ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




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

Параметр

Тепловизионный канал

ТТП-1

Телевизион­ный канал PZB-200

обнаружение

опознавание

Дальность опозна­вания, M

1800—2000

1500-1600

Поле зрения . . . °

4 × 4

1 × 1

3X4

Увеличение, крат

3

10

10

Стандарт разложения

50 строк, 16 кадр./с

625 строк, 25 кадр/с

Размер экрана по диагонали, мм

80

160


 

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

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

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

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;  — 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 (сплош¬ные линии) и опознавания (пунктирные линии) цели в наступлении:
1—теплотелевизионная система; 2 — тепловизионный канал; 3 — теле¬визионный 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

Режим

Канал

Вероятность

Среднее

время, с

Начальное

время, с

обнаруже­

ния

опознавания

обнаруже­

ния

опознавания

обнаруже­

ния

опознавания

Поиск неподвижной цели при

движении танка

ТПТВ

1,0

1,0

30,3

50,0

7,5

16,0

ТПВ

0,71

0,26

25,0

33,3

9,0

16,0

TB

0,29

0,74

41,6

50,0

7,5

22,0

Поиск движущейся цели из

неподвижного танка

ТПТВ

1,0

0,99

32,3

47,6

10,0

15,0

ТГІВ

0,735

0,55

34,5

58,8

11,0

17,5

TB

0,265

0,44

25,0

33,0

10,0

15,0

 

 


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.

 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ