные объекты, чего не могут сделать телевизионные ИП.

Два раза в сутки – перед восходом солнца и после его захода – наблюдаются моменты времени, когда тепловой контраст объектов и фона исчезает. В эти моменты времени ТП ИП работают неустойчиво.

Работа операторов при обнаружении объектов по их тепловизионному изображению существенно усложняется. Это связано с тем, что тепловизионное изображение объектов существенно менее рельефно, чем телевизионное. Если в телевизионном изображении объектов градации яркости достигают существенных значений 20…25, то в тепловизионном изображении объектов градации температурного контраста невелики. Количество градаций яркости в тепловизионном изображении не больше 5…6.

Тепловизионные портреты объектов существенно зависят от суточной, сезонной и погодной изменчивости, что требует более углубленной тренировки операторов при работе с ЛА, оснащенными ТП ИП. Достаточно легко операторами обнаруживаются и различаются объекты с характерной топологической структурой. Например, взлетно-посадочные полосы, мост через реку, самолет на рулежной дорожке и т.д. Другие объекты, не имеющие характерных топологических особенностей, обнаружить сложнее, суточный диапазон изменения их радиационных температур может достигать 35…50 ºC, что существенно изменяет тепловизионную обстановку в районе обнаруживаемого объекта.

Структурно ТП ИП подобны телевизионным ИП. Основное отличие заключается только в типе преобразователя «излучение-сигнал». Поэтому массово – габаритные характеристики ТП ИП и ТВ ИП примерно одинаковы. Так как приемники ИК – излучения достаточно дороги, то стоимость ТП ИП несколько выше, по сравнению с ТВ ИП.

Точность режима АС, реализуемые на ТП ИП, примерно вдвое хуже точностей ТВ ИП. Температурная чувствительность ТП ИП на крупных деталях местности составляет 0,1….0,2 ºК, на мелких деталях местности 2…3ºК.

Четкость тепловизионной картины местности соответствует разрешению ТП ИП в 350…400 ТВЛ.

В основном ТП ИП отличаются своими приемниками ИК-излучения. Разные типы приемников вносят особенности в блок координатора цели ТП ИП.

Различают следующие типы приемников ИК-излучения:

- линейка из 10 датчиков или малоформатная матрица датчиков размером 4х4;

- многоформатная матрица датчиков размером 512х512 элементов или 1024х1024;

Все тепловизионные датчики требуют глубокого охлаждения (как правило, жидким азотом 77ºК), за исключением пировидикона и высокотемпературных микроболометрических матриц.

При использовании в ТП ИП ограниченного количества чувствительных элементов наибольшие трудности в создании ТП ИП ложатся на разработку и изготовление сложного оптико-механического развертывающего устройства, которое включает в свой состав, как правило, 20-элементный зеркальный барабан, просмотровое зеркало, двухступенчатую платформу.

Основная задача этих конструктивных элементов заключается в последовательном просмотре картинной плоскости местности и формировании тепловизионного кадра этой местности. Сигналы от данного фрагмента местности запоминаются, затем оптико-механическая система проектирует ИК-приемник излучение от соседнего фрагмента местности, сигнал опять запоминается. Таким образом, осуществляется просмотр всей наблюдаемой картины местности, и формируется тепловизионный кадр, который анализируется наблюдателем или автоматом для выполнения захвата объекта и его автосопровождения.

Система подобного типа реализована на ракете «Мейврик» в ТП ИП типа AGM-65D. Эти системы называются «сканирующими».

Последовательный опрос фрагментов местности энергетически невыгоден. Очень мала экспозиция сигнала. Излучение от отдельного фрагмента попадает на датчик ИК-диапазона на короткое время, затем датчик измеряет излучение от другого фрагмента местности и т.д. Кроме того, отико-механическая развертка сложна и дорога в изготовлении.

Этих недостатков лишены ТП системы, реализованные на основе широкоформатных матриц и при использовании пировидиконов – электронно-лучевой трубки, подобной телевизионной, но с фотомишенью, чувствительной к диапазону излучения 8…14 мкм. Подобные системы образуют класс «смотрящих» ТП ИП.

Они в настоящее время и являются основными при работе в составе автономных ЛА.