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. .. 150 м по фронту на рубеже, уда­ленном от исходного на 1 350 ... 1 400 м . Цели рас­полагались согласно последовательности случай­ных чисел [4]. Схема целей экипажу танка не сооб­щалась. По команде руководителя испытаний танк начинал движение с исходного рубежа к цели, на­водчик приступал к поиску. He ограничиваясь вы­бором канала, он принимал решение о переносе на­блюдения с одного экрана на другой самостоя­тельно.

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 1800 м . Танки и БМП наступали по одной из трех трасс, разнесенных по фронту на 100...150 м. Дальность обнаружения и опознава­ния фиксировалась в этом случае командирами наступающих машин по радиокомандам с испытуемо­го танка. Всего в обоих режимах поиска было совер­шено более 300 заездов. В процессе испытаний ре­гистрировались метеоусловия, уровень освещеннос­ти и температура окружающего воздуха для последующего вычисления теплового контраста баш­ни [2].

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 P_ф — финальная вероятность обнаружения или опознавания при максимальной длительности поис­ка;  — среднее время решения зрительной задачи с начала поиска t₀.

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

1. Кошелев В. В. и др. Методика оценки огневой мощи тан- ка//Вестник бронетанковой техники. 1981. № 4. С. 16—21.
2. Горева Н. 3., Филатов С. И. Оценка температурного конт­раста танка с фоном по метеонаблюдениям // Вопросы обо­ронной техники. Сер. XX. 1981. Вып. 98. С. 29—31.
3. Баринов Η. П. и др. Пути совершенствования средств раз­ведки целей из ВГМ // Там же. Сер. VI. 1984. Вып. 6 (118). С. 8—13.
4. Красовский Г. И., Филаретов Г. Ф. Планирование экспери­мента. Минск: Изд-во БГУ им. В. И. Ленина. 1982.
5. Баринов Η. П. и др. Экспериментальные исследования про­цесса поиска целей из танка через ночной телевизионный при­цел // Вестник бронетанковой техники. 1986. № 4.
6. Баринов Н. П., Иванов Г. В., Аршанский А. Б. Расширение возможностей командиров ВГМ по наблюдению в ночных ус­ловиях // Вопросы оборонной техники. Сер. VI. 1984. Вып. 6 (118). С. 17—21.
7. Баринов Н. П., Голуб Г. Г., Хавлина И. И. Влияние контраста цели на поисковые характеристики танкового тепловизи- онного прицела.//Там же. 1985. Вып. 6(124). С. 24—27.

Статья поступила в редколлегию 10.07.86.

* В обработке результатов исследований принимали участие И. И. Хавлииа и Т. В. Куликова.