IT-Reviews    

СИСТЕМА КОРРЕКЦИИ ЛИНИИ ПРИЦЕЛИВАНИЯ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ

Рекомендуем: Узнай Китай!
Источник:
Антонов А.А. Статья в формате PDF 391 KB

При подготовке военнослужащих, бойцов спецподразделений и внутренних органов МВД немалую часть времени отводят на огневую подготовку. Целью её является выработка у бойца навыков стрельбы и тренировка меткости.

В большинстве образцов современного оружия задача прицеливания полностью ложится на плечи стрелка, на его чутьё, меткость и прочие, приобретённые в тренировках, навыки. Если же у стрелка таковых навыков нет, то эту задачу придётся решать автоматической системе.

Проектирование такой системы и является задачей данной работы.

Для начала, определимся с основными проблемами, связанными с оптическими методами прицеливания в условиях реальной атмосферы.

Ни оптическиое, ни коллиматорное прицельные приспособления не решает проблемы искажения направления распространения оптического излучения от прямолинейного, так как они являются приёмниками оптического излучения. То есть, перед попаданием отражённого от цели света в объектив прицельного приспособления или фотоприёмник прицельной системы, оно проходит через нелинейную атмосферу, которая изменяет направление его движения. При этом цель, кажущаяся находящейся на линии бросания, в реальности в пространстве может оказаться значительно смещённой относительно неё.

Другим типом прицела, являющимся источником излучения, является прицел с лазерным целеуказателем. Такой прицел создаёт лазерный луч небольшой мощности, направляемый в сторону цели и создающий световую метку в точке предполагаемого попадания. Такой метод прицеливания позволяет фокусировать систему только непосредственно на цель.

Но и этот тип прицела в полной мере не решает проблемы искажения распространения оптического излучения, хотя и улучшает этот показатель по сравнению с теми видами прицельных приспособлений, что были описаны ранее. Это улучшение заключается в том, что распространяясь от стрелка до цели, монохроматическое излучение лазера искажается атмосферой меньше, чем сложное колебание видимого света, а обратно свет лазерной марки отражается диффузно, но отклонение от прямолинейного распространения отражённого излучения, как и изображения цели, одинаково, что визуально не смещает лазерную марку с цели.

Теперь рассмотрим, какое атмосферное явление влияет на непрямолинейное распространение света в наибольшей степени.

Атмосферная рефракция - явление преломление света, т.е. изменение направления световых лучей при изменении показателя преломления (n) среды, через которую эти лучи проходят. В силу исторической традиции термином «рефракция света» чаще пользуются, характеризуя распространение оптического излучения в средах с плавно меняющимся от точки к точке показателя преломления (траектории лучей света в таких средах - плавно искривляющиеся линии), а термином «преломление» чаще называется резкое изменение направления лучей на границе раздела двух однородных сред с разными показателями преломления. В ряде разделов оптики традиционно используют именно термин рефракция. Иллюстрация, отражающая этот принцип, изображена на рис. 1. Так, например, над разогретой поверхностью имеется градиент температур воздуха, что характеризуется также и изменением его показателя преломления. При этом направление излучения представляет из себя монотонную кривую с направлением распространения в сторону увеличения показателя преломления. Как будет показано в дальнейшем, подобные искажения могут возникать при прохождении лучом быстро изменяющихся по температуре слоёв атмосферы, различных атмосферных неоднородностей, быстрых ламинарных и турбулентных потоков воздуха.

Именно от подобного явления все прицельные приспособления, описанные ранее, и получают ошибку наведения, которая, как и распределение показателя преломления вдоль трассы распространения, является случайной.

Рис. 1. Атмосферная рефракция

Рассмотрим данное оптическое явление с точки зрения атомарного строения вещества, что позволит нам сделать вывод о причинах возникновения такового явления.

Воздействие электромагнитного поля на неполярные молекулы и атомы вещества вызывают их поляризацию. Это проявляется в изменении геометрии молекулы или электронного облака вокруг ядра. Явление переизлучения представляет из себя упругое восстановление прежней формы молекулы или электронного облака атома, с испусканием кванта света той же частоты, в предпочтительном направлении излучения. Так как энергия электромагнитного поля конечна, а изменение геометрии связана и перемещением некоторой, пусть и малой, массы, то оно не может происходить с бесконечно большой скоростью. Этим возможно объяснить различие фазовых скоростей света в тех или иных средах.

Показатель преломления (n) в такой модели может быть описан следующим образом. Если взять два вещества в некотором единичном объёме, различие между которыми будут лишь в концентрации, совершенно одинаковых по своим свойствам, то проходящий через эти вещества свет будет несколько разниться по своей фазовой скорости. Так свет, проходящий через образец с меньшей концентрацией, будет иметь большую фазовую скорость света (с1) в среде, так как на своём пути он встречает меньшее число атомов, которые «задерживают» волну на переизлучение. Тогда как в среде с большей концентрацией атомов, свет претерпевает большую «задержку», т.е. имеет меньшую фазовую скорость света (с2) (рис. 2).

 

Рис. 2. Атомарная модель объясняющая возникновение
фазовой скорости

Формула, определяющая показатель преломления среды через фазовые скорости в среде и в вакууме имеет следующий вид:

где с0 - скорость света в вакууме, равная с0 = 299 792 458 м/с; с - фазовая скорость света в данной среде.

Исходя из этой формулы, и соотношений, полученных нами ранее в мысленном эксперименте, мы можем сделать вывод о том, что показатель преломления первой среды (n1) будет меньше, чем у второй (n2), так как при равном числителе, для первой среды знаменатель больше чем для второй.

Исходя из принятой нами модели, мы можем предсказать качественные изменения показателя преломления в зависимости от таких параметров среды как температура и давление. При этом воспользуемся некоторыми положениями молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Для изменения температуры, считая процесс изобарным, т.е. проходящем при постоянном давлении в системе, происходит расширение вещества (увеличение его объёма). Так как число атомов вещества постоянно, то при увеличении объёма, объёмная концентрация молекул будет падать, следовательно, исходя из выводов сделанных нами ранее, фазовая скорость света в среде будет расти, а показатель преломления уменьшаться.

Для изменения давления, считая процесс изотермическим (проходящим при постоянной температуре), мы будем иметь уменьшение объёма вещества и, следовательно, увеличение объёмной концентрации. Соответственно фазовая скорость будет уменьшаться, а показатель преломления - расти.

Что касается поляризации, то в анизотропной среде с градиентом параметров (температура, давление и т.п.) по некоторым направлениям, логичным будет предположить, что волны с плоскостью поляризации лежащей в плоскости среды с меньшим уровнем неоднородности (меньшие градиенты выше описанных параметров) будет проходить с меньшими искажениями, чем волны с другой плоскостью поляризации, в которой градиент параметров выше. Для примера приведём следующую иллюстрацию (рис. 3).

 

Рис. 3. Влияние поляризации на рефракцию
и степень её выраженности

Упрощённая структурная схема прицельной системы.

Экспериментальная установка состоит (рис. 4) из трёх блоков: это оптическая система, излучающая и электронная части.

В состав оптической системы входят коллиматор.

В состав электронной системы входят: источник напряжения управляющий поляризатором, ПЗС матрица, АЦП, коррелятор (микроконтроллер ВКФ - Вычисляющий Корреляционную Функцию) и система расчёта поправок, по измеренным данным.

Рис. 4. Упрощённая структурная схема прицельной системы

В состав оптической системы входят коллиматор.

В состав электронной системы входят: источник напряжения управляющий поляризатором, ПЗС матрица, АЦП, коррелятор (микроконтроллер ВКФ - Вычисляющий Корреляционную Функцию) и система расчёта поправок, по измеренным данным.

Излучающей же частью является система из трёх лазерных излучателей, чьи лучи сводятся, благодаря оптике, таким образом, что выходят через одно отверстие под одинаковым углом и управляемый поляризатор.

Длины волн излучателя выбраны так, чтобы они были достаточно далеко разнесены между собой, попадать в область прозрачности атмосферы (не поглощаться молекулами веществ, входящих в её состав), и восприниматься ПЗС матрицей, что определяется её спектральной характеристикой.

Принцип работы по структурной схеме выглядит следующим образом.

Излучатель по очереди излучает импульсы света на каждой из длин волн с определённой поляризацией, определяемой управляемым поляризатором.

Затем, луч попадает на цель и, диффузно отражаясь, теряет поляризацию и возвращается обратно в оптическую часть.

Расходящийся световой пучок попадает в коллиматор, который преобразует его в параллельный узкий пучок, для нормальной работы ПЗС матрицы.

Далее, свет попадает на ПЗС матрицу, которая воспринимает создаваемое им изображение и раскладывает его, в силу конструктивных особенностей, на элементарные составляющие (пиксели).

После, изображение с матрицы, представляющее собой аналоговое напряжение (заряд) для каждого из элементов разложения изображения, поступает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует его в цифровой код.

Контроллер, вычисляющий корреляционную функцию, заносит в свою память оцифрованное с матрицы изображение при одном значении угла вектора поляризации управляемого поляризатора и при изменении данного угла на некоторое фиксированное значение. Вычислив двойную взаимокорреляционную функцию, контроллер выдаёт степень отличия между полученными изображениями в виде значения и направления их смещения относительно друг друга по плоскости изображения на решающее устройство, производящее дальнейшую обработку полученных значений, для выработки поправок при стрельбе.

Также контроллер изменяет управляющее напряжение с выхода источника опорного напряжения (ИОН) оптического модулятора, определяя его с определённой дискретностью и внося корректировку напряжения таким образом, чтобы изменение угла вектора поляризации оптического модулятора было линейным.

Проведя исследование методом корреляционного анализа для одной пары изображений при углах вектора поляризации α1 и α2 - Img(α1) и Img(α2) соответственно, контроллер, изменяя напряжение на управляемом поляризаторе, изменяет угол поляризации и проводит анализ для другой пары Img(α2) и Img(α3).

Результатом всего экспериментального исследования является матрица значений смещения изображений по осям Х и Y для различных углов вектора поляризации. Относительно неё можно сделать вывод какой угол вектора поляризации будет оптимальным с точки зрения минимизации искажения в распространении света. Образно это выглядит следующим образом. При объединении трёх кадров для трёх длин волн получим такую картину распределения интенсивностей цвета пикселей (рис. 5).

 

Рис. 5. Кадр для лучей с длинами волн 1, 2 и 3

Выбор правильного угла поляризации определяется по минимальному расстоянию между соответствующими точками-засветками по всем трём лучам, оно же условие минимального периметра треугольника засветки.

При идеальном неискажённом прямолинейном распространении света, все три точки сходятся в одну, тем самым, указывая, что прицеливание можно вести по любому из лучей. Если же периметр фигуры, который вычисляется системой в процессе обработки, превышает определённый допустимый порог, то дальнейшая обработка переходит на более мощную систему, отмеченную на структурной схеме как ПК (персональный компьютер), что в условии беспилотного ЛА может быть заменен высокопроизводительным микропроцессором, выполненным в микроэлектронном исполнении.

Дальнейший расчёт выполняется по принципу представления нелинейной области пространства, в которой в действительности распространялось излучение, в виде системы из простейших оптических приборов (линзы, призмы), разъюстированных таким образом, чтобы на такой же дальности (определяется априорно дальномером) давала такое же расхождение точек-засветок от излучения каждой длины волны, как при реальном замере.

Зная относительные смещения точек-засветок друг относительно друга решается задача определения реального местоположения цели. По величине отклонения линии бросания от линии прицеливания оружия, вырабатываются сигналы поправки при стрельбе, поступающие на систему механического перемещения оружия по углу места и азимута.

Список литературы

  1. Шерклифф У. Поляризованный свет. - М.: МИР, 1965. - 264 с.
  2. Бутиков Е.И. Оптика: учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1986. - 512 с.
  3. Зуев В.Е., Банах В.А., Покасов В.В. Современные проблемы атмосферной оптики: монография. - Л.: Техническая книга, 1988. - Т. 5. - 270 с.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

О НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМАХ МОЛОДОЙ КАРЕЛЬСКОЙ ПИСЬМЕННОСТИ

Статья посвящена проблемам становления новейшей лексики и орфографии новописьменного карельского языка. В статье отражены современные процессы развития лексикона, а также представлена к решению проблема так называемых послеложных падежей (элатива, аблатива, комитатива, аппроксиматива и терминатива). ...

14 04 2021 9:27:54

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА ГОРОДА НОВОРОССИЙСКА

Статья в формате PDF 94 KB...

07 04 2021 7:53:38

Загиров Умарасхаб Загирович

Статья в формате PDF 65 KB...

29 03 2021 4:13:56

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ГНОЙНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ

Статья в формате PDF 115 KB...

24 03 2021 14:33:20

Пимнева Людмила Анатольевна

Статья в формате PDF 148 KB...

15 03 2021 14:34:19

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЕ ВОЛНЫ

Исследовано распространение нелинейных поверхностных гравитационных электрокапиллярных волн на поверхности жидкого проводника. Библиогр. 6 назв. ...

13 03 2021 17:49:23

Влияние фонового квч излучения на биологические объекты и циркадные ритмы больных гипертонической болезнью

Ф Р И-терапия ( С Е М-терапия) основана на использовании материалов с управляемой энергетической структурой (CEM – Controlled Energy Material). Излучателем сверхслабых излучений К В Ч-диапазона при интенсивности 10–16–10–20  Вт/см2 является диод Ганна. Представлена оценка влияния фонового миллиметрового излучения на стафилококки, на нативную кровь, а также на вегетативный статус пациента гипертонической болезнью в сравнительном аспекте по графикам циркадных ритмов пульса при приеме: препаратов, не влияющих на ритм сердца; структурированной воды, активированной посредством аппарата «Cem-Tech»; полной дозы препарата лодоза; воды, содержащей информацию о порошкообразном лодозе. Рассмотренная индивидуальная динамика параметров ритмограммы, вычисленных на основе регистрации 500 межпульсовых интервалов, оценивалась с вычислением показателей уровня статистической значимости различий. Показано, что прием препарата Лодоз и воды содержащей информацию о препарате Лодоз сопровождается сходными изменениями, как частоты пульса, так и внутренней структуры информационного паттерна HRV. Динамика параметров ритма сердца свидетельствует о мобилизации холинергических механизмов регулирования. ...

07 03 2021 0:16:11

Гиперболическая модель задачи о фазовом переходе

Статья в формате PDF 117 KB...

06 03 2021 9:26:48

СОЦИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТОРАЛЬНОЙ ГЕОГРАФИИ

Территориальные различия электоральных предпочтений отличаются высокой устойчивостью в современной России. Этот феномен подтверждается методом корреляционного анализа. Выделяются шесть основных социальных факторов, влияющих на различия в электоральной географии: 1) доля городского населения; 2) приближенность к центру; 3) этнический фактор; 4) доля молодежи в составе населения; 5) преобладающие виды деятельности населения; 6) структура социальных связей. Электоральное поведение в России менее индивидуально, чем в западных странах, большее значение имеют объективные социальные факторы. ...

05 03 2021 20:30:28

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ВОДЫ

Статья в формате PDF 343 KB...

04 03 2021 14:44:57

САЛЬМОНЕЛЛЕЗ

Статья в формате PDF 102 KB...

01 03 2021 1:29:30

О НЕКОТОРЫХ ВИДАХ РОДА CTENOCEPHALIDES (PULICIDAE, INSECTA)

Уточнено систематическое положение отдельных подвидов и видов рода Ctenocephalides и их распространение по зоогеографическим областям. ...

18 02 2021 1:41:57

ДИДАКТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОДУКТИВНОЙ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЗНАНИЙ

Рассматривается проблема организации продуктивной умственной деятельности учащихся общеобразовательных учреждений в системе дидактических принципов современной педагогики. Анализ принципов показывает, что отечественная дидактика в большой мере сохраняет черты традиционной модели обучения и недостаточно учитывает психологическую природу мышления и закономерности продуктивной умственной деятельности при разработке принципов обучения. Выделены основополагающие принципы организации продуктивной умственной деятельности на основе закономерностей развития знания и процесса познания, психологических закономерностей мышления. ...

15 02 2021 11:18:20

МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС «ПРАКТИКУЮЩИЙ ВРАЧ»

Статья в формате PDF 251 KB...

11 02 2021 21:52:50

УСТАНОВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 264 KB...

07 02 2021 3:42:12

Фенологическая характеристика Ивановской области

Статья в формате PDF 267 KB...

18 01 2021 12:43:13

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ КООРДИНАЦИОННОГО ЧИСЛА В НЕУПОРЯДОЧЕНЫХ СИСТЕМАХ

Приводится вывод уравнений для расчета координационного числа в неупорядоченных конденсированных системах: в зернистых материалах, в композитах с твердой монодисперсной фазой, в жидких металлах и при критическом состоянии вещества. В выводах этих уравнений используется основной их топологический параметр – средняя плотность упаковки структурных элементов дискретности. Знание координационного числа элементов дискретности неупорядоченных систем необходимо для определения многих их свойств: физических, механических, реологических и др., совокупность которых вытекает из их топологических состояний: твердого, псевдотвердого, жидкого, псевдожидкого и критического. ...

12 01 2021 1:16:20

Викулина Мария Анатольевна

Статья в формате PDF 381 KB...

10 01 2021 12:30:31

Американский студенческий сленг начала 21 века

Статья в формате PDF 249 KB...

06 01 2021 3:55:36

АГАФОНОВ АЛЕКСАНДР ТИМОФЕЕВИЧ

Статья в формате PDF 151 KB...

01 01 2021 10:11:55

ПОЛИАРИЛАТЫ С ПОВЫШЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ

Статья в формате PDF 109 KB...

25 12 2020 9:33:23

НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ УЩЕРБА ВОДНЫМ РЕСУРСАМ

Статья в формате PDF 146 KB...

23 12 2020 14:49:38

ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ С БЕЗВОДИЛЬНЫМ САТЕЛЛИТОМ

Статья в формате PDF 326 KB...

18 12 2020 7:12:29

ГЛУЩЕНКО ЛЮДМИЛА ФЁДОРОВНА

Статья в формате PDF 175 KB...

12 12 2020 3:15:30

СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ ХОЛЕЦИСТИТОМ И ИХ КОРРЕКЦИЯ

Под наблюдением автора было 262 больных острым холециститом. Обсуждаются вопросы адаптации больных к условиям операционного и послеоперационного периодов, которая зависит от окислительно-восстановительных процессов, обусловленных функционированием ферментативных систем, гипоксии тканей, снижения приспособительных реакций, особенно выраженных у лиц старше 50 лет. В контрольной группе (178) больных уже при поступлении в клинику намечалась тенденция к снижению Р О2 в подкожно-жировой основе, а в момент операции оно было выраженным и устойчивым, которое держалось в течение 6 дней. Так же на всем протяжении послеоперационного периода у больных наблюдалось уменьшение кислородной емкости крови, концентрации SH-групп в плазме крови, только к моменту выписки эти показатели приближались к норме. Концентрация молочной и пировиноградной кислот крови тоже было повышенным. В исследуемой группе (84) больных, которые получали в комплексном лечении во время операции и послеоперационном периоде ганглиоблокаторы и гепарин, напряжение кислорода во время операции повышалось на 68%, повышение сохранялось 2-3 дня, а к концу 5 дня р О2 было в пределах нормы. Намечалась тенденция увеличения кислородной емкости крови и SH-групп в плазме. Не смотря на то, что при поступлении лактат и пируват были выше контроля, уже в первый день после операции эти показатели были ниже контрольных. Автор делает вывод о том, что применение в комплексном лечении ганглиоблокаторов и гепарина, позволяло улучшать кислородный баланс крови и ткани и, улучшать окислительновосстановительные процессы, адаптацию организма больного к стрессовым условиям, что способствовало снижению процента послеоперационных осложнений и летальности. ...

02 12 2020 2:19:41

ИКСОДОВЫЕ КЛЕЩИ И ЖИВОТНОВОДСТВО КУЗБАССА

Статья в формате PDF 117 KB...

19 11 2020 2:41:14

ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ

Статья в формате PDF 257 KB...

17 11 2020 7:26:23

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!