|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ПОИСК
ЦЕЛЕЙ ИЗ ТАНКА С ПОМОЩЬЮ
ТЕПЛОТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЦЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Η.
П. БАРИНОВ, Г. Г. ГОЛУБ
Развитие комплексов танкового вооружения, приведшее к существенному повышению их точностных характеристик, обострило проблему сокращения времени поиска цели — основной составляющей, ограничивающей повышение огневой мощи танка [1]. В ночном бою она отчасти решается использованием тепловизионных (ТПВ) прицелов. Последние обладают повышенной дальностью обнаружения, лучшим контрастом и яркостью изображения, возможностью адаптации параметров наблюдения. Зависимость ТПВ-прицелов от величины радиационного температурного контраста цель — фон, изменчивость последнего в течение суток и в различных погодных условиях [2] снижают эффективность танковых прицельных комплексов в изменяющейся обстановке современного боя. В этих условиях нужны средства ночного видения с несколькими каналами, работающими в различных спектральных диапазонах. Таким комплексом является сочетание ТПВ и телевизионного (TB) прицелов, хорошо совместимых с устройством обработки сигналов и отображения [3]. Целью
проведенных экспериментальных исследований* являлась оценка времени и
дальности поиска целей с помощью теплотелевизионной системы, вклада, вносимого
каждым каналом в решение зрительной задачи, а также условий их эффективного
использования.
Система состояла из экспериментального отечественного тепловизора ТТП-1 и зарубежного телевизионного прицела PZB-200 (табл. 1). Телескопическое исполнение оптико-электронных приемопередающих устройств теплотелевизионных каналов позволило разместить их на единой платформе. Видеоконтрольные устройства были установлены на рабочем месте наводчика вместо серийного ночного прицела.
Таблица 1.
Основные параметры каналов системы ТПТВ
Поиск целей проводился при моделировании
наступления и отражения атаки противника в полосе шириной 250...300 м.
Объектами наблюдения служили танк и БМП, правильное определение наводчиком
типа цели служило критерием ее опознавания. Критерием обнаружения
являлось появление в поле зрения отметки цели.
В наступлении объект наблюдения выдвигался на одну из трех
позиций, разнесенных на 100. ..
Наблюдение с помощью тепловизионного канала начиналось при широком (4°) поле зрения с последующим переводом, в случае необходимости, в режим узкого (1°) поля зрения для опознавания обнаруженного объекта. При обнаружении цели наводчик докладывал командиру, записывающему время, дальность и канал, через который была обнаружена цель. Движение танка продолжалось. Наводчик, удерживая цель в центре поля зрения и наблюдая ее поочередно на экранах обоих каналов, определял моменты опознавания в каждом из них. Время, дальность, канал и тип опознанной цели фиксировались руководителем испытаний. Длительность поиска ограничивалась временем прохождения испытательной трассы, которое при скорости 15...20 км/ч не превышало 5 мин. Поиск в обороне проводился при удалении
исходного рубежа на
Обработка результатов экспериментов позволила определить
частость использования наводчиком каждого из каналов системы в процессе поиска
цели при изменении освещенности местности; Для этого все опыты были разделены
на группы в пяти диапазонах естественной освещенности E от 5·10-4 до 10° лк. По этим данным построены кривые частости применения наводчиком
теплотелевизионных каналов в зависимости от уровня E (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость
частости P использования каналов в
процессе поиска цели от уровня естественной освещенности E местности: 1 — тепловизионный канал; 2 — телевизионный канал
При освещенности, меньшей или равной 5·10-3 лк, подавляющее большинство обнаружений обеспечивается ТПВ-каналом. Это обусловлено, с одной стороны, независимостью этого канала от уровня E, с другой — резким падением дальности обнаружения с помощью ТВ-канала в этих условиях [5]. Следует отметить, что несмотря на значительный вклад ТВ-канала в решение задачи поиска цели, он обеспечивал наводчику возможность ориентирования в секторе поиска, предотвращая потери времени на поиск за пределами заданного сектора; эти потери достигают 30 % общего времени поиска целей [6]. С повышением уровня E увеличивается доля ситуаций, в которых дальность ТВ-канала оказывается выше дальности действия тепловизора. В диапазоне E (1—2)·10-2 лк эффективность обоих каналов примерно одинакова. Телевизор эффективен в пассивном режиме в условиях повышенной освещенности, составляющей не более 30...40 % темного времени суток. В этом случае наводчик отдает все большее предпочтение ТВ-каналу. Телеэкран дает более естественное изображение цели с глубокой перспективой и светотенями. Однако при освещенности 1 лк 25 % решения зрительной задачи обеспечивается с помощью тепловизора. Это объясняется четкостью изображения, соответствующей быстрому обнаружению цели; обнаружив цель, наводчик обращается к телевизору для ее опознавания.
Рис. 2. Зависимость среднего времени t обнаружения (1) и опознавания (2) цели с помощью телевизионного канала от E
Это подтверждается зависимостью среднего времени обнаружения целей через ТВ-канал от E (рис. 2). Подобно статической дальности действия эти поисковые характеристики монотонно растут с улучшением освещенности. Подобный характер изменения поисковых характеристик ожидался для ТПВ-канала при изменениях радиационного температурного контраста цель—фон. Однако обработка результатов экспериментов показала, что зависимости средних значений времени обнаружения и опознавания холодных — не прогретых длительным пробегом машин— имеют ярко выраженный минимум, приходящийся на контраст 2—2,5 К (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость среднего времени t обнаружения (1) и опознавания (2) цели с помощью тепловизионного канала от естественного температурного контраста ΔT
Это
связано с тем, что тепловой контраст возникает за счет суточного
изменения температуры окружающего воздуха. Повышенный контраст приобретают
выходы обнаженного грунта, крупные камни, искусственные сооружения, вызывающие
появление в поле зрения ТПВ-канала значительного числа яркостных отметок,
сходных на этапе обнаружения с отметками целей. Затраты
времени на попытки опознать эти отметки, включающие время на перевод ТПВ-канала
в режим узкого поля зрения, принятие решения о ложном обнаружении (отметки от
фоновых образований) и обратное включение широкого поля зрения, существенно
ухудшают поисковые возможности тепловизора на «пестром фоне» [7].
Для оценки времени обнаружения и поиска цели системой
ТПТВ, а также вклада каждого из каналов весь массив был разделен следующим
образом. Время поиска (опознавание с момента начала поиска) присваивалось
ТВ-каналу, если с его помощью было обеспечено более раннее обнаружение и
опознавание цели по сравнению с ТПВ-каналом; аналогично присваивались
результаты ТПВ-каналу. Кроме этого, в массив результатов испытаний включались
заезды, в которых обнаружение производилось одним каналом, а опознавание —
другим. В подавляющем большинстве таких случаев цель обнаруживалась с помощью
тепловизора, а опознавалась на телеэкране при хорошей освещенности. Для
полученных массивов построены экспериментальные функции поиска цели в
наступлении и обороне. Методом наименьших квадратов на ЭВМ были получены
параметры аппроксимирующей функции, хорошо согласующейся с экспериментальными
распределениями по критерию Колмогорова — Смирнова (табл. 2, рис. 4) и задаваемой в виде
где Pф — финальная вероятность обнаружения или
опознавания при максимальной длительности поиска;
Из приведенных результатов следует, что ТПВ-канал, обладая повышенным контрастом формируемого изображения цели и возможностью изменения параметров (поле зрения, увеличение) в процессе поиска, обеспечивает в зависимости от режима поиска более раннее обнаружение цели в 71—73 опытах из ста. В остальных 26—29 случаях, в основном при хорошей освещенности, обнаружение обеспечивается через ТВ-канал.
Рис. 4. Функции распределения времени обнаружения (сплошные линии) и опознавания (пунктирные линии) цели в наступлении: 1—теплотелевизионная система; 2 — тепловизионный канал; 3 — телевизионный канал
На этапе опознавания цели большую роль, играет ТВ-канал, обладающий повышенной информативностью формируемого изображения и обеспечивший, в среднем по двум режимам поиска, опознавание цели примерно в 60 случаях из 100. В 31—34 случаях решение зрительной задачи достигалось последовательным применением каналов: ТПВ — на этапе обнаружения и TB — на этапе опознавания цели. Вследствие быстрого обнаружения цели тепловизором раскрываются потенциальные возможности телеэкрана—опознавание цели на максимальной дальности наблюдения.
Таблица 2. Параметры распределения времени поиска цели
Комплексное применение обоих каналов в ТПТВ-системе позволяло обеспечивать высокие поисковые характеристики в условиях, не являющихся оптимальными для каждого из каналов в отдельности. За счет этого могут быть расширены условия эффективного поиска целей. Рассмотрение полученных средних значений времени обнаружения и поиска (опознавания) цели показывает, что в наступлении ТПВ-канал существенно превосходил ТВ-канал по этим показателям.
Рис. 5. Функции распределения времени обнаружения (сплошные линии) и опознавания (пунктир) цели в обороне: 1 —
теплотелевизионная система; 2 — тепловизионный канал; 3 — телевизионный канал
Обратное соотношение складывалось в обороне (рис. 5); здесь более эффективен телеэкран. Это объясняется демаскирующим движением цели, а также тем, что опыты в обороне проводились осенью, при минимальном тепловом контрасте. В обоих режимах, сильно отличающихся условиями поиска,
характеристики системы ΊΓΠΤΒ оставались практически
неизменными (см. табл. 2).
Вывод. Экспериментальные исследования поисковых характеристик теплотелевизионного прицельного комплекса показали эффективность совместного использования обоих каналов для обнаружения и опознавания целей. Сочетание возможностей первоначального обнаружения ТПВ-каналом с последующим опознаванием цели на экране ТВ-канала позволяет расширить круг решаемых экипажем задач, повысить надежность обнаружения целей в изменяющихся условиях современного боя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Статья поступила в редколлегию 10.07.86.
*
В обработке результатов исследований принимали участие И. И. Хавлииа и Т. В.
Куликова.
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|