Способ определения принадлежности наземной техники к стороне - участнице военных действий по ее изображению на экране тепловизора
Способ предназначен для определения принадлежности любой наземной техники, находящейся в пределах прямой видимости абонента и в пределах действия тепловизора, к одному из трех классов: «свой», «союзник», «чужой», по наличию или отсутствию в отображении на экране тепловизора исследуемой единицы техники ясно различимого абонентом визуально универсального для любой техники одного класса оптического признака. Поверхность техники классов «свой» и «союзник» оснащена специальными покрытиями поверхности, исключающими ИК-излучение техники этих классов в окружающее пространство в определенных для данных классов, отличных друг от друга интервалах длин волн, отображается на экране тепловизора, попеременно принимающего излучение только в интервале длин волн, излучение в котором исключается покрытием техники класса «свой», либо только в интервале длин волн, излучение в котором исключается покрытием техники класса «союзник» как область экрана, не имеющая свечение, в отличие от отображения на экране тепловизора в виде тепловой сигнатуры с участками свечения различной яркости как поверхности техники класса «чужой», так и отображения любых других поверхностей излучающих в принимаемом тепловизором волновом интервале. 3 з.п. ф-лы.
Способ предназначен для визуального определения по отображению на экране тепловизора принадлежности, находящейся в пределах прямой видимости абонента и в пределах действия тепловизора бронетанковой, автомобильной и любой другой наземной техники к одному из трех классов: «свой», «союзник», «чужой».
Решение абонента о принадлежности исследуемой им единицы техники к одному из классов основывается на зрительном определении абонентом наличия или отсутствия в отображении на экране тепловизора исследуемой единицы техники ясно видимого универсального для любой техники одного класса оптического признака, позволяющего при наличии двух классов «свой» и «чужой» различить технику класса «свой» и технику класса «чужой», а при наличии третьего класса - «союзник», отличить технику класса «союзник» от техники классов «свой» и «чужой».
Из патента RU 2353892 C2, 27.04.2009 известен «Способ определения принадлежности наземной техники к стороне-участнице военных действий».
Поверхность техники класса «свой» оснащается покрытием со специальными оптическими свойствами, исключающим возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этого класса в определенном интервале длин волн. Отсутствие излучения техники класса «свой» в определенном интервале длин волн является признаком, отличающим ее от техники класса «чужой», излучающей в окружающее пространство в данном волновом интервале. Наличие или отсутствие ИК-излучения исследуемой единицы техники в интересующем интервале длин волн определяется абонентом посредством ИК-приемника, принимающего излучение только в том интервале длин волн, отсутствие излучения в котором определено в качестве отличительного признака техники класса «свой».
При наличии излучения исследуемой абонентом единицы техники в интересующем интервале длин волн ИК-приемником генерируется электрический сигнал, поступающий на устройство оповещения абонента, что означает принадлежность исследуемой единицы техники к классу «чужой». В отсутствие излучения исследуемой абонентом единицы техники в интересующем интервале длин волн электрический сигнал ИК-приемником не генерируется, сигнал на устройство оповещения абонента не поступает, что означает принадлежность исследуемой единицы техники к классу «свой».
При наличии класса «союзник» техника данного класса оснащается покрытием поверхности, исключающим возможность ИК-излучения в окружающее пространство в интервале длин волн, определенном для техники класса «союзник», что отличает технику этого класса от техники классов «свой» и «чужой», излучающей в окружающее пространство в волновом интервале, определенном для техники класса «союзник», а абонент оснащается двумя ИК-приемниками: первым, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «свой», и вторым, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «союзник». Сигналы о наличии излучения поверхности исследуемой абонентом единицы техники в интересующих интервалах длин волн от обоих приемников поступают на устройство оповещения абонента.
Комбинация наличия поступления или отсутствия поступления сигналов на устройство оповещения позволяет абоненту определить принадлежность исследуемой им единицы техники к одному из трех классов, так как при исследовании техники класса «чужой» сигналы поступают от обоих приемников, при исследовании техники класса «свой» только от второго приемника, а при исследовании техники класса «союзник» только от первого приемника.
Недостаток данного способа заключается в том, что загрязнение поверхности техники классов «свой» и «союзник», даже частичное, излучающее в широком интервале длин волн ИК-диапазона, включая и интервал длин волн, принимаемых приемником (приемниками) абонента, способно существенно осложнить или даже сделать невозможным применение данного способа, так как ИК-излучение загрязнения поверхности исследуемой единицы техники класса «свой» или класса «союзник», при поступлении этого излучения на приемник абонента, вызовет генерацию электрического сигнала так же, как излучение поверхности техники класса «чужой», что приведет к неверному решению абонента о принадлежности исследуемой им единицы техники класса «свой» или класса «союзник» к классу «чужой».
Задача состоит в исключении влияния ИК-излучения частичного загрязнения поверхности наземной техники классов «свой» и «союзник», оснащенной специальным покрытием поверхности, исключающим возможность ИК-излучения техники этих классов в окружающее пространство в определенных интервалах длин волн, на правильность определения посредством ИК-принимающего устройства отсутствия излучения самой поверхности техники данных классов в установленных для техники этих классов интервалах длин волн, т.е. в исключении влияния частичного загрязнения поверхности наземной техники классов «свой» и «союзник» на правильность определения абонентом принадлежности техники данных классов к своим классам.
«Особенность наблюдения в ИК-области спектра состоит в отсутствии темного фона - все окружающие тела испускают тепловое излучение…» (Физический энциклопедический словарь под ред. А.М.Прохорова, Москва, 1983 г., стр.745).
Поставленная задача разрешается тем, что прием ИК-излучения исследуемой единицы наземной техники осуществляется абонентом посредством тепловизора (тепловизионного прицела), принимающего ИК-излучение только в том интервале длин волн, излучение в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «свой», а при наличии класса - «союзник», кроме того, дополнительно посредством тепловизора, принимающего ИК-излучение только в том интервале длин волн, излучение в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник».
Техника класса «свой» на экране тепловизора, принимающего излучение исключительно в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором обеспечивается специальным покрытием поверхности техники класса «свой», а также техника класса «союзник» на экране тепловизора, принимающего ИК-излучение только в том интервале длин волн, излучение в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник», отобразится в виде не имеющего свечения силуэта исследуемой единицы техники, на фоне свечения на экране тепловизора любых прочих отображаемых на нем поверхностей, излучающих в интервале длин волн, принимаемых тепловизором (поверхность объектов на окружающей местности и сама окружающая местность), излучение которых попадает в объектив тепловизора.
Поверхность техники класса «чужой», излучающая в интервале длин волн, принимаемых и первым и вторым тепловизором, отобразится на экранах обоих тепловизоров в виде тепловой сигнатуры с участками свечения различной яркости, характеризующей температуру различных участков ее поверхности. Тепловая сигнатура техники класса «чужой» с участками свечения различной яркости ясно отличима визуально на экране тепловизора от не имеющего свечения силуэта техники класса «свой» или техники класса «союзник».
Технический эффект заключается в отсутствии свечения на экране тепловизора, принимающего излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «свой» области экрана, на которой отображается проекция поверхности техники класса «свой» на матрицу тепловизора. При наличии класса «союзник» не будет иметь свечения область экрана тепловизора, принимающего излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «союзник», на которой отображается проекция на матрицу тепловизора поверхности техники класса «союзник».
При наличии частичного загрязнения поверхности наземной техники класса «свой» загрязненные участки поверхности техники данного класса, излучающие в широком интервале длин волн, в том числе и в интервале длин волн, принимаемых тепловизором, отобразятся на экране тепловизора, принимающего излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «свой» с яркостью, характеризующей их температуру, тогда как незагрязненная поверхность исследуемой абонентом единицы техники класса «свой», не имеющая ИК-излучения в интервале длин волн, принимаемых тепловизором, отобразится на экране тепловизора в виде участков, не имеющих свечения, как поверхность, теплового излучения не имеющая, т.е. поверхность с температурой, равной абсолютному нулю, что невозможно ни для какого участка поверхности техники класса «чужой» ни при каких обстоятельствах, включая охлаждение тех или иных пространств ее корпуса, оказывающее влияние на тепловую сигнатуру ее поверхности.
При наличии частичного загрязнения поверхности наземной техники класса «союзник» незагрязненная поверхность техники данного класса на экране тепловизора, принимающего ИК-излучение только в том интервале длин волн, излучение в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник», также отобразится в виде участков, не имеющих свечения.
Оснащение абонента двумя тепловизорами, один из которых принимает излучение только в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором установлено в качестве отличительного признака техники класса «свой», и другого принимающего излучение только в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором установлено в качестве отличительного признака техники класса «союзник», или одним тепловизором со сменяющими друг друга на его объективе оптическими фильтрами: одним фильтром, пропускающим ИК-излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «свой», и вторым фильтром, пропускающим ИК-излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «союзник», позволит абоненту визуально по отображению на экране тепловизора исследуемой единицы техники отличить технику классов «свой» и «союзник» друг от друга, а также отличить технику обоих этих классов от наземной техники класса «чужой», излучающей в тех интервалах длин волн отсутствие ИК-излучения, в которых определено как универсальный отличительный признак техники классов «свой» и «союзник», и вследствие наличия такого ИК-излучения техники класса «чужой», отображающейся на экранах обоих тепловизоров в виде тепловой сигнатуры с участками свечения различной яркости.
Определение абонентом принадлежности исследуемой единицы наземной техники к тому или иному классу осуществляется следующим образом.
Признаком, различающим наземную технику классов: «свой», «союзник», «чужой», является наличие или отсутствие ИК-излучения техники этих классов в определенных интервалах длин волн.
Наземная техника, входящая в класс «свой», оснащена покрытием поверхности со специальными оптическими свойствами, назначение которого предотвратить ИК-излучение в окружающее пространство техники, входящей в этот класс в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором определено для техники класса «свой» в качестве универсального отличительного признака.
Наземная техника, входящая в класс «союзник», оснащена покрытием поверхности со специальными оптическими свойствами, назначение которого предотвратить ИК-излучение в окружающее пространство техники данного класса в интервале длин волн, отсутствие излучения в котором определено для техники класса «союзник» в качестве универсального отличительного признака не совпадающем с отличительным волновым интервалом, установленным для техники класса «свой».
Наземная техника, излучающая окружающее пространство в тех интервалах длин ИК-волн, излучение в которых исключается наличием покрытий поверхности техники классов «свой» и «союзник», определяется как техника, относящаяся к классу «чужой».
Абонент для определения принадлежности исследуемой им единицы наземной техники к одному из двух классов: «свой» или «чужой» оснащается тепловизором (Физический энциклопедический словарь под ред. А.М.Прохорова. Москва 1983 г., стр.745), принимающим излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием техники класса «свой».
Для обеспечения поступления на светочувствительную матрицу тепловизора ИК-излучения только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием техники класса «свой», объектив тепловизора, принимающего излучение в широком диапазоне длин волн, может быть оснащен оптическим фильтром, пропускающим излучение только в том интервале длин волн, излучение в котором исключается специальным покрытием техники класса «свой».
Поток фотонов ИК-излучения от исследуемой абонентом единицы техники через объектив поступает на светочувствительные элементы матрицы тепловизора. Светочувствительный элемент матрицы (пиксель) представляет собой датчик фотонов, преобразующий интенсивность светового потока (т.е. число фотонов, падающих на его площадь) в электрический сигнал, воспроизводящийся на экране тепловизора после усиления в виде светящейся точки. Ярость точки на экране тепловизора соответствует интенсивности излучения проецируемой на экран точки исследуемого объекта (Политехнический словарь под ред. Ю.А Ишменского. Москва 1989 г., стр.524).
В отсутствие ИК-излучения от проецируемой на матрицу тепловизора точки исследуемого объекта, т.е. в отсутствие поступления фотонов от данной точки на светочувствительный элемент матрицы тепловизора, электрический сигнал в данном светочувствительном элементе не генерируется, и, следовательно, данная точка исследуемого объекта отобразится на экране тепловизора как точка, не имеющая свечения.
Не имеющие свечения точки формируют на экране тепловизора отображение поверхности техники класса «свой» в виде не имеющего свечения силуэта исследуемой абонентом единицы техники, на фоне свечения с той или иной яркостью отображения поверхностей всех окружающих данную единицу техники объектов, включая и поверхность, на которой находится исследуемая абонентом единица техники, а при наличии частичного загрязнения поверхности техники класса «свой», не имеющие свечения точки формируют на экране тепловизора отображение незагрязненных участков поверхности техники класса «свой», хорошо различимых на экране тепловизора на фоне свечения с той или иной яркостью отображения иных поверхностей.
Отсутствие поступления электрического сигнала от светочувствительного элемента матрицы тепловизора - объективный и возможный для приборной регистрации фактор. Регистрация отсутствия электрических сигналов от некоторой части светочувствительных элементов матрицы тепловизора, с одновременной регистрацией электрических сигналов от другой, оставшейся части светочувствительных элементов матрицы тепловизора, позволяет автоматизировать определение принадлежности исследуемой абонентом единицы наземной техники к тому или иному классу, исходя из того, что при исследовании техники класса «свой» (или «союзник») картина генерации электрических сигналов в светочувствительных элементах матрицы тепловизора будет принципиально именно такой.
Единица техники класса «чужой» излучает в интервале длин ИК-волн, принимаемых тепловизором, поток фотонов от поверхности исследуемой единицы техники данного класса через объектив поступает на светочувствительные элементы матрицы тепловизора, которые преобразуют световой поток в электрические сигналы, воспроизводящиеся после усиления на экране тепловизора в виде светящихся точек, яркость которых соответствует интенсивности ИК-излучения проецируемых на матрицу тепловизора соответствующих точек исследуемого объекта. Точки различной яркости свечения формируют на экране тепловизора отображение поверхности техники класса «чужой» в виде характерной для данного типа техники (танк, бронетранспортер, автомобиль и т.п.) тепловой сигнатуры, с участками свечения различной яркости, характеризующей температуру того или иного участка поверхности исследуемой единицы техники данного класса.
Для обеспечения определения абонентом исследуемой наземной техники к трем классам: «свой», «союзник», «чужой» абонент оснащается либо двумя тепловизорами, первым, принимающим излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «свой», и вторым, принимающим излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник», либо одним тепловизором, объектив которого оснащен двумя сменяющими друг друга оптическими фильтрами, первым пропускающим излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «свой», и вторым, пропускающим излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник».
На экране тепловизора, принимающего излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «свой» или оснащенного фильтром, пропускающим излучение только в волновом интервале, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «свой», техника класса «свой», не имеющая ИК-излучения в волновом интервале, принимаемом тепловизором, отобразится в виде не имеющего свечения силуэта исследуемой единицы техники, а при наличии частичного загрязнения поверхности, исследуемой абонентом единицы техники класса «свой» на экране тепловизора, не имеющем свечения, отобразятся незагрязненные участки ее поверхности, т.е. частично загрязненная единица техники класса «свой» отобразится на экране тепловизора как тепловая сигнатура исследуемой единицы техники с участками, не имеющими свечения.
На экране тепловизора, принимающего излучение только в том интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник» или оснащенного фильтром, пропускающим излучение только в волновом интервале, возможность излучения в котором исключается специальным покрытием поверхности техники класса «союзник», техника класса «союзник», не имеющая ИК-излучения в интервале длин волн, принимаемых тепловизором, отобразится как не имеющий свечения силуэт исследуемой единицы техники, а при наличии частичного загрязнения поверхности, исследуемой абонентом единицы техники класса «союзник», на экране тепловизора, не имеющем свечения, отобразятся незагрязненные участки ее поверхности, т.е. частично загрязненная единица техники класса «союзник» отобразится на экране тепловизора как тепловая сигнатура исследуемой единицы техники с участками, не имеющими свечения.
Техника класса «чужой», излучающая в интервалах длин ИК-волн принимаемых и первым и вторым тепловизором, отобразится на экране обоих тепловизоров в виде тепловой сигнатуры с участками свечения различной яркости.
Заявленный способ позволяет абоненту в пределах его прямой видимости и в пределах действия тепловизора, за короткий период времени, в любое время суток и в условиях плохой видимости, определить принадлежность любой исследуемой им единицы наземной техники к одному из трех классов: «свой», «союзник» или «чужой», и тем самым разрешает проблему «дружественного огня», дает тактическое преимущество перед противником на поле боя, предоставляет дополнительные возможности при решении задач по сбору разведывательной информации.
1. Способ определения принадлежности наземной техники к стороне - участнице военных действий по ее изображению на экране тепловизора, включающий оснащение поверхности техники класса «свой» покрытием, исключающим возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этого класса, в определенном интервале длин волн, в отличие от техники класса «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале, абонента, определяющего принадлежность техники к классу, оснащенного ИК-принимающим устройством, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «свой», отличающийся тем, что абонента, определяющего принадлежность техники к классу, в качестве ИК-принимающего устройства оснащают тепловизором, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «свой».
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абонента, определяющего принадлежность техники к классу, оснащают тепловизором, объектив которого оснащен оптическим фильтром, пропускающим ИК-излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием техники класса «свой».
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность техники класса «союзник» оснащают покрытием, исключающим возможность ИК-излучения в окружающее пространство техники этого класса в определенном для этого класса интервале длин волн, в отличие от техники классов «свой» и «чужой», излучающей в окружающее пространство в этом волновом интервале, а абонента, определяющего принадлежность техники к классу, дополнительно оснащают вторым тепловизором, принимающим излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «союзник».
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что абонента, определяющего принадлежность техники к классу, оснащают тепловизором, объектив которого оснащен двумя сменяющими друг друга оптическим фильтрами, первым фильтром, пропускающим ИК-излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «свой», и вторым фильтром, пропускающим ИК-излучение только в интервале длин волн, возможность излучения в котором исключается покрытием поверхности техники класса «союзник».
