Результат интеллектуальной деятельности: Способ противодействия телевизионной разведке

Способ относится к области военного дела, а именно к маскировке военных объектов и противодействию телевизионной разведке, путем скрытия объекта разведки изображением подстилающей поверхности или ложного объекта. Может быть использован для маскировки объемных и площадных военных объектов, вооружения и военной техники.

Известен способ маскировки объектов посредством устройства [1] - маскировочного покрытия - аналог, включающего закрепленные на сетчатой основе полосы светоотражающей пленки, которые могут иметь правильную или неправильную геометрическую форму, где светоотражающая пленка окрашена в цвет, преобладающий в маскируемом объекте.

Недостатками реализации данного способа маскировки с предлагаемым устройством является то, что попадание естественного или искусственного света на светоотражающую пленку, учитывая хаотичное движение элементов устройства под воздействием воздушного потока, что указано в [1], может создать хаотичное появление световых бликов на маскируемом объекте. Подобные световые блики, на фоне подстилающей поверхности без таковых, будут являться демаскирующим признаком для объекта разведки. Кроме того достигаемый технический результат по искажению трехмерного изображения маскируемого объекта, без учета фона подстилающей поверхности, что указано в [1], только затруднит распознавание объекта, а скрыть объект разведки не позволит.

Наиболее близким к заявленному способу является маскировка объектов посредством устройства для быстрого камуфляжа [2] - прототип, состоящего из множества гибких модульных экранов, расположенных рядом друг с другом, с системой фиксации, позволяющей оперативно разворачивать предложенное устройство на объекте разведки.

Недостатками реализации данного способа маскировки с предлагаемым устройством является то, что не указано, какими цветами необходимо формировать пятна неправильной формы, их линейные размеры и формы границ на модульных экранах. Известно, что оптическая система независимо от ее разрешающей способности способна фиксировать цветовой контраст между маскировочным покрытием и подстилающей поверхностью, на котором наблюдается маскируемый объект. Выбор цветов окраски модульных экранов, учитывая только окрас маскируемого объекта (без учета фона подстилающей поверхности, определенных линейных размеров и формы границ самих пятен окраски), приведет к появлению демаскирующих признаков, распознаванию и вскрытию объекта разведки.

Общим существенным признаком известного и заявляемого способа маскировки является скрытие объекта разведки, используя гибкие экраны (элементы), расположенные рядом друг с другом.

Требуемым техническим результатом заявляемого способа является повышение качества маскировки объектов от средств телевизионной разведки, как следствие - снижение вероятности обнаружения и распознавания объекта разведки.

Достижение технического результата заявляемого способа обеспечивается маскировочным покрытием, которое выполнено на основе расчетов размера и формы его элементов, ширины, толщины и вариантов ориентации слоя линзового растра, печати на них изображения подстилающей поверхности или ложного объекта и покрытия слоем линзового растра. Технический результат достигается конструктивными особенностями элементов маскировочного покрытия, выбором количества ориентаций линзового растра, его размерами, а также построением стерео-варио изображения подстилающей поверхности или ложного объекта.

I. Определение линейных размеров элементов маскировочного покрытия, их формы и количества. Конструктивное выполнение элементов маскировочного покрытия обусловлено разрешающей способностью средства телевизионной разведки и выбором вариантов ориентации линзовых растров в плоскости. Выбор оптимальной формы элементов маскировочного покрытия определяется из отношения максимально полезного использования единицы площади с минимальным расходом материала при изготовлении, которой является правильный шестигранник. Элементы маскировочного покрытия выполнены из полимерного материала (например, элементоорганических полимеров с высокой термо- и морозостойкостью) и эластично соединены между собой. На фиг. 1 приведен пример конструктивного выполнения комплекта маскировки с 4-х вариационным размещением линзовых растров, где:

1 - геометрическая интерпретация разрешающей способности средства разведки (пиксела изображения получаемого техническим средством телевизионной разведки);

2 - взаимное расположение элементов с линзовым растром ориентированным на 360°(0°), 180° и 90°, 270°;

3 - взаимное расположение элементов с линзовым растром ориентированным на 45°, 225° и 135°, 215°;

4 - вариант расположения (ориентации относительно средства разведки) линзового растра, с критическими углами, при которых стерео-варио эффект не наблюдается.

Размеры одного элемента обуславливаются разрешающей способностью 1 средства телевизионной разведки и количеством вариантов ориентации линзового растра элементов маскировочного покрытия. Расчет длины стороны элемента проводится по формуле:

где R_c - разрешающая способность средства телевизионной разведки, см; n - количество вариантов ориентации линзовых растров в плоскости.

Общее количество элементов маскировочного покрытия определяется исходя из габаритных характеристик объекта разведки (класса объектов) и линейных размеров одного элемента.

II. Выбор количества вариантов ориентации линзового растра и его толщины. Варианты ориентации линзовых растров 2, 3 и их количество n определяется для обеспечения поддержания стерео-варио эффекта при любых углах визирования объекта средством телевизионной разведки [3]. Учитывая, что ориентация линзового растра 4 определяет угол обзора, в котором стерео-варио эффект будет реализован, выбирается минимально необходимое количество вариантов ориентации линзовых растров n, обеспечивающее наблюдение стрео-варио эффекта, а именно в направлении пар углов: 360°(0°) - 180°; 90° - 270°; 45° - 225°; 135° - 215° и можно считать равным 4.

Толщина линзового растра зависит от угла обзора ведения разведки (в котором необходимо реализовать стерео-варио эффект) и ширины одной линзы [4]. На фиг. 2 показан угол обзора линзового растра стерео-варио изображения, где:

5 - слой линзового растра на элементе комплекта маскировки;

6 - угол обзора линзового растра, γ, град;

7 - мнимое стерео-варио изображение подстилающей поверхности или ложного объекта;

8 - полимерный слой с напечатанным изображением подстилающей поверхности или ложного объекта.

Толщина линзового растра 5 вычисляется по формуле [4]:

где ρ - ширина одной линзы, мм; γ - угол обзора линзового растра 6, град (равен углу обзора ведения разведки).

III. Построение стерео-варио изображения. Стерео-варио изображение 7 на каждом элементе обеспечивает единую цельную картину подстилающей поверхности (ложного объекта) при совмещении всех элементов маскировочного покрытия. Стерео-варио изображение подстилающей поверхности (ложного объекта) выполняется с эффектом морфинга, анимации, зума или флипа, либо их сочетаний [5], в зависимости от конфигурации скрываемого объекта, угла обзора ведения разведки, характера подстилающей поверхности (имитируемого ложного объекта) и печатается на полимерном слое 8.

Для построения стерео-варио изображения определяется минимальное количество слоев-изображений для стерео-варио эффекта на всем участке угла обзора средства разведки, с проведением корреляции этих изображений относительно размещения маскировочного покрытия на объекте разведки.

Для расчета необходимого количества изображений, используемых при формировании стерео-варио эффекта, определяется максимальное количество ракурсов съемки средства разведки [3, 5, 6] на всем участке угла обзора средства разведки. На фиг. 3 приведено взаимное пространственное расположение объекта и средства разведки, где:

9 - количество ракурсов съемки средства разведки на всем участке угла обзора γ ведения разведки, N_k;

10 - объект разведки;

11 - техническое средство разведки;

12 - расстояние, на котором объект разведки наблюдаем для средства разведки, L, км;

13 - высота ведения разведки, Н, км;

14 - угол обзора ведения разведки, γ, рад.

Максимальное количество кадров 9 объекта разведки 10 техническим средством разведки 11 (количество ракурсов или возможных кадров) определяется из отношения количества кадров в единицу времени (скорости съемки) на участке при котором объект разведки наблюдаем 12 для средства разведки к скорости перемещения технического средства разведки, и вычисляется по формуле:

где L - расстояние, на котором объект разведки наблюдаем для средства разведки 12, км; ν_k - скорость съемки, кадр/сек; - скорость перемещения технического средства разведки, км/с.

Расстояние, на котором объект разведки наблюдаем для средства разведки 12 зависит от высоты ведения разведки 13 и угла обзора ведения разведки 14, и вычисляется по формуле:

где γ - угол обзора ведения разведки 14, рад.; Н - высота ведения разведки 13, км; R_З - радиус Земли, км.

Таким образом, минимальное количество слов-изображений для стерео-варио эффекта определяется через отношение количества возможных кадров средства разведки 9 к углу обзора линзового растра 6, который равен углу обзора средства разведки 14 (для непрерывного обеспечения стерео-варио эффекта [3]), и вычисляется по формуле:

В зависимости от габаритных характеристик объекта разведки каждое из N изображений коррелируется относительно размещения комплекта маскировки на нем. Уровень корреляции каждой точки N-го изображения зависит от угла наклона полотна маскировочного покрытия относительно нормали к Земле, а новое положение каждой точки коррелируемого изображения может быть определено по формуле:

где - положение точки изображения после корреляции; -исходное положение точки изображения подстилающей поверхности (ложного объекта); α - угол наклона полотна комплекта маскировки относительно нормали к Земле.

Корреляция, обработка и подготовка, рассчитанного количества изображений, для стерео-варио эфффекта, выполняется программными средствами для графического дизайна и обработки изображений [7] (например FreedomEye, 3DMasterKit, Photoshop СС и др.). Исходное изображение подстилающей поверхности или ложного объекта может быть получено путем натурального фотографирования, а при отсутствии такой возможности или создании своего уникального изображения - с использованием программных средств 3D-визуализации (например 3ds Мах, Maya и д.р.).

IV. Печать изображения, покрытие слоем линзового растра и соединение элементов. Подготовленное стерео-варио изображение ложной подстилающей поверхности или ложного объекта печатается на полимерном материале с уровнем пикселизации не демаскирующим (не искажающим) полученное средством разведки изображение при его дешифрировании. Затем осуществляется покрытие элементов слоем линзового растра и их эластичное соединение в маскировочное покрытие. Технология изготовления стерео-варио изображений распространена и известна, их можно производить с помощью офсетов, флексографической, цифровой струйной печати, выбор зависит от размера площади печати, параметров визуализации и количества изготовляемых копий.

Способ противодействия телевизионной разведке посредством маскировочного покрытия реализуется следующим образом. Выбирается средство телевизионной разведки с наилучшей разрешающей способностью. Определяются габаритные характеристики маскируемого объекта (выбранного класса объектов), печатаемое изображение (подстилающая поверхность, ложный объект) и порядок размещения маскировочного покрытия на объекте разведки. На основе выбранных данных осуществляется подготовка изображения со стерео-варио эффектом, его печать на полимерном материале со слоем линзовых растров, с параметрами указанными в конструктивном выполнении заявленного способа. Противодействие телевизионной разведке осуществляется при размещении маскировочного покрытия на маскируемом объекте.

Для подтверждения возможности осуществления заявленного технического результата приведены расчетные значения элементов маскировочного покрытия с 4-х вариационным размещением линзовых растров для технического средства разведки космического аппарата GeoEye-1 (на основе его тактико-технических характеристик [8]: разрешающая способность 0,4 м (панхроматический режим) в надире (681 км), угол обзора ведения разведки 60°, скорость съемки - 5 кадр/с):

длина стороны элемента - 5,9 см;

количество слоев-изображений, для стерео-варио эффекта - 10;

толщина линзового растра 1,6 мм;

процент реализуемого стерео-варио эффекта относительно одного пиксела изображения получаемого космическим аппаратом GeoEye-1:

для пар углов (360°(0°) - 180°), (90° - 270°) - 71%;

для пар углов (45° - 225°), (135° - 215°) - 80%;

при остальных углах ведения разведки - 100%.

Источники, принятые к рассмотрению

1. Патент RU 2338993 от 20.11.2008 г.

2. Патент FR 2549594 от 14.08.1987 г.

3. Чафонова В.Г. Методика подбора параметров стереосъемки с целью создания стереопары, комфортной для восприятия // сб. науч. тр. СПбГУ ИТМО. 2016. №12. С. 87-93.

4. Молочко А.В., Пятницына Т.В., Федоров А.В., Хворостухин Д.П., Методика создания стереоскопической модели местности на основе одиночного снимка с использованием линзового растра // Изв. Сарат. ун-та Нов. сер. Сер. Науки о Земле, 2014. Т. 14, Вып 2. С. 21-26.

5. Никитин В.Н., Разработка технологии стереографического отображения картографической информации на основе лентикулярных растров // сб. науч. тр. Новосибирского СГГА. 2010. №7. С. 90-96.

6. Пешкун А.А. Создание трехмерных моделей местности с использованием материалов съемки космического аппарата типа «Ресурс-П» // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2016., Т. 3, Вып. 1. С. 28-33.

7. Стерео-варио изображения. Программа для создания стерео и варио изображений - Вариограф. Режим доступа: http://www.master-3d.com/rus/vario3.html (дата обращения 18.10.2018).

8. Данные по космическому аппарату GeoEye-1. Режим доступа: https://web.archive.org/web/20080920202828/http://launch.geoeye.com/launchsite/assets/documents/geoeyel_factsheet_v9.pdf (дата обращения 17.10.2018).