RU2410629C1 - Optical sight with tracking range finder - Google Patents
Optical sight with tracking range finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410629C1 RU2410629C1 RU2009121617/28A RU2009121617A RU2410629C1 RU 2410629 C1 RU2410629 C1 RU 2410629C1 RU 2009121617/28 A RU2009121617/28 A RU 2009121617/28A RU 2009121617 A RU2009121617 A RU 2009121617A RU 2410629 C1 RU2410629 C1 RU 2410629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- channel
- output
- input
- optical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическим прицелам систем наведения управляемых объектов и может быть использовано в системах управления огнем противовоздушной обороны.The invention relates to optical sights of guidance systems of guided objects and can be used in air defense fire control systems.
Для обеспечения эффективного поражения цели необходимо измерение дальности до цели. Особенно это важно при поражении скоростных воздушных целей, которые способны маневрировать. В последнем случае необходимо измерять текущее значение дальности.To ensure effective destruction of the target, it is necessary to measure the distance to the target. This is especially important when hitting high-speed air targets that are able to maneuver. In the latter case, it is necessary to measure the current range value.
Оптический прицел в своем составе содержит, как минимум, два канала - визирный и дальномерный. Визирный канал современных прицелов, как правило, содержит телевизионную или(и) тепловизионную системы (ТС), включающие в свой состав соответствующий видеодатчик (ВД) и монитор для наблюдения фоноцелевой обстановки. Использование в составе прицела ТС обеспечивает совместимость прицела с автоматом сопровождения цели (патент РФ №2224206, опубликовано 22.07.2002 г., МПК:7 F41G 7/26). При измерении дальности наводчик совмещает прицельную марку (перекрестье) визирного канала оптического прицела с целью и включает дальномерный канал. Задача измерения дальности просто решается при неподвижной цели и неподвижным носителем прицела. При движении носителя прицела, и особенно при измерении дальности по движущейся и маневрирующей цели, появляется угловая ошибка наведения прицельной марки визирного канала на цель.The optical sight in its composition contains at least two channels - sighting and rangefinder. The sighting channel of modern sights, as a rule, contains a television or (and) thermal imaging system (TS), including the appropriate video sensor (VD) and a monitor for observing the phono-target situation. The use of the vehicle as part of the scope ensures compatibility of the sight with the target tracking machine (RF patent No. 2224206, published July 22, 2002, IPC: 7 F41G 7/26). When measuring a range, the gunner combines the reticle (crosshair) of the sighting channel of the optical sight with the target and includes a rangefinder channel. The task of measuring range is simply solved with a motionless target and a motionless sight carrier. When the carrier of the sight moves, and especially when measuring the distance along a moving and maneuvering target, an angular error appears in aiming the sighting mark of the target channel on the target.
Так, например, для зенитной самоходной установки «Гепард» (Германия) ошибки наведения при стрельбе составляют 3-4 мрад. Для боевых машин комплексов «Тунгуска», где введены более сложные алгоритмы формирования сигналов управления приводами, эта ошибка зависит от квалификации наводчика и составляет при средней квалификации наводчика 0,4-0,6 мрад и 0,2-0,3 мрад при высокой квалификации (патент РФ №2217681, опубликовано 19.07.2001 г., МПК:7 F41G 7/20).So, for example, for the Cheetah anti-aircraft self-propelled gun (Germany), guidance errors during shooting are 3-4 mrad. For combat vehicles of Tunguska complexes, where more sophisticated algorithms for generating drive control signals have been introduced, this error depends on the gunner’s qualifications and is 0.4-0.6 mrad and 0.2-0.3 mrad for highly skilled gunners with high qualifications (RF patent No. 2217681, published July 19, 2001, IPC: 7 F41G 7/20).
Отметим, что в ряде современных оптических прицелов систем управления с видеодатчиками визирного канала используются автоматы сопровождения цели (АСЦ), в которых, после обнаружения цели наводчиком на мониторе, на цель накладывается строб сопровождения, и АСЦ автоматически по заданному алгоритму сопровождает стробом цель и вырабатывает сигналы рассогласования - координаты цели относительно линии визирования (В.В.Молебный. Оптико-локационные системы. М.: «Машиностроение», 1981 г., глава 4). Выходные сигналы АСЦ подаются на приводы оптического прицела, которые разворачивают оптический прицел до уменьшения сигналов рассогласования, и таким образом осуществляется автоматическое слежение за целью.Note that in a number of modern optical sights of control systems with video sensors of the sighting channel, target tracking machines (ASC) are used, in which, after a target is detected by a gunner on the monitor, a tracking strobe is superimposed on the target, and the ASC automatically follows the target with a strobe algorithm and generates signals mismatches - the coordinates of the target relative to the line of sight (V.V. Molebny. Optical-location systems. M: "Engineering", 1981, chapter 4). The output signals of the ACS are fed to the optical sight drives, which deploy the optical sight to reduce the mismatch signals, and thus automatically track the target.
Такие автоматизированные системы сопровождения цели также имеют угловую ошибку слежения, связанную с угловой ошибкой приводов при сопровождении цели, особенно в условиях слежения за движущейся маневрирующей целью и при работе в движении. Величина этой ошибки, в зависимости от конструкции прицела и условий применения, может составлять 0,3-1,5 мрад.Such automated target tracking systems also have an angular tracking error associated with the angular error of the drives when tracking the target, especially when tracking a moving maneuvering target and when working in motion. The magnitude of this error, depending on the design of the sight and the conditions of use, can be 0.3-1.5 mrad.
Для повышения дальности измерения цели дальномер должен иметь малую угловую расходимость лазерного излучения. Ряд современных дальномеров имеет угловую расходимость лазерного излучения около 0,6 мрад.To increase the target measurement range, the range finder should have a small angular divergence of the laser radiation. A number of modern range finders have an angular divergence of laser radiation of about 0.6 mrad.
Поэтому, в ряде случаев, ошибки слежения за целью превышают угловую расходимость лазерного излучения дальномеров, и измерение текущей дальности до цели в реальном времени невозможно.Therefore, in some cases, target tracking errors exceed the angular divergence of the laser radiation of the range finders, and it is impossible to measure the current range to the target in real time.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение измерения текущей дальности до цели в режиме сопровождения, особенно быстролетящих и маневрирующих целей.The technical result of the invention is the provision of measuring the current range to the target in the tracking mode, especially of fast-flying and maneuvering targets.
Технический результат достигается за счет того, что оптический прицел содержит оптико-электронный модуль (ОЭМ), в котором размещены оптически сопряженные видеодатчик визирного канала и дальномерный канал. Дальномерный канал состоит из передающего устройства, включающего последовательно соединенные лазерный излучатель и выходную оптическую систему, и приемного устройства, включающего последовательно соединенные приемную оптическую систему, фотоприемное устройство и вычислитель дальности до цели. А также оптический прицел содержит привод наведения и стабилизации, блок преобразования сигналов управления, автомат сопровождения цели, датчики команд управления приводами и АСЦ и монитор. Причем выход видеодатчика визирного канала соединен с первым входом автомата сопровождения цели, второй вход которого соединен с выходом вычислителя дальности до цели, видеовыход видеодатчика визирного канала соединен с входом монитора, а цифровой выход сигналов угловых ошибок слежения за целью соединен с первым входом блока преобразования сигналов управления, выход которого соединен с входами привода наведения и стабилизации, выходы которого механически соединены с оптико-электронным модулем. Выходы датчиков команд управления приводами и АСЦ соединены со вторым входом блока преобразования сигналов управления, третьим входом управления автомата сопровождения цели и входом управления лазерного излучателя дальномерного канала. При этом в состав оптического прицела введены последовательно соединенные блок масштабирования и блок управления акустооптическим дефлектором, включающий последовательно соединенные блок термокомпенсации, сумматор, двухканальный синтезатор частот, а также двухкоординатный акустооптический дефлектор, установленный между оптически сопряженными лазерным излучателем и выходной оптической системой передающего устройства дальномерного канала, при этом вход двухкоординатного акустооптического дефлектора соединен с выходом лазерного излучателя, а выход двухкоординатного акустооптического дефлектора соединен с входом выходной оптической системы. Цифровой выход сигналов угловых ошибок автомата сопровождения цели соединен с входом блока масштабирования. Выходы блока управления дефлектором соединены с входами двухкоординатного акустооптического дефлектора. Причем диаметр d чувствительной площадки фотодиода фотоприемного устройства дальномерного канала удовлетворяет условию: d≥2F·ΩM,The technical result is achieved due to the fact that the optical sight contains an optical electronic module (OEM), which houses the optically coupled video sensor of the target channel and the rangefinder channel. The rangefinder channel consists of a transmitting device including a laser emitter and an output optical system connected in series, and a receiving device including a receiving optical system, a photodetector and a range calculator, connected in series. As well as an optical sight, it contains a guidance and stabilization drive, a control signal conversion unit, a target tracking automaton, sensors of drive control commands and an ACS, and a monitor. Moreover, the output of the video sensor of the target channel is connected to the first input of the target tracking automaton, the second input of which is connected to the output of the target range calculator, the video output of the target channel video sensor is connected to the monitor input, and the digital output of the angle tracking error signals for the target is connected to the first input of the control signal conversion unit the output of which is connected to the inputs of the guidance and stabilization drive, the outputs of which are mechanically connected to the optoelectronic module. The outputs of the sensors of the drive control commands and the ACS are connected to the second input of the control signal conversion unit, the third control input of the target tracking automaton and the control input of the laser emitter of the rangefinder channel. At the same time, a scaling unit and an acousto-optic deflector control unit, including a series-connected thermocompensation unit, an adder, a two-channel frequency synthesizer, and a two-coordinate acousto-optic deflector installed between the optically coupled laser emitter and the output optical system of the transmitting device of the ranging channel, are introduced into the optical sight the input of the two-coordinate acousto-optical deflector is connected to the output of the laser emitter, and the output XY acoustooptic deflector is connected to the input of an output optical system. The digital output of the angle error signals of the target tracking automaton is connected to the input of the scaling unit. The outputs of the deflector control unit are connected to the inputs of the two-coordinate acousto-optic deflector. Moreover, the diameter d of the sensitive area of the photodiode of the photodetector of the rangefinder channel satisfies the condition: d≥2F · Ω M ,
где F - фокусное расстояние приемной оптической системы дальномерного канала;where F is the focal length of the receiving optical system of the rangefinder channel;
ΩM - максимальная угловая ошибка сопровождения цели оптическим прицелом.Ω M is the maximum angular error of tracking the target with an optical sight.
Введение последовательно соединенных блока масштабирования и блока управления акустооптическим дефлектором, а также двухкоординатного акустооптического дефлектора, установленного между оптически сопряженными лазерным излучателем и выходной оптической системой передающего устройства дальномерного канала, соединение цифрового выхода сигналов угловых ошибок автомата сопровождения цели с входом блока масштабирования, соединение выходов блока управления дефлектором с входами двухкоординатного акустооптического дефлектора и выбор диаметра d чувствительной площадки фотодиода фотоприемного устройства дальномерного канала из условия d≥2F·φм, где F - фокусное расстояние приемной оптической системы дальномерного канала, φм - максимальная угловая ошибка сопровождения цели оптическим прицелом, позволило обеспечить измерение текущей дальности до цели в режиме сопровождения цели за счет того, что в прицел введена малоинерционная система отклонения лазерного излучения дальномерного канала, устраняющая угловое рассогласование между направлением на цель и направлением лазерного излучения. Выбор диаметра чувствительной площадки фотодиода фотоприемного устройства дальномерного канала в соответствии с вновь введенным условием позволил увеличить поле зрения приемного устройства дальномерного канала, обеспечивающее нахождение цели в его поле зрения при всех возможных угловых ошибках слежения цели.The introduction of a series-connected scaling unit and an acousto-optic deflector control unit, as well as a two-coordinate acousto-optic deflector installed between the optically coupled laser emitter and the output optical system of the rangefinder channel transmitting device, connecting the digital output of the angle error signals of the target tracking automaton with the input of the scaling unit, connecting the outputs of the control unit a baffle with inputs of a two-coordinate acousto-optic baffle and select the diameter of the sensitive area of the photodiode d ranging channel photodetector of conditions d≥2F · φ m where F - focal distance of the ranging receiver channel optical system, φ m - maximum angular error target tracking optical sight, enabled to provide a measure of the current range to the target in the tracking mode, targets due to the fact that a low-inertia system for deflecting laser radiation from a rangefinder channel is introduced into the sight, eliminating the angular mismatch between the direction to the target and the direction m of laser radiation. The choice of the diameter of the sensitive area of the photodiode of the photodetector of the rangefinder channel in accordance with the newly introduced condition made it possible to increase the field of view of the receiver of the rangefinder channel, ensuring the target is in its field of view for all possible angular errors in tracking the target.
Заявителю не известны оптические прицелы, в которых бы поставленная цель достигалась подобным образом.The applicant does not know the optical sights in which the goal would be achieved in this way.
На чертеже приведена блок-схема оптического прицела со следящим дальномером, гдеThe drawing shows a block diagram of an optical sight with a tracking rangefinder, where
1 - оптико-электронный модуль (ОЭМ);1 - optoelectronic module (OEM);
2 - видеодатчик визирного канала;2 - video sensor of the sighting channel;
3 - дальномерный канал;3 - rangefinder channel;
4 - передающее устройство;4 - transmitting device;
5 - приемное устройство;5 - receiving device;
6 - привод наведения и стабилизации ОЭМ;6 - OEM guidance and stabilization drive;
7 - блок преобразования сигналов управления;7 - block conversion of control signals;
8 - автомат сопровождения цели (АСЦ);8 - target tracking automaton (ASC);
9 - датчики команд управления приводами и АСЦ;9 - sensors of control commands of drives and ACS;
10 - монитор;10 - monitor;
11 - блок масштабирования;11 - block scaling;
12 - блок электронный управления акустооптическим дефлектором;12 - block electronic control acousto-optical deflector;
13 - двухканальный синтезатор частот;13 - two-channel frequency synthesizer;
14 - сумматор;14 - adder;
15 - блок термокомпенсации;15 - block thermal compensation;
16 - лазерный излучатель;16 - laser emitter;
17 - двухкоординатный акустооптический дефлектор;17 - two-coordinate acousto-optical deflector;
18 - выходная оптическая система;18 - output optical system;
19 - вычислитель дальности до цели;19 - calculator range to the target;
20 - фотоприемное устройство;20 - photodetector;
21 - приемная оптическая система;21 - receiving optical system;
22 - наводчик.22 - gunner.
Оптический прицел со следящим дальномером содержит оптико-электронный модуль (ОЭМ) 1, в котором размещены оптически сопряженные видеодатчик визирного канала 2 и дальномерный канал 3, включающий передающее устройство 4 и приемное устройство 5, привод наведения и стабилизации ОЭМ 6, блок преобразования сигналов управления 7, автомат сопровождения цели (АСЦ) 8, датчики команд управления (ДКУ) приводами и АСЦ 9, монитор (видео-контрольное устройство) 10, блок масштабирования (БМ) 11, блок электронный управления акустооптическим дефлектором 12.An optical sight with a tracking range finder contains an optical electronic module (OEM) 1, which houses the optically coupled video sensor of the sighting channel 2 and a rangefinder channel 3, including a transmitting device 4 and a receiving device 5, an OEM guidance and stabilization drive 6, a control signal conversion unit 7 , target tracking machine (ASC) 8, control command sensors (DCU) of drives and ASC 9, monitor (video control device) 10, scaling unit (BM) 11, electronic control unit for acousto-optical deflector 12.
Передающее устройство 4 дальномерного канала 3 состоит из последовательно соединенных лазерного излучателя 16, двухкоординатного акустооптического дефлектора 17 и выходной оптической системы 18.The transmitting device 4 of the rangefinder channel 3 consists of a series-connected laser emitter 16, a two-coordinate acousto-optical deflector 17 and an output optical system 18.
Приемное устройство 5 дальномерного канала 3 состоит из последовательно соединенных приемной оптической системы 21, фотоприемного устройства 20 и вычислителя дальности до цели 19.The receiving device 5 of the rangefinder channel 3 consists of a series-connected receiving optical system 21, a photodetector 20 and a distance calculator to the target 19.
Блок электронный управления акустооптическим дефлектором 12, в общем случае, состоит из двухканального синтезатора частот 13, сумматора 14 и блока термокомпенсации 15.The electronic control unit of the acousto-optical deflector 12, in the General case, consists of a two-channel frequency synthesizer 13, the adder 14 and the temperature compensation unit 15.
На чертеже условно представлен наводчик 22.The drawing conventionally presents the gunner 22.
Выход видеодатчика визирного канала 2 соединен с входом АСЦ 8. Видеовыход АСЦ 8 соединен с входом монитора 10, а цифровой выход АСЦ 8 соединен с первым входом блока преобразования сигналов управления 7 и входом блока масштабирования 11. Выходы датчиков команд управления приводами и АСЦ 9 соединены с входом управления АСЦ 8, входом управления дальномерным каналом 3 и вторым входом блока преобразования сигналов управления 7. Выходы блока преобразования сигналов управления 7 соединены с входами приводов наведения и стабилизации ОЭМ 6, выходы которого механически связаны с ОЭМ 1. Выходы блока масштабирования 11 через блок электронный управления 12 соединены с входами управления двухкоординатного акустооптического дефлектора 17.The output of the video sensor of the sighting channel 2 is connected to the input of the ASC 8. The video output of the ASC 8 is connected to the input of the monitor 10, and the digital output of the ASC 8 is connected to the first input of the control signal conversion unit 7 and the input of the scaling unit 11. The outputs of the sensors of the drive control commands and the ASC 9 are connected to the control input of the ACS 8, the control input of the rangefinder channel 3 and the second input of the control signal conversion unit 7. The outputs of the control signal conversion unit 7 are connected to the inputs of the guidance and stabilization drives OEM 6, the outputs of which th mechanically connected with REM 1. Outputs scaling unit 11 through the electronic control unit 12 connected to the control inputs xy acoustooptic deflector 17.
Оптический прицел со следящим дальномером работает следующим образом.An optical sight with a tracking rangefinder works as follows.
Наводчик 22, обнаружив изображение цели на экране монитора 10, перемещая кнюпель управления приводами ДКУ 9, задает скорость наведения ОЭМ по угловым координатам и, управляя приводами ОЭМ 1, старается совместить перекрестье на экране монитора 10 с целью. На экране монитора имеется изображение строба захвата цели, которое в исходном состоянии, без автосопровождения цели, периодически меняет яркость. При вводе изображения цели внутрь строба слежения наводчик нажимает кнопку «Захват» ДКУ 9, и прицел переходит в режим автоматического слежения за целью, стараясь совместить перекрестье прицела (линию визирования) с целью. В режиме автосопровождения изображение строба захвата цели на экране монитора яркость не меняет. Цель находится внутри строба сопровождения, но из-за ошибок приводов она смещена относительно линии прицеливания на некоторый угол. Цифровые коды угловых координат цели от АСЦ поступают на первый вход блока преобразования сигналов управления 7, а также поступают на вход БМ 11. Блок преобразования сигналов управления 7 преобразует их в сигналы команд управления приводом наведения и стабилизации ОЭМ 6, обеспечивая тем самым удержание цели внутри строба захвата цели.The gunner 22, having detected the target image on the screen of the monitor 10, moving the joystick for controlling the drives of the DCU 9, sets the speed of pointing the OEM along the angular coordinates and, controlling the drives of the OEM 1, tries to combine the crosshairs on the screen of the monitor 10 with the target. On the monitor screen there is an image of the target capture strobe, which in the initial state, without auto tracking, periodically changes the brightness. When entering the target image inside the tracking gate, the gunner presses the “Capture” button of DCU 9, and the sight switches to the target’s automatic tracking mode, trying to combine the crosshairs of the sight (line of sight) with the target. In auto tracking mode, the image of the target capture strobe on the monitor screen does not change the brightness. The target is inside the tracking strobe, but due to drive errors, it is offset relative to the line of sight by a certain angle. Digital codes of the angular coordinates of the target from the ACS are fed to the first input of the control signal conversion block 7, and also fed to the BM input 11. The control signal conversion block 7 converts them into control command signals of the OEM 6 guidance and stabilization drive, thereby ensuring target retention inside the strobe capture target.
При переходе прицела в режим автоматического слежения за целью возможно измерение текущей дальности до цели. Наводчик нажимает кнопку «Текущая дальность» ДКУ 9, при этом лазерный излучатель 16 передающего устройства 4 дальномерного канала 3 формирует лазерные импульсы с заданной частотой повторения. Цифровые коды сигналов угловых координат цели от АСЦ, поступившие на вход блока масштабирования 11, преобразуются последним, с учетом требуемых для работы коэффициентов преобразования, в цифровые коды управления дефлекторами и поступают на входы блока электронного управления дефлекторами 12. В нем входные цифровые коды управления дефлекторами преобразуются в высокочастотные сигналы управления fz и fy, которые подаются на двухкоординатный акустооптический дефлектор 17 передающего устройства 4 дальномерного канала 3, вызывая угловое смещение лазерного пучка на величину, пропорциональную величине измеренных угловых координат цели. Тем самым, несмотря на угловое смещение цели относительно оптической оси прицела, лазерный пучок передающего устройства 4 дальномерного канала 3 направлен на цель.When the sight switches to the automatic tracking mode, it is possible to measure the current range to the target. The gunner presses the button "Current range" DCU 9, while the laser emitter 16 of the transmitting device 4 rangefinder channel 3 generates laser pulses with a given repetition rate. The digital codes of the signals of the angular coordinates of the target from the ACS, received at the input of the scaling unit 11, are converted last, taking into account the conversion factors required for operation, into digital deflector control codes and fed to the inputs of the electronic deflector control unit 12. In it, the input digital deflector control codes are converted in the high-frequency control signals fz and fy, which are fed to the two-coordinate acousto-optic deflector 17 of the transmitting device 4 of the rangefinder channel 3, causing the angular offset the laser beam by a value proportional to the measured angular coordinates of the target. Thus, despite the angular displacement of the target relative to the optical axis of the sight, the laser beam of the transmitting device 4 of the rangefinder channel 3 is aimed at the target.
Отраженное от цели лазерное излучение попадает на входной зрачок приемной оптической системы 21 приемного устройства 5 дальномерного канала 3 и фокусируется на фотодиоде фотоприемного устройства 20, вызывая появление на его выходе электрического импульса, задержанного относительно излученного лазерного импульса на время, пропорциональное дальности до цели. Вычислитель дальности до цели 19 приемного устройства 5 дальномерного канала 3 измеряет этот временной интервал и формирует цифровой код дальности, который может АСЦ преобразоваться в видеосигнал и высвечиваться на мониторе в виде цифровой надписи. Цифровой код дальности может поступать в вычислитель системы управления огнем для принятия соответствующих решений.The laser radiation reflected from the target enters the entrance pupil of the receiving optical system 21 of the receiving device 5 of the rangefinder channel 3 and focuses on the photodiode of the photodetector 20, causing an electric pulse to appear at its output, delayed relative to the emitted laser pulse for a time proportional to the distance to the target. The range calculator to the target 19 of the receiving device 5 of the ranging channel 3 measures this time interval and generates a digital range code, which can be converted by the ACS into a video signal and displayed on the monitor in the form of a digital inscription. A digital range code can be supplied to the fire control computer for making appropriate decisions.
Блок масштабирования 11 обеспечивает сопряжение измеренных угловых координат цели и величин цифровых кодов управления дефлекторами, чтобы обеспечить равенство углового смещения лазерного излучения дальномерного канала и величины измеренных угловых координат цели. Пусть величина вектора угловых координат цели относительно перекрестья прицела, измеренная АСЦ, равна . Его проекции на координатные оси x и y в ТС равны φx и φy.The scaling unit 11 couples the measured angular coordinates of the target and the values of the digital deflector control codes to ensure that the angular displacement of the laser radiation of the rangefinder channel is equal to the values of the measured angular coordinates of the target. Let the magnitude of the angular coordinate vector of the target relative to the crosshair of the sight, measured by the ASC, equal . Its projections on the coordinate axes x and y in the TS are equal to φx and φy.
Модуль вектора угловых координат цели может быть записан в виде:The module of the vector of angular coordinates of the target can be written in the form:
, ,
где ho - величина смещения цели в фокальной плоскости входного объектива видеодатчика визирного канала, имеющего фокусное расстояние Fo. Иначе, связывая величину углового смещения цели в фокальной плоскости входного объектива видеодатчика визирного канала и величину цифрового кода угловых координат цели на выходе АСЦ, можно написать: φц·Ко=Dц,where ho is the magnitude of the target offset in the focal plane of the input lens of the video sensor of the target channel having a focal length Fo. Otherwise, linking the magnitude of the angular displacement of the target in the focal plane of the input lens of the video sensor of the target channel and the value of the digital code of the angular coordinates of the target at the output of the ACS, we can write: φc · Ko = Dc,
где Ко - коэффициент пропорциональности АСЦ,where Ko is the ACC proportionality coefficient,
Dц - числовой код положения цели, смещенной на угол φц относительно линии прицеливания. Код Dц формируется на выходе АСЦ и, следовательно, он равенDc is the numerical code of the target position, shifted by an angle φc relative to the line of sight. The code Dс is generated at the output of the ACS and, therefore, it is equal to
Блок электронный управления акустооптическим дефлектором 12, в простейшем случае, состоит из двухканального синтезатора частот 13. При выполнении двухкоординатного акустооптического дефлектора 17 из монокристалла парателлурита угол сканирования дефлектора может составлять 3 градуса при изменении высокочастотных сигналов управления fz и fy в частотном диапазоне 64-96 МГц. Центральная частота высокочастотных сигналов равна 80 МГц. При этой частоте направление лазерного пучка на выходе дальномерного канала 3 коллинеарно оптической оси прицела. Время переключения дефлектором лазерного пучка из одного углового положения в произвольное другое составляет не более 20 мкс.The electronic control unit for the acousto-optical deflector 12, in the simplest case, consists of a two-channel frequency synthesizer 13. When a two-coordinate acousto-optic deflector 17 is made of paratellurite single crystal, the deflector scanning angle can be 3 degrees when changing the high-frequency control signals fz and fy in the frequency range 64-96 MHz. The center frequency of high-frequency signals is 80 MHz. At this frequency, the direction of the laser beam at the output of the rangefinder channel 3 is collinear to the optical axis of the sight. The time required for the laser beam to switch from one angular position to an arbitrary other by the deflector is no more than 20 μs.
Блок электронный управления акустооптическим дефлектором 12 может быть реализован, например, на двух цифровых микросхемах синтезатора частот AD9851. При использовании 13-разрядного входа управления по каждому каналу синтезатора дефлектор обеспечивает угловое смещение лазерного пучка на своем выходе, равное 1,35 угловых секунды на единицу команды управления, подаваемой на вход блока управления.The electronic control unit of the acousto-optical deflector 12 can be implemented, for example, on two digital microcircuits of the frequency synthesizer AD9851. When using a 13-bit control input on each channel of the synthesizer, the deflector provides an angular displacement of the laser beam at its output equal to 1.35 arc seconds per unit of the control command supplied to the input of the control unit.
Угол отклонения γд лазерного пучка на выходе передающего устройства 4 дальномерного канала 3 можно представить выражением:The deflection angle γd of the laser beam at the output of the transmitting device 4 of the rangefinder channel 3 can be represented by the expression:
γд=Кд·Da·Гп, гдеγd = Cd · Da · Gp, where
Кд - совместный коэффициент пропорциональности для синтезатора частот и акустооптического дефлектора;Cd is the joint coefficient of proportionality for the frequency synthesizer and acousto-optical deflector;
Гп - угловое увеличение выходной оптической системы 18;GP - the angular increase in the output optical system 18;
Da - величина кода управления, поданная на вход синтезатора частот.Da is the value of the control code applied to the input of the frequency synthesizer.
В предлагаемом изобретении угловое увеличение выходной оптической системы может составлять величину от 1/2 до 1/8 в зависимости от решаемых задач. Для обеспечения равенства углового смещения лазерного излучения дальномерного канала и величины измеренных угловых координат цели, т.е. φц=γд, определим коэффициент передачи блока масштабирования 11 в виде: Кбм=Da/Dц=1/(Кд·Ко·Гп).In the present invention, the angular increase in the output optical system can be from 1/2 to 1/8, depending on the tasks. To ensure the equality of the angular displacement of the laser radiation of the rangefinder channel and the measured angular coordinates of the target, i.e. φc = γd, we determine the transfer coefficient of the scaling unit 11 in the form: Kbm = Da / Dc = 1 / (Cd · Co · Gp).
Зависимость угла отклонения γд лазерного пучка на выходе передающего устройства 4 дальномерного канала 3 более полно, с учетом рабочей температуры Тт оптического прицела, можно представить выражением: γд=Кд·Dа·Гп+Кт·ΔТ·Гп,The dependence of the angle of deviation γd of the laser beam at the output of the transmitting device 4 of the rangefinder channel 3 is more complete, taking into account the operating temperature TT of the optical sight, can be represented by the expression: γd = Kd · Da · Gp + Kt · ΔT · Gp,
где Кт - температурный коэффициент, равный ориентировочно 10-3;where KT is the temperature coefficient, approximately equal to 10 -3 ;
ΔТ=(Тт-25°C).ΔТ = (TT-25 ° C).
При работе прицела в широком температурном диапазоне, особенно с очень узконаправленным лазерным пучком дальномерного канала, влияние температуры следует учитывать.When operating the sight in a wide temperature range, especially with a very narrow laser beam of the rangefinder channel, the influence of temperature should be taken into account.
Блок электронный управления акустооптическим дефлектором 12 состоит в этом случае из двухканального синтезатора частот 13, сумматора 14 и блока термокомпенсации 15. Блок термокомпенсации 15 должен формировать на выходе цифровой сигнал DТ=-Кт·ΔT·Гп. После сложения в сумматоре 14 сигналов Dт и Da влияние температуры на угол сканирования устраняется. Реализация функции суммирования кодов и формирования сигнала Dт легко реализуется на основе современных микропроцессоров и датчиков температуры, например AD22100 ST.The electronic control unit for the acousto-optical deflector 12 consists in this case of a two-channel frequency synthesizer 13, an adder 14 and a thermal compensation unit 15. The thermal compensation unit 15 should generate a digital signal D T = -Kt · ΔT · Gp at the output. After adding the signals Dt and Da in the adder 14, the influence of temperature on the scanning angle is eliminated. The implementation of the function of summing codes and generating a signal Dt is easily implemented on the basis of modern microprocessors and temperature sensors, for example, AD22100 ST.
В предлагаемом изобретении диаметр d чувствительной площадки фотодиода фотоприемного устройства дальномерного канала должен быть увеличен до величины d≥2F·φМ,In the present invention, the diameter d of the sensitive area of the photodiode of the photodetector device of the rangefinder channel should be increased to a value of d≥2F · φ M ,
где F - фокусное расстояние приемной оптической системы дальномерного канала,where F is the focal length of the receiving optical system of the rangefinder channel,
φМ - максимальная угловая ошибка сопровождения цели оптическим прицелом.φ M - the maximum angular error tracking the target with an optical sight.
Это необходимо для приема отраженных от цели лазерных импульсов при угловом смещении цели относительно оптической оси прицела. Оценим диаметр фотодиода для следующих условий: F=200 мм, φМ=5 угл. мин. Диаметр фотодиода равен 0,58 мм. Реально выпускаемые промышленностью фотодиоды, предназначенные для приема коротких лазерных импульсов, например фирмы HAMAMATSU, имеют целый ряд диаметров фоточувствительных площадок, в том числе 0,5 и 1,0 мм.This is necessary for receiving laser pulses reflected from the target when the target is angularly displaced relative to the optical axis of the sight. Let us evaluate the diameter of the photodiode for the following conditions: F = 200 mm, φ M = 5 ang. min The diameter of the photodiode is 0.58 mm. Photodiodes actually produced by the industry, designed to receive short laser pulses, for example, by HAMAMATSU, have a number of diameters of photosensitive sites, including 0.5 and 1.0 mm.
Использование новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемый оптический прицел, так как обеспечивается измерение текущей дальности до цели в режиме сопровождения, особенно быстролетящих и маневрирующих целей, и при движении носителя прицела за счет компенсации в дальномерном канале угловых ошибок сопровождения цели.The use of new elements and connections favorably distinguishes the proposed optical sight, since it provides the measurement of the current range to the target in tracking mode, especially of fast-flying and maneuvering targets, and when the sight carrier moves due to compensation in the range-finding channel of angular errors of tracking the target.
Claims (1)
где F - фокусное расстояние приемной оптической системы дальномерного канала;
φм - максимальная угловая ошибка сопровождения цели оптическим прицелом. An optical sight with a tracking rangefinder, comprising an optical-electronic module, in which a video sensor of the sighting channel and a rangefinder channel are located, consisting of a transmitting device including a connected laser emitter and an output optical system, and a receiving device including a series-connected receiving optical system, a photodetector and target range calculator, as well as guidance and stabilization drive, control signal conversion unit, target tracking automat, com sensors управления control of the drives and the target tracking automaton and a monitor, the output of the target channel video sensor being connected to the first input of the target tracking automaton, the second input of which is connected to the output of the target range calculator, the video output of the target tracking automaton is connected to the monitor input, and the digital output of the machine’s angular error signals target tracking is connected to the first input of the control signal conversion unit, the output of which is connected to the inputs of the guidance and stabilization drive, the outputs of which are mechanically inens with an optoelectronic module, the outputs of the sensors of the drive control commands and the target tracking automaton are connected to the second input of the control signal conversion unit, the third control input of the target tracking automaton and the control input of the laser emitter of the rangefinder channel, characterized in that the scaling unit is connected in series , an electronic control unit for an acousto-optical deflector, including a series-connected thermal compensation unit, an adder, two-channel synt A frequency meter and a two-axis acousto-optic deflector installed between the laser emitter and the output optical system of the transmitting device of the rangefinder channel, while the input of the two-coordinate acousto-optical deflector is connected to the output of the laser emitter, and the output of the two-coordinate acousto-optic deflector is connected to the input of the output optical system, the digital output of the angle signals errors of the target tracking machine is connected to the input of the scaling unit, the outputs of the electronic control unit I acoustooptic deflector connected to inputs xy acoustooptic deflector, the diameter d of the sensitive area of the photodiode ranging channel photodetector satisfies the condition d≥2F · φ m
where F is the focal length of the receiving optical system of the rangefinder channel;
φ m - the maximum angular error tracking the target with an optical sight.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121617/28A RU2410629C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Optical sight with tracking range finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121617/28A RU2410629C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Optical sight with tracking range finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2410629C1 true RU2410629C1 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=46308510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009121617/28A RU2410629C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Optical sight with tracking range finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410629C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478898C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of target identification and device to this end |
RU2549552C2 (en) * | 2012-04-19 | 2015-04-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of tracking aerial target and telescopic sight having tracking range finder for implementing said method |
-
2009
- 2009-06-08 RU RU2009121617/28A patent/RU2410629C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478898C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of target identification and device to this end |
RU2549552C2 (en) * | 2012-04-19 | 2015-04-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of tracking aerial target and telescopic sight having tracking range finder for implementing said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8451432B2 (en) | Laser spot tracking with off-axis angle detection | |
US9759522B2 (en) | Infrared laser automatic bore-sighting | |
US6549872B2 (en) | Method and apparatus for firing simulation | |
US9170069B1 (en) | Aimpoint offset countermeasures for area protection | |
CN201378019Y (en) | Semiconductor laser ranging sighting telescope for guns | |
US4695256A (en) | Method for practicing aiming with the use of a laser firing simulator and of a retroreflector on the target side, as well as firing simulator for carrying out this method | |
KR102323309B1 (en) | Boresight device and method | |
US5088659A (en) | Projectile equipped with an infrared search system at its bow | |
SE420766B (en) | ELDLEDNINGSANORDNING | |
US6469783B1 (en) | Solid state modulated beacon tracking system | |
US4253249A (en) | Weapon training systems | |
US4348939A (en) | Mechanical-optoelectronic angle comparator for determination of the angular position of a weapon mounted by a combat vehicle relative to the line of sight | |
RU2410629C1 (en) | Optical sight with tracking range finder | |
RU2335728C1 (en) | Optical-electronic search and tracking system | |
US4562769A (en) | Spatially modulated, laser aimed sighting system for a ballistic weapon | |
RU2549552C2 (en) | Method of tracking aerial target and telescopic sight having tracking range finder for implementing said method | |
RU2478898C1 (en) | Method of target identification and device to this end | |
IL225491A (en) | Optoelectronic device for observing and/or aiming at a scene comprising a rangefinder and related range-finding method | |
US3415157A (en) | Alignment control apparatus | |
RU2523446C2 (en) | Method for automated determination of coordinates of unmanned aerial vehicles | |
US7053993B2 (en) | Laser pointing sighting system with designator range finder | |
US10240900B2 (en) | Systems and methods for acquiring and launching and guiding missiles to multiple targets | |
RU2247921C2 (en) | Method for finding one's bearings on the ground and device for its realization | |
RU2573709C2 (en) | Self-guidance active laser head | |
US20230044032A1 (en) | Automatic multi-laser bore-sighting for rifle mounted clip-on fire control systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120628 |