Результат интеллектуальной деятельности: Способ коррекции артиллерийских снарядов

Изобретение относится к артиллерийским боеприпасам и может быть использовано для коррекции управляемых артиллерийских снарядов.

Известны способы коррекции артиллерийских снарядов, заключающиеся в том, что поражаемый объект облучают от источника лазерного излучения и по зоне максимальной интенсивности отраженного излучения корректируют траекторию снаряда. Выполняют так называемую «подсветку» объекта. При этом отраженное излучение принимают с помощью оптики. Такие снаряды известны под шифром «Сантиметр» и «Краснополь» (Каллистов А.А. Научно-исследовательский машиностроительный институт (НИМИ): Страницы истории, события, люди (1932-2002). - М.: ЦЭИ «Химмаш», 2002. - 236 с.: ил.).

Недостатком этих технических решений является сложность безопасного поиска и облучения цели на территории, занятой противником.

Известен способ коррекции снаряда, заключающийся в том, что перед выстрелом в память снаряда вводятся электронные координаты объекта. В процессе полета снаряд через глобальную систему навигации, например GPS, получает информацию о траектории его движения, и, за счет тормозных устройств во взрывателе, осуществляет коррекцию полета снаряда (Кузнецов Н.С. Некоторые перспективные направления работ в ОАО «НЛП «Дельта» // Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева» Боеприпасы - 2014, №2, с. 9-11).

Недостатком такого способа коррекции является то, что под воздействием радиоэлектронных помех система GPS не работает.

С целью обеспечения качественного повышения эффективности применения ствольной артиллерии при стрельбе с закрытых позиций штатными управляемыми боеприпасами из штатных орудий предлагается перед нанесением удара проводить разведку расположения целей противника на местности снарядами-разведчиками, имеющими баллистические характеристики, идентичные боевым снарядам, и на основе этих данных проводить коррекцию параметров стрельбы при нанесении огневого удара без использования системы «подсветки».

Коррекция траектории полета управляемого снаряда осуществляется за счет введения изображения местности с «целью-объектом» в память снаряда в виде полетного задания, и наведения этого снаряда на цель на основе сопоставления данных фактической регистрации изображения местности в зоне цели самим снарядом с изображением полетного задания.

Для получения достоверных данных о зоне попадания снарядов при стрельбе по заданным целям снаряд-разведчик имеет баллистические характеристики, идентичные боевым снарядам.

На высоте примерно 1000 м от уровня местности модули снаряда-разведчика с помощью дистанционного взрывателя и вышибного заряда выбрасываются из корпуса снаряда и опускаются на зону планируемого поражения боевыми снарядами при заданных параметрах стрельбы. Измерительный модуль выполняет несколько фотографий местности и передает полученные изображения в цифровом виде на модуль-ретранслятор, который, в свою очередь, по специальной радиолинии передает информацию на удаленную станцию приема. В измерительном модуле используется оптика с регистратором на ПЗС-матрице. Она обеспечивает разрешение на местности на хуже 0,3 м при высоте съемки с модуля 500 м.

На основании полученных фотоизображений выбирается зона объекта поражения и принимается решение о корректировке огня артиллерийским подразделением. При этом выполняется последовательность операций, поясняемая схемой, приведенной на фиг. 1.

На фиг. 1 дана схема расположения областей изображения местности в точке прицеливания на поверхности, где: ОЗ - область захвата; ТП – точка прицеливания; ТИ - текущее изображение; ЭП - эталонное поле; S - вектор сдвига; Z₁, Z₂ - координаты в картинной плоскости.

Алгоритм выполнения операций по коррекции с использованием технического зрения заключается в следующем. На фотоизображении местности в зоне цели (полученном от снаряда-разведчика в цифровом виде) выбирается участок с конкретной целью. В центре такого участка будет точка прицеливания снаряда (крест на фиг. 1). В память фотоприемного устройства снаряда перед выстрелом вводится электронное изображение участка местности в зоне цели, так называемое «эталонное поле» (ЭП на фиг. 1 - окантовано квадратом с белым фоном) с выделенным участком, ограниченным областью анализа (на фиг. 1 квадрат внутри эталонного поля) значительно меньшей, чем эталонное поле.

Управляемый снаряд с фотоприемной головкой фиксирует реальное изображение местности (область захвата ОЗ). Зона цели - ее текущее изображение (ТИ) при совмещении может не совпадать с центром эталонного поля (квадрат с пунктирным контуром на фиг. 1), а будет смещено на величину S (векторная величина). Изображение эталонного поля и текущего должно быть выполнено на одной и той же высоте по отношении к местности. Либо должны быть проведены работы по масштабированию изображений, выполненных на различных высотах с учетом параметров применяемой оптики. На основании полученных данных о величине S система коррекции снаряда выполнит действия по совмещению текущей точки прицеливания с эталонной. Эти операции будут выполняться до полного совмещения точек и тем самым точка взаимодействия снаряда с объектом будет максимально приближена к точке прицеливания, зафиксированной снарядом-разведчиком.

Алгоритм анализа изображений заключается в выполнении сравнений электронных изображений эталонной зоны с текущим изображением. Причем сравнение проводится последовательным перебором уровней сигналов с ячеек ПЗС-матрицы, входящих в область, ограниченную полем в виде круга с определенным количеством пикселей. За совпадающее изображение принимается ячейка с максимальным совпадением уровней. Кроме расстояния S определяется угол поворота ячейки в момент максимального совпадения уровней. А при корректировке смещений учитывается угол поворота снаряда (возникающий за счет вращения снаряда) за время обработки информации до выдачи команды на коррекцию.

Техническая реализация рассмотренного выше алгоритма выполняется за короткие промежутки времени измеряемыми микросекундами, так чтобы снаряд лишь незначительно изменил свое положение в пространстве. Анализ показывает, что существующая сегодня электронная элементная база позволяет реализовать рассмотренный алгоритм обработки.

Фотоприемное устройство и систему обработки информации представляется возможным разместить вместо «головки самонаведения» штатных управляемых снарядов типа «Сантиметр». С целью исключения работ по масштабированию эталонного изображения и текущего для анализа используются изображения, зарегистрированные на одной высоте над целью. При этом для измерения высоты могут использоваться различные цифровые высотомеры. Например, лазерные высотомеры (дальномеры) типа FLIR серии MLR-K. Это миниатюрные и легкие из имеющихся дальномеров на твердотельных лазерах с диапазоном измеряемой дальности в несколько километров. Они компактны, весят всего лишь 115 г и потребляют менее 1,5 ватт (в работе), что позволяет легко интегрировать их в переносные системы наведения.

Важно отметить, что при использовании эталонного изображения со снаряда-разведчика, имеющего баллистические характеристики, идентичные боевому снаряду, нет необходимости точно знать угол поворота реального изображения, полученного боевым снарядом от линии прицеливания, так как поиск цели будет осуществляться по «картинке» в памяти снаряда с точкой прицеливания в центре «картинки» (полетного задания).

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет выполнять управление снарядом на основе совмещения изображения местности, заложенного в память снаряда в виде полетного задания, с фактическим изображением, полученным снарядом при подлете к цели.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.