[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2536769C2 - Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof - Google Patents

Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2536769C2
RU2536769C2 RU2012143150/28A RU2012143150A RU2536769C2 RU 2536769 C2 RU2536769 C2 RU 2536769C2 RU 2012143150/28 A RU2012143150/28 A RU 2012143150/28A RU 2012143150 A RU2012143150 A RU 2012143150A RU 2536769 C2 RU2536769 C2 RU 2536769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
objects
cameras
condensation
altitude
Prior art date
Application number
RU2012143150/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012143150A (en
Inventor
Дмитрий Владимирович Смирнов
Original Assignee
Дмитрий Владимирович Смирнов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Владимирович Смирнов filed Critical Дмитрий Владимирович Смирнов
Priority to RU2012143150/28A priority Critical patent/RU2536769C2/en
Publication of RU2012143150A publication Critical patent/RU2012143150A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536769C2 publication Critical patent/RU2536769C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Image Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics, navigation.
SUBSTANCE: invention relates to detection of objects in the atmosphere, primarily low-visibility objects, and measurement of coordinates of said objects. The method for remote optical detection based on vapour trail characteristics in the atmosphere includes providing optimum viewing positions while mounting receiving stations of an angular coordinate measurement system on-board unmanned helicopters patrolling above clouds. The travelling speed of the front, albedo and shape of the artificial cloud represent the vapour trail, and the position and motion parameters of the object are determined from the measured angles of the front of the vapour trail using an angle measurement method.
EFFECT: implementing remote passive location and calculation of motion parameters of objects with minimal errors, wider surveillance area.
2 cl, 4 dwg

Description

Техническое решение относится к области обнаружения в пространстве объектов, преимущественно с низкой информационной заметностью (малой вероятностью перехвата сигналов бортовой аппаратуры связи и передачи данных, радиолокационной планера, тепловой авиадвигателя, излучающей бортовых средств самолетовождения, навигации и управления оружием), и определения их местонахождения и параметров движения с необходимыми для практики ошибками по критериям возмущенной области атмосферы, называемой спутным инверсионным следом, на удалении более 350 км от органа управления группировки воздушно-космической обороны.The technical solution relates to the field of detecting objects in space, mainly with low information visibility (low probability of intercepting signals from airborne communication and data transmission equipment, a radar glider, a thermal aircraft engine emitting airborne aircraft, navigation and weapon control devices), and determining their location and parameters movements with necessary practice errors according to the criteria of a disturbed region of the atmosphere, called a satellite inversion wake, at a distance of more 350 km from the governing body grouping aerospace defense.

Известен способ разведки «стелс»-самолетов (в том числе сверхзвуковых и высотных), запатентованный в США как «Method of detecting a moving target using background radiation» или «Радар нового поколения» А.Ануашвили, с фоновым принципом получения информации. Авторы научного открытия «Закономерность проявления подвижности объекта» (Диплом №55, выдан 30.05.1997 г. на основании постановления РАН от 18.02.1992 г.), сделанного в Институте проблем управления РАН, академик Прангишвили И.В., доктора технических наук Ануашвили А.Н., Маклаков В.В. утверждают, что в полете объект-«невидимка» неизбежно оставляет «следы в атмосфере» и именно их может обнаружить радиолокатор. Суть изобретения А.Ануашвили состоит в том, что если зондирующие радиоволны генератора направить на фон (к примеру, ионосферу), то отраженные от фона вторичные волны создают колебания, согласованные с первичными сигналами. Когерентное протекание колебательных процессов (гармония) нарушается при появлении в поле прохождения радиоволн летательного аппарата-«невидимки», что и служит сигналом обнаружения. Колебания от вторичного генератора (фона) в блоке обнаружения приемника в фазовом смесителе смешиваются с излучениями первичного генератора и выделяется когерентная компонента, обозначающая степень гармонии (согласованности) колебательных процессов первичного и вторичного генераторов. Если в поле зрения нет подвижных объектов, то когерентность является максимальной. При появлении в поле прохождения радиоволн подвижного объекта согласованность по определенному закону нарушается (падает). Такое нарушение когерентности не зависит от степени «видимости» подвижного объекта. Невидимый объект не меняет амплитуду сигналов, но при движении изменяет фазу колебаний, поэтому возможно обнаружение невидимых («радиопрозрачных») фазовых объектов (см. патент США №6,707,488, приоритет от 04.05.1999).There is a known method of reconnaissance of stealth aircraft (including supersonic and high-altitude), patented in the USA as A. Anuashvili’s Method of detecting a moving target using background radiation or New Generation Radar, with the background principle of obtaining information. The authors of the scientific discovery “The pattern of manifestation of the mobility of an object” (Diploma No. 55, issued May 30, 1997 on the basis of a resolution of the Russian Academy of Sciences dated February 18, 1992), made at the Institute of Management Problems of the Russian Academy of Sciences, Academician I. Prangishvili, Doctor of Technical Sciences Anuashvili A.N., Maklakov V.V. They say that in flight an invisible object inevitably leaves “traces in the atmosphere” and it is precisely them that the radar can detect. The essence of the invention of A. Anuashvili is that if the probe radio waves of the generator are directed to the background (for example, the ionosphere), then the secondary waves reflected from the background create oscillations that are consistent with the primary signals. The coherent occurrence of oscillatory processes (harmony) is violated when an “invisible” aircraft appears in the radio wave propagation field, which serves as a detection signal. Fluctuations from the secondary generator (background) in the receiver detection unit in the phase mixer are mixed with the radiation of the primary generator and a coherent component is allocated, which indicates the degree of harmony (consistency) of the oscillatory processes of the primary and secondary generators. If there are no moving objects in the field of view, then the coherence is maximum. When a moving object appears in the radio wave propagation field, the consistency under a certain law is violated (falls). Such a violation of coherence does not depend on the degree of “visibility” of the moving object. An invisible object does not change the amplitude of the signals, but changes the phase of the oscillations when moving, so it is possible to detect invisible (“radiolucent”) phase objects (see US Patent No. 6,707,488, priority 04/05/1999).

Недостатком аналога является необходимость использования первичного генератора радиоволн, демаскирующего зондирующими сигналами позицию радиолокатора, который может быть выведен из строя самонаводящимися на источник радиоизлучения авиационными боеприпасами.A disadvantage of the analogue is the need to use a primary generator of radio waves, unmasking the position of the radar with sounding signals, which can be disabled by aviation munitions homing on the source of radio emission.

Также известен способ разведки по патенту РФ №2394255 от 26.05.2008, МПК G01S17/08, суть которого заключается в сканировании пространства антенной системой в составе попарно расположенных четырех антенн с находящейся посередине между разнесенными антенными парами точкой сканирования, при этом каждая пара антенн позиции приема образует равносигнальное направление. Во время функционирования пеленгационной системы фиксируют момент нахождения излучателя на равносигнальном направлении каждой пары антенн и определяют временной интервал между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн. Дальность до цели определяется отношением расстояния между равносигнальными направлениями пар антенн к произведению временного интервала между моментами нахождения излучателя на равносигнальном направлении каждой пары антенн и угловой скорости сканирования.There is also a known reconnaissance method according to the patent of the Russian Federation No. 2394255 of May 26, 2008, IPC G01S17 / 08, the essence of which is scanning the space with an antenna system consisting of four antennas arranged in pairs with a scanning point located in the middle between the separated antenna pairs, with each antenna pair receiving position forms an equal-signal direction. During the operation of the direction finding system, the moment the emitter is located on the equal-signal direction of each pair of antennas is determined and the time interval between the moments when the object is on the equal-signal direction of each antenna pair is determined. The range to the target is determined by the ratio of the distance between the equal-signal directions of the antenna pairs to the product of the time interval between the moments when the emitter is on the equal-signal direction of each antenna pair and the angular scanning speed.

Способу присущи следующие недостатки: требуемое высокое постоянство скорости сканирования и аппаратурные ограничения реализации даже в светлое время суток дальнего обнаружения оптических объектов.The method has the following disadvantages: the required high constancy of the scanning speed and hardware limitations of the implementation even in the daytime of early detection of optical objects.

Дальность видения или видимость предмета в пространстве зависит от его цвета и размера, освещенности и фона (контраста), фотоэлектрических и технических характеристик телекамеры - радиометра излучений видимого и ближнего инфракрасного диапазонов оптических волн и определяется прозрачностью среды на пути прохождения фотонного потока. Уменьшение прозрачности воздуха является главной причиной ограничения и потери видимости любых объектов и огней. Если воздух у поверхности Земли не содержит ни аэрозолей, ни водяного пара, то есть идеально чистый и сухой, то ослабление солнечной радиации обусловливается только молекулярным рассеянием. В идеальной атмосфере при температуре воздуха у поверхности Земли 0°С максимальная метеорологическая дальность видения составляет 321 км. При температурах воздуха 20°С и -20°С она будет равна 344 и 297 км соответственно. Это означает, что на указанном выше расстоянии яркость атмосферной дымки, возникающей за счет молекулярного рассеяния в слое воздуха между глазом наблюдателя и видимым на фоне неба у горизонта черным телом, становится равной яркости неба у горизонта. Накладываясь на черный объект, дымка постепенно уменьшает контраст предмета с фоном (с небом) и доводит его до порога контрастной чувствительности глаза, когда предмет становится неотличимым от фона неба, то есть невидимым. Таким образом, в идеальной атмосфере на расстоянии в 321 км самый черный объект становится светлым. Любое не черное тело имеет меньший контраст с небом у горизонта, чем черное, то есть дальность видения других тел меньше метеорологической видимости. При возникновении оптических метеопомех (атмосферная дымка, облачность, мгла, туман), при снегопадах и метелях, дождях, песчаных и пыльных бурях прозрачность воздуха существенно уменьшается и фотонные потоки значительно ослабевают [Зверева С. В мире солнечного света. // Изд-во «Гидрометеоиздат», Л., 1988. - 160 с.].The range of vision or visibility of an object in space depends on its color and size, illumination and background (contrast), photoelectric and technical characteristics of a camera - a radiometer of visible and near-infrared optical wavelength radiation and is determined by the transparency of the medium along the path of the photon flux. Reduced air transparency is the main reason for the restriction and loss of visibility of any objects and lights. If the air at the surface of the Earth does not contain either aerosols or water vapor, that is, perfectly clean and dry, then the attenuation of solar radiation is caused only by molecular scattering. In an ideal atmosphere at an air temperature near the Earth’s surface of 0 ° C, the maximum meteorological range of vision is 321 km. At air temperatures of 20 ° C and -20 ° C, it will be equal to 344 and 297 km, respectively. This means that at the above distance, the brightness of the atmospheric haze resulting from molecular scattering in the air layer between the observer’s eye and the black body visible against the sky at the horizon becomes equal to the brightness of the sky at the horizon. Superimposing on a black object, the haze gradually reduces the contrast of the object with the background (with the sky) and brings it to the threshold of contrast sensitivity of the eye, when the object becomes indistinguishable from the background of the sky, that is, invisible. Thus, in an ideal atmosphere at a distance of 321 km, the blackest object becomes bright. Any non-black body has less contrast with the sky near the horizon than black, that is, the range of vision of other bodies is less than meteorological visibility. With the occurrence of optical meteorological interference (atmospheric haze, cloudiness, haze, fog), with snowfalls and blizzards, rains, sand and dust storms, the transparency of the air decreases significantly and photon fluxes significantly weaken [Zvereva S. In the world of sunlight. // Publishing house "Gidrometeoizdat", L., 1988. - 160 p.].

За наиболее близкий аналог предлагаемому способу и системе разведки целесообразно принять приведенное в патенте РФ №2363018 от 06.11.2007, МПК G01S 17/06 устройство оптического наблюдения объекта на удаленном фоне, реализующее прием и формирование опорного и сравниваемого кадров изображений двумя идентичными с параллельными главными оптическими осями высокоскоростными фотоприемниками с CMOS-матрицами, которые расположены на небольшом относительно удаленного фона расстоянии друг от друга. В этом случае двумя видеосистемами одновременно синхронно регистрируются два изображения и формируются две разностные сцены, первая из которых образуется вычитанием сравниваемого кадра из опорного, а вторая - вычитанием опорного кадра из сравниваемого. Затем в разностных сценах отрицательные значения элементов кадра принимаются равными нулю, а угловым координатам каждого ненулевого фрагмента на первой разностной сцене ставят в соответствие величину сдвига между указанной областью и соответствующим ей фрагментом на второй разностной сцене до максимального их совпадения в направлении параллактического смещения фона, если есть такой фрагмент на второй разностной сцене в указанном направлении. Аналогично координатам каждой отличной от нуля области на второй разностной сцене ставят в соответствие величину сдвига между этой областью и соответствующим ей фрагментом на первой разностной сцене. Дальность до разведанной цели рассчитывается как отношение произведения расстояния между центрами объективов на интервал от фоточувствительной плоскости матрицы до главной оптической оси объектива видеосистемы к числовой величине параллактического сдвига области сцены.For the closest analogue to the proposed method and reconnaissance system, it is advisable to take the device for optical observation of an object on a remote background, which implements the reception and formation of the reference and compared image frames, two identical with parallel main optical, as shown in RF patent No. 2363018 dated 06.11.2007 axes high-speed photodetectors with CMOS-matrices, which are located at a relatively small distance from the background from each other. In this case, two video systems simultaneously simultaneously register two images and form two difference scenes, the first of which is formed by subtracting the compared frame from the reference, and the second by subtracting the reference frame from the compared. Then, in the difference scenes, the negative values of the frame elements are taken equal to zero, and the angular coordinates of each nonzero fragment on the first difference scene are associated with the shift value between the indicated region and the corresponding fragment on the second difference scene to their maximum coincidence in the direction of background parallax shift, if any such a fragment on the second difference scene in the indicated direction. Similarly to the coordinates of each non-zero region on the second difference scene, the shift value between this region and its corresponding fragment on the first difference scene is associated. The range to the explored target is calculated as the ratio of the product of the distance between the centers of the lens and the interval from the photosensitive plane of the matrix to the main optical axis of the lens of the video system to the numerical value of the parallactic shift of the scene area.

К недостаткам прототипа относятся: грубые ошибки селекции в случае одновременной регистрации изображений групповых целей и аппаратурные пределы в реализации даже в светлое время суток дальнего обнаружения и определения местоположений оптических объектов.The disadvantages of the prototype include: gross selection errors in the case of simultaneous registration of images of group targets and hardware limits in the implementation even in the daytime, early detection and location of optical objects.

Задачей предлагаемого технического решения является реализация дальнего оптического обнаружения летящего на большой высоте или в тропопаузе, либо в стратосфере сверхзвукового малозаметного летательного аппарата (к примеру, многоцелевого истребителя Ф-22А «Рэптор», бомбардировщика Б-1Б «Лансер», баллистической ракеты) - на удалении 350 км. точечного объекта - и определения его местоположения с требуемой для практики точностью с целью информационного обеспечения огневых воздействий по нему зенитно-ракетных систем с максимальной границей зоны поражения 220 км на высоте 8000…15000 м.The objective of the proposed technical solution is the realization of long-range optical detection of a supersonic stealth aircraft flying at a high altitude or in the tropopause, or in the stratosphere (for example, the F-22A “Reptor” multipurpose fighter, B-1B “Lancer” bomber, ballistic missile) - on 350 km away. a point object — and determining its location with the accuracy required for practice with the aim of providing information on the fire effects of anti-aircraft missile systems with a maximum range of 220 km at an altitude of 8000 ... 15000 m.

После боевых потерь американскими ВВС многоцелевых истребителей-»невидимок» Ф-117А «Найт Хоук» (в локальной войне в зоне Персидского залива 20 января 1991 г. «Ночной Ястреб» сбит тепловой ракетой иракского переносного зенитно-ракетного комплекса ближнего действия советского производства «Игла»; в войне на Балканах 27 марта 1999 г. в 20.25 в 32 км от Белграда в районе населенного пункта Будановцы Ф-117А уничтожен огнем сербского зенитно-ракетного комплекса малой дальности С-125М «Нева» советского производства, при этом сопровождение цели велось по данным тепловизора фирмы «Philips»; 5 апреля 1999 г. «Найт Хоук» во время атаки телебашни «Црвени Кот» сбит сербской ракетой с инфракрасной головкой самонаведения переносного зенитно-ракетного комплекса «Игла»; 20 мая над Косово Ф-117А уничтожен двумя тепловыми ракетами, выпущенными истребителем советского производства МиГ-29 ВВС Югославии; 1 апреля на аэродроме Плесо г.Загреб в Македонии совершил вынужденную посадку «Ночной Ястреб», получивший боевые повреждения от огня средств ПВО Сербии), способных выполнять воздушные атаки на дозвуковой скорости и вынужденных с малых и средних высот применять основное вооружение - авиабомбы с лазерным наведением - из-за непрозрачности атмосферы по причинам облачности и метеопомех. Пентагон изменил тактику действий пилотируемой авиации в пользу принятия на вооружение авиационных боеприпасов типа JDAM с комбинированной системой наведения INS/GPS (инерциально-спутниковой) и выполнения миссий ударными самолетами на больших (8…12 км) высотах в темное время суток со сверхзвуковой скоростью при обязательной поддержке разведданными воздушных кораблей дальнего радиолокационного обнаружения Е-3А «Сентри». Уже в конфликте 1999 г. на Балканах стратегические бомбардировщики-»невидимки» Б-2А «Спирит» и сверхзвуковые Б-1Б выполняли бомбометание с высот 12000 м и 10000 м соответственно. В ходе операций «Enduring Freedom» 2001 г. в Афганистане и «Iraqi Freedom» 2003 г. в Ираке боевые корабли Б-2А с низкой информационной заметностью применяли авиационные средства поражения с большой (9…12 км) высоты. В апреле 2012 г. на учениях «Operation «Chimichanga» по отработке концепции сверхдальних внезапных ударов выполненные с использованием технологии «Стеле» бомбардировщики Б-1Б и многоцелевые истребители-»невидимки» 5-го поколения Ф-22А «Рэптор» производили бомбометание авиационных боеприпасов JDAM с высот 10 км и 12 км соответственно на сверхзвуковой скорости при информационной поддержке самолетов Е-3А системы АВАКС [Зверев А. Учения ВВС США «Операция «Чимичанга». // «Независимое военное обозрение», №6, 2012 г. - с.66…69]. При выполнении боевых миссий ударными кораблями Б-1Б и Б-2А и многоцелевыми истребителями Ф-22А на высоте большей 7000 м будут иметь место оптические признаки нахождения самолетов в атмосфере (технические демаскирующие признаки работы авиадвигателей) - инверсные следы их силовых установок - искусственные перисто-кучевые облака (в метеорологической классификации «дорожные» - «Cirrocumulus tractus», Ci trac), образующиеся на расстоянии 200…300 м от сопел и видимые (в условиях идеальной атмосферы) на удалении более 320 км [Егоров Б., Кабанов Б., Щипин С. След в небе. // «Авиация и космонавтика вчера, сегодня, завтра…«, №8, 2001 г.].After combat losses by the US Air Force, multi-purpose “invisible” fighters F-117A Night Hawk (in a local war in the Persian Gulf on January 20, 1991, the Night Hawk was hit by a Soviet-made Iraqi man-portable short-range anti-aircraft missile system Igla "; In the war in the Balkans on March 27, 1999 at 20.25, 32 km from Belgrade, in the vicinity of the village of Budanovtsy, the F-117A was destroyed by Soviet-made S-125M Neva short-range anti-aircraft missile system, with target tracking being carried out on Dan of the Philips thermal imager; on April 5, 1999, the Night Hawk was shot down by the Serbian missile with the infrared homing missile launcher Igla during the attack on the Crveni Kot television tower; on May 20, two F-117A were destroyed over Kosovo missiles fired by the Soviet-made fighter MiG-29 of the Air Force of Yugoslavia; April 1 at the Pleso airfield in Zagreb in Macedonia made an emergency landing "Night Hawk", which received military damage from fire from air defense systems of Serbia), capable of carrying out air attacks on subsonic speed and forced from small and medium altitudes to use the main armament - laser-guided bombs - due to the opacity of the atmosphere due to cloudiness and weather interference. The Pentagon has changed the tactics of manned aviation in favor of adopting a JDAM type of aviation ammunition with a combined INS / GPS (inertial-satellite) guidance system and completing missions with attack aircraft at high (8 ... 12 km) altitudes at night with supersonic speed with mandatory intelligence support for Sentry's long-range radar detection aircraft E-3A. Already in the 1999 conflict in the Balkans, the “invisible” strategic bombers B-2A Spirit and supersonic B-1B bombed from altitudes of 12,000 m and 10,000 m, respectively. During the Enduring Freedom operations of 2001 in Afghanistan and the Iraqi Freedom of 2003 in Iraq, B-2A warships with low information visibility used aircraft-based weapons of destruction from high (9 ... 12 km) heights. In April 2012, at the Operation Chimichanga exercises to develop the concept of ultra-long-range surprise strikes, B-1B bombers and 5-generation multi-purpose “invisible” fighter “Reptor” bombers made using the “Stele” technology bombarded aviation munitions JDAM from altitudes of 10 km and 12 km, respectively, at supersonic speed with the information support of E-3A aircraft of the AWACS system [Zverev A. US Air Force exercises “Operation Chimichanga”. // "Independent Military Review", No. 6, 2012 - p.66 ... 69]. When performing combat missions with the B-1B and B-2A strike ships and F-22A multi-role fighters at an altitude of more than 7000 m, there will be optical signs of aircraft in the atmosphere (technical unmasking signs of aircraft engines) - inverse traces of their power plants - artificial pinnacles cumulus clouds (in the meteorological classification “road” - “Cirrocumulus tractus”, Ci trac) formed at a distance of 200 ... 300 m from the nozzles and visible (in an ideal atmosphere) at a distance of more than 320 km [Egorov B., Kabanov B., Shchipin S. Trace in the sky. // "Aviation and astronautics yesterday, today, tomorrow ...", No. 8, 2001].

Поставленная задача дальней пассивной оптической разведки сверхзвукового высотного летательного аппарата с низкой информационной заметностью в предлагаемой технической реализации решается благодаря тому, что предусматривается комплексное использование максимально возможных в реальных условиях числовых величин, составляющих видимости предмета в пространстве: цвета и размера объекта, освещенности и фона (контраста протяженного облака «след самолета» на фоне неба), фотоэлектрических и технических характеристик телекамеры (чувствительности фотоприемника - квантовой эффективности фотоэлектрического преобразователя на базе ПЗС-матрицы), прозрачности среды на пути прохождения отражений солнечной радиации от поверхности цели до сенсора (снижение негативного влияния облачности и метеопомех посредством размещения радиометра видимого и ближнего инфракрасного диапазонов оптических волн выше естественных облаков). Идея оптимального решения задачи заключается в выборе в качестве объекта разведки телекамерами, оснащенными фотоприемниками с высокочувствительными крупноформатными ПЗС-матрицами, радиометров не малоразмерной цели (точечной), а видимого на большом расстоянии эмитируемого авиадвигателем летательного аппарата спутного инверсного, контрастного на фоне неба, следа (протяженного) и организации близких к идеальным условий видимости путем размещения круглосуточных телекамер в гиростабилизированных платформах на бортах беспилотных вертолетов, что также позволяет увеличить дальность поиска и местоопределения цели посредством выноса зоны патрулирования необитаемых машин. Критериями обнаружения инверсного следа силовой установки высотного сверхзвукового воздушного объекта являются: числовая величина коэффициента отражения поверхностью цели солнечной радиации - альбедо; форма в виде прожилки в небе (полосы в виде ленты на фоне безоблачного неба); превышающая более чем в 1,2 раза число Маха скорость перемещения переднего среза (фронта) искусственного перисто-кучевого облака «след самолета». Образующиеся в диапазоне высот естественных перистообразных облаков верхнего яруса Ci «дорожные» облака Ci trac возникают в зоне остывающих выхлопных газов авиадвигателя самолета при более высоких, чем окружающая атмосфера, температурах, поэтому микрокристаллы льда в них имеют форму ледяных микрокристаллов природных высокослоистых облаков среднего яруса (As). Облака различного состава и происхождения по-разному отражают радиацию Солнца (отличаются значениями критериев альбедо) [Бухаров М., Волкова Е. Методические вопросы распознавания инверсионных следов от пролета самолетов над облачностью по многоспектральным измерениям с ИСЗ NOAA.II IV всероссийская открытая конференция. Современные проблемы зондирования Земли из космоса. Москва, 13…17 ноября 2006 г.Сборник тезисов конференции]. Сверхзвуковой считают скорость, которая более чем в 1,2 раза превышает число Маха (М) - безразмерную величину, равную отношению скорости движущейся среды к местной скорости звука. Скорость звука изменяется с высотой; у поверхности Земли она составляет 340 м/с; на высоте 11000 м - 295 м/с. Скорость распространения звука в атмосфере равна произведению числа 20,1 на корень квадратный из температуры (в градусах по шкале Кельвина) окружающей среды на заданной высоте. В стандартной атмосфере при увеличении высоты до 11 км температура падает на 6,5 град. на каждые 1000 м, выше - остается постоянной; на высоте 7 км температура среды составляет около минус 30°С (243,15°К); на 9 км - 235,7°К; на 10 км - 234,2°К; на 11000 м - 232,54°К. При этом точность измерения телекамерами угловых координат фронта инверсионного следа определяется разрешающей способностью «смотрящего» фотоприемника, которая ограничивается только топологией дискретности фоточувствительной поверхности ПЗС-матрицы и напрямую зависит от числа элементов (пикселов) кристалла ПЗС-мозаики. Если спектральный канал радиометра оснащается объективом с длинным фокусом и укомплектовывается крупноформатной ПЗС-матрицей, то ошибка измерения углов составляет единицы угловых секунд, что в совокупности с оперативностью ориентации в пространстве носителей вертолетного типа создает условия применения самого простого и надежного метода пассивной координатометрии отражателя солнечной радиации - триангуляционного (угломерного, пеленгационного) с погрешностью вычисления плоскостных координат источника оптического излучения в несколько десятков метров. Следовательно, предлагаемая система дальнего оптического обнаружения и определения местоположения летящего в стратосфере или на большой высоте со сверхзвуковой скоростью объекта по критериям конденсационного следа его силовой установки в атмосфере представляет собой мобильный угломерный комплекс в составе связанных между собой радиолиниями обмена цифровой информацией разведданных, донесений и команд наземного мобильного опорного пункта обработки информации и управления сенсорами и носителями и трех-четырех удаленных обзорно-прицельных вертолетных постов, позиции которых оперативно ориентируются согласно требованиям режима функционирования угломерной системы.The task of long-range passive optical reconnaissance of a supersonic high-altitude aircraft with low information visibility in the proposed technical implementation is solved due to the fact that it provides for the integrated use of the maximum possible in real conditions numerical values that make the object visible in space: color and size of the object, illumination and background (contrast of an extended cloud “trace of an airplane” against the sky), photoelectric and technical characteristics of a television camera (feel elnosti photodetector - quantum efficiency of the photoelectric converter on the basis of the CCD), the transparency of the medium in the path of the reflected solar radiation from the target to the sensor surface (reducing the negative impact of the cloud and meteopomeh radiometer by placing visible and near infrared ranges above optical waves natural clouds). The idea of an optimal solution to the problem is to select as a reconnaissance object with cameras equipped with photodetectors with highly sensitive large-format CCD arrays, radiometers not of a small-sized target (point), but of a track (extended) that is visible at a great distance from an aircraft engine, which is contrasted against the sky, against the background of the sky ) and organization close to ideal visibility conditions by placing round-the-clock cameras in gyro-stabilized platforms on board unmanned vert letov that also allows you to extend the range of search and positioning objectives through the removal of patrol cars uninhabited area. The criteria for detecting the inverse trace of the power plant of a high-altitude supersonic airborne object are: the numerical value of the reflection coefficient of the target surface of solar radiation - the albedo; a form in the form of a vein in the sky (stripes in the form of a ribbon against a cloudless sky); more than 1.2 times the Mach number, the velocity of movement of the front cut (front) of the artificial cirrocumulus cloud “airplane trail”. The “road” clouds of Ci trac formed in the altitude range of natural cirrus clouds of the upper tier Ci arise in the zone of cooling exhaust gases of the aircraft engine at higher temperatures than the surrounding atmosphere, therefore, the ice microcrystals in them are in the form of ice microcrystals of natural high-layer clouds of the middle tier (As ) Clouds of different composition and origin reflect the radiation of the Sun in different ways (differ in the values of the albedo criteria) [Bukharov M., Volkova E. Methodological issues of recognizing inversion traces of aircraft over clouds in multispectral measurements with the NOAA satellite. II IV All-Russian open conference. Modern problems of sensing the Earth from space. Moscow, November 13 ... November 17, 2006. Abstract of the conference]. Supersonic is considered a speed that is more than 1.2 times the Mach number (M) - a dimensionless quantity equal to the ratio of the speed of a moving medium to the local speed of sound. The speed of sound changes with pitch; at the surface of the Earth it is 340 m / s; at an altitude of 11,000 m - 295 m / s. The speed of sound propagation in the atmosphere is equal to the product of the number 20.1 per square root of the temperature (in degrees on the Kelvin scale) of the environment at a given height. In a standard atmosphere, with an increase in altitude to 11 km, the temperature drops by 6.5 degrees. for every 1000 m, higher - remains constant; at an altitude of 7 km, the temperature of the medium is about minus 30 ° C (243.15 ° K); at 9 km - 235.7 ° K; 10 km - 234.2 ° K; at 11,000 m - 232.54 ° K. In this case, the accuracy of measuring the angular coordinates of the front of the inversion trace by cameras determines the resolution of the “looking” photodetector, which is limited only by the discrete topology of the photosensitive surface of the CCD matrix and directly depends on the number of elements (pixels) of the CCD mosaic crystal. If the spectral channel of the radiometer is equipped with a long focus lens and is equipped with a large-format CCD matrix, then the error in measuring angles is units of angular seconds, which, combined with the speed of orientation in the space of helicopter-type carriers, creates the conditions for using the simplest and most reliable method of passive coordinate measurement of the solar radiation reflector - triangulation (angular, direction finding) with an error in calculating the plane coordinates of the optical radiation source in nly tens of meters. Therefore, the proposed system of long-range optical detection and location of an object flying in the stratosphere or at high altitude with supersonic speed according to the criteria of the condensation trace of its power plant in the atmosphere is a mobile goniometer complex consisting of interconnected digital lines for the exchange of digital information of intelligence, reports and ground commands a mobile reference point for information processing and control of sensors and carriers and three to four remote survey-pr whole helicopter positions, positions which are oriented according to the operational requirements of the mode of functioning of angle measuring system.

Техническое решение позволяет реализовать обнаружение, измерение угловых координат, пространственное местоопределение с необходимыми для практики погрешностями и траекторное сопровождение объектов с низкой информационной заметностью, летящих со сверхзвуковой скоростью в стратосфере, в тропопаузе и на больших высотах и создающих за собой области возмущения воздушного пространства (то есть спутные инверсные следы). Способ и система дальнего оптического обнаружения и определения местоположения сверхзвуковой высотной цели по оптически видимому ее конденсационному следу в атмосфере заключаются в приеме отраженной от протяженного объекта солнечной радиации тремя или более бортовыми радиометрами беспилотных вертолетов, позиции которых разнесены на заданное расстояние в пространстве, при этом коэффициент отражения фотонного потока (альбедо), форма в виде прожилки (полосы в виде ленты) на фоне неба и путевая скорость перемещения фронта перисто-кучевого искусственного "дорожного" облака классифицируют его как инверсионный след летящего на большой высоте или в стратосфере самолета-"невидимки". Для измерения угловых координат местонахождения объекта и определения его параметров движения используется контраст инверсного следа на фоне безоблачного неба. Плоскостные координаты местоположения воздушной цели вычисляются алгоритмически угломерным методом по азимутам переднего среза конденсационного следа, измеренным крупноформатными (с высокой разрешающей способностью) ПЗС-матрицами фотоприемников видимого и ближнего инфракрасного диапазонов оптических волн телекамер спектральных каналов радиометров. Скорость объекта принимается равной скорости перемещения фронта инверсионного следа. Высота полета цели рассчитывается как функция горизонтальной дальности, угла места фронта конденсационного следа и радиуса Земли. Курс (вектор движения) объекта разведки принимается равным вектору перемещения инверсионного следа.The technical solution allows for the detection, measurement of angular coordinates, spatial location with the errors necessary for practice, and trajectory tracking of objects with low information visibility flying at a supersonic speed in the stratosphere, at the tropopause and at high altitudes and creating regions of airspace disturbance (i.e. confused inverse traces). The method and system of long-range optical detection and location of a supersonic high-altitude target from its optically visible condensation trail in the atmosphere consists in receiving solar radiation reflected from an extended object by three or more onboard radiometers of unmanned helicopters, whose positions are spaced apart by a given distance in space, while the reflection coefficient photon flux (albedo), vein shape (stripes in the form of a tape) against the sky and the ground speed of the movement of the Cirrocumulus front of artificial "road" cloud classify it as a vapor trail flying at a high altitude or in the stratosphere samoleta- "invisible". To measure the angular coordinates of the location of the object and determine its motion parameters, the contrast of the inverse trace against the background of a cloudless sky is used. The plane coordinates of the location of the air target are calculated algorithmically by the goniometer method from the azimuths of the front slice of the condensation trace, measured by large-format (high-resolution) CCD arrays of the visible and near infrared optical wavelengths of the optical waves of the cameras of the spectral channels of radiometers. The speed of the object is taken equal to the speed of movement of the front of the inversion trace. The altitude of the target is calculated as a function of horizontal range, elevation angle of the front of the condensation trail and the radius of the Earth. The course (motion vector) of the reconnaissance object is taken equal to the displacement trace inversion vector.

Для пояснения технического решения представлены графические документы. На фиг.1 приведена структурная схема системы дальнего оптического обнаружения и определения местоположения летящей в стратосфере или на большой высоте со сверхзвуковой скоростью цели по критериям инверсного следа ее силовой установки в атмосфере; на фиг.2 - функциональная схема угломерного оптико-электронного комплекса дальней оптической разведки летящего в стратосфере или на большой высоте со сверхзвуковой скоростью объекта по критериям инверсионного следа его авиадвигателя в атмосфере; на фиг.3 - характеристики матриц ПЗС телекамер S3C/077 и S4C/085; на фиг.4 - зависимость квантовой эффективности ПЗС-матрицы ELCM1077 фотоприемника S3 С от длины волны солнечной радиации.Graphic documents are presented to explain the technical solution. Figure 1 shows the structural diagram of a system for long-range optical detection and location of a target flying in the stratosphere or at high altitude with supersonic speed according to the criteria of the inverse trace of its power plant in the atmosphere; figure 2 is a functional diagram of a goniometric optical-electronic complex of long-range optical reconnaissance flying in the stratosphere or at high altitude with supersonic speed of the object according to the criteria of the inversion trace of its aircraft engine in the atmosphere; figure 3 - characteristics of the CCD matrices of cameras S3C / 077 and S4C / 085; figure 4 - dependence of the quantum efficiency of the CCD matrix ELCM1077 of the photodetector S3 C from the wavelength of solar radiation.

Описанное выше техническое решение способа и системы дальнего оптического обнаружения и определения местоположения летящего в стратосфере или на большой высоте со сверхзвуковой скоростью объекта по критериям конденсационного следа его силовой установки в атмосфере осуществляется следующим образом: отраженная от контрастного на фоне чистого неба протяженного объекта солнечная радиация регистрируется совокупностью формирующих двумерные кадры оптических (световых) изображений ПЗС-матриц типа ELCM1077 (формат 1160×1040 элементов; размер пиксела 16×16 мкм) и ELCM1085 (формат 2300×2050 элементов; размер пиксела 8,2×8,2 мкм) - см. фиг.3 - фотоприемников S3C и S4C (усредненный по видимому диапазону 400…750 нм оптических волн квантовый выход 0,57; усредненный по ближнему инфракрасному диапазону 750…900 нм оптических волн квантовый выход 0,4 - см. фиг.4) цифровых телекамер S3C/077 и S4C/085 (в короткофокусном 50 мм режиме широкое поле зрения 25°×22,4°; узкое поле зрения 3°×2,8° в длиннофокусном 120 мм режиме), изделия группы компаний «СИЛАР - ЭЛАР» (г.Санкт-Петербург), установленных в гиростабилизированных платформах СОН-730 (четкость стабилизации изображения по углу места, азимуту и крену; диапазон углов обзора: в азимутальной плоскости 360°; в угломестной от +10° до -90°) ОАО «ПО «Уральский оптико-механический завод» им. Э.С.Яламова» (УОМЗ г.Екатеринбург), которые размещаются на бортах винтокрылых роботов БПВ-500 «Роторфлай» (вес полезной нагрузки 180 кг; продолжительность полета 8 ч. на высоте от 50 м до 4 км и удалении до 150 км от наземного пункта наведения) ОАО «НПП «Радар ММС» (г.Санкт-Петербург), при этом беспилотные вертолеты строятся в боевой порядок «прямоугольный равнобедренный треугольник» с гипотенузой (базой) 45 км, ориентируемой перпендикулярно к направлению на объект разведки. Тогда совокупность взаимосвязанных исполнителей (операторов-расшифровщиков) и средств автоматизации наземного пункта сбора разведданных и управления обзорно-прицельными сенсорами (ПУ) в составе трех модулей сопряжения сервера с телекамерами каналов радиометров воздушного базирования, центрального производительного, с отлаженным программным обеспечением, компьютера цифровой обработки видеоинформации, трех эргономичных рабочих мест, взаимодействующая с расположенными на бортах винтокрылых роботов радиоэлектронной и оптической аппаратурой, которая производит съемку пространства выше природных облаков, преобразование кадров изображений в электрические сигналы, осуществляет накопление и передачу данных на ПУ по цифровым радиолиниям, представляет собой автоматизированную систему управления (АСУ) боевым применением оптико-электронного комплекса (ОЭК). К примеру, видеосистема «Силар» включает три цифровые прецизионные телекамеры типа S3C/077, соосно совмещенные с тремя малокадровыми ПЗС-камерами S4C/085, и устройства информационного сопряжения каналов с ЭВМ-сервером ПУ, служащие для формирования интерфейсов между компьютером и телекамерами, создания многокамерных видеосистем, преобразования интерфейсов, подключения камер к локальной сети Ethernet. Совокупность взаимосвязанных исполнителей (операторов-пилотов), аппаратуры автоматизации пункта наведения роботов-автожиров с узлом цифровой связи и передачи данных (ПУ) и аэродромных средств обеспечения взлета/посадки, взаимодействующая с тремя необитаемыми геликоптерами, - это АСУ боевыми действиями беспилотного авиационного комплекса (БАК) вертолетного типа с максимальным рубежом удаления винтокрылых роботов до 150 км. Например, в составе БАК «Радар» в мобильном варианте находятся наземный ПУ, три беспилотных вертолета БПВ-500 «Роторфлай» и сменные комплекты полезной нагрузки (целевого бортового оборудования). Объединение АСУ боевым применением ОЭК с АСУ боевыми действиями БАК вертолетного типа образует АСУ боевым функционированием мобильного угломерного комплекса секторного обзора и дальней оптической разведки летящих с превышающей более чем в 1,2 раза число Маха скоростью в стратосфере или в тропопаузе либо на большой высоте малозаметных летательных аппаратов по инверсионным следам их авиадвигателей в атмосфере (см. фиг.1).The technical solution described above for the method and system of long-range optical detection and location of an object flying in the stratosphere or at high altitude at a supersonic speed according to the criteria of the condensation trace of its power plant in the atmosphere is as follows: the solar radiation reflected from an extended object contrasting with the background of a clear sky is recorded by the aggregate forming two-dimensional frames of optical (light) images of CCD matrices of the ELCM1077 type (format 1160 × 1040 elements; peak size village 16 × 16 μm) and ELCM1085 (format 2300 × 2050 elements; pixel size 8.2 × 8.2 μm) - see figure 3 - S3C and S4C photodetectors (averaged over the visible range of 400 ... 750 nm optical waves quantum yield 0.57; quantum yield 0.4 averaged over the near infrared range of 750 ... 900 nm optical waves - see Fig. 4) of S3C / 077 and S4C / 085 digital cameras (in short-focus 50 mm mode, a wide field of view of 25 ° × 22, 4 °; narrow field of view 3 ° × 2.8 ° in telephoto 120 mm mode), products of the SILAR-ELAR group of companies (St. Petersburg) installed in gyro-stabilized platforms SON-730 (even image stabilization bone by elevation, azimuth and roll; range of viewing angles: in the azimuthal plane 360 °; in elevation from + 10 ° to -90 °) OJSC “Production Association“ Ural Optical and Mechanical Plant ”named after E.S. Yalamova ”(UOMZ, Yekaterinburg), which are located on board the BPV-500 Rotorfly rotorcraft (payload weight 180 kg; flight duration 8 hours at an altitude of 50 m to 4 km and a distance of up to 150 km from the ground guidance point) of NPP Radar MMS (St. Petersburg), while unmanned helicopters are built in combat order “a rectangular isosceles triangle” with a hypotenuse (base) of 45 km, oriented perpendicular to the direction to the reconnaissance object. Then, a set of interconnected executors (decryption operators) and automation equipment of a ground-based intelligence gathering point and control of sighting sensors (PU) consisting of three modules for interfacing a server with television cameras of air-based radiometer channels, central production, with debugged software, a digital video processing computer , three ergonomic workstations, interacting with radioelectronic and optical devices located on the sides of rotorcraft robots Paratura, which captures the space above natural clouds, converts image frames into electrical signals, accumulates and transmits data to the control center via digital radio links, is an automated control system (ACS) for the combat use of an optical-electronic complex (OEC). For example, the Silar video system includes three digital precision television cameras of the S3C / 077 type coaxially aligned with three small-frame S4C / 085 CCD cameras, and information channel pairing devices with a PC computer server used to form interfaces between a computer and television cameras, to create multi-camera video systems, interface conversion, connecting cameras to a local Ethernet network. The set of interconnected performers (pilot operators), automation equipment for the guidance point of robot gyros with a digital communications and data transmission (PU) node and aerodrome means for providing take-off / landing, interacting with three uninhabited helicopters, are ACS combat operations of an unmanned aircraft complex (LHC) ) helicopter type with a maximum range of rotorcraft removal up to 150 km. For example, the BAK "Radar" in the mobile version includes a ground launcher, three unmanned helicopters BPV-500 "Rotorfly" and interchangeable sets of payload (target avionics). Combining ACS with the combat use of the OEC with ACS with the combat operations of a LHC of a helicopter type forms the ACS with the combat operation of a mobile goniometer complex of sector-wide vision and long-range optical reconnaissance flying with more than 1.2 times the Mach number in the stratosphere or in the tropopause or at high altitude of stealth aircraft on the inversion traces of their aircraft engines in the atmosphere (see figure 1).

Выбор в качестве объекта разведки протяженного инверсного следа силовой установки самолета с альбедо 0,99 и фона на высоте 3000…3500 м - чистого неба с альбедо 0,1 [Гальперин А. Определение фотографической экспозиции. - М.: Изд-во «Искусство», 1955] позволяет получить яркостный контрастно объекта [Смелков В. Экспресс-расчет дальности наблюдения телевизионной системы.// «Специальная техника», №5, 2004 г.]:The choice of the object of exploration of the long inverse trace of the power plant of the aircraft with an albedo of 0.99 and a background at an altitude of 3000 ... 3500 m - clear sky with an albedo of 0.1 [Halperin A. Definition of photographic exposure. - M .: Publishing house "Art", 1955] allows you to get the brightness of the contrast of the object [Smelkov V. Express calculation of the observation range of the television system. // "Special equipment", No. 5, 2004]:

K E O = ν О Б ν Ф ν О Б + ν Ф ; ( 1 )

Figure 00000001
K E O = ν ABOUT B - ν F ν ABOUT B + ν F ; ( one )
Figure 00000001

где νОБ, νФ - альбедо в видимом (ближнем ИК) диапазоне оптических волн объекта и фона соответственно;where ν OB , ν Ф - albedo in the visible (near IR) range of the optical waves of the object and background, respectively;

с числовой величиной 0,8165.with a numerical value of 0.8165.

Применение круглосуточных телекамер S3C/077, оснащенных матричными фотоприемниками S3C с усредненным по видимому диапазону 400…750 нм квантовым выходом 0,57; усредненным по ближнему инфракрасному участку 750…900 нм квантовым выходом 0,4 [Вишневский Г., Косов В., Нестеров В., Четвергов М., Выдревич М., Ривкинд В. Формирователи видеосигнала в телекамерах и цифровых фотоаппаратах. 4.1., II. Разработки и производство ФПЗС и цифровых камер на их основе. // Интернет-журнал «Телефото Техника», СПб, 01.11.2008. http://www.telephototech.ru], временем накопления фотонов элементами матрицы 20 мс, дает возможность получить пороговую чувствительность радиометров КЕпор. [Цыцулин А. Телевидение и космос. // Издание «СПб ГЭТУ «ЛЭТИ»«, СПб, 2003 г., с.98]:The use of round-the-clock S3C / 077 cameras equipped with S3C matrix photodetectors with a quantum output of 0.57 averaged over the apparent range of 400 ... 750 nm; a quantum yield of 0.4 averaged over the near infrared region of 750 ... 900 nm [Vishnevsky G., Kosov V., Nesterov V., Chetvergov M., Vydrevich M., Rivkind V. Video signal conditioners in television cameras and digital cameras. 4.1., II. Development and production of FPSS and digital cameras based on them. // Internet magazine "Telephoto Technique", St. Petersburg, 01/01/2008. http://www.telephototech.ru], the time of accumulation of photons by matrix elements of 20 ms, makes it possible to obtain the threshold sensitivity of K Epo radiometers . [Tsytsulin A. Television and space. // Edition of "St. Petersburg GETU" LETI "", St. Petersburg, 2003, p.98]:

K Е п о р . 2 = 2 m Ф п о р . 2 Е × ( ν О Б + ν Ф ) × ( D / f ) 2 × τ × N × η × Δ 2 × T H ; ( 2 )

Figure 00000002
K E P about R . 2 = 2 m F P about R . 2 E × ( ν ABOUT B + ν F ) × ( D / f ) 2 × τ × N × η × Δ 2 × T H ; ( 2 )
Figure 00000002

здесь mФпор. - пороговое отношение сигнал/шум; для фотоприемника S3C на базе ПЗС-матрицы ELCM1077 mФпор.=3, Е - освещенность сцены; Е принимается равной 50 лк; D/f - относительное отверстие объектива; τ - коэффициент пропускания объектива; для объектива с фокусным расстоянием 120 мм τ=0,785; D/f=0,555; N - потенциально доступное ПЗС количество фотонов за время 1 с на площадке в 1 см2 при освещенности 1 лк; для матрицы ELCM1077 N=2×1012; г/ - квантовый выход ПЗС-матрицы ELCM1077; Δ2 - площадь элемента матрицы в см2; для ПЗС-матрицы ELCM1077 площадь элемента составляет 256 мкм2; Δ2=2,56×10-6 см2; ТН - время накопления фотонов пикселами матрицы;here m Fore. - threshold signal to noise ratio; for an S3C photodetector based on an ELCM1077 C-dot CCD array . = 3, E - scene illumination; E is taken equal to 50 lux; D / f is the relative aperture of the lens; τ is the transmittance of the lens; for a lens with a focal length of 120 mm, τ = 0.785; D / f = 0.555; N is the potentially available CCD number of photons in a time of 1 s at a site of 1 cm 2 with an illumination of 1 lux; for the matrix ELCM1077 N = 2 × 10 12 ; g / - quantum yield of the CCD matrix ELCM1077; Δ 2 is the area of the matrix element in cm 2 ; for an ELCM1077 CCD, the area of an element is 256 μm 2 ; Δ 2 = 2.56 × 10 -6 cm 2 ; T N - the accumulation of photons by the pixels of the matrix;

с числовой величиной 0,00484 или 0,484%.with a numerical value of 0.00484 or 0.484%.

Размещение радиометров на высоте 3…3,5 км позволяет создать условия съемки с объемным показателем рассеяния атмосферы на пути прохождения фотонных потоков (прозрачности среды на пути прохождения солнечной радиации) с числовой величиной, определяемой зависимостью изменения контраста Как вдоль оптического пути в среде [Смелков В. Экспресс-расчет дальности наблюдения телевизионной системы. // «Специальная техника», №5, 2004 г.]: K B R = K E O exp ( σ R ) ; ( 3 )

Figure 00000003
Placing radiometers at an altitude of 3 ... 3.5 km allows you to create shooting conditions with a volumetric index of atmospheric scattering along the path of photon fluxes (transparency of the medium along the path of solar radiation) with a numerical value determined by the dependence of the change in contrast As along the optical path in the medium [Smelkov V Express calculation of the observation range of the television system. // "Special equipment", No. 5, 2004]: K B R = K E O exp ( - σ R ) ; ( 3 )
Figure 00000003

где σ - постоянная величина, задаваемая в конкретной ситуации условием метеорологической дальности видения.where σ is a constant value specified in a specific situation by the condition of the meteorological range of vision.

По определению за величину метеорологической видимости принимается такое максимальное расстояние, с которого черное тело видно с контрастом 2%. Если на высоте 3000…3500 м метеорологическая дальность видения составляет 230 км, то, согласно формуле (3), коэффициент ослабления фотонного потока атмосферой σ=0,000017 м-1.By definition, the maximum distance that a black body is visible with a contrast of 2% is taken as the value of meteorological visibility. If at a height of 3000 ... 3500 m the meteorological range of vision is 230 km, then, according to formula (3), the attenuation coefficient of the photon flux by the atmosphere is σ = 0.000017 m -1 .

Комплексное использование в техническом решении протяженного инверсионного следа в качестве контрастного объекта разведки на фоне безоблачного неба, оснащенных высокочувствительными фотоприемниками S3C с ПЗС-матрицами ELCM1077 прецизионных телекамер S3C/077 в роли спектральных каналов радиометров воздушного базирования, размещенных в пространстве с объемным показателем рассеяния среды на пути прохождения фотонных потоков σ=1,7×10-5 м-1 предоставляет возможность получить максимальный рубеж наблюдения, согласно формуле (3), с числовой величиной, превышающей 301,5 км в светлое время суток. В формуле (3) произведение квантовой эффективности ПЗС-матрицы ELCM1077 на время накопления фотонов пикселами составляет 0,0114 с. Если усредненный по ближнему ИК участку оптического спектрального диапазона квантовый выход ПЗС-матриц ELCM1077 принять равным 40%, то инверсионный след силовой установки малозаметного высотного объекта с контрастом 81,65% относительно фона может наблюдаться в темное время суток телекамерами серии S3C на рубеже 300 км при условии метеорологической дальности видения 230 км и увеличении времени накопления поля (кадра) до 30 мс.The integrated use in the technical solution of an extended inversion trace as a contrast reconnaissance object against a cloudless sky equipped with S3C highly sensitive photodetectors with ELCM1077 CCDs of S3C / 077 precision television cameras as spectral channels of air-based radiometers placed in a space with a volumetric scattering index of the medium along the path passage of photon fluxes σ = 1.7 × 10 -5 m -1 provides the opportunity to obtain the maximum observation line, according to formula (3), with a numerical value d, exceeding 301.5 km during daylight hours. In the formula (3), the product of the quantum efficiency of the CCD matrix ELCM1077 and the photon accumulation time by pixels is 0.0114 s. If the quantum yield of the ELCM1077 CCD matrices averaged over the near-IR region of the optical spectral range is taken to be 40%, then the inversion trace of the power plant of a low-visible high-rise object with a contrast of 81.65% relative to the background can be observed at night at 300 km at the turn of S3C series cameras at night subject to a meteorological vision range of 230 km and an increase in the accumulation time of the field (frame) up to 30 ms.

Удаление вертолетных постов приема отражений солнечной радиации на расстояние до 150 км [Щербаков В. Беспилотники «Радара». // «Беспилотная авиация», интернет-портал UAV.RU] от наземного пункта обработки данных и управления (максимальный рубеж выноса зоны патрулирования роботов-автожиров ограничивается предельным радиусом цифровой связи) позволяет получить максимальную дальность разведки более 450 км.Removal of helicopter posts for receiving reflections of solar radiation at a distance of up to 150 km [Shcherbakov V. UAVs “Radar”. // “Unmanned Aviation”, Internet portal UAV.RU] from a ground-based data processing and control point (the maximum line of removal of the patrol zone of robot gyroplanes is limited by the maximum radius of digital communications) allows you to get a maximum reconnaissance range of more than 450 km.

Построение необитаемых геликоптеров в боевой порядок «прямоугольный равнобедренный треугольник» с базой 45 км и оперативная реконфигурация позиций, применение телекамер S3C/077 и S4C/085 (широкое поле зрения в короткофокусном 50 мм режиме 25°×22,4°; узкое поле зрения 3°×2,8° в режиме с длинным 120 мм фокусом) с ПЗС-матрицами ELCM1077 (формат 1160×1040 элементов) и ELCM1085 (формат 2300×2050 элементов) дает возможность измерять угловые координаты фронта конденсационного следа с точностью: 0,75 угл. минуты в режиме с 50 мм фокусом; 4,7 угл. секунд в узком поле зрения ELCM1077; 0,4 угл. минуты в широком поле зрения и 2,5 угл. секунды в режиме с 120 мм фокусом ELCM1085; что позволяет осуществлять расчет плоскостных координат излучателя с ошибкой σX,Y [км] [Обзор современных систем позиционирования мобильных телефонов. // «Специальная техника», №6, 2001 г.]:Constructing uninhabited helicopters into a “rectangular isosceles triangle” battle formation with a base of 45 km and operational reconfiguration of positions, the use of S3C / 077 and S4C / 085 cameras (wide field of view in short-focus 50 mm mode 25 ° × 22.4 °; narrow field of view 3 ° × 2.8 ° in the mode with a long 120 mm focus) with CCDs ELCM1077 (format 1160 × 1040 elements) and ELCM1085 (format 2300 × 2050 elements) makes it possible to measure the angular coordinates of the front of the condensation track with an accuracy of: 0.75 angles . minutes in mode with 50 mm focus; 4.7 angles seconds in a narrow field of view ELCM1077; 0.4 angle minutes in a wide field of view and 2.5 angles. seconds in the mode with 120 mm focus ELCM1085; which allows the calculation of the plane coordinates of the emitter with the error σ X, Y [km] [Overview of modern positioning systems for mobile phones. // "Special equipment", No. 6, 2001]:

σ X , Y = 1 , 7 × 10 2 × σ β × Б sin 2 β + sin 2 β 1 sin 2 ( β + β 1 ) ; ( 4 )

Figure 00000004
σ X , Y = one , 7 × 10 - 2 × σ β × B sin 2 β + sin 2 β one sin 2 ( β + β one ) ; ( four )
Figure 00000004

где β [град.] и β1 [град.] - значения измеренных прилежащих к базе углов;where β [deg.] and β 1 [deg.] are the values of the measured angles adjacent to the base;

σβ [град.] - ошибка измерения базового угла; Б [км] - база системы;σ β [deg.] - measurement error of the base angle; B [km] - the base of the system;

с числовой величиной: менее 800 м на этапе обзора - обнаружения; не более 70 м на этапе наблюдения - прицеливания радиометрами S3C/077; до 425 м на этапе обзора - обнаружения; до 40 м на этапе наблюдения - прицеливания телекамерами S4C/085. При этом, согласно теореме синусов, горизонтальная дальность d до точки пересечения линий визирования [Мельников Ю. Воздушная радиотехническая разведка (методы оценки эффективности). - М.: «Радиотехника», 2005. - 304 с.: ил.]:with a numerical value: less than 800 m at the stage of review - detection; no more than 70 m at the stage of observation - aiming with S3C / 077 radiometers; up to 425 m at the survey – detection stage; up to 40 m at the stage of observation - aiming with S4C / 085 cameras. Moreover, according to the sine theorem, the horizontal distance d to the point of intersection of the sight lines [Melnikov Yu. Aerial radio intelligence (methods for evaluating effectiveness). - M.: "Radio Engineering", 2005. - 304 p.: Ill.]:

d = Б × sin β 1 sin ( β + β 1 ) ; ( 5 )

Figure 00000005
d = B × sin β one sin ( β + β one ) ; ( 5 )
Figure 00000005

в случае β=β1 - из свойств равнобедренного треугольника: d=E/2cosβ.in the case β = β 1 - from the properties of an isosceles triangle: d = E / 2cosβ.

Обнаружение траектории движения (автозахват на сопровождение) объекта, построение трассы его полета в пространстве (сопровождение), вычисление путевых параметров изменения положения цели в интересах потребителей с равным (или большим) времени экспонирования (накопления) периодом обновления данных 20 мс (30 мс) реализуются в процессе функционирования алгоритмов первичного анализа кадров и вторичной обработки оптической информации (изображений) центральной ЭВМ опорного ПУ.The detection of the trajectory of movement (auto-capture for tracking) of an object, the construction of its flight path in space (tracking), the calculation of the path parameters for changing the target’s position in the interests of consumers with an equal (or large) exposure time (accumulation) of a data update period of 20 ms (30 ms) are implemented in the process of functioning of the algorithms for the primary analysis of frames and the secondary processing of optical information (images) of the central computer of the reference PU.

Автоматизированная система обработки видеоинформации и управления боевым функционированием мобильного угломерного комплекса секторного обзора и дальней оптической разведки летящих с превышающей более чем в 1,2 раза число Маха скоростью в стратосфере или в тропопаузе, либо на большой высоте малозаметных летательных аппаратов по конденсационным следам их авиадвигателей в атмосфере выполняет функции предназначения следующим образом. После построения в зоне патрулирования беспилотных вертолетов БПВ-500 «Роторфлай» в боевой порядок спектральные каналы (совмещенные цифровые камеры) бортовых сенсоров осуществляют поиск искусственных перисто-кучевых "дорожных" облаков типа "след самолета" на этапе "обзора - обнаружения" в широком поле зрения (в секторе 25 град, по азимуту и 22,4 град, по углу места) - в 50 мм короткофокусном режиме, при этом на удалении 300 км от базы суммарный сектор обзора видеосистемы многопозиционного угломерного комплекса дальней оптической разведки составит 75 град, (более 420 км). В случае обнаружения в ответственном секторе какого-либо радиометра искусственного облака "след самолета" на наземном мобильном опорном ПУ измеряются угловые координаты фронта конденсационного следа авиадвигателя высотного летательного аппарата (ЛА), выдаются на беспилотные вертолеты распоряжения по ориентированию их позиций в боевой порядок "прямоугольный равнобедренный треугольник" с гипотенузой, ориентированной перпендикулярно направлению на объект разведки. После отработки ЦУ и захвата на сопровождение фронта облака "след самолета" тремя (или более) телекамерами сервер ПУ рассчитывает пространственное местонахождение и завязывает новую трассу воздушного объекта. Затем вычисляются параметры движения цели и, если курс полета высотного ЛА - встречный, а курсовой параметр соответствует зоне огня обеспечиваемой группы зенитно-ракетных систем дальнего действия (ЗРС ДД), то новой трассе присваивается признак "важная" и настраиваются телекамеры видеосистемы вертолетного БАК для функционирования в узком поле зрения 3°×2,8° - с 120 мм фокусным расстоянием объектива. Далее спектральными каналами радиометров измеряются угловые координаты цели с точностью 4,7 угл. секунд, затем расчет ее плоскостного местонахождения угломерным методом с погрешностью до 70 м центральным компьютером ПУ и выдача боевой информации на командный пункт группы ЗРС ДД. Автоматизированная система управления боевым применением ОЭК имеет в своем составе образующие единое целое информационную, управляющую и исполнительную подсистемы. Информационно-аналитическая подсистема включает три размещенных на гиростабилизированных платформах СОН-730 круглосуточных телевизионных комплекса, каждый из которых состоит из видимого на базе прецизионной малокадровой цифровой S3C/077 камеры 1 и ближнего инфракрасного на базе прецизионной малокадровой цифровой S4C/085 камеры 2 спектральных каналов. Оптико-электронными изделиями СОН-730 укомплектовываются автоматические необитаемые геликоптеры БПВ-500 «Роторфлай» БАК «Радар». С выходов телекамер 1 и 2 цифровые кадры изображения в различных спектральных зонах с помощью модуля аппаратуры связи и передачи данных 3 передаются по линии радиосвязи в центральный сервер наземного ПУ для более сложной обработки. Комплект технических средств управляющей подсистемы АСУ включает: три модуля аппаратуры связи и передачи данных 3, три модуля сопряжения сервера со спектральными каналами радиометров воздушного базирования 5, ведущий компьютер обработки видеоинформации 6, приемник спутниковой системы навигации «ГЛОНАСС» 4, память базы данных 7, три автоматизированных универсальных рабочих места, каждое из которых состоит из сборки изделия отображения и управления ОЭК 8 и изделия отображения и управления БАК вертолетного типа 9. Принятые с бортов трех беспилотных вертолетов тремя модулями аппаратуры связи и передачи данных 3 цифровые видеокадры изображений телекамер 1 и 2 посредством трех модулей сопряжения каналов сенсоров воздушного базирования с сервером 5 вводятся в память ведущего компьютера 6 ПУ. Одновременно с выходов спутниковых навигационных приемников 4 с помощью модулей аппаратуры связи и передачи данных 3 на наземный ПУ в ведущую ЭВМ 6 передаются пространственные координаты местоположений носителей информационно-аналитических элементов АСУ боевым применением ОЭК. Программное обеспечение центральной ЭВМ 6 реализует обнаружение сверхзвукового высотного объекта-"невидимки" по числовым величинам путевой скорости перемещения фронта контрастного протяженного конденсационного следа его силовой установки и альбедо этого следа, измерение относительных угловых координат переднего среза инверсного следа цели на каждом кадре, определение угломерным методом плоскостных координат и вычисление по измеренным азимутам и углам места высоты полета, автозахват трассы на сопровождение, автоматическое построение траектории движения наблюдаемого объекта, расчет параметров изменения положения цели с периодом обновления данных 20 мс (30 мс) и отображение разведанных и справочных сведений на экранах мониторов автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов ОЭК 8 и АРМ пилотов БАК 9. При этом, в случае обнаружения объекта разведки, вырабатываются команды ЦУ - управления положением бортовых гиростабилизированных платформ СОН-730; телекодовые посылки ЦУ через модули сопряжения каналов сенсоров воздушного базирования с сервером 5, модули аппаратуры связи и передачи данных 3, ПУ, линию радиосвязи, бортовые модули аппаратуры связи и передачи данных 3 роботов вертолетного типа поступают на приводы СОН-730. После присвоения наблюдаемому воздушному объекту признака "важный" и формирования управляющих воздействий на переход телекамер 1 и 2 в режим "наблюдения - прицеливания", кодограммы установки фокусов объективов с выхода центральной ЭВМ 6 через модули сопряжения сервера с каналами сенсоров воздушного базирования 5, модули аппаратуры связи и передачи данных 3 ПУ, линию радиосвязи, бортовые модули аппаратуры связи и передачи данных 3 беспилотных вертолетов проходят на микродвигатели вариообъективов прецизионных видеокамер. Предлагаемое техническое решение позволяет получить указанные ниже технические результаты. Круглосуточный рубеж разведки малозаметных ЛА, летящих на большой высоте, в тропопаузе, в стратосфере с превышающей более чем в 1,2 раза число Маха скоростью, по конденсационным следам их силовых установок в атмосфере - более 450 км. Трассовое сопровождение контрастных протяженных объектов разведки и определение плоскостных координат фронтов искусственных облаков "след самолет" радиометрами S3C/077 с ошибкой менее 800 м на этапе обзора-обнаружения; до 70 м на этапе наблюдения - прицеливания; телекамерами S4C/085 не более 425 м на этапе обзора-обнаружения; до 40 м на этапе наблюдения-прицеливания. По критерию "эффективность-стоимость" производится оценка следующим образом: обзорно-прицельный комплекс наблюдения на базе оптических радиометров в 5…10 раз дешевле по сравнению с традиционными низкочастотными активными радарами; применение с целью тактической разведки армейского ранга необитаемых геликоптеров на порядок дешевле в эксплуатации, чем при использовании для выполнения аналогичных функций ситуационной осведомленности управляемых пилотами вертолетов Ми-8. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет:An automated system for processing video information and controlling the combat operation of a mobile goniometer complex of a sector survey and long-range optical reconnaissance of flying with a speed more than 1.2 times the Mach number in the stratosphere or in the tropopause, or at a high altitude of inconspicuous aircraft along the condensation traces of their aircraft engines in the atmosphere performs the functions of destination as follows. After building in the patrol zone of the BPV-500 Rotorfly unmanned helicopters into the battle order, the spectral channels (combined digital cameras) of the on-board sensors search for artificial cirrocumulus “road” clouds of the “airplane trace” type at the “survey-detection” stage in a wide field vision (in the sector of 25 degrees, in azimuth and 22.4 degrees, in elevation) - in 50 mm short-focus mode, while at a distance of 300 km from the base, the total sector of the video system of the multi-position goniometric complex of long-range optical reconnaissance 75 degrees, (more than 420 km). In case of detection of an artificial “trace of an airplane” cloud in the responsible sector of an radiometer in the ground mobile reference control station, the angular coordinates of the front of the condensation trail of the aircraft engine of a high-altitude aircraft (LA) are measured, orders are issued to unmanned helicopters to orient their positions in combat order "rectangular isosceles triangle "with hypotenuse oriented perpendicular to the direction of the reconnaissance object. After working out the control center and capturing the “trail of the plane” cloud to accompany the front of the cloud with three (or more) cameras, the control server calculates the spatial location and sets up a new airway track. Then, the target’s motion parameters are calculated and, if the flight course of the high-altitude aircraft is oncoming, and the heading parameter corresponds to the fire zone of the provided group of long-range anti-aircraft missile systems (ZRS DD), the new route is assigned the “important” flag and the cameras of the video system of the LHC helicopter are adjusted for operation in a narrow field of view 3 ° × 2.8 ° - with a 120 mm focal length of the lens. Further, the angular coordinates of the target are measured with the spectral channels of radiometers with an accuracy of 4.7 angles. seconds, then calculating its planar location using the goniometer method with an error of up to 70 m by the central computer of the launcher and issuing combat information to the command post of the ZRS DD group. The automated control system for the combat use of the OEC incorporates a single information, control and executive subsystem. The information-analytical subsystem includes three round-the-clock television complexes located on the SON-730 gyro-stabilized platforms, each of which consists of a camera 1 visible on the basis of a precision low-frame digital S3C / 077 and a near infrared on the basis of a high-precision low-frame digital S4C / 085 camera 2 spectral channels. SON-730 optoelectronic products are equipped with automatic uninhabited helicopters BPV-500 "Rotorfly" BAK "Radar". From the outputs of TV cameras 1 and 2, digital image frames in various spectral zones are transmitted using a communication and data transmission module 3 via a radio link to a central ground control server for more complex processing. The set of technical tools for the control system subsystem includes three modules of communication and data transmission equipment 3, three server interface modules with spectral channels of air-based radiometers 5, a leading video processing computer 6, a GLONASS satellite navigation receiver 4, database memory 7, three automated universal workstations, each of which consists of assembling a display and control product of OEC 8 and a display and control product of a LHC of helicopter type 9. Taken from the sides of three Pilot helicopters with three modules of communication and data transmission equipment 3 digital video frames of images of cameras 1 and 2 through three modules for pairing the channels of air-based sensors with server 5 are entered into the memory of the host computer 6 PU. Simultaneously with the outputs of satellite navigation receivers 4 using the modules of communication equipment and data transmission 3 to the ground control station, the spatial coordinates of the locations of the carriers of information and analytical elements of the automated control system are transmitted to the host computer 6 by combat use of the OEC. The central computer software 6 realizes the detection of a supersonic high-altitude object "invisible" by the numerical values of the ground speed of the front of the front of the contrasting extended condensation trace of its power plant and the albedo of this trace, measuring the relative angular coordinates of the front slice of the inverse track of the target on each frame, determining the planar angle method coordinates and calculation based on measured azimuths and elevation angles, flight track auto-tracking, automatic construction the trajectory of the observed object, the calculation of the parameters of the change in the position of the target with a data refresh period of 20 ms (30 ms) and the display of reconnaissance and reference information on the screens of the automated workstations (AWP) of the OEC 8 operators and the pilot arm of the BAK 9. Moreover, detection of the reconnaissance object, teams of the control system are being developed - controlling the position of onboard gyro-stabilized platforms SON-730; telecode transmissions of the control center via modules for pairing the channels of air-based sensors with server 5, modules for communication and data transmission 3, controllers, a radio line, on-board modules for communication and data transmission 3 helicopter-type robots arrive at SON-730 drives. After assigning the sign “important” to the observed air object and generating control actions on the transition of the cameras 1 and 2 to the “observation-aiming” mode, the codograms for setting the foci of the lenses from the output of the central computer 6 through the interface modules of the server with the channels of the air-based sensors 5, communication equipment modules and data transmission 3 launchers, a radio link, airborne modules of communication equipment and data transmission of 3 unmanned helicopters pass to the micromotors of zoom lenses of precision video cameras. The proposed technical solution allows to obtain the following technical results. The round-the-clock line of reconnaissance of stealth aircraft flying at high altitude, in the tropopause, in the stratosphere with a speed exceeding the Mach number by more than 1.2 times, following the condensation traces of their power plants in the atmosphere - more than 450 km. Track tracking of contrasting extended reconnaissance objects and determining the plane coordinates of the fronts of artificial clouds "trace plane" with S3C / 077 radiometers with an error of less than 800 m at the survey-detection stage; up to 70 m at the stage of observation - aiming; S4C / 085 cameras no more than 425 m at the survey-detection stage; up to 40 m at the observation-aiming stage. According to the criterion of "efficiency-cost" the assessment is carried out as follows: a survey-sighting observation complex based on optical radiometers is 5 ... 10 times cheaper compared to traditional low-frequency active radars; the use of uninhabited helicopters for tactical reconnaissance of the army rank is much cheaper in operation than when using Mi-8 helicopters operated by pilots to perform similar functions of situational awareness. Thus, the proposed technical solution allows you to:

1) организовать в группировке мобильных зенитно-ракетных сил и средств ВКО круглосуточный рубеж разведки боевых ЛА с низкой информационной заметностью, летящих со сверхзвуковой скоростью в стратосфере, тропопаузе и на большой высоте, по образующимся на расстоянии до 200 м от сопел их двигателей инверсным следам в воздухе с числовой величиной более 450 км;1) to organize in the group of mobile anti-aircraft missile forces and air defense systems a round-the-clock line of reconnaissance of combat aircraft with low information visibility flying at a supersonic speed in the stratosphere, tropopause and at high altitude, along the inverse tracks formed at a distance of up to 200 m from the nozzles of their engines air with a numerical value of more than 450 km;

2) реализовать сопровождение целей в пространстве с необходимыми для практики погрешностями, расчет параметров движения объектов в интересах потребителей с периодом обновления видеоданных, равным (или большим) времени экспонирования (накопления фотонов) 20 мс - в светлое время суток (30 мс - при низкой освещенности);2) implement tracking of targets in space with the errors necessary for practice, calculating the parameters of the movement of objects in the interests of consumers with a video update period equal to (or greater) the exposure time (photon accumulation) of 20 ms in the daytime (30 ms in low light );

3) обеспечить высокие критерии живучести боевого функционирования мобильной угломерной системы секторного обзора и дальней оптической разведки летящих со сверхзвуковой скоростью на большой высоте или в тропопаузе, либо в стратосфере малозаметных летательных аппаратов по инверсионным следам их силовых установок (боевой устойчивости - за счет применения пассивного режима круглосуточного всепогодного наблюдения и оперативного перестроения боевого порядка необитаемых геликоптеров; эксплуатационной надежности - вследствие возможности использования отдельных устройств ОЭК и БАК в качестве "горячего резерва": в комплекте СОН-730 две телекамеры; в комплекте БАК три беспилотных вертолета; в комплекте ПУ три универсальных АРМ);3) to provide high survivability criteria for the combat functioning of the mobile goniometric sector survey system and long-range optical reconnaissance flying at supersonic speeds at high altitude or in the tropopause, or in the stratosphere of stealth aircraft along the inversion traces of their power plants (combat stability through the use of a passive round-the-clock mode all-weather surveillance and operational restructuring of the battle order of uninhabited helicopters; operational reliability - due to the possibility of using separate devices HES and BAK as a "hot standby": complete CPA-730 two cameras; complete BAC three unmanned helicopter; complete PU three universal APM);

4) снизить стоимость обзорно-прицельного комплекса наблюдения на базе оптико-электронных радиометров с матричными фотоприемниками в 5…10 раз по сравнению с традиционными низкочастотными активными радарами; уменьшить на порядок затраты на техническую эксплуатацию необитаемых геликоптеров в сравнении с использованием для выполнения аналогичных задач ситуационной осведомленности управляемых пилотами машин Ми-8.4) to reduce the cost of the survey-sighting observation complex based on optoelectronic radiometers with matrix photodetectors by 5 ... 10 times in comparison with traditional low-frequency active radars; to reduce by an order of magnitude the costs of the technical operation of uninhabited helicopters in comparison with the use of situational awareness for Mi-8 pilots controlled by pilots for similar tasks.

Claims (2)

1. Способ дальнего оптического обнаружения летящего в стратосфере или в тропопаузе, либо на большой высоте со сверхзвуковой скоростью объекта, преимущественно малозаметного, и определения его местоположения по критериям конденсационного следа его силовой установки в атмосфере, включающий регистрацию фотонных потоков фотоприемниками телекамер спектральных каналов радиометров, отличающийся тем, что с целью достижения максимальной видимости в качестве объекта наблюдения выбирают эмитируемое авиадвигателем самолета контрастное на фоне безоблачного неба и протяженное искусственное "дорожное" перисто-кучевое облако, определив альбедо, форму и скорость перемещения фронта которого, классифицируют его как конденсационный след силовой установки летательного аппарата; прием отраженных от объекта потоков фотонов ведут на три или более разнесенных на фиксированное расстояние в пространстве поисково-прицельных сенсора с прецизионными цифровыми телекамерами на базе укомплектованных высокочувствительными крупноформатными ПЗС-матрицами фотоприемников видимого и ближнего инфракрасного диапазонов оптических волн в светлое и темное время суток соответственно; с целью исключения метеопомех и использования наибольшей прозрачности среды на пути прохождения солнечной радиации приемные посты угломерной системы координатометрии с поисково-прицельными сенсорами размещают на бортах барражирующих выше природных облаков беспилотных вертолетов, при этом фиксируют угловые координаты переднего среза конденсационного следа и определяют пеленгационным методом местоположение цели на плоскости; погрешность расчета плоскостных координат объекта задают точностью измерения углов фронта конденсационного следа, которую устанавливают топологией дискретности кристаллов ПЗС-матриц фотоприемников и короткофокусным или длиннофокусным режимами функционирования телекамер; скорость объекта принимают равной скорости перемещения переднего среза его конденсационного следа, высоту полета цели вычисляют как функцию дальности и угла места фронта ее конденсационного следа; рубеж разведки дополнительно увеличивают посредством выноса зоны патрулирования беспилотных вертолетов от наземного мобильного опорного пункта обработки информации и управления сенсорами и носителями на ограничиваемое радиусом действия аппаратуры связи расстояние. 1. The method of distant optical detection of an object flying in the stratosphere or in the tropopause, or at high altitude with a supersonic speed, mostly inconspicuous, and determining its location according to the criteria of the condensation trace of its power plant in the atmosphere, including recording photon streams by photodetectors of television cameras of spectral channels of radiometers, differing in order to achieve maximum visibility, the contrast emitted by the aircraft engine is selected as the object of observation e cloudless sky and extended artificial "road" Cirrocumulus defining albedo, shape and velocity of the front of which classify it as a condensing power plant footprint of the aircraft; the photon fluxes reflected from the object are transmitted to three or more search-and-target sensors separated by a fixed distance in space with precision digital television cameras based on the highly sensitive large-format CCD arrays of photodetectors of visible and near infrared ranges of optical waves in the light and dark time of the day, respectively; in order to exclude weather interference and use the highest transparency of the environment along the path of solar radiation, the receiving posts of the goniometric coordinate system with search and aiming sensors are placed on the sides of unmanned helicopters barraging above the natural clouds, while the angular coordinates of the front section of the condensation trail are fixed and the target location is determined using the direction finding method planes; the error in calculating the plane coordinates of the object is set by the accuracy of measuring the angles of the front of the condensation wake, which is established by the discrete topology of the crystals of CCD photodetector matrices and short-focus or long-focus camera operation modes; the speed of the object is taken equal to the velocity of the front slice of its condensation trail, the altitude of the target is calculated as a function of the distance and elevation of the front of its condensation trail; the line of reconnaissance is further increased by moving the patrol zone of unmanned helicopters from a ground-based mobile reference point for processing information and controlling sensors and carriers to a distance limited by the range of communication equipment. 2. Система для осуществления способа по п. 1, включающая соединенные радиолиниями обмена цифровой информацией разведданных, донесений и команд наземный мобильный опорный пункт обработки информации и управления сенсорами и носителями и три или более поста приема солнечной радиации, отличающаяся тем, что гиростабилизированные радиометры с ближними инфракрасными и видимыми спектральными каналами на основе прецизионных поисково-прицельных цифровых телекамер с регулируемыми временами экспозиции фотоприемников на базе высокочувствительных крупноформатных ПЗС-матриц устанавливаются на бортах беспилотных вертолетов; при этом беспилотные вертолеты занимают позиции по вершинам прямоугольного равнобедренного треугольника с ориентируемой перпендикулярно направлению на объект разведки гипотенузой, что в совокупности с высокой точностью измерения азимутов ПЗС-матрицами фотоприемников позволяет на наземном мобильном опорном пункте обработки информации и управления сенсорами и носителями определять угломерным методом местоположение цели на плоскости с минимальными ошибками, задаваемыми короткофокусным или длиннофокусным режимами функционирования телекамер. 2. The system for implementing the method according to claim 1, including ground-based mobile reference point for processing information and controlling sensors and carriers connected by radio links for the exchange of digital information of intelligence, reports and commands, and three or more stations for receiving solar radiation, characterized in that the gyrostabilized radiometers with near infrared and visible spectral channels based on precision search and aiming digital cameras with adjustable exposure times of photodetectors based on high sensitivity 's large-format CCDs are mounted on the sides of the unmanned helicopter; at the same time, unmanned helicopters occupy positions along the vertices of a right-angled isosceles triangle with a hypotenuse oriented perpendicular to the direction of the reconnaissance object, which, combined with high accuracy in measuring azimuths by CCD photodetector arrays, allows the target location to be determined using the angle method on a plane with minimal errors set by short-focus or long-focus modes of operation I am a television camera.
RU2012143150/28A 2012-10-10 2012-10-10 Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof RU2536769C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012143150/28A RU2536769C2 (en) 2012-10-10 2012-10-10 Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012143150/28A RU2536769C2 (en) 2012-10-10 2012-10-10 Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012143150A RU2012143150A (en) 2014-04-20
RU2536769C2 true RU2536769C2 (en) 2014-12-27

Family

ID=50480424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012143150/28A RU2536769C2 (en) 2012-10-10 2012-10-10 Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536769C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689783C2 (en) * 2017-08-18 2019-05-29 Олег Валерьевич Егоров Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed
RU2713212C1 (en) * 2019-08-02 2020-02-04 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» (ФГУП «ГосНИИАС») Method of recognizing a version of guidance of a mobile object on one of aircrafts of a group
RU2749249C2 (en) * 2019-02-12 2021-06-07 Александр Александрович Горшков Air-based reconnaissance and strike complex and its operation method (variants)
US11349562B2 (en) 2018-10-08 2022-05-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Determining a channel estimate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110487266B (en) * 2019-08-24 2023-04-18 西安应用光学研究所 Airborne photoelectric high-precision passive positioning method suitable for sea surface target

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2304293C1 (en) * 2005-12-13 2007-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" System for aviation ecological monitoring of atmospheric pollution in cruising flight
RU2363018C1 (en) * 2007-11-06 2009-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина") Method of selecting objects on remote background
JP2009300063A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Haruo Wakabayashi Flight vehicle acquisition system and flight vehicle acquisition method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2304293C1 (en) * 2005-12-13 2007-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" System for aviation ecological monitoring of atmospheric pollution in cruising flight
RU2363018C1 (en) * 2007-11-06 2009-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина") Method of selecting objects on remote background
JP2009300063A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Haruo Wakabayashi Flight vehicle acquisition system and flight vehicle acquisition method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689783C2 (en) * 2017-08-18 2019-05-29 Олег Валерьевич Егоров Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed
US11349562B2 (en) 2018-10-08 2022-05-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Determining a channel estimate
RU2749249C2 (en) * 2019-02-12 2021-06-07 Александр Александрович Горшков Air-based reconnaissance and strike complex and its operation method (variants)
RU2713212C1 (en) * 2019-08-02 2020-02-04 Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» (ФГУП «ГосНИИАС») Method of recognizing a version of guidance of a mobile object on one of aircrafts of a group

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012143150A (en) 2014-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Reviews of unmanned aerial vehicle (drone) technology trends and its applications in the mining industry
CN108603790B (en) Thermal imaging system and method based on unmanned aerial vehicle system
RU2689783C2 (en) Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed
Sabatini et al. Airborne laser sensors and integrated systems
US11125562B2 (en) Navigation system with monocentric lens and curved focal plane sensor
Shokirov et al. Prospects of the development of unmanned aerial vehicles (UAVs)
RU2536769C2 (en) Method and system for remote optical detection and location of object flying in stratosphere or at high altitude with supersonic speed based on vapour trail criteria of propulsion system thereof
CN101866006A (en) Rotary multi-sensor photoelectric radar
Sherstjuk et al. Forest fire monitoring system based on UAV team, remote sensing, and image processing
CN112612064B (en) Method for detecting and tracking infrared dynamic flying target by using space-based method
Arfaoui Unmanned aerial vehicle: Review of onboard sensors, application fields, open problems and research issues
KR20140030610A (en) Surveillance method for using unmanned aerial vehicles and ground observation equipments
KR20130009893A (en) Auto-docking system for complex unmanned aeriel vehicle
McManamon et al. A history of laser radar in the United States
Beitler Imagery intelligence
RU148255U1 (en) LASER OPTICAL AND LOCATION STATION
McCalmont et al. Sense and avoid technology for global hawk and predator uavs
RU2791341C1 (en) Method for controlling weapons of multifunctional tactical aircraft and a system for its implementation
RU2816461C2 (en) Method of forming objects of simulated model of background target situation on uninhabited territory of ice space
Roa et al. Radar and UAV: georeferencing and airspace surveillance system
Nicks et al. Flash ladar flight testing and pathway to UAV deployment
Brown Autonomous landing guidance program
MacDonald et al. Missile and aircraft field test data acquired with the rapid optical beam steering (ROBS) sensor system
Fairchild et al. Field test results of the three-dimensional acquisition and tracking (3DATA) sensor system
Dobrzyński et al. Assessment of the Usefulness of Observation and Tracking Heads of the Long-Range for the Stratospheric Aerostat Recognition System

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161011