Типовые структуры тепловизионного инфракрасного прибора в системах управления ЛА

Структурно ТП ИП включает в себя следующие основные блоки (рис. 4.1.):

- тепловизионную камеру (ТПК);

- блок трехстепенного гиростабилизатора;

- аналого-цифровой видеопроцессор;

- синхрогенератор;

- микропроцессор;

- блок арретирования и целеуказания;

- блок сопряжения с мультиплексным каналом информационного обмена (МКИО) с ЛА.

Рис. 4.1

Тепловизионная камера с трехслойным гиростабилизатором по сути дела является датчиком цели.

Тепловизионная камера содержит оптические элементы, преобразователи «излучение-сигнал» и другие устройства, позволяющие сформировать тепловизионный кадр. Блок трехстепенного гиростабилизатора обеспечивает угловую стабилизацию оптических устройств с преобразователями «излучение-сигнал».

С помощью гиростабилизатора полностью парируются все угловые возмущения от колебаний ЛА около центра масс. Влияние этих колебаний на угловое положение оптической оси ТПК ослабляется примерно в 200 раз.

Бортовой процессор формирует сигналы управления для гиростабилизатора, так что оптическая ось ТПК непрерывно автосопровождает цель.

Углы прокачки гиростабилизатора по тангажу от +35° до -60°, по курсу ± 40°, по крену ± 45°. Угловая скорость слежения за теплоконтрастной целью 10 град./с.

Гиростабилизатор формирует выходные сигналы ТП ИП по углам линии визирования цели и угловым скоростям линии визирования для системы управления ЛА.

Аналого-цифровой видеопроцессор с помощью первичной и вторичной обработки сигналов от приемников излучения формирует отфильтрованное тепловизионное изображение местности и цели для оператора носителя ЛА.

Видеопроцессор формирует видеосигнал для бортового микропроцессора. При этом частотная полоса видеосигнала существенно сужается. С 6,5 МГц она уменьшается примерно до 300 кГц. Это связано с тем, что автомату не нужна высокая четкость картины местности и цели. Сигнал автосопровождения цели вырабатывается по изображению местности и цели низкого качества.

Синхронизатор обеспечивает синхронную работу всех блоков ТП ИП.

Как, правило, для достижения наилучшей точности слежения в ТП ИП реализуется корреляционное автосопровождение цели. Для этого в микропроцессоре в процессе прицеливания запоминается эталонное изображение цели и окружающей цель местности.

В процессе полета при изменении ракурса цели и ее масштаба ТП ИП сам перезаписывает при некотором изменении масштаба текущее изображение цели в качестве эталонного.

При прицеливании оператору достаточно наложить центр управления электронного перекрестия (ЭП) на некоторый элемент цели и отпустить механизм управления перекрестием (МУП). По отпусканию МУПа ТП ИП сам входит в режим автоматического автосопровождения выбранной точки.

С помощью определенного алгоритма текущее изображение цели сравнивается с эталонным, выделяется сигнал ошибки, который отрабатывается гиростабилизатором в угломестной и азимутальной плоскостях, совмещая оптическую ось ТП ИП с выбранным элементом цели.

Блок арретирования и целеуказания воспринимает все сигналы и команды от оператора и прицельного комплекса носителя.

Время готовности ТП ИП к работе определяется гиростабилизатором и составляет 2 мин. Циклограмма работы ТП ИП в составе ЛА сводится к выполнению следующих процедур.

Вначале осуществляется контроль работоспособности ТП ИП на «земле». Для этого после подвески ЛА под носитель оператор включает «Питание самолетных систем». При этом в ТП ИП раскручиваются гироскопы гиростабилизатора. Это дежурный режим работы ТП ИП. Через 2 мин оператор подает команду «Атака». По этой команде электропитание подается на все блоки ТП ИП. Это рабочий режим ТП ИП. Разарретируются карданные рамки гиростабилизатора по осям Z и Y (угол места и азимут). Ось X гиростабилизатора (ось крена) остается заарретированной. Управление гиростабилизатором по углу места и азимуту осуществляется от прицельно-навигационного комплекса самолета-носителя. На экране самолетного визуального индикатора отображается картина местности, формируемая прицельно-навигационным комплексом самолета-носителя.

Оператор, перемещая механизм управления электронным перекрестием (МУП), накладывает электронное перекрестие (ЭП) на любой видимый на экране объект и подает команду «Цель». По команде « Цель» на экране визуального индикатора отображается картина местности, формируемая ТП ИП. По команде «Цель» разарретируется ось Х гиростабилизатора.

Оператор с помощью МУПа осуществляет доприцеливание, необходимое из-за некоторой (около 6 угл. мин,) разъюстировки оптических осей прицельно-навигационного комплекса и ТП ИП, и накладывает ЭП на центр выбранного объекта. Затем он отпускает МУП. По факту отпускания МУПа ТП ИП записывает в память микропроцессора электронное изображение цели и начинает автосопровождать выбранный объект. При захвате цели на экране визуального индикатора уменьшается размер электронного перекрестия. Оператор видит, что ТП ИП вошел в режим автосопровождения выбранного объекта. На этом процесс контроля работоспособности ТП ИП на «земле» завершается. Оператор дает специальную команду, которая переводит ТП ИП в дежурный режим работы.

Взлет самолета-носителя осуществляется при дежурном режиме работы ТП ИП с тем, чтобы гиростабилизатор не вышел из строя.

При дальнейшем полете в район цели за 10 мин. до цели оператор подает команду «Атака», переводит ТП ИП в рабочий режим. Далее так же, как на «земле», выбирает цель с помощью прицельно навигационного комплекса носителя, подает команду «Цель», переходит на «глаза» ТП ИП, разарритирует ось «Х» гиростабилизатора, уточняет положение ЭП с помощью команд от МУПа и «бросает» МУП. По факту отпускания МУПа ТП ИП переходит в режим автосопровождения цели (АС).

Если носитель находится в зоне разрешенного сброса, то вычислительный комплекс носителя сам выдает команду на сброс ЛА, оператор при этом только должен снять цепи блокировки.

При автономном полете ЛА ТП ИП автосопровождает цель, сравнивая эталонное изображение цели с текущим. При сокращении дальности ТП ИП автоматически перезаписывает текущее изображение цели в качестве эталонного. На средней по дальности полета траектории ЛА таких перезаписей может быть 10…12.

Дальность захвата цели ТП ИП в настоящее время при ограничено сложных метеоусловиях составляет 5…10 км, точность автосопровождения цели составляет 4…5 м.