Устройство адаптивной маскировки объектов
Владельцы патента RU 2703865:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к маскировке, а конкретно к устройствам маскировки стационарных или движущихся объектов, наблюдаемых на фонах земной поверхности, с помощью адаптивных маскировочных устройств, работающих в оптическом диапазоне длин волн. Устройство маскировки содержит последовательно соединенные цифровую камеру (1) с выносным объективом, ЭВМ (2), устройство управления яркостью и цветом (4) и блок коммутации (3) коллекторных электродов, соединенный со вторым и третьим выходами ЭВМ (2), многослойное покрытие (5), состоящее из последовательно расположенных слоя теплоизоляционного материала (6), слоя (7) диэлектрических люминесцентных красок, выполненных в виде чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, слоя (11) прозрачных эмиттерных электродов (12), (13), (14), электрически связанных с выходом устройства управления яркостью и цветом и выполненных в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета и электрически изолированных от полос других прозрачных эмиттерных электродов, расположенных над полосами красок другого цвета, слоя (15) прозрачного электрохромного материала, слоя (16) твердого электролита и слоя (17) прозрачных электроизолированных электродов коллекторных электродов, выполненных в виде матрицы размерностью M×N. 3 ил.
Изобретение относится к маскировке, а конкретно - к устройствам маскировки стационарных или движущихся объектов, наблюдаемых на фонах земной поверхности, с помощью адаптивных маскировочных устройств, работающих в оптическом диапазоне длин волн.
Известно устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2552978, F41H 13/00, 2014 г.), в котором за счет использования многослойного управляемого покрытия цвет и яркость маскировочного устройства адаптивно изменяются в соответствии с изменением цвета и яркости фона.
Основным недостатком данного устройства является неудовлетворительная (недостаточная) эффективность маскировки при нахождении объекта на пятнистом (неоднородном по цветовым и яркостным характеристикам) фоне.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2617157, F41H 13/00, 2016 г.), содержащее последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом и многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных слоя теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, выполненных в виде чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, слоя прозрачных эмиттерных электродов, выполненных в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета, и электрически изолированных от полос электродов, расположенных над полосами красок другого цвета, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, при этом прозрачные эмиттерные и коллекторный электроды электрически связаны с выходами устройства управления яркостью и цветом.
Основным недостатком прототипа, как и аналога, является неудовлетворительная эффективность маскировки при нахождении объекта на пятнистом (неоднородном по цветовым и яркостным характеристикам) фоне. Действительно, в известном устройстве требуемый цвет покрытия формируется путем аддитивного сложения пятен синего, зеленого и красного цветов. В зависимости от их соотношения покрытие приобретает определенный цвет, то есть по существу является однотонным. Однако в реальности, в большинстве случаев фон земной поверхности является пятнистым, и для скрытия объектов на таком фоне, как известно, разрабатываются рисунки деформирующего окрашивания (см. «Альбом образцов рисунков деформирующего окрашивания вооружения и военной техники». Часть 3. Бронетанковая техника и артиллерийское вооружение. М: Военное издательство, 1989 г. 64 с.), которые эффективны для конкретных фоновых ситуаций, но не обладают свойствами адаптации к их изменению.
Прототип, обеспечивающий адаптивную маскировку объектов на однотонном фоне (растительном, песчаном, снежном и др.) при наличии пятнистого (неоднородного по яркости) фона является неэффективным, особенно при движении объекта.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности маскировки за счет адаптивного изменения рисунка деформирующего окрашивания в соответствии с изменением цветовой и яркостной структуры неоднородного фона земной поверхности.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве адаптивной маскировки объектов, содержащем последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом, многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных слоя теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, выполненных в виде чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, слоя прозрачных эмиттерных электродов, электрически связанных с выходом устройства управления яркостью и цветом и выполненных в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета и электрически изолированных от полос других прозрачных эмиттерных электродов, расположенных над полосами красок другого цвета, слоя прозрачного электрохромного материала, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, слой прозрачного коллекторного электрода выполнен в виде матрицы электроизолированных электродов размерностью M×N и введен блок коммутации коллекторных электродов, соединенный со вторым и третьим выходами ЭВМ и имеющий M+N выходов, при этом m-й выход блока коммутации, где m=1…М, соединен со входами всех элементов соответствующей строки матрицы коллекторных электродов, а n-й выход блока коммутации, где n=1…N, соединен со входами всех элементов соответствующего столбца матрицы коллекторных электродов.
Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве цвет и яркость покрытия изменяется по сигналам от устройства управления яркости не по всему покрытию сразу, а в пределах отдельных фрагментов, занимаемыми прозрачными коллекторными электродами, последовательно друг за другом по строкам и столбцам матрицы коллекторных электродов, путем их коммутации по сигналам от блока коммутации. При этом сигналы от устройства управления яркости, определяющие цвет и яркость фрагмента покрытия, подаются синхронно с сигналами от блока коммутации коллекторных электродов, коммутируемые соответствующий фрагмент.
Таким образом обеспечивается повышение эффективности маскировки за счет адаптивного изменения рисунка деформирующего окрашивания в соответствии с изменением цветовой и яркостной структуры неоднородного фона земной поверхности.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство адаптивной маскировки объектов содержит цифровую видеокамеру с выносным объективом 1, ориентированным в направлении объекта и прилегающему к нему фона, соединенную с ЭВМ 2, выход 1 которой соединен с устройством управления яркостью и цветом пятен 4, а выходы 2 и 3 соединены с блоком коммутации коллекторов 3. Покрытие 5 состоит из слоя теплоизоляционного материала 6, слоя 7 диэлектрических люминесцентных красок синего 8, зеленого 9 и красного 10 цветов, слоя 11, состоящего из прозрачного эмиттерного электрода 12, расположенного над красками синего цвета, прозрачного эмиттерного электрода 13, расположенного над красками зеленого цвета, прозрачного эмиттерного электрода 14, расположенного над красками красного цвета, слоя прозрачного электрохромного материала 15, слоя твердого электролита 16, и слоя 17 прозрачных коллекторных электродов 17.1-1…17.M-N, выполненных в виде матрицы размерностью M×N, соединенных с выходами 1 и 2 блока коммутации коллекторов 3. Диэлектрические люминесцентные краски слоя 7 нанесены в виде чередующихся полос синего 8, зеленого 9 и красного 10 цветов, заполняющих всю маскируемую поверхность. Прозрачные эмиттерные электроды 12, расположенные над красками синего цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 13 и 14. Прозрачные эмиттерные электроды 13, расположенные над красками зеленого цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 12 и 14. Прозрачные эмиттерные электроды 14, расположенные над красками красного цвета, электрически соединены между собой и электрически изолированы от эмиттерных электродов 12 и 13. Три выхода электроизолированных прозрачных эмиттерных электродов 12, 13 и 14 подключены к выходам устройства 4. Схема размещения прозрачных коллекторных электродов 17.1-1…17.M-N в слое 17 и их подключение к блоку коммутации коллекторов 3 иллюстрируются фиг. 2. Прозрачные коллекторные электроды слоя 17 выполнены в виде матрицы 17.1-1…17.M-N, элементы которой представляют прилегающие друг другу пятна (в общем случае неправильной формы) таким образом, чтобы пятна (коллекторные электроды) могли образовывать заданные типовые схемы деформирующей окраски (см., например, «Альбом образцов рисунков деформирующего окрашивания вооружения и военной техники». Часть 3. Бронетанковая техника и артиллерийское вооружение. 64 с. Часть 4. Инженерная и автомобильная техника. 80 с. М: Военное издательство, 1989 г.) применительно к фоновым образованиям, на которых предполагается маскировать объект (фиг. 2а). По своей сути коллекторные электроды слоя 17 представляют собой фрагменты схем деформирующей окраски, реализуемой устройством на поверхности маскируемого объекта. При этом m-й выход блока коммутации, где m=1…М, соединен через логические умножители (конъюкторы) со входами всех элементов соответствующей строки матрицы коллекторных электродов, а n-й выход блока коммутации, где n=1…N, соединен через логические умножители (конъюкторы) со входами всех элементов соответствующего столбца матрицы коллекторных электродов (фиг. 2б). Номера строк матрицы прозрачных коллекторных электродов 17 соответствуют номерам выходов 1 блока коммутации коллекторов 3, а номера столбцов соответствуют номерам выходов 2 блока коммутации коллекторов 3. Например, первая строка матрицы 17 соответствует выходу 1.1 блока коммутации коллекторов 3, а первый столбец матрицы 17 соответствует выходу 2.1. Такое подключение коллекторных электродов 17.1-1…17.M-N к блоку коммутации коллекторов 3 обеспечивает коммутацию одного коллекторного электрода по номеру его строки (m) и номеру его столбца (n) при подачи управляющих сигналов на соответствующие этим номерам выход 1.m и выход 2.n блока коммутации коллекторов 3. При этом сокращается общее число соединений коллекторных электродов 17.1-1…17.M-N с блоком коммутации коллекторов 3. Так при прямом подключении требуется M×N соединений, а в представленной схеме число соединений равно M+N.
Матрица прозрачных коллекторных электродов может быть выполнена из пленки SnO2 или JnO2. (см. Оксидные электрохромные материалы. Межвуз. сб. научн. трудов. Рига: Изд-во ЛГУ им. П. Стучки. 1981. 154 с.).
В качестве блока коммутации коллекторов может быть использован демультиплексор, представляющий собой логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного входа на один из имеющихся выходов (см., например, Угрюмов В.П, Цифровая схемотехника: учебное пособие для вузов. - 3-е изд., переработанное и дополненное - СПб.: БХВ - Петербург, 2010. - 816 с.)
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Для обеспечения маскировки объекта на фоне с помощью видеокамеры 1 регистрируют изображение объекта и прилегающего к нему фона. По полученным изображениям фона в ЭВМ 2 анализируются характеристики фрагментов (пятен) фоновых образований (цвет, яркость и процентное содержание пятен) и выбирается из всех находящихся в памяти ЭВМ вариантов наиболее соответствующая зарегистрированным характеристикам фона схема деформирующей окраски, а также сравниваются цветовые и яркостные характеристики фрагментов фоновых образований и элементов поверхности объекта.
В соответствии с выбранной схемой деформирующей окраски в ЭВМ 2 последовательно для каждого отдельного фрагмента деформирующей окраски (то есть, для каждого коллекторного электрода 17.1-1…17.M-N) формируются и синхронно подаются сигналы управления с выхода 1 - в устройство управления яркостью и цветом 4, а с выходов 2 и 3 - в блок коммутации коллекторов 3. Формирование деформирующей окраски покрытия 5 иллюстрируется фиг. 3.
Блок коммутации коллекторов 3 последовательно коммутирует каждый коллектор 17.1-1…17.M-N в течение интервала времени Δt. Номер строки и номер столбца коллектора, требуемого для коммутации в каждый интервал времени Δt, задается управляющими сигналами, поступающими, соответственно, с выхода 2 и выхода 3 ЭВМ 2. Одновременно с коммутацией коллекторного электрода, в течение интервала времени Δt с выходов устройства управления яркостью и цветом 4 по команде от ЭВМ 2 на эмиттерные электроды 11 подаются управляющие сигналы, задающие яркость и цвет фрагмента деформирующей окраски покрытия 5, соответствующего коммутируемому коллекторному электроду. При наличии напряжения между эмиттерными электродами 11 и коммутируемым коллекторным электродом из слоя 17 электрохромный материал над цветными полосами 8, 9, 10 в пределах коммутированного коллекторного электрода приобретает серую окраску определенной плотности, за счет чего возрастают световые потери в слое 15. При этом с помощью зарегистрированного видеокамерой 1 изображения объекта и фона в ЭВМ 2 находят такое соотношение потерь в электрохромном материале над цветными полосами 8, 9, 10, чтобы цвет и яркость элемента покрытия соответствовала требуемым цвету и яркости фрагмента деформирующей окраски. В результате, в каждый интервал времени Δt формируется окраска одного фрагмента покрытия 5, определяемого положением коммутируемого в этом интервале времени коллекторного электрода. В течение интервала времени ΔT формируется деформирующая окраска всего покрытия 5. Затем процесс повторяется с начала до тех пор, пока требуется управление покрытием 5. Длительность интервала Δt должна обеспечивать отсутствие эффекта мерцания покрытия 5 при его наблюдении зрительным анализатором. Длительность этого интервала в соответствии с данными, приведенными в (см. https://yandex/ru/…vseozrenii ru/…chastota…melkanij) должна составлять 0,02…0,025 с.
Предлагаемой устройство по сравнению с прототипом является более эффективным за счет адаптивного изменения рисунка деформирующего окрашивания в соответствии с изменением цветовой и яркостной структуры неоднородного фона земной поверхности.
Так, если прототип позволяет осуществлять адаптивную маскировку стационарных или движущихся объектов на однотонном фоне, то есть, имеющим определенные цветовые и яркостные характеристики (растительный, пустынный и т.д.), то предлагаемое устройство предназначено для адаптивной маскировки на любом фоне, как однотонном, так и пятнистом. Действительно, если фон является однородным, то по команде от ЭВМ на эмиттерные электроды подаются управляющие сигналы, задающие одинаковые цвет и яркость для всех элементов матрицы коллекторных электродов, и покрытие приобретает однотонную окраску.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом является более эффективным за счет его универсальности.
Устройство адаптивной маскировки объектов, содержащее последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом, многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных слоя теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, выполненных в виде чередующихся цветных полос, равномерно заполняющих всю маскируемую поверхность объекта, слоя прозрачных эмиттерных электродов, электрически связанных с выходом устройства управления яркостью и цветом и выполненных в виде электрически соединенных полос, расположенных над полосами красок одного цвета и электрически изолированных от полос других прозрачных эмиттерных электродов, расположенных над полосами красок другого цвета, слоя прозрачного электрохромного материала, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, отличающееся тем, что слой прозрачного коллекторного электрода выполнен в виде матрицы электроизолированных электродов размерностью M×N и введен блок коммутации коллекторных электродов, соединенный со вторым и третьим выходами ЭВМ и имеющий M+N выходов, при этом m-й выход блока коммутации, где m=1…М, соединен со входами всех элементов соответствующей строки матрицы коллекторных электродов, а n-й выход блока коммутации, где n=1…N, соединен со входами всех элементов соответствующего столбца матрицы коллекторных электродов.
