В. Г. Волков, Н. Ф. Кощавцев, В. И. Лелейкин,
Государственное унитарное дочернее предприятие «Специальное конструкторское бюро
техники ночного видения», Москва, Россия
А. А. Плешков
НИИ "Полюс", Москва, Россия
Дано описание активно-импульсного телевизионного (ТВ) переносного прибора наблюдения, обеспечивающего дистанционную передачу изображения с помощью малогабаритного радиопередатчика на дальность до 200 м. Прибор обеспечивает дальность опознавания автомашины до 2000 м при точности измерения дальности ±10 м.
Для решения широкого круга народнохозяйственных проблем (разведка и добыча полезных
ископаемых шахтным и открытым способами, строительные работы и вождение транспортных
средств в сложных условиях видимости и т. д.) необходимы оптико-электронные приборы
наблюдения, работающие при низких уровнях освещенности в широком диапазоне изменения
внешних условий. К таким устройствам относятся активно-импульсные приборы ночного
видения (АИ ПНВ) [1], которые могут работать при любой освещенности как при нормальной,
так и при пониженной прозрачности атмосферы и в условиях воздействия световых помех.
Однако для практики часто необходима также дистанционная передача изображения (например
для центрального диспетчера или руководителя работ одновременно ведущихся в разных
местах). Система проводной связи для решения этой задачи неудобна в эксплуатации, поэтому в
настоящей работе рассматривается проблема создания компактного переносного ТВ АИ ПНВ с
дистанционной передачей изображения с помощью малогабаритного радиопередатчика.
Достигнутые за последние годы успехи в разработке электрических схем АИ ПНВ [2]
допускают создание устройств с весьма малыми массой, габаритными размерами и
энергопотреблением. Данные схемы могут быть выполнены в виде стандартных модулей,
допускающих построение портативных АИ ПНВ. На рис. 1 представлена блок-схема ТВ
АИ ПНВ, а на рис. 2 - внешний вид этих модулей [1]. Зеркально-линзовый объектив (см. рис.
1) с фокусным расстоянием 200 мм и эффективным относительным отверстием 1:1,2 [3]
сфокусирован на фотокатод ЭОП 2-го поколения 2+ типа ЭПМ-42Г [4]. Объектив передающей
ТВ-камеры [5], выполненной на полноформатной ПЗС-матрице, сфокусирован на экран ЭОП.
ТВ-камера через видеоусилитель подключена к ТВ-монитору, с экрана которого осуществляется
наблюдение. Для синхронизации работы блоков 4-6 служит синхрогенератор. Выход его
строчной развертки через делитель частоты подключен ко входу блока стробирования и служит
для синхронизации с импульсным управлением (стробированием) ЭОП во избежание
возникновения помех на экране ТВ-монитора в виде горизонтальных полос при работе ПНВ в
активно-импульсном (АИ) режиме. Блок стробирования служит для реализации АИ режима. Он
собран на плате с габаритными размерами 100х75х25 мм и содержит задающий блок импульсов
(ЗГИ), запускающий одновременно блок регулируемой задержки (БРЗ) и блок накачки. В БРЗ
оператором вводится плавно регулируемая задержка, соответствующая дальности работы ТВ АИ
ПНВ от 0 до 4 км. Эта задержка может вводиться также ступенчато.
Предусмотрен режим полуавтоматического просмотра местности по глубине за счет
автоматического изменения задержки в прямом и обратном направлениях. Выход БРЗ
подключен к формирователю стробирующих импульсов (ФСИ), который стробирует ЭОП по
фотокатоду и по микроканальной пластине (МКП). С выхода БРЗ запускается также измеритель
дальности, выход которого подключен к светодиодному индикатору дальности. На нем
отображается значение дальности, соответствующее задержке. ЭОП стробируется импульсами с
длительностью до 1,5 мкс и частотой 1 кГц. В состав блока стробирования входит также
высоковольтный источник питания (ВИП) для питания ЭОП при его работе как в непрерывном,
так в импульсном режиме.
Блок накачки выполнен на плате с габаритными размерами 80х60х20 мм. Длительность тока
накачки этого блока составляет 0,5 мкс при амплитуде 50 А на нагрузке 3,5 Ом и частоте 1 кГц.
При питании блоков стробирования и накачки от напряжения постоянного тока 12 В их общее
энергопотребление не превышает 3,5 Вт. Их общая масса составляет 180 г. Выход блока накачки
подключен к импульсному лазерному полупроводниковому излучателю (ИЛПИ) типа ИЛПИ-
114 [6]. На его излучающую поверхность сфокусирован объектив формирования излучения с
фокусным расстоянием 150 мм и относительным отверстием 1:1,5 [7]. В процессе изменения
задержки в блоке стробирования происходит перемещение по глубине зоны просматриваемого
пространства. При этом цифровое значение дальности, возникающее на индикаторе дальности, с
помощью проекционного объектива, плоского зеркала и объектива переноса передается на ПЗС-
матрицу ТВ-камеры и при необходимости может наблюдаться с экрана ТВ-монитора. Выход
видеоусилителя подключен к передающему блоку малогабаритного радиопередатчика ТО-1 [8]
со штыревой передающей антенной 17. Приемная аналогичная антенна 18 соединена с
приемной частью радиопередатчика, вмонтированной в ТВ-монитор. Включение приемной
части радиопередатчика преобразует ТВ-монитор в телевизор, который со своим источником
первичного питания (ИПП) 19 может быть вынесен за пределы прибора для обеспечения
дистанционного наблюдения. Для питания всего прибора служит ИПП 20. В качестве ИПП 19,
20 используются аккумуляторные батареи 10НЛЦ-0,9. Их параметры: напряжение 12 В
постоянного тока, емкость 0,9 А·ч, масса 0,45 кг, габаритные размеры
67х40х50 мм.
Малогабаритный радиопередатчик ТО-1 с массой 0,15 кг, габаритными размерами 116х75х18
мм и энергопотреблением 0,5 Вт обеспечивает дистанционную передачу стандартного черно-
белого ТВ-сигнала в дециметровом диапазоне длин волн на дальность до 200 м в любом
направлении. Его несущая частота 487-504 МГц, время непрерывной работы - не
менее 4 ч.
ТВ-монитор имеет массу 1,3 кг, габаритные размеры 185х150х130 мм, энергопотребление 12
Вт. Дальность действия ТВ АИ ПНВ (опознавание грузовой автомашины, борт) в пассивном
режиме при уровне естественной ночной освещенности 0,003 лк составляет 1600 м,
а в АИ-режиме -
2000 м. Угол поля зрения при работе в пассивном режиме составляет 5 град.,
а в АИ-режиме -
1х0,75 град. Точность измерения дальности составляет +10 м. Энергопотребление без выносного
дистанционного устройства наблюдения достигает 20 Вт, а с
этим устройством - 34,3 Вт.
Масса собственно прибора (без треноги) 12 кг, с треногой - 20 кг, масса выносного устройства
- 3,1 кг. Габаритные размеры прибора - 430х390х255мм.
Внешний вид ТВ АИ ПНВ представлен на рис. 3а, б. Изображение наблюдаемых объектов,
установленных на дальности 2000 м, представлено для случая работы ТВ АИ ПНВ в АИ-режиме
- на рис. 4,а, б. Испытания проводились при нормальной прозрачности атмосферы и при
уровне естественной ночной освещенности 0,001-0,005 лк.
Перспективы развития ТВ АИ ПНВ связаны с созданием на его основе комбинированного ПНВ, включающего также и тепловизионный (ТПВ) канал по типу прибора, описанного в работе [9], но при условии использования в ТПВ-канале фокально-плоскостной матрицы фотоприемников и введения изображения обоих каналов в единый ТВ-монитор. Это предполагает представление сигналов обоих каналов в ТВ-стандарте. При этом может быть использован встроенный микропроцессор для формирования с выхода обоих каналов единого оптимизированного интегрированного изображения и его обработки в реальном масштабе времени. Предполагается создание семейства ПНВ с оформлением их конструкции в виде набора стандартных модулей с целью максимального расширения области применения ПНВ, уменьшения их массы, габаритных размеров, энергопотребления и стоимости. Следующим шагом является автоматизация поиска, обнаружения и опознавания объектов наблюдения с помощью встроенной микроЭВМ. Все указанные работы ведутся в настоящее время, и есть реальные условия для их успешного завершения.
Л и т е р а т у р а
1. В о л к о в В. Г. Активно-импульсные приборы наблюдения//Вопросы оборонной техники. Сер. 11, 1994. Вып. 3(142)-4(143). С. 18-25.
V. G. Volcov, N. F. Koshavtsev, V. I. Leleicin ,
Special Desing Offise of Night Vision Technologie (SDO of NVT), Moscow, Russia
A. A. Pletshcov
Research and Development Institute "Polyus", Moscow, Russia
This paper describes the active-impulse television transfer observe device, provided the remote transmission of the image thanks to small-size radio transmitter for distance to 200 m. The device provided the range of vision of car to 2000 m by accuracy of distance measure ±10m.