Устройство формирования и управления прицельными шкалами
Владельцы патента RU 2700034:
Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (RU)
Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано в различных прицельно-наблюдательных приборах, оснащенных как оптическими, так и тепловизионными прицельно-наблюдательными каналами. Прибор содержит механизм баллистик, предназначенный для ввода углов прицеливания в оптическом канале, аналоговый потенциометр, фильтр низких частот, микроконтроллер и двигатель сеток с собственным блоком управления, тепловизионный прицельно-наблюдательный канал, а для формирования на микродисплее прицельных знаков и шкал тепловизионного канала и обеспечения управления знаками и шкалами применяются тепловизионный модуль и микродисплей. В случае передачи видеосигнала в цифровом формате используется преобразователь видеосигнала LVDS/TTL, программируемая логическая интегральная схема ПЛИС, микроконтроллер и оперативное запоминающее устройство ОЗУ, а в случае передачи видеосигнала в аналоговом формате - схема выделения синхронизации, ОЗУ, микроконтроллер, ПЛИС и схема добавления прицельных знаков и шкал. Изобретение обеспечивает исключение ручного управления вводом углов прицеливания, повышение точности совмещения прицельных знаков и шкал, а также формирование прицельных знаков и шкал и автоматическое управление знаками и шкалами в оптико-электронных трактах. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в различных прицельно-наблюдательных приборах объектов военной техники, оснащенных как оптическими, так и тепловизионными прицельно-наблюдательными каналами.
Известен прибор наблюдения-прицел ТКН-4ГА для работы на объектах бронетанковой техники днем и ночью по наземным и по воздушным объектам в двух спектральных диапазонах - в видимом от 0,48 до 0,65 мкм и в видимом и ИК диапазоне от 0,40 до 0,90 мкм (А.В. Медведев, А.В. Гринкевич, С.Н. Князева «Практические достижения в технике ночного видения». ОАО «Ростовский оптико-механический завод», ОАО «Ярославский полиграфкомбинат», 2009 год, стр. 835, рис. 11.2.1.4), содержащий специальное устройство, предназначенное для ввода углов прицеливания - механизм баллистик. В состав механизма входят две стеклянные сетки с нанесенными на них прицельными знаками и шкалами. На неподвижной сетке нанесен прицельный индекс, а на подвижной - прицельные шкалы. Сетки установлены в собственных оправах. Управление сетками осуществляется вращением рукоятки, расположенной на приборной панели, при этом вращательное движение рукоятки преобразуется в поступательное движение подвижной сетки при помощи пары зубчатых колес и специального винтового механизма.
Недостатком такого устройства ввода углов прицеливания является наличие ручного управления, снижающего точность совмещения штрихов подвижных и неподвижных шкал, а также невозможность его применения в оптико-электронных каналах, в которых прицельные шкалы формируются на экране электронного визуализатора изображения дисплейного типа.
Задачей настоящего изобретения является исключение ручного управления вводом углов прицеливания, повышение точности совмещения прицельных знаков и шкал, а также формирование прицельных знаков и шкал и обеспечение автоматического управления знаками и шкалами в оптико-электронных трактах прицельно-наблюдательных каналов.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в приборе наблюдения - прицеле, содержащем устройство, предназначенное для ввода углов прицеливания в оптическом канале - механизм баллистик, дополнительно применены аналоговый потенциометр, фильтр низких частот, микроконтроллер и двигатель сеток с собственным блоком управления, кроме того добавлен тепловизионный прицельно-наблюдательный канал, при этом для формирования на микродисплее прицельных знаков и шкал тепловизионного канала и обеспечения управления знаками и шкалами в приборе наблюдения-прицеле применены тепловизионный модуль и микродисплей, а также: в случае передачи видеосигнала в цифровом формате - преобразователь видеосигнала LVDS/TTL, программируемая логическая интегральная схема ПЛИС, микроконтроллер и оперативное запоминающее устройство ОЗУ; в случае передачи видеосигнала в аналоговом формате - схема выделения синхронизации, ОЗУ, микроконтроллер, ПЛИС и схема добавления прицельных знаков и шкал.
Функциональная схема управления прицельными знаками и шкалами оптического канала показана на фигуре 1.
Функциональная схема формирования прицельных знаков и шкал тепловизионного канала с видеосигналом в цифровом формате показана на фигуре 2.
Функциональная схема формирования прицельных знаков и шкал тепловизионного канала с видеосигналом в аналоговом формате показана на фигуре 3.
Принцип действия заявляемого устройства формирования прицельных знаков и шкал и управления знаками и шкалами состоит в следующем.
Для оптического прицельно-наблюдательного канала: данные о положении прицельных шкал определяются с помощью аналогового потенциометра 1, установленного в механизм управления двигателем сеток 11. Сигнал из аналогового потенциометра 1 через фильтр низких частот 2 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3 микроконтроллера 4. Полученный в результате преобразования АЦП цифровой сигнал проходит дополнительную процедуру цифровой медианной фильтрации в медианном фильтре 5 и поступает на сумматор 6, работающий по схеме скользящего окна, который формирует среднее значение суммы пятидесяти последних значений результатов преобразования АЦП, улучшая качество получаемых данных и уменьшая погрешность, вызванную преобразованием АЦП и низкочастотными помехами аналогового сигнала. После этого модуль 7 делением получившейся суммы на 50 вычисляет текущее значение положения сеток оптического канала, которое в модуле вычисления значения сеток 9 сравнивается с расчетным значением, выданным модулем определения баллистической поправки 8. По полученному результату сравнения в модуль 10 управления двигателем сеток 12 подается команда на движение или остановку подвижной сетки механизма баллистик, при этом движение может осуществляться в двух направлениях в зависимости от команды с модуля определения значения сеток.
Для тепловизионного прицельно-наблюдательного канала с видеосигналом в цифровом формате: тепловизионный модуль 13 передает видеосигнал в формате LVDS. С помощью микросхемы конвертера 14 сигнал форма LVDS преобразуется в сигнал формата TTL и поступает на модуль контроля кадра 15 в составе ПЛИС 16 по параллельной цифровой 21-разрядной шине. Модуль контроля кадра анализирует получаемую с тепловизионного модуля информацию, выделяя из нее данные о значении пикселей видимого изображения, а также фильтруя интервалы гашения кадровой и строчной синхронизации. Счетчик пикселей 17 определяет номер текущего видимого пикселя и направляет информацию в анализатор маски пикселя 18. Анализатор маски считывает из буфера маски 19 бит маски текущего пикселя. В случае, если бит маски равен 1, анализатор маски пикселя закрашивает текущий пиксель в схеме добавления прицельных знаков и шкал, меняя его цвет. Определение цвета сеток осуществляется посредством модуля определения цвета пикселя маски 20. Цвет текущего пикселя определяется либо автоматически с использованием анализатора цвета фона 21, как наиболее контрастное значение относительно цвета окружающего пиксель фона, либо принудительно командой от микроконтроллера 4. Маска изображения сеток формируется микроконтроллером и передается модулем работы с системной 32-х разрядной шиной микроконтроллера 22 совместно с управляющими командами в буфер маски 19. Сформированное изображение с добавленными контрастными прицельными знаками и шкалами поступает в модуль формирования буфера кадра 23, который попиксельно формирует кадр изображения и производит его запись в ОЗУ 24. ПЛИС посредством функционирования модуля работы с системной шиной ОЗУ 25 производит запись и чтение кадра с микросхемы ОЗУ. Формирователь выходного изображения 26 считывает из ОЗУ актуальный полный кадр и формирует выходной цифровой видеосигнал формата ВТ.656, подаваемый на микродисплей 27 и видеовыход 28.
Для тепловизионного прицельно-наблюдательного канала с видеосигналом в аналоговом формате: тепловизионный модуль 13 передает видеосигнал в формате PAL. Схема выделения кадровой и строчной синхронизации 29 выделяет из видеосигнала тепловизионного модуля и передает на ПЛИС 16 кадровую VS и строчную HS синхронизацию. Одновременно с этим модуль контроля пиксельной синхронизации 30 с помощью делителя частоты формирует в ПЛИС сигнал пиксельной синхронизации PS. Сигналы HS, VS и PS поступают на счетчик пикселей 17, который определяет номер текущего пикселя изображения и передает информацию на модуль установки знаков и шкал 31. Модуль установки знаков и шкал считывает из ОЗУ 24 бит маски текущего пикселя. В случае, если бит маски равен 1, модуль установки сеток выдает сигнал на отображение (закраску) текущего пикселя на схему добавления прицельных знаков и шкал 32. Цвет текущего пикселя (черный или белый) определяется считыванием данных модуля определения цвета знаков и шкал 33. Маска изображения сеток формируется микроконтроллером 4 и совместно с управляющими командами передается на ПЛИС по 32-х разрядной системной шине. Для работы с микроконтроллером на ПЛИС используется модуль работы с системной шиной микроконтроллера 22. Посредством модуля работы с системной шиной ОЗУ 25 ПЛИС производит запись маски в микросхему ОЗУ. Сформированное изображение поступает в схему добавления прицельных знаков и шкал 32, в которой формируется полный кадр изображения с добавленными прицельными знаками и шкалами и выходным цифровым видеосигналом формата PAL, после чего полный кадр подается на микродисплей 27 и видеовыход PAL 34.
Применение заявляемого устройства формирования и управления прицельными шкалами позволяет исключить ручное управление вводом углов прицеливания, реализовать задачу обеспечения точности совмещения прицельных знаков и шкал, формировать прицельные знаки и шкалы в оптико-электронных трактах прицельно-наблюдательных каналов, а также осуществлять управление прицельными знаками и шкалами прицельных каналов любого типа в автоматическом режиме, в том числе в условиях необитаемых боевых отделений объектов ВТ.
Прибор наблюдения-прицел, содержащий устройство, предназначенное для ввода углов прицеливания в оптическом канале - механизм баллистик, и отличающийся тем, что в канале дополнительно применены аналоговый потенциометр, фильтр низких частот, микроконтроллер и двигатель сеток с собственным блоком управления, а также добавлен тепловизионный прицельно-наблюдательный канал, содержащий фотоприемное устройство и микродисплей, при этом для формирования на микродисплее прицельных знаков и шкал и обеспечения управления знаками и шкалами в приборе наблюдения-прицеле применены: в случае передачи видеосигнала в цифровом формате - преобразователь видеосигнала LVDS/TTL, программируемая логическая интегральная схема ПЛИС, микроконтроллер и оперативное запоминающее устройство ОЗУ; в случае передачи видеосигнала в аналоговом формате - схема выделения синхронизации, ОЗУ, микроконтроллер, ПЛИС и схема добавления прицельных знаков и шкал.
