УДК 621.384.326.3:621.373

АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПЕРЕНОСНОЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ
ПРИБОР НАБЛЮДЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
ИЗОБРАЖЕНИЯ

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.

 

Рис. 1. Блок-схема переносного ТВ с дистанционной передачей изображения:
1 - зеркально-линзовый объектив; 2 - ЭОП; 3 - объектив переноса; 4 - передающая ТВ-камера;
5 - видеоусилитель; 6 - ТВ-монитор (или выносной телевизор); 7 - синхрогенератор; 8 - блок деления частоты;
9 - блок стробирования; 10 - блок накачки; 11 - импульсный лазерный полупроводниковый излучатель; 12 - объектив
формирования излучения; 13 - светодиодный индикатор дальности; 14 - проекционный объектив; 15 - плоское
зеркало; 16 - передающий блок радиопередатчика; 17 - передающая антенна; 18 - приемная антенна; 19, 20
- источники первичного питания; 21 - задающий генератор импульсов; 22 - блок регулируемой задержки; 23 - формирователь стробирующих импульсов;
24 - измеритель дальности; 25 - высоковольтный источник питания

 

Рис. 2. Внешний вид модулей электронных блоков активно-импульсного канала ТВ АИ ПНВ

          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.

 

Рис. 3. Внешний вид макета ТВ АИ ПНВ:
а - вид спереди; б - вид сзади

 

Рис. 4. Характер изображения наблюдаемых объектов при работе ТВ АИ ПНВ в АИ режиме:
а - грузовая автомашина; б - легковая автомашина

          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.
          2. Ночной наблюдательный прибор ННП-130: Техническое описание. - М.:НИИ "Полюс". 1993.
         3. В о л к о в В. Г., Б а б и н ц е в В. Ф., К о щ а в ц е в Н. Ф. Оптические системы приемной части активно- импульстных оптико-электронных приборов наблюдения//Вопросы оборонной техники. Сер. 11, 1994. Вып. 1(140)- 2(141). С. 22-28.
          4. Электронно-оптический преобразователь ЭПМ-41Г: Проспект ПО "Экран".- г. Новосибирск, 1997.
          5. Малогабаритная телевизионная камера WAT-906: Проспект фирмы Watec.Япония, 1995.
          6. Номенклатурный каталог изделий, выпускаемых НИИ "Волга". - Саратов,1994.
          7. В о л к о в В. Г. Объективы формирования излучения осветителей, выполненных на базе полупроводниковых лазерных излучателей//Вопросы оборонной техники. Сер. 11, 1994. Вып.1(140)-2(141). С. 28-33.
          8. Малогабаритный радиопередатчик ТО-1: Проспект фирмы ЭВС, Россия, 1995.
          9. В о л к о в В. Г., К о щ а в ц е в Н. Ф. Комбинированный переносной оптико-электронный прибор наблюдения//Вопросы оборонной техники. Сер. 11, 1997. Вып.1(152)-2(153). С. 34-36.

 

THE TRANSFER TELEVISION OBSERVE DEVISE WITH THE REMOVE TRANSMISSION OF THE IMAGE

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.

Содержание журнала "Прикладная физика" № 2, 1999 г.