Создание лазерных импульсных дальномеров явилось одним из первых применений лазеров в военной технике. Измерение дальности до цели является типовой задачей артиллерийской стрельбы, которая уже давно решалась оптическими средствами, но с недостаточной точностью, требовала громоздких приборов и высокой квалификации и тренированности персонала. Радиолокация позволила измерять дальность до целей путём измерения времени задержки отражённого от цели радиоимпульса. Принцип действия квантовых дальномеров основан на измерении времени прохождения светового сигнала до цели и обратно и заключается в следующем: мощный импульс излучения малой длительности, генерируемый оптическим квантовым генератором (ОКГ) дальномера, формируется оптической системой и направляется к цели, дальность до которой необходимо измерить. Отраженный от цели импульс излучения, пройдя оптическую систему, попадает на фотоприемник дальномера. Момент излучения зондирующего и моменты поступления отраженных сигналов регистрируются блоком запуска (БЗ) и фотоприемным устройством (ФПУ), которые вырабатывают электрические сигналы для запуска и остановки измерителя временных интервалов (ИВИ). ИВИ измеряет временной интервал между передними фронтами излученного и отраженного импульсов. Дальность до цели пропорциональна этому интервалу и определяется по формуле, где - дальность до цели, м; - скорость света в атмосфере, м/с; - измеренный временной интервал, с.

Результат измерения в метрах высвечивается на цифровом индикаторе в поле зрения левого окуляра дальномера. Для создания оптического аналога радиолокатора не хватало только мощного импульсного источника света с хорошей направленностью луча. Твердотельный лазер с модулированной добротностью явился прекрасным решением этой проблемы. Первые советские лазерные дальномеры были разработаны в середине 60-х годов предприятиями оборонной промышленности, имевшими огромный опыт в создании оптических приборов. НИИ «Полюс» в это время ещё только формировался. Первой работой института в этом направлении была разработка рубинового элемента 5,5 х 75 для лазерного дальномера, создаваемого ЦНИИАГ. Разработка была успешно завершена в 1970 г созданием такого элемента с приёмкой заказчика. Отдел института, возглавляемый В.М. Кривцуном, в эти же годы разрабатывал рубиновые лазеры для космических траекторных измерений и оптической локации Луны. Был накоплен большой задел по созданию твердотельных лазеров полевого применения и их стыковке с аппаратурой заказчика. С использованием нашего лазера НИИ Космического приборостроения (Директор - Л.И. Гусев, Главный конструктор комплекса - В.Д. Шаргородский) провёл в 1972 - 73 гг успешную оптическую локацию Луноходов, доставленных советскими космическими кораблями на поверхность Луны. При этом определялось и местонахождение Луноходов на Луне методом сканирования лазерного луча. В 70-х годах эти работы были продолжены разработкой локационного лазера на гранате с неодимом («Кандела», Главный конструктор Зверев Г.М., ведущие исполнители М.Б. Житкова, В.В. Шульженко, В.П. Мызников). Ранее намеченный для использования в авиации, этот лазер был успешно применен для оснащения и многолетней эксплуатации широкой сети лазерных станций траекторных измерений спутников на Майданаке на Памире, на Дальнем Востоке, в Крыму и в Казахстане. В настоящее время на этих станциях работает уже 3-е поколение лазеров, разработанных в НИИ «Полюс» (И.В.Васильев, С.В.Зиновьев и др.). Опыт разработки лазеров военного применения дал возможность приступить к разработке непосредственно лазерных дальномеров в «Полюсе». Инициатива по разработке дальномеров в институте, проявленная Г.М. Зверевым, в 1970 г. возглавившим комплексное отделение института по разработке активных и нелинейных элементов, твердотельных лазеров и приборов на них, была активно поддержана директором М.Ф.Стельмахом и руководством отрасли.

В начале 70-х годов институт единственный в стране владел технологией выращивания монокристаллов и электрооптических затворов, что дало возможность создавать приборы существенно меньшей массы и габаритов. Так, типовая энергия накачки рубинового лазера для дальномера составляла 200 Дж, а для гранатового лазера только 10 Дж. В несколько раз сокращалась и длительность импульса лазера, что повышало точность измерений. Первая разработка прибора началась в конце 60-х годов под руководством В.М. Кривцуна. В качестве компоновочной идеи им была выбрано схема с одним объективом, с использованием электрооптического элемента в качестве коммутатора входного и выходного каналов. Эта схема была подобна схеме радиолокатора с антенным переключателем. Был выбран лазер на кристалле АИГ:Nd, позволявший получать достаточную выходную энергию ИК излучения (20 мДж). Завершить разработку прибора В.М.Кривцуну не удалось, он тяжело заболел и в 1971 г. скончался. Завершать разработку пришлось А.Г. Ершову, ранее разрабатывавшему перестраиваемые лазеры для научных исследований. Оптическую схему пришлось сменить на классическую с раздельными объективами передатчика и приёмника, так как в совмещённой схеме не удалось справиться с засветкой фотоприёмника мощным импульсом передатчика. Успешные натурные испытания первого НИР-овского образца прибора «Контраст- 2» прошли в июне 1971 г. Заказчиком ОКР первого в стране лазерного дальномера выступило Военно-топографическое управление. Разработка была завершена в очень короткий срок. Уже в 1974 году квантовый топографический дальномер КТД-1(рис. 1.2.1) был принят на снабжение и передан в серийное производство на завод «Тантал» в Саратове.

Рис. 1.2.1

При этой разработке полностью проявился талант Главного конструктора А.Г. Ершова, сумевшего правильно выбрать основные технические решения прибора, организовать разработку смежными подразделениями его блоков и узлов, новых функциональных элементов. Прибор обладал дальностью действия до 20 км с погрешностью менее 1,7 м. Дальномер КТД-1 выпускался серийно много лет в Саратове, а так же на заводе ВТУ в Москве. За период 1974 - 1980гг. в войска поступило более 1000 таких приборов. Они успешно использовались при решении многих задач военной и гражданской топографии. Для лазерных дальномеров в институте бы разработан целый рях новых элементов. В материаловедческих подразделениях под руководством В.М. Гармаша и В.П. Клюева были созданы высококачественные активные элементы из алюмо-иттриевого граната и алюмината иттрия с неодимом. Н.Б. Ангертом, В.А. Пашковым и А.М. Онищенко были созданы не имеющие аналогов в мире электрооптические затворы из ниобата лития. В подразделении П.А. Цетлин были созданы пассивные затворы на красителях. На этой элементной базе Е.М. Швом и Н.С. Устименко разработали малогабаритные лазерные излучатели ИЛТИ-201 и ИЗ-60 для малогабаритных дальномеров. В это же время были разработаны перспективные фотоприемные устройства на базе германиевого лавинного фотодиода в отделе А.В. Иевского В.А. Афанасьевым и М.М. Земляновым. Первый малогабаритный (в виде бинокля) лазерный дальномер ЛДИ-3(рис. 1.2.2) был испытан на полигоне в 1977 г., а в 1980г. были успешно проведены Государственные испытания.

Рис. 1.2.2

Прибор был освоен серийно на Ульяновском радиоламповом заводе. В 1982 году проводились Государственные сравнительные испытания прибора ЛДИ-3 и прибора 1Д13, разработанного Казанским оптико-механическим заводам по заказу МО. По ряду причин комиссия пыталась отдать предпочтение прибору КОМЗ, однако безупречная работа дальномера НИИ «Полюс» во время испытаний привела к тому, что были рекомендованы к принятию на снабжение и серийному производству оба прибора: 1Д13 для сухопутных войск и ЛДИ-3 для ВМФ. Всего за 10 лет было выпущено в производстве несколько тысяч приборов ЛДИ-3 и его дальнейшей модификации ЛДИ-3-1. В конце 80-х годов А.Г.Ершовым была разработана последняя версия дальномера-бинокля ЛДИ-3-1М с массой менее 1,3 кг. Она оказалась последней работой талантливого Главного конструктора, рано ушедшего из жизни в 1989г.

Линия разработок для ВТУ, начатая КТД-1, была продолжена новыми приборами. В результате творческого сотрудничества НИИ «Полюс» и 29 НИИ ВТС были созданы дальномер - гиротеодолит ДГТ-1 («Капитан»), измеряющий расстояния до предметов на местности с погрешностью менее 1м и угловые координаты - точнее 20 угл.сек. В 1986 г. разработан и принят на снабжение лазерный дальномер КТД-2-2 - насадка на теодолит (рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.3

В 1970-х годах на вооружение поступили принципиально новые квантовые дальномеры (ДАК-1, ДАК-2, 1Д5 и др.). Они позволяли в короткое время с высокой точностью определять координаты объектов (целей) и разрывов снарядов. Чтобы убедиться в превосходстве их характеристик, достаточно сравнить срединные ошибки измерения дальности: ДС-1 -- 1,5 проц. (при дальности наблюдения до 3 км), ДАК -- 10 м (независимо от дальности).Применение дальномеров позволило значительно сократить время обнаружения целей, повысить вероятность их вскрытия днём и ночью и тем самым повысить эффективность огня артиллерии. Артиллерийские квантовые дальномеры являются одним из основных средств ведения разведки в артиллерийских подразделениях. Кроме основного назначения - измерения дальности, квантовые дальномеры позволяют решать задачи ведения визуальной разведки местности и противника, корректирования стрельбы, измерения горизонтальных и вертикальных углов, топогеодезической привязки элементов боевых порядков артиллерийских подразделений. Кроме того, лазерный дальномер-целеуказатель 1Д15 позволяет осуществлять подсветку целей лазерным излучением с полуактивным наведением при выполнении огневых задач высокоточными боеприпасами с головками самонаведения.В настоящее время на вооружении находятся следующие виды квантовых дальномеров: дальномер командирских и разведывательных машин ДКМР-1 (индекс 1Д8), дальномер артиллерийский квантовый ДАК-2 (1Д11) и его модификации ДАК-2М-1 (1Д11М-1) и ДАК-2М-2 (1Д11М-2), лазерный прибор разведки ЛПР-1 (1Д13), дальномер-целеуказатель 1Д15.

Приборы оптической разведки.

Электронно-оптические приборы.

АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ КВАНТОВЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Артиллерийский квантовый дальномер 1Д11 с устройством селекции целей предназначен для измерения дальности до неподвижных и подвижных целей, местных предметов и разрывов снарядов, корректирования стрельбы наземной артиллерии, ведения визуальной

разведки местно­сти, измерения вертикальных и горизонтальных углов целей, топогеодезической привязки элементов боевых порядков ар­тиллерии.

Дальномер обеспечивает измерение дальности до целей (танк, автомобиль и т. п.) с вероятностью достоверного из­мерения не менее 0,9 (при уверенном обнаружении их в опти­ческий визир и при отсутствии в створе луча посторонних предметов).

Дальномер работает при следующих климатических усло­виях: атмосферном давлении не менее 460 мм рт. ст., относи­тельной влажности до 98%, температуре ±35°С.Основные тактико-технические характеристики 1Д11

Увеличение. . . .................. 8,7 х

Поле зрения. . . ................. 1-00(6°)

Перископичность.............. 330 мм

Точность измерения дальности. . ......... 5-10 м

Количество замеров дальности без замены аккумуля­торной батареи- не менее 300

Время готовности дальномера к работе после включе­ния общего питания - не более 10 с

В комплект дальномера 1Д11 входят приемопередатчик, углоизмерительная платформа, тренога, аккумуля­торная батарея, кабель, одиночный комплект ЗИП, укладоч­ный ящик.

Принцип действия дальномера основан на из­мерении времени прохождения светового сигнала до цели и обратно.

Мощный импульс излучения малой длительности, генери­руемый оптическим квантовым генератором, формирующей оптической системой направляется к цели, дальность до ко­торой необходимо измерить. Отраженный от цели импульс из­лучения, пройдя оптическую систему, попадает на фотопри­емник дальномера. Момент излучения зондирующего импуль­са и момент поступ-

ления отраженного импульса регистрируют блоком пуска и фотоприемным устройством, которые выра­батывают электрические сигналы для пуска и остановки из­мерителя временных интервалов.

Измеритель временных ин­тервалов измеряет временной интервал между фронтами из­лученного и отраженного импульсов. Дальность до цели, про­порциональная этому интервалу, определяется по формуле

Д=сt/2,

где с - скорость света в атмосфере, м/с;

t -измеренный интервал, с.

Результат измерения в метрах высвечивается на цифро­вом индикаторе, введенном в поле зрения левого окуляра.

Подготовка дальномера к работе включает установку, горизонтирование, ориентирование и проверку ра­ботоспособности

Установка дальномера проводится в таком порядке. Вы­бирают место для наблюдения, расставляют треногу (напра­вив одну из ножек в сторону наблюдения) над выбранной точкой так, чтобы столик треноги располагался примерно го­ризонтально. Устанавливают на столик треноги углоизмерительную платформу (УИП) и надежно закрепляют ее стано­вым винтом.

После расстановки треноги проводят грубое горизонтиро­вание по шаровому уровню с точностью до половины деле­ния шкалы уровня изменением длины ног треноги.

Затем устанавливают приемопередатчик хвостовиком в посадочное гнездо УИП (предварительно отведя рукоятку зажимного устройства УИП против хода часовой стрелки до упора) и, разворачивая приемопередатчик, добиваются того, чтобы фиксирующие упоры хвостовика вошли в соответствую­щие пазы зажимного устройства, после чего поворачивают рукоятку УИП по ходу часовой стрелки до надежного за­крепления приемопередатчика. Подвешивают аккумулятор­ную

батарею на треногу или устанавливают ее справа от треноги с учетом возможности поворота приемопередатчика, соединенного кабелем с аккумуляторной батареей. Подклю­чают кабель к приемопередатчику и аккумуляторной батарее, предварительно сняв заглушки с соответствующих разъемов.

Точное горизонтирование по цилиндрическому уровню проводится в таком порядке. Отводят рукоятку отводки чер­вяка вниз до упора и разворачивают приемопередатчик та­ким образом, чтобы ось цилиндрического уровня была па­раллельна прямой, проходящей через оси двух подъемных винтов УИП. Выводят пузырек уровня на середину, одновре­менно вращая подъемные винты УИП в противоположные стороны. Поворачивают приемопередатчик на 90° и, вращая третий подъемный винт, вновь выводят пузырек уровня на середину, проверяют точность горизонтирования, плавно по­ворачивая приемопередатчик на 180°, и повторяют горизонти­рование, если при поворотах пузырек цилиндрического уров­ня уходит от середины больше чем на половину деления.

Проверка работоспособности дальномера включает кон­троль напряжения аккумуляторной батареи, контроль функ­ционирования измерителя временных интервалов (ИВИ) и проверку функционирования дальномера.

Контроль напряжения аккумуляторной батареи проводит­ся в таком порядке. Включают выключатель ПИТАНИЕ и нажимают кнопку КОНТР. НАПР. Если в поле зрения ле­вого окуляра загорается красная сигнальная лампочка (справа), то напряжение аккумуляторной батареи ниже допусти­мого и батарею необходимо заменить.

Контроль функционирования измерителя временных ин­тервалов проводится по трем калибровочным каналам в та­ком порядке: устанавливают переключатель СТРОБИРОВАНИЕ в положение 0, нажимают кнопку ПУСК. переключа­тель ЦЕЛЬ последовательно ставят в положение 1,

2, 3 и после каждого переключения нажимают кнопку КАЛИБРОВ­КА, когда в поле зрения левого окуляра загорится красная сигнальная точка (слева).

При нажатии кнопки КАЛИБРОВКА показания индика­тора должны быть в пределах, указанных в таблице

После проверок переключатель ЦЕЛЬ устанавливают в положение 1.

Проверка функционирования дальномера проводится кон­трольным измерением дальности до цели, расстояние до ко­торой находится в пределах зоны действия дальномера и за­ранее известно с ошибкой не более 2 м. Если дальность точ­но не известна, то трижды измеряют дальность до одной и той же цели.

Результаты измерений не должны отличаться от извест­ного значения или отличаться друг от друга на значение, не превышающее ошибку, указанную в формуляре.

Перед ориентированием дальномера устанавливают оку­ляр визира на резкость изображения. При необходимости устанавливают визирную вешку на головку приемопередат­чика и закрепляют ее винтом.

Ориентирование дальномера, как правило, про­водится по дирекционному углу ориентирного направления. Порядок ориентирования следующий: наводят приемопере­датчик на ориентир, дирекционный угол на который известен, устанавливают на лимбе (по черной шкале) и на шкале

точных отсчетов отсчет, равный значению дирекционного угла на ориентир, зажимают винты фиксации лимба и гайку фик­сации шкалы точных отсчетов,

Измерение горизонтальных углов проводится по сетке монокуляра (до 0-70), шкале лимба (как разность отсчетов на правую и левую точки), шкале лимба с перво­начальной установкой 0 в правую точку и последующим отмечанием по левой точке. Измерение вертикальных углов про­водится по сетке монокуляра (до 0-35) и шкале механизма углов места цели.

Измерение дальности дальномером 1Д11 прово­дится следующим образом.

Наблюдая в правый окуляр и вращая маховички механиз­мов горизонтальной и вертикальной наводки, наводят марку сетки на цель, включают выключатель ПИТАНИЕ, нажимают кнопку ПУСК и после того, как загорится сигнальная точка, нажимают кнопку ИЗМЕРЕНИЕ, не сбивая наводки. После этого снимают в левом окуляре отсчет измеренной дальности и количество целей в створе луча.

Если кнопка ИЗМЕРЕНИЕ не была нажата в течение 65-90 с. с момента загорания индикации готовности, дальномер автоматически выключается. Измеренная дальность высвечи­вается в левом окуляре в течение 5-9 с.

При наличии в створе луча нескольких целей (до трех) дальномерщик по своему выбору может измерить дальность до любой из них. Дальномер измеряет дальность до первой цели при установке переключателя ЦЕЛЬ в положение 1. Для измерения дальности до второй или третьей цели пере­ключатель ЦЕЛЬ устанавливают соответственно в положе­ние 2 или 3. Кроме того, дальномер обеспечивает ступенчатое стробирование дистанции по дальности. Дальномерщик уста­новкой переключателя СТРОБИРОВАНИЕ в положения 0, 0, 4, 1, 2 и 3 может начинать измерение дальности с ди­станций соответственно 200, 400, 1000, 2000 и 3000 м от даль­номера.

После десяти таких измерений необходимо сделать трех­минутный перерыв.

Достоверность результатов измерения зависит от правиль­ного выбора точки прицеливания на объекте, так как мощ­ность отраженного луча зависит от эффективной площади отражения цели и ее коэффициента отражения. Поэтому при измерении нужно выбирать точку в центре видимой пло­щадки.

При невозможности измерения дальности непосредственно до цели измеряют дальность до местного предмета, находя­щегося в непосредственной близости от цели.

Для перевода дальномера из боевого поло­жения в походное необходимо выключить выключатель ПИТАНИЕ и ПОДСВЕТКА, записать показания счетчика импульсов, отсоединить кабель питания сначала от аккуму­ляторной батареи, а затем от приемопередатчика и уложить его в карман укладочного ящика. Снять с приемопередатчика визирную вешку, фонарь и уложить их в укладочный ящик. Закрыть заглушками штепсельные разъемы и посадоч­ное гнездо под вешку. Отвести рукоятку зажимного устрой­ства УИП против хода часовой стрелки до упора. Снять при­емопередатчик с УИП, уложить его в укладочный ящик и за­крепить в нем. Уложить аккумуляторную батарею в укладоч­ный ящик. Снять УИП с треноги, уложить ее в укладочный ящик и закрепить в нем. Сложить треногу, очистив ее от грязи, и закрепить на укладочном ящике.

Разновидностью квантовых дальномеров являетсялазерный прибор разведки (ЛПР). Лазерный прибор разведки по отношению к артиллерийскому квантовому дальномеру имеет ряд преимуществ: габариты и масса меньше, больше источ­ников электропитания, возможность работы «с рук». Вместе с тем основные тактико-технические характеристики АПР хуже по сравнению с ДАК, при боевой работе существенно ниже его устойчивость, прибор не имеет перископичности. Кроме того, его активный измерительный канал подвержен засветкам от яркого источника света.

Требования безопасности при работе с ЛПР, порядок и правила ориентирования прибора по дирекционному углу или буссоли, проверка его работоспособности не отличаются от аналогичных действий с ДАК.

Электропитание прибор может получать от встроенного аккумулятора, бортовой сети колесных или гусеничных ма­шин или нештатных аккумуляторных батарей. При этом при работе от других источников (кроме встроенного акку­мулятора) вместо встроенного аккумулятора устанавливают защитное устройство.

Переходной проводник подключают к источнику тока, со­блюдая полярность.

Для перевода ЛПР в боевое положение:

для работы «с рук» извлекают прибор из футляра, под­ключают выбранный (или имеющийся) источник электропи­тания, проверяют функционирование прибора;

для работы с треногой из комплекта устанавливают трено­гу на выбранном месте по общим правилам (возможно закреп­ление чашки треноги в каком-либо деревянном предмете);

устанавливают углоизмерительное устройство (УИУ) шаро­вой опорой в чашку; вводят прижим УИУ в Т - образный паз кронштейна прибора до упора и закрепляют прибор, повер­нув рукоятку зажимного устройства;

для работы с перископической артиллерийской буссолью устанавливают буссоль для работы, горизонтируют и ориен­тируют ее; устанавливают на монокуляр буссоли переходной крон

штейн: вводят прижим кронштейна в Т - образный паз кронштейна прибора до упора и закрепляют прибор.

В походное положение ЛПР переводят в обратном по­рядке.

Для измерения дальности нажимают кнопку ИЗ­МЕРЕНИЕ-1, после загорания индикатора готовности кнопку отпускают и снимают показание индикатора дальности.

Дальномер наводят в цель так, чтобы она перекрывала возможно большую площадь разрыва сетки. Если в створ излучения попадает больше одной цели, то дальность до вто­рой дели измеряют, нажимая кнопку ИЗМЕРЕНИЕ-2.

Измеренная величина высвечивается в индикаторе даль­ности в течение 3-5 с.

Горизонтальные и вертикальные углы измеряют по общим для угломерных приборов правилам. Углы, не превышающие 0-80 дел. угл., могут быть оценены по угломерной сетке с точностью не выше 0-05 дел. угл.

Для определения полярных координат цели измеряют дальность до нее и снимают отсчет азимута. Прямоугольные координаты определяют с помощью преобразователя коор­динат, имеющегося в комплекте, или любым другим извест­ным способом.

При работе в условиях сильных фоновых помех (цель рас­положена на фоне яркого неба или поверхностей, освещенных ярким солнцем, и т. п.) в оправу объектива вставляют диаф­рагму, хранящуюся в крышке футляра. При отрицательных температурах от -30°С и ниже диафрагму не устанавли­вают.

При измерении дальности до удаленных, малоразмерных или движущихся целей для удобства работы к вилке на па­нели дальномера подключают кабель выносных кнопок.

Подробное описание комплекта прибора, порядок дей­ствий при боевой работе и техническом обслуживании при­бора приведены в Памятке расчету, прилагаемой к каждому комплекту.

В руках передового наблюдателя итальянской армии прибор разведки и целеуказания Elbit PLDRII, состоящий на вооружении многих заказчиков, включая корпус морской пехоты, где он имеет обозначение AN/PEQ-17

В поисках цели

Для того чтобы выработать координаты цели, система сбора данных должна в первую очередь знать свою собственную позицию. От нее она может определить дальность до цели и угол последней относительно истинного полюса. Система наблюдения (предпочтительно дневная и ночная), система точного определения местоположения, лазерный дальномер, цифровой магнитный компас являются типичными компонентами подобного устройства. Также неплохо в подобной системе иметь следящее устройство, способное идентифицировать кодированный лазерный луч для подтверждения цели пилоту, что, как следствие, повышает безопасность и уменьшает коммуникационный обмен. Указчики с другой стороны не достаточно мощны для наведения вооружения, но позволяют отметить цель для наземных или авиационных (бортовых) целеуказателей, которые, в конечном счете, наводят полуактивную лазерную головку самонаведения боеприпаса на цель. Наконец, радары обнаружения артиллерийских позиций позволяют точно определить позиции вражеской артиллерии, даже если (а так чаще всего и бывает) они находятся не в прямой видимости. Как было сказано , в этом обзоре будут рассмотрены только ручные системы.

Для того чтобы понять, что военные хотят иметь в своих руках, давайте рассмотрим требования, опубликованные американской армией в 2014 году, к своему лазерному прибору разведки и целеуказания LTLM (Laser Target Location Module) II, который должен через какое-то время заменить состоящий на вооружении предыдущий вариант LTLM. Армия ожидает прибор массой 1,8 кг (в конечном счете 1,6 кг), хотя вся система, включая сам прибор, кабели, треногу и комплект для чистки объективов, может поднять планку до 4,8 кг в лучшем случае до 3,85 кг. Если сравнивать, то нынешний модуль LTLM имеет базовую массу 2,5 кг и общую массу 5,4 кг. Пороговое значение ошибки местоположения цели определено в 45 метров на 5 километрах (также как у LTLM), практическое круговое вероятное отклонение (КВО) 10 метров на 10 км. Для дневных операций LTLM II будет иметь оптику с минимальным увеличением x7, минимальным полем зрения 6°x3.5°, окулярную шкалу с приращением 10 мил, а также дневную цветную телекамеру. Она обеспечит потоковое видео и широкое поле зрения 6°x4.5°, гарантируя вероятность распознавания 70% на 3,1 км и идентификацию на 1,9 км в ясную погоду. Узкое поле зрения должно быть не более 3°x2.25°, а лучше 2.5°x1.87°, с соответствующими дальностями распознавания 4,2 или 5 км и дальностями идентификации 2,6 или 3,2 км. Тепловизионный канал будет иметь такие же целевые поля зрения с вероятностью 70%-распознавания на 0,9 и 2 км и идентификации на 0,45 и 1 км. Данные о цели будут сохраняться в координатном блоке UTM/UPS, а данные и изображения передаваться через разъемы RS-232 или USB 2.0. Питание будет осуществляться от литиевых аккумуляторов L91 AA. Минимальная возможность установления связи должна обеспечиваться лёгким высокоточным GPS-приемником PLGR (Precision Lightweight GPS Receiver) и продвинутым военным GPS-приемником DAGR (Defense Advanced GPS Receiver), а также разрабатываемыми системами GPS. Впрочем, армия предпочла бы систему, которая также могла бы взаимодействовать с карманным устройством ввода информации Pocket Sized Forward Entry Device, программным обеспечением передового наблюдателя Forward Observer Software/System, системой управления боем Force XXI Battle Command, Brigade-and-Below и системой сетевого солдата Net Warrior.

Компания BAE Systems предлагает два прибора разведки и целеуказания. UTB X-LRF представляет собой развитие устройства UTB X, к которому был добавлен лазерный дальномер Class 1 с дальностью действия 5,2 км. Прибор базируется на неохлаждаемой тепловизионной матрице размером 640x480 пикселей с шагом 17 микрон, он может иметь оптику с фокусным расстоянием 40, 75 и 120 мм с соответствующей кратностью увеличения x2.1, x3.7 и x6.6, диагональными полями зрения 19°, 10.5° и 6.5° и электронным увеличением x2. По данным компании BAE Systems дальности положительного (вероятность 80%) обнаружения цели стандарта НАТО площадью 0,75 м2 составляют соответственно 1010, 2220 и 2660 метров. Прибор UTB X-LRF оснащен системой GPS точностью 2,5 метра и цифровым магнитным компасом. В него входят также лазерный указатель Class 3B в видимом и инфракрасном спектрах. В приборе может храниться до ста изображений в несжатом формате BMP. Питание осуществляется от четырех литиевых аккумуляторов L91, обеспечивающих пять часов работы, хотя прибор можно подключить к внешнему источнику питания через порт USB. UTB X-LRF имеет длину 206 мм, ширину 140 мм и высоту 74 мм, весит 1,38 кг без аккумуляторов.

В американской армии прибор Trigr от компании BAE Systems известен как Laser Target Locator Module, он включает неохлаждаемую тепловизионную матрицу и весит менее 2,5 кг

Прибор UTB X-LRF представляет собой дальнейшее развитие UTB X, в него добавлен лазерный дальномер, позволивший превратить устройство в полноценную систему разведки, наблюдения и целеуказания

Еще одно изделие компании BAE Systems – это лазерный прибор разведки и целеуказания Trigr (Target Reconnaissance Infrared GeoLocating Rangefinder – разведка цели инфракрасный геолокация дальномер), разработанный в сотрудничестве с Vectronix. Компания BAE Systems предоставляет для прибора неохлаждаемый тепловизор и помехозащищённый приемник GPS государственного стандарта с избирательной доступностью, тогда как Vectronix обеспечивает оптику с увеличением x7, оптоволоконный лазерный дальномер с дальностью 5 км и цифровой магнитный компас. По данным компании, прибор Trigr гарантирует КВО 45 метров на дистанции 5 км. Дальность распознавания днем составляет 4,2 км или более 900 метров ночью. Весит прибор менее 2,5 кг, два комплекта гарантируют круглосуточную работу. Вся система с треногой, аккумуляторами и кабелями весит 5,5 кг. В американской армии прибор получил обозначение Laser Target Locator Module; в 2009 году с ней был подписан пятилетний контракт на неопределенное количество, плюс еще два в августе 2012 года и январе 2013 года стоимостью 23,5 и 7 миллиона долларов соответственно.

Ручной лазерный прибор разведки, наблюдения и целеуказания Mark VII компании Northrop Grumman был заменен усовершенствованным прибором Mark VIIE. Эта модель получила тепловизионный канал вместо канала усиления яркости изображения предыдущей модели. Неохлаждаемый сенсор значительно улучшает обзорность в ночных условиях и в сложных условиях; он отличается полем зрения 11.1°x8.3°. Дневной же канал базируется на оптике переднего обзора с увеличением x8.2 и полем зрения 7°x5°. Цифровой магнитный компас обеспечивает точность ±8 мил, электронный клинометр имеет точность ±4 мил, местоположение обеспечивается встроенным помехозащищённым модулем с избирательной доступностью GPS/SAASM. Лазерный дальномер Nd-Yag (лазер на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом) с оптической параметрической генерацией обеспечивает максимальную дальность 20 км с точностью ±3 метра. Прибор Mark VIIE весит 2,5 кг с девятью коммерческими элементами CR123, также он оснащен интерфейсом передачи данных RS-232/422.

Новейшим продуктом в портфолио компании Northrop Grumman является устройство HHPTD (Hand Held Precision Targeting Device – ручное высокоточное устройство целеуказания), которое весит менее 2,26 кг. По сравнению со своими предшественниками оно имеет дневной цветной канал, а также немагнитный астронавигационный модуль, который значительно повышает точность до уровня, необходимого современным управляемым по сигналам GPS боеприпасам. Контракт на разработку устройства стоимостью 9,2 миллиона долларов был выдан в январе 2013 года, работы велись в сотрудничестве с компаниями Flir, General Dynamics и Wilcox. В октябре 2014 года были проведены испытания устройства на ракетном полигоне Уайт-Сэндс.

Ручное высокоточное устройство Hand Held Precision Targeting Device представляет собой одну из новейших разработок компании Northrop Grumman; его комплексные испытания были проведены в конце 2014 года

У приборов семейства Flir Recon B2 основной канал – охлаждаемый тепловизионный. Прибор B2-FO с дополнительным дневным каналом в руках итальянского спецназовца (на фото)

Компания Flir имеет в своем портфолио несколько ручных приборов целеуказания и сотрудничает с другими компаниями, предоставляя устройства ночного видения для подобных систем. Прибор Recon B2 отличается основным тепловизионным каналом, работающим в средневолновом ИК-диапазоне. Устройство с охлаждаемой матрицей 640x480 на антимониде индия обеспечивает широкое поле зрения 10°x8°, узкое поле зрения 2.5°x1.8° и непрерывное электронное увеличение x4. Тепловизионный канал оборудован автофокусом, автоматической регулировкой усиления яркости и цифровым улучшением качества данных. Вспомогательный канал может быть оснащен либо дневным сенсором (модель B2-FO), либо длинноволновым инфракрасным каналом (модель B2-DC). Первый базируется на цветной 1/4" цветной ПЗС-камере с матрицей 794x494 с непрерывным цифровым увеличением x4 и двумя такими же полями зрения как у предыдущей модели. Вспомогательный тепловизионный канал базируется на микроболометре 640x480 на оксиде ванадия и обеспечивает одно поле зрения 18° с цифровым увеличением x4. В приборе B2 имеется модуль GPS C/A code (Coarse Acquisition code - код грубого определения местоположения объектов) (впрочем, с целью повышения точности может быть встроен модуль GPS военного стандарта), цифровой магнитный компас и лазерный дальномер с дальностью 20 км, а также лазерный указатель Class 3B с длиной волны 852 нанометра. Прибор B2 может сохранить до 1000 изображений в формате jpeg, которые могут быть выгружены через разъемы USB или RS-232/422, также имеются разъемы NTSC/PAL и HDMI для записи видеосигнала. Масса прибора менее 4 кг, включая шесть литиевых аккумуляторов D, обеспечивающих четыре часа непрерывной работы или более пяти часов в энергосберегающем режиме. Recon B2 может оборудоваться комплектом дистанционного управления, в состав которого входят тренога, панорамное поворотное устройство, блок энергоснабжения и связи и блок управления.

Компания Flir предлагает более легкий вариант прибора наблюдения и целеуказания Recon V, в состав которого входят тепловой сенсор, дальномер и другие типовые сенсоры, упакованные в корпус массой 1,8 кг

Более легкая модель Recon B9-FO отличается неохлаждаемым тепловизионным каналом с полем зрения 9.3°x7° и цифровым увеличением x4. Цветная камера имеет непрерывное увеличение x10 и цифровое x4, тогда как характеристики приемника GPS, цифрового компаса и лазерного указателя такие же как у модели B2. Основное отличие заключается в дальномере, имеющем максимальную дальность действия 3 км. Прибор B9-FO предназначен для работы на меньшей дальности; также он весит существенно меньше модели B2, менее 2,5 кг с двумя аккумуляторами D, которые обеспечивают пять часов непрерывной работы.

Благодаря отсутствию дневного канала еще меньше весит прибор Recon V, всего 1,8 кг с аккумуляторами, которые обеспечивают шесть часов работы при возможности «горячей» замены. Его охлаждаемая матрица на антимониде индия размером 640x480 пикселей работает в средневолновой ИК-области спектра, она имеет оптику с увеличением x10 (широкое поле зрения 20°x15°). Дальномер прибор рассчитан на дальность 10 км, тогда как гироскоп на базе микроэлектромеханических систем обеспечивает стабилизацию изображения.

Французская компания Sagem предлагает три бинокулярных решения для дневной/ночной засечки целей. Все они имеют в своем составе одинаковый цветной дневной канал с полем зрения 3°x2.25°, безопасный для глаз лазерный дальномер на 10 км, цифровой магнитный компас с азимутом 360° и углами места ±40° и модуль GPS C/S с точностью до трех метров (прибор может подключаться к внешнему модулю GPS). Основное отличие приборов заключается в тепловизионном канале.

Первым в списке стоит многофункциональный бинокль Jim UC, который имеет неохлаждаемую матрицу 640x480 с идентичными ночными и дневными полями зрения, тогда как широкое поле зрения составляет 8.6°x6.45°. Jim UC оснащен цифровым увеличением, стабилизацией изображения, встроенной функцией записи фото и видео; опциональной функцией слияния изображений между дневным и тепловизионным каналами. В его состав также входит безопасный для глаз лазерный указатель с длиной волны 0,8 мкм плюс аналоговые и цифровые порты. Без батарей бинокль весит 2,3 кг. Перезаряжаемая батарея обеспечивает более пяти часов непрерывной работы.

Многофункциональный бинокль Jim Long Range французской компании Sagem был поставлен французской пехоте как часть боевой экипировки Felin; на фото бинокль установлен на устройство целеуказания Sterna от Vectronix

Далее идет более продвинутый многофункциональный бинокль Jim LR, от которого, кстати, «отпочковался» прибор UC. Он состоит на вооружении французской армии, являясь частью боевой экипировки французского солдата Felin. Jim LR отличается тепловизионным каналом с сенсором 320x240 пикселей, работающим в диапазоне 3-5 мкм; узкое поле зрения такое же, как у модели UC, а широкое поле зрения составляет 9°x6.75°. Более мощный лазерный указатель, увеличивающий дальность действия с 300 до 2500 метров, предлагается опционально. Система охлаждения естественно увеличивает массу устройств Jim LR до 2,8 кг без аккумуляторов. Однако, охлаждаемый тепловизионный модуль значительно повышает характеристики, дальности обнаружения, распознавания и идентификации человека составляют соответственно 3/1/0,5 км для модели UC и 7/2,5/1,2 км для модели LR.

Замыкает модельный ряд многофункциональный бинокль Jim HR с еще более высокими характеристиками, которые обеспечивает матрица VGA 640x480 высокого разрешения.

Подразделение компании Sagem фирма Vectronix предлагает две платформы наблюдения, которые при подсоединении к системам от Vectronix и/или Sagem образуют чрезвычайно точные модульные инструменты для целеуказания.

Цифровой магнитный компас, входящий в состав цифровой станции наблюдения GonioLight, обеспечивает точность 5 мил (0,28°). При подсоединении гироскопа с ориентацией на истинный (географический) полюс точность повышается до 1 мила (0,06°). Гироскоп массой 4,4 кг устанавливается между самой станцией и треногой, в итоге общий вес GonioLight, гироскопа и треноги стремится к 7 кг. Без гироскопа подобная точность может быть достигнута за счет с применения встроенных процедур топографической привязки по известным наземным ориентирам или небесным телам. В систему встроены модуль GPS и канал доступа к внешнему модулю GPS. Станция GonioLight оборудована подсвечиваемым экраном и имеет интерфейсы для компьютеров, средств связи и других внешних устройств. На случай неисправности в системе имеются вспомогательные шкалы для определения направления и вертикального угла. Система позволяет принять различные дневные или ночные устройства наблюдения и дальномеры, например семейства дальномеров Vector или биноклей Sagem Jim, описанные выше. Специальные крепления в верхней части станции GonioLight позволяют также устанавливать две оптико-электронных подсистемы. Общая масса варьируется от 9,8 кг в конфигурации GLV, включающей GonioLight плюс дальномер Vector, до 18,1 кг в конфигурации GL G-TI, куда входят GonioLight, Vector, Jim-LR и гироскоп. Станция наблюдения GonioLight была разработана в начале 2000-х годов и с тех пор во многие страны было поставлено более 2000 этих систем. Эта станция также применялась в боевых действиях в Ираке и Афганистане.

Опыт компании Vectronix помог ей разработать сверхлегкую немагнитную систему целеуказания Sterna. Если GonioLite предназначена для дальностей свыше 10 км, то Sterna для дальностей 4-6 км. Вместе с треногой система весит около 2,5 кг, точность составляет менее 1 мила (0,06°) на любой широте при использовании известных ориентиров. Это позволяет получить ошибку местоположения цели менее четырех метров на дальности 1,5 км. На случай недоступности ориентиров система Sterna оборудуется полусферическим резонансным гироскопом совместной разработки Sagem и Vectronix, который обеспечивает точность 2 мила (0,11°) при определении истинного севера до широты 60°. Время установки и ориентирования составляет менее 150 секунд, при этом необходимо грубое выравнивание ±5°. Устройство Sterna питается от четырех элементов CR123A, обеспечивающих 50 операций ориентирования и 500 измерений. Как и GonlioLight, система Sterna может принять различные типы оптико-электронных систем. Например, в портфолио компании Vectronix имеется самый легкий прибор массой менее 3 кг PLRF25C и чуть более тяжелый (менее 4 кг) Moskito. Для выполнения более сложных задач могут быть добавлены устройства Vector или Jim, но масса при этом увеличивается до 6 кг. Система Sterna имеет специальное место крепления для установки на цапфу транспортного средства, с которой она может быть быстро снята для проведения спешенных операций. Для оценки эти системы в большом количестве были поставлены в войска. Американская армия заказала ручные системы Vectronix и системы Sterna в рамках Требования по ручным высокоточным устройствам целеуказания, выпущенного в июле 2012 года. В компании Vectronix с уверенностью говорят о постоянном росте продаж системы Sterna в 2015 году.

В июне 2014 года компания Vectronix показала прибор наблюдения и целеуказания Moskito TI с тремя каналами: дневным оптическим с увеличением x6, оптическим (технология КМОП) с усилением яркости (оба с полем зрения 6.25°) и неохлаждаемым тепловизионным с полем зрения 12°. В состав устройства входят также дальномер на 10 км с точностью ±2 метра и цифровой компас с точностью по азимуту ±10 мил (±0,6°) и по углу места ±3 мил (±0,2°). Модуль GPS идет опционально, хотя имеется разъем для внешних гражданских и военных приемников GPS, а также модулей Galileo или ГЛОНАСС. Имеется возможность подключения лазерного указателя. Устройство Moskito TI имеет интерфейсы RS-232, USB 2.0 и Ethernet, беспроводная связь Bluetooth идет опционально. Он питается от трех батареек или аккумуляторов CR123A, обеспечивающих свыше шести часов бесперебойной работы. И, наконец, все вышеупомянутые системы упакованы в устройство размерами 130x170x80 мм массой менее 1,3 кг. Это новое изделие является дальнейшим развитием модели Moskito, которая при массе 1,2 кг имеет дневной канал и канал с усилением яркости, лазерный дальномер дальностью 10 км, цифровой компас; опционально возможна интеграция GPS гражданского стандарта или подсоединение к внешнему приемнику GPS.

Компания Thales предлагает полный набор систем разведки, наблюдения и целеуказания. Система Sophie UF массой 3,4 кг имеет оптический дневной канал с увеличением x6 и полем зрения 7°. Дальность действия лазерного дальномера достигает 20 км, в Sophie UF может устанавливаться приемник GPS P(Y) code (шифрованный код точного местоположения объекта) или C/A code (код грубого определения местоположения объектов), который может подсоединяться к внешней приемнику DAGR/PLGR. Магниторезистивный цифровой компас с точностью 0,5° по азимуту и инклинометр с гравитационным датчиком с точностью 0,1° завершают сенсорный комплект. Устройство питается от элементов AA, обеспечивающих 8 часов работы. Система может работать в режимах коррекции падения снарядов и сообщения данных о цели; для экспорта данных и изображений она оснащена разъемами RS232/422. Система Sophie UF состоит также на вооружении британской армии под обозначением SSARF (Surveillance System and Range Finder – система обзора и дальномер).

Двигаясь от простого к сложному, остановимся на приборе Sophie MF. В его состав входят охлаждаемый тепловизор 8-12 мкм с широким 8°x6° и узким 3.2°x2.4° полями зрения и цифровым увеличением x2. Как опция идет цветной дневной канал с полем зрения 3.7°x2.8° наряду с лазерным указателем с длиной волны 839 нм. Также в систему Sophie MF входят лазерный дальномер на 10 км, встроенный приемник GPS, разъем для подсоединения к внешнему приемнику GPS и магнитный компас с точностью по азимуту 0,5° и углу места 0,2°. Sophie MF весит 3,5 кг и работает от комплекта аккумуляторов более четырех часов.

Прибор Sophie XF почти идентичен модели MF, основное отличие заключается в тепловизионном сенсоре, который работает в средневолновой (3-5 мкм) ИК-области спектра и имеет широкое 15°x11.2° и узкое 2.5°x1.9° поля зрения, оптическое увеличение x6 и электронное увеличение x2. Для вывода видеоданных доступны аналоговые и HDMI выходы, ведь Sophie XF способен хранить до 1000 фотографий или до 2 Гб видео. Также имеются порты RS 422 и USB. Модель XF имеет такие же размеры и вес, как и модель MF, хотя время работы от комплекта аккумуляторов составляет чуть больше шести или семи часов.

Британская компания Instro Precision, специализирующаяся на гониометрах и панорамных головках, разработала модульную систему разведки и целеуказания MG-TAS (Modular Gyro Target Acquisition System), базирующуюся на гироскопе, который позволяет выполнять высокоточное определение истинного полюса. Точность составляет менее 1 мил (не зависит от магнитных помех), а цифровой гониометр предлагает точность 9 мил в зависимости от магнитного поля. Система также включает легкую треногу и упрочненный карманный компьютер с полным набором инструментов целеуказания для обсчета данных цели. Интерфейс позволяет устанавливать один или два сенсора целеуказания.

Компания Vectronix разработала легкую немагнитную систему разведки и целеуказания Sterna, имеющую дальности действия от 4 до 6 километров (на фото установлена на Sagem Jim-LR)

Последним добавлением к семейству устройств целеуказания является модель Vectronix Moskito 77, которая имеет два дневных и один тепловизионный канал

Прибор Sophie XF компании Thales позволяет определять координаты цели, а для ночного обзора имеется сенсор, работающий в средневолновой ИК-области спектра

Система Nestor компании Airbus DS с охлаждаемой тепловизионной матрицей и массой 4,5 кг разработана для немецких горнострелковых войск. Она состоит на вооружении нескольких армий

Компания Airbus DS Optronics предлагает два прибора разведки, наблюдения и целеуказания Nestor и TLS-40, оба производятся в Южной Африке. Прибор Nestor, производство которого начато в 2004-2005 годы, изначально был разработан для немецких горнострелковых подразделений. Биокулярная система массой 4,5 кг включает дневной канал с увеличением x7 и полем зрения 6.5° с приращением визирных нитей 5 мил, а также тепловизионный канал на базе охлаждаемой матрицы размером 640x512 пикселей с двумя полями зрения, узким 2.8°x2.3° и широким (11.4°x9.1°). Расстояние до цели измеряет лазерный дальномер Class 1M с дальностью 20 км и точностью ±5 метров и регулировкой стробирования (частоты повторения импульса) по дальности. Направление и угол возвышения цели обеспечивает цифровой магнитный компас с точностью по азимуту ±1° и по углу места ±0.5°, при этом измеримый угол места составляет +45°. В прибор Nestor встроен 12-канальный приемник GPS L1 C/A(грубое определение), также можно подключать внешние модули GPS. Имеется видеовыход CCIR-PAL. Питается прибор от литий-ионных аккумуляторов, но имеется возможность подключения к внешнему источнику питания постоянного тока на 10-32 Вольта. Охлаждаемый тепловизор увеличивает массу системы, но при этом повышаются возможности ночного видения. Система состоит на вооружении нескольких европейских армий, включая Бундесвер, нескольких европейских пограничных сил и неназываемых покупателей с Ближнего и Дальнего Востока. Компания ожидает несколько крупных контрактов на сотни систем в 2015 году, однако новых заказчиков там не называют.

Используя опыт, полученный при создании системы Nestor, компания Airbus DS Optronics разработала более легкую систему Opus-H с неохлаждаемым тепловизионным каналом. Поставки ее начались в 2007 году. Она имеет такой же дневной канал, в то время как микроболметрическая матрица размером 640x480 обеспечивает поле зрения 8.1°x6.1° и возможность сохранения изображений в формате jpg. Другие компоненты были оставлены без изменений, включая моноимпульсный лазерный дальномер, который не только увеличивает дальность измерений без необходимости стабилизации на треноге, но также определяет и показывает до трех целей на любой дальности. Также от предыдущей модели оставлены последовательные разъемы USB 2.0, RS232 и RS422. Восемь элементов AA обеспечивают энергоснабжение. Прибор Opus-H весит примерно на один кг меньше прибора Nestor, по размерам он также меньше, 300x215x110 мм по сравнению с 360x250x155 мм. Покупатели системы Opus-H из военных и военизированных структур не разглашаются.

Система Opus-H компании Airbus DS Optronics

В связи с растущей потребностью в легких и дешевых системах целеуказания компания Airbus DS Optronics (Pty) разработала серию приборов TLS 40, которые весят менее 2 кг с аккумуляторами. Доступны три модели: TLS 40 только с дневным каналом, TLS 40i с усилением яркости изображения и TLS 40IR с неохлаждаемой тепловизионной матрицей. Их лазерный дальномер и GPS такие же как у прибора Nestor. Цифровой магнитный компас работает в диапазоне вертикальных углов ±45°, углов поперечного уклона ±30° и обеспечивает точность по азимуту ±10 мил и по углу места ±4 мил. Общий с предыдущими двумя моделями биокулярный дневной оптический канал с такими же визирными нитями как у прибора Nestor имеет увеличение x7 и поле зрения 7°. Вариант с увеличением яркости изображения TLS 40i имеет монокулярный канал на базе трубки Photonis XR5 с увеличением х7 и полем зрения 6°. Модели TLS 40 и TLS 40i имеют одинаковые физические характеристики, их размеры 187x173x91 мм. При одинаковой с двумя другими моделями массе прибор TLS 40IR больше по размерам, 215x173x91 мм. Она имеет монокулярный дневной канал с таким же увеличением и чуть боле узкое поле зрения 6°. Микроболометрическая матрица 640x312 обеспечивает поле зрения 10.4°x8.3° с цифровым увеличением x2. Изображение выводится на черно-белый oled-дисплей. Все модели TLS 40 могут опционально оснащаться дневной камерой с полем зрения 0.89°x0.75° для захвата изображений в формате jpg и диктофоном для записи речевых комментраиев в формате WAV по 10 секунд на изображение. Все три модели питаются от трех батареек CR123 или от внешнего источника питания на 6-15 Вольт, имеют последовательные разъемы USB 1.0, RS232, RS422 и RS485, видеовыходы PAL и NTSC, а также могут оснащаться внешним приемником GPS. Серия TLS 40 уже поступила на вооружение неназываемых заказчиков, включая африканских.

Nyxus Bird Gyro отличается от предыдущей модели Nyxus Bird гироскопом для ориентирования на истинный полюс, что значительно повышает точность определения координат цели на больших дистанциях

Немецкая компания Jenoptik разработала дневную-ночную систему разведки, наблюдения и целеуказания Nyxus Bird, которая выпускается в вариантах среднего и дальнего действия. Отличие состоит в тепловизионном канале, который у варианта средней дальности оснащен объективом с полем зрения 11°x8°. Дальности обнаружения, распознавания и идентификации стандартной цели НАТО составляют соответственно 5, 2 и 1 км. Вариант дальнего действия с оптикой с полем зрения 7°x5° обеспечивает большие дальности, соответственно 7, 2,8 и 1,4 км. Размер матрицы у обоих вариантов составляет 640x480 пикселей. Дневной канал у двух вариантов имеет поле зрения 6,75° и увеличение x7. Лазерный дальномер Class 1 имеет типичную дальность 3,5 км, цифровой магнитный компас обеспечивает точность по азимуту 0,5° в секторе 360° и по углу места 0,2° в секторе 65°. Nyxus Bird отличается несколькими режимами измерения и может хранить до 2000 инфракрасных изображений. Имея встроенный модуль GPS, тем не менее, он может подсоединяться к системе PLGR/DAGR для дополнительного повышения точности. Для передачи фото и видео имеется разъем USB 2.0, беспроводная связь Bluetooth идет опционально. С литиевым аккумулятором на 3 Вольта устройство весит 1,6 кг, без наглазника длина составляет 180 мм, ширина 150 мм и высота 70 мм. Nyxus Bird входит в состав программы модернизации немецкой армии IdZ-ES. Добавление тактического компьютера Micro Pointer с комплексной геоинформационной системой значительно повышает возможности локализации целей. Micro Pointer работает от встроенного и внешнего источников питания, имеет разъемы RS232, RS422, RS485 и USB и опциональный разъем Ethernet. Этот небольшой компьютер (191x85x81 мм) весит всего 0,8 кг. Еще одна дополнительная система – это гироскоп для немагнитной ориентации на истинный полюс, который обеспечивает очень точное направление и точные координаты цели на всех сверхдальних дистанциях. Гироскопическая головка с такими же разъемами как у Micro Pointer может подсоединяться к внешней системе GPS PLGR/DAGR. Четыре элемента CR123A обеспечивают 50 операций ориентирования и 500 измерений. Головка весит 2,9 кг, а вся система целиком с треногой 4,5 кг.

Финская компания Millog разработала ручную систему целеуказания Lisa, в состав которой входит неохлаждаемый тепловизор и оптический канал с дальностями обнаружения, распознавания и идентификации транспортного средства 4,8 км, 1,35 км и 1 км соответственно. Система весит 2,4 кг с аккумуляторами, которые обеспечивают время работы 10 часов. После получения контракта в мае 2014 год система начала поступать на вооружение финской армии.

Разработанный несколько лет назад для программы модернизации солдата итальянской армии Soldato Futuro Italian Army компанией Selex-ES, многофункциональный ручной дневной/ночной прибор разведки и целеуказания Linx был усовершенствован и в настоящее время имеет неохлаждаемую матрицу 640x480. Тепловизионный канал имеет поле зрения 10°x7.5° с оптическим увеличением x2.8 и электронным увеличением x2 и x4. Дневной канал – это цветная телекамера с двумя увеличениями (x3.65 и x11.75 с соответствующими полями зрения 8.6°x6.5° и 2.7°x2.2°). В цветной VGA дисплей встроено программируемое электронное визирное перекрестье. Измерение дальности возможно до 3 км, местоположение определяется с помощью встроенного приемника GPS, тогда как цифровой магнитный компас обеспечивает информацию по азимуту. Экспорт изображений осуществляется через разъем USB. Дальнейшая доработка прибора Linx ожидается в течение 2015 года, когда в него будут встроены миниатюрные охлаждаемые сенсоры и новые функции.

В Израиле военные стремятся повысить свои возможности огневого взаимодействия. С этой целью каждому батальону будет придана группа координации воздушных ударов и наземной огневой поддержки. В настоящее время батальону придается один офицер связи артиллерии. Национальная промышленность уже работает над обеспечением инструментальных средств для решения этой задачи.

Прибор Lisa финской компании Millog оснащен неохлаждаемым тепловизионным и дневным каналами; при массе всего 2,4 кг он имеет дальности обнаружения чуть менее 5 км

Прибор Coral-CR с охлаждаемым тепловизионным каналом входит в линейку систем целеуказания израильской компании Elbit

Компания Elbit Systems очень активно работает как в Израиле, так и в Соединенных Штатах. Ее прибор наблюдения и разведки Coral-CR имеет охлаждаемый средневолновой детектор 640x512 на антимониде индия, имеющий оптические поля зрения от 2.5°x2.0° до 12.5°x10° и цифровое увеличение x4. Черно-белая ПЗС-камера с полями зрения от 2.5°x1.9° до 10°x7.5° работает в видимой и ближней ИК-области спектра. Изображения выводятся на цветной oled-дисплей высокого разрешения через настраиваемую бинокулярную оптику. Безопасный для глаз лазерный дальномер Class 1, встроенный GPS и цифровой магнитный компас с точностью 0.7° по азимуту и углу места довершают сенсорный комплект. Координаты цели вычисляются в реальном времени и могут предаваться на внешние устройства, прибор может сохранять до 40 изображений. Имеются видеовыходы CCIR или RS170. Прибор Coral-CR имеет длину 281 мм, ширину 248 мм, высоту 95 мм и массу 3,4 кг, включая перезаряжаемый аккумулятор ELI-2800E. Прибор состоит на вооружении многих стран НАТО (в Америке под обозначением Emerald-Nav).

Неохлаждаемый тепловизор Mars легче и дешевле, он базируется на 384x288 детекторе на оксиде ванадия. Кроме тепловизионного канала с двумя полями зрения 6°x4.5° и 18°x13.5° в него встроена цветная дневная камера с полями зрения 3°x2.5° и 12°x10°, лазерный дальномер, приемник GPS и магнитный компас. Прибор Mars имеет длину 200 мм, ширину 180 мм и высоту 90 мм, с аккумулятором он весит всего 2 кг.

Ctrl Enter

Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Оптический дальномер – это оптический прибор, применяемый для измерения расстояний до объектов. По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов. Первую группу составляют геометрические дальномеры. Измерение расстояний дальномером такого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (схема 10) например по известной стороне АВ = I (базе) и противолежащему острому углу.. Одна из величин, I или., обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой. Дальномер с постоянным углом представляет собой подзорную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения, а базой служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. По такому принципу работают многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера - 0,3-1%. Более сложные оптические дальномеры с постоянной базой, построены на принципе совмещения изображений объекта, построенными лучами прошедшими различные оптические системы дальномера. Совмещение производится с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем, а результат измерения прочитывается по специальной шкале. Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяются в качестве фотографических дальномеров. Погрешность оптических дальномеров с постоянной базой менее 0,1% от измеряемого расстояния. Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности. При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта: L= ct/2, где: L - расстояние до объекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно. 10. Принцип действия дальномера геометрического типа АВ -база, h -измеряемое расстояние При фазовом методе - излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, меняющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Отраженное излучение попадает в фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, измеряется расстояние до объекта. Самыми распространенными гражданскими электронно-оптическими приборами для измерения дальности являются портативные лазерные дальномеры, с помощью которых можно измерить расстояние до любого предмета на местности, находящегося в прямой видимости, с погрешностью около одного метра. Максимальная дальность определения расстояния индивидуальна для каждой модели, обычно от нескольких сот, до полутора тысяч метров и сильно зависит от типа объекта. Лучше всего производится измерение дальности до крупных объектов с высокой отражающей способностью, хуже всего - до мелких объектов интенсивно поглощающих лазерное излучение. Лазерный дальномер может быть выполнен в виде монокуляра или бинокля с увеличением от 2 до 7 крат. Некоторые производители встраивают дальномеры в другие оптические приборы, например в оптические прицелы. В поле зрения дальномера находится специальная метка, которую совмещают с объектом, после чего производится измерение дальности, обычно простым нажатием кнопки. Результат измерения выводится на индикаторную панель, расположенную на корпусе прибора, или отражается в окуляре, что позволяет получить информацию о дальности, не отрывая глаз от дальномера. Многие модели могут отображать результаты измерения в разных метрических единицах (метрах, футах, ярдах).

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Физические основы измерений»

Тема: Дальномер

№ студенческой группы исполнителя – ЭС-2-08

Фамилия И. О. исполнителя – Прусаков А. А.

Фамилия И. О. руководителя – Русанов К. Е.

Москва 2010

Введение ______________________________________________________3

2. Виды дальномеров ______________________________________________5

3. Лазерный дальномер _____________________________________________6

3.1. Физические основы измерений и принцип действия _________________8

3.2 Особенности конструкции и принцип работы. Виды и применение ____12

4. Оптический дальномер __________________________________________19

4.1. Физические основы измерений и принцип действия ________________21

4.1.2 Нитяной дальномер с постоянным углом ________________________23

4.1.3 Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния __________25

4.2 Особенности конструкции и принцип работы ______________________27

5. Вывод ________________________________________________________29

6. Библиографический список ______________________________________30

1. Введение

Дальномер - устройство, предназначенное для определения расстояния от наблюдателя до объекта. Используется вгеодезии, для наводки на резкость вфотографии, в прицельных приспособленияхоружия, систем бомбометания и т.д.

Геоде́зия - отрасль производства, связанная с измерениями на местности. Является неотъемлемой частью строительных работ. С помощью геодезии проекты зданий и сооружений переносятся с бумаги в натуру с миллиметровой точностью, рассчитываются объемы материалов, ведется контроль за соблюдением геометрических параметров конструкций. Также находит применение вгорном деле для расчетавзрывных работ и объемов породы.

Основные задачи геодезии:

Среди многих задач геодезии можно выделить «долговременные задачи» и «задачи на ближайшие годы».

К долговременным задачам относятся:

определение фигуры, размеров и гравитационного поля Земли;

распространение единой системы координат на территорию отдельного государства, континента и всей Земли в целом;

выполнение измерений на поверхности земли;

изображение участков поверхности земли на топографических картах и планах;

изучение глобальных смещений блоков земной коры.

В настоящее время основные задачи на ближайшие годы в России следующие:

создание государственных и локальных кадастров:земельногонедвижимостиводноголесного, городского и т. д.;

топографо-геодезическое обеспечение делимитации (определения) и демаркации (обозначения) государственной границы России;

разработка и внедрение стандартов в области цифрового картографирования;

создание цифровых и электронных карт и их банков данных;

разработка концепции и государственной программы повсеместного перехода на спутниковые методы автономного определения координат;

создание комплексного национального атласа России и другие.

Лазерная дальнометрия является одной из первых областей практического применения лазеров в зарубежной военной технике. Первые опыты относятся к 1961 году, а сейчас лазерные дальномеры используются и в наземной военной технике (артиллерийские, таковые), и в авиации (дальномеры, высотомеры, целеуказатели), и на флоте. Эта техника прошла боевые испытания во Вьетнаме и на Ближнем Востоке. В настоящее время ряд дальномеров принят на вооружение во многих армиях мира.

Рис. 2 - Лазерный прицел-дальномер. Впервые применялся на Т72А

2. Виды дальномеров

Дальномерные приспособления делятся на активные и пассивные:

активные:

• звуковой дальномер

  световой дальномер

  лазерный дальномер

пассивные:

• дальномеры, использующие оптическийпараллаксдальномерный фотоаппарат)

  дальномеры, использующие сопоставление объекта какому-либо образцу

Принцип действия дальномеров активного типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Скорость распространения сигнала (скорость света или звука) считается известной.

Измерение расстояний дальномерами пассивного типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC, например по известной стороне AB = l (базе) и противолежащему острому углу b (т. н. параллактическому углу). При малых углах b (выраженных в радианах)

Одна из величин, l или b, обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой.

3. Лазерный дальномер

Лазерный дальномер - прибо р для измерения расстояний с применениемлазерного луча.

Широко применяется в инженернойгеодезии, притопографической съёмкевоенном деленавигации, вастрономических исследованиях, в фотографии.

Лазерный дальномер это устройство, состоящее изимпульсного лазера идетектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значениескорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

Рис.1 Современные модели лазерных дальномеров.

электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

где L - расстояние до объекта,скорость света в вакуумепоказатель преломления среды, в которой распространяется излучение, t - время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

3.1. Физические основы измерений и принцип действия

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражения от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазово-импульсный. Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылается зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу автоматически высвечивается перед оператором расстояние до объекта. Оценим точность такого метода дальнометрирования, если известно, что точность измерения интервала времени между зондирующим и отраженным сигналами соответствует 10 в -9 с. Поскольку можно считать, что скорость света равна 3*10в10 см/с, получим погрешность в изменении расстояния около 30 см. Специалисты считают, что для решения ряда практических задач этого вполне достаточно.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в значительных пределах. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала, упавшего на объект. Отраженный от объекта сигнал придет на приемное устройство также с определенной фазой, зависящей от расстояния. Оценим погрешность фазового дальномера, пригодного работать в полевых условиях. Специалисты утверждают, что оператору не сложно определить фазу с ошибкой не более одного градуса. Если же частота модуляции лазерного излучения составляет 10 Мгц, то тогда погрешность измерения расстояния составит около 5 см.

По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов.

Рис.2 Принцип действия дальномера

Первую группу составляют геометрические дальномеры. Измерение расстояний дальномером такого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (рис. 3) например по известной стороне АВ = I (базе) и противолежащему острому углу. Одна из величин, I обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой. Дальномер с постоянным углом представляет собой подзорную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения, а базой служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. По такому принципу работают многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера - 0,3-1%. Более сложные оптические дальномеры с постоянной базой, построены на принципе совмещения изображений объекта, построенными лучами прошедшими различные оптические системы дальномера. Совмещение производится с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем, а результат измерения прочитывается по специальной шкале. Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяются в качестве фотографических дальномеров. Погрешность оптических дальномеров с постоянной базой менее 0,1% от измеряемого расстояния.

Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности.

При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта:

где: L - расстояние до объекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно.

Рис. 3 - Принцип действия дальномера геометрического типа
АВ -база, h -измеряемое расстояние

При фазовом методе - излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, меняющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Отраженное излучение попадает в фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, измеряется расстояние до объекта.

3.2 Особенности конструкции и принцип работы. Виды и применение

Первый лазерный дальномер ХМ-23 прошел испытания, и был принят на вооружение армий. Он рассчитан на использование в передовых наблюдательных пунктах сухопутных войск. Источником излучения в нем является лазер на рубине с выходной мощностью 2.5 Вт и длительностью импульса 30нс. В конструкции дальномера широко используются интегральные схемы. Излучатель, приемник и оптические элементы смонтированы в моноблоке, который имеет шкалы точного отчета азимута и угла места цели. Питание дальномера производится то батареи никелево-кадмиевых аккумуляторов напряжением 24в, обеспечивающей 100 измерений дальности без подзарядки. В другом артиллерийской дальномере, также принятом на вооружение армий, имеется устройство для одновременного определения дальности до четырех целей., лежащих на одной прямой, путем последовательного стробирования дистанций 200,600,1000, 2000 и 3000м.

Интересен шведский лазерный дальномер. Он предназначен для использования в системах управления огнем бортовой корабельной и береговой артиллерии. Конструкция дальномера отличается особой прочностью, что позволяет применять его в сложенных условиях. Дальномер можно сопрягать при необходимости с усилителем изображения или телевизионным визиром. Режим работы дальномера предусматривает либо измерения через каждые 2с. в течение 20с. и с паузой между серией измерений в течение 20с. либо через каждые 4с. в течение длительного времени. Цифровые индикаторы дальности работают таким образом, что когда один из индикаторов выдает последнюю измеренную дальность, и в памяти другого хранятся четыре предыдущие измерения дистанции.

Весьма удачным лазерным дальномерам является LP-4. Он имеет в качестве модулятора добротности оптико-механический затвор. Приемная часть дальномера является одновременно визиром оператора. Диаметр входной оптической системы составляет 70мм. Приемником служит портативный фотодиод, чувствительность которого имеет максимальное значение на волне 1,06 мкм. Счетчик снабжен схемой стробирования по дальности, действующей по установке оператора от 200 до 3000м. В схеме оптического визира перед окуляром помещен защитный фильтр для предохранения глаза оператора от воздействия своего лазера при приеме отраженного импульса. Излучатель в приемник смонтированы в одном корпусе. Угол места цели определяется в пределах + 25 градусов. Аккумулятор обеспечивает 150 измерений дальности без подзарядки, его масса всего 1 кг. Дальномер прошел испытания и был закуплен в ряде стран таких как - Канада, Швеция, Дания, Италия, Австралия. Кроме того, министерство обороны Великобритании заключило контракт на поставку английской армии модифицированного дальномера LP-4 массой в 4.4.кг.

Портативные лазерные дальномеры разработаны для пехотных подразделений и передовых артиллерийской наблюдателей. Один из таких дальномеров выполнен в виде бинокля. Источник излучения и приемник смонтированы в общем корпусе, с монокулярным оптическим визиром шестикратного увеличения, в поле зрения которого имеется световое табло из светодиодов, хорошо различимых как ночью, так и днем. В лазере в качестве источника излучения используется аллюминиево-иттриевый гранат, с модулятором добротности на ниобате лития. Это обеспечивает пиковую мощность в 1,5 Мвт. В приемной части используется сдвоенный лавинный фотодетектор с широкополосным малошумящим усилителем, что позволяет детектировать короткие импульсы с малой мощностью, составляющей всего 10 в -9 Вт. Ложные сигналы, отраженные от близлежащих предметов, находящихся в стволе с целью, исключается с помощью схемы стробирования по дальности. Источником питания является малогабаритная аккумуляторная батарея, обеспечивающая 250 измерений без подзарядки. Электронные блоки дальномера выполнены на интегральных и гибридных схемах, что позволило довести массу дальномера вместе с источником питания до 2 кг.

Установка лазерных дальномеров на танки сразу заинтересовала зарубежных разработчиков военного вооружения. Это объясняется тем, что на танке можно ввести дальномер в систему управления огнем танка, чем повысить его боевые качества. Для этого был разработан дальномер AN/VVS-1 для танка М60А. Он не отличался по схеме от лазерного артиллерийского дальномера на рубине, однако помимо выдачи данных о дальности на цифровое табло в счетно-решающее устройство системы управления огнем танка. При этом измерение дальности может производится как наводчиком пушки так и командиром танка. Режим работы дальномера - 15 измерений в минуту в течение одного часа. Зарубежная печать сообщает, что более совершенный дальномер, разработанный позднее, имеет пределы измерения дальности от 200 до 4700м. с точностью + 10 м, и счетно-решающее устройство, связанное с системой управления огнем танка, где совместно с другими данными обрабатывается еще 9 видов данных о боеприпасах. Это, по мнению разработчиков, дает возможность поражать цель с первого выстрела. Система управления огнем танковой пушки имеет в качестве дальномера аналог, рассмотренный ранее, но в нее входят еще семь чувственных датчиков и оптический прицел. Название установки Кобельда. В печати сообщается что она обеспечивает высокую вероятность поражения цели и несмотря на сложность этой установки переключатель механизма баллистики в положение, соответствующее выбранному типу выстрела, а затем нажать кнопку лазерного дальномера. При ведении огня по подвижной цели наводчик дополнительно опускает блокировочный переключатель управления огнем для того, чтобы сигнал от датчика скорости поворота башни при слежении за целью поступал за тахометром в вычислительное устройство, помогая вырабатывать сигнал учреждения. Лазерный дальномер, входящий в систему Кобельда, позволяет измерять дальность одновременно до двух целей, расположенных в створе. Система отличается быстродействием, что позволяет произвести выстрел в кратчайшее время.

Анализ графиков показывает, что использование системы с лазерным дальномером и ЭВМ обеспечивает вероятность поражения цели близкую к расчетной. Графики также показывают, насколько повышается вероятность поражения движущейся цели. Если для неподвижных целей вероятность поражения при использовании лазерной системы по сравнению с вероятностью поражения при использовании системы со стереодальномером не составляет большой разницы на дистанции около 1000м, и ощущается лишь на дальности 1500м, и более, то для движущихся целей выигрыш явный. Видно, что вероятность поражения движущейся цели при использовании лазерной системы по сравнению с вероятностью поражения при использовании системы со стереодальномером уже на дистанции 100м, повышается более чем в 3,5 раза, а на дальности 2000м., где система со стереодальномером становиться практически неэффективной, лазерная система обеспечивает вероятность поражения с первого выстрела около 0,3.

В армиях, помимо артиллерии и танков, лазерные дальномеры используются в системах, где требуется в короткий промежуток времени определить дальность с высокой точностью. Так, в печати сообщалось в разработана автоматическая система сопровождения воздушных целей и измерения дальности до них. Система позволяет производить точное измерение азимута, угла места и дальности. Данные могут быть записаны на магнитную ленту и обработаны на ЭВМ. Система имеет небольшие размеры и массу и размещается на подвижном фургоне. В систему входит лазер, работающий в инфракрасном диапазоне. Приемное устройство с инфракрасной телевизионной камерой, телевизионное контрольное устройство, следящее зеркало с сервопроводом, цифровой индикатор и записывающее устройство. Лазерное устройство на неодимовом стекле работает в режиме модулированной добротности и излучает энергию на волне 1,06 мкм. Мощность излучения составляет 1 Мвт в импульсе при длительности 25нс и частоте следования импульсов 100 Гц. Расходимость лазерного луча 10 мрад. В каналах сопровождения используются различные типы фотодетекторов. В приемном устройстве используется кремниевый светодиод. В канале сопровождения - решетка, состоящая из четырех фотодиодов, с помощью которых вырабатывается сигнал рассогласования при смещении цели в сторону от оси визирования по азимуту и углу места. Сигнал с каждого приемника поступает на видеоусилитель с логарифмической характеристикой и динамическим диапазоном 60 дБ. Минимальной пороговый сигнал при котором система следит за целью составляет 5*10в-8Вт. Зеркало слежения за целью приводится в движение по азимуту и углу места сервомоторами. Система слежения позволяет определять местоположение воздушных целей на удалении до 19 км. при этом точность сопровождения целей, определяемая экспериментально составляет 0,1 мрад. по азимуту и 0,2 мрад по углу места цели. Точность измерения дальности + 15 см.

Лазерные дальномеры на рубине и неодимовом стекле обеспечивают измерение расстояния до неподвижной или медленно перемещающихся объектов, поскольку частота следования импульсов небольшая. Не более одного герца. Если нужно измерять небольшие расстояния, но с большей частотой циклов измерений, то используют фазовые дальномеры с излучателем на полупроводниковых лазерах. В них в качестве источника применяется, как правило, арсенид галлия. Вот характеристика одного из дальномеров: выходная мощность 6,5 Вт в импульсе, длительность которого равна 0,2 мкс, а частота следования импульсов 20 кГц. Расходимость луча лазера составляет 350*160 мрад т.е. напоминает лепесток. При необходимости угловая расходимость луча может быть уменьшена до 2 мрад. Приемное устройство состоит из оптической системы, а фокальной плоскости которой расположена диафрагма, ограничивающая поле зрения приемника в нужном размере. Коллимация выполняется короткофокусной линзой, расположенной за диафрагмой. Рабочая длина волны составляет 0,902 мкм, а дальность действия от 0 до 400м. В печати сообщается, что эти характеристики значительно улучшены в более поздних разработках. Так, например уже разработан лазерный дальномер с дальностью действия 1500м. и точностью измерения расстояния + 30м. Этот дальномер имеет частоту следования 12,5 кГц при длительности импульсов 1 мкс. Другой дальномер, разработанный в США имеет диапазон измерения дальности от 30 до 6400м. Мощность в импульсе 100Вт, а частота следования импульсов составляет 1000 Гц.

Поскольку применяется несколько типов дальномеров, то наметилась тенденция унификации лазерных систем в виде отдельных модулей. Это упрощает их сборку, а также замену отдельных модулей в процессе эксплуатации. По оценкам специалистов, модульная конструкция лазерного дальномера обеспечивает максимум надежности и ремонтопригодности в полевых условиях.

Модуль излучателя состоит из стержня, лампы-накачки, осветителя, высоковольтного трансформатора, зеркал резонатора. модулятора добротности. В качестве источника излучения используется обычно неодимовое стекло или аллюминиево-натриевый гранат, что обеспечивает работу дальномера без системы охлаждения. Все эти элементы головки размещены в жестком цилиндрическом корпусе. Точная механическая обработка посадочных мест на обоих концах цилиндрического корпуса головки позволяет производить их быструю замену и установку без дополнительной регулировки, а это обеспечивает простоту технического обслуживания и ремонта. Для первоначальной юстировки оптической системы используется опорное зеркало, укрепленное на тщательно обработанной поверхности головки, перпендикулярно оси цилиндрического корпуса. Осветитель диффузионного типа представляет собой два входящих один в другой цилиндра между стенками которых находится слой окиси магния. Модулятор добротности рассчитан на непрерывную устойчивую работу или на импульсную с быстрым запусками. основные данные унифицированной головки таковы: длина волны - 1,06 мкм, энергия накачки - 25 Дж, энергия выходного импульса - 0,2 Дж, длительность импульса 25нс, частота следования импульсов 0,33 Гц в течение 12с допускается работа с частотой 1 Гц), угол расходимости 2 мрад. Вследствие высокой чувствительности к внутренним шумам фотодиод, предусилитель и источник питания размещаются в одном корпусе с возможно более плотной компоновкой, а в некоторых моделях все это выполнено в виде единого компактного узла. Это обеспечивает чувствительность порядка 5*10 в -8 Вт.

В усилителе имеется пороговая схема, возбуждающаяся в тот момент, когда импульс достигает половины максимальной амплитуды, что способствует повышению точности дальномера, ибо уменьшает влияние колебаний амплитуды приходящего импульса. Сигналы запуска и остановки генерируются этим же фотоприемником и идут по тому же тракту, что исключает систематические ошибки определения дальности. Оптическая система состоит из афокального телескопа для уменьшения расходимости лазерного луча и фокусирующего объектива для фотоприемника. Фотодиоды имеют диаметр активной площадки 50, 100, и 200 мкм. Значительному уменьшению габаритов способствует то, что приемная и передающая оптические системы совмещены, причем центральная часть используется для формирования излучения передатчика, а периферийная часть - для приема отраженного от цели сигнала.

4. Оптический дальномер

Оптические дальномеры- обобщенное название группы дальномеров с визуальной наводкой на объект (цель), действие которых основано на использовании законов геометрической (лучевой) оптики. Распространены оптические дальномеры: с постоянным углом и выносной базой (например, нитяной дальномер, которым снабжают многие геодезические инструменты - теодолиты, нивелиры и т. д.); с постоянной внутренней базой - монокулярные (например, фотографический дальномер) и бинокулярные (стереоскопические дальномеры).

Оптический дальномер (светодальномер) - прибор для измерения расстояний по времени прохождения оптическим излучением (светом) измеряемого расстояния. Оптический дальномер содержит источник оптического излучения, устройство управления его параметрами, передающую и приёмную системы, фотоприёмное устройство и устройство измерения временных интервалов. Оптический дальномер делятся на импульсные и фазовые в зависимости от методов определения времени прохождения излучением расстояния от объекта и обратно.

Рис. 4 – Современный оптический дальномер

Рис.5 – Оптический дальномер типа «Чайка»

В дальномерах измеряется не сама длина линии, а некоторая другая величина, относительно которой длина линии является функцией.

Как ранее говорилось, в геодезии применяют 3 вида дальномеров:

оптические (дальномеры геометрического типа),

электрооптические (светодальномеры),

радиотехнические (радиодальномеры).

4.1. Физические основы измерений и принцип действия

Рис. 6 Геометрическая схема оптических дальномеров

Пусть требуется найти расстояние АВ. Поместим в точку А оптический дальномер, а в точку В перпендикулярно линии АВ - рейку.

Обозначим: l - отрезок рейки GM,
φ - угол, под которым этот отрезок виден из точки А.

Из треугольника АGВ имеем:

D=1/2*ctg(φ/2) (4.1.1)

D = l * сtg(φ) (4.1.2)

Обычно угол φ небольшой (до 1 o) , и, применяя разложение функции Ctgφ в ряд, можно привести формулу (4.1.1) к виду (4.1.2). В правой части этих формул два аргумента, относительно которых расстояние D является функцией. Если один из аргументов имеет постоянное значение, то для нахождения расстояния D достаточно измерить только одну величину. В зависимости от того, какая величина - φ или l, - принята постоянной, различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянным базисом.

В дальномере с постоянным углом измеряют отрезок l, а угол φ - постоянный; он называется диастимометрическим углом.

В дальномерах с постоянным базисом измеряют угол φ, который называется параллактическим углом; отрезок l имеет постоянную известную длину и называется базисом.

4.1.2 Нитяной дальномер с постоянным углом

В сетке нитей зрительных труб, как правило, имеются две дополнительные горизонтальные нити, расположенные по обе стороны от центра сетки нитей на равных расстояниях от него; это - дальномерные нити (рис.7).

Нарисуем ход лучей, проходящих через дальномерные нити в трубе Кеплера с внешней фокусировкой. Прибор установлен над точкой А; в точке В находится рейка, установленная перпендикулярно визирной линии трубы. Требуется найти расстояние между точками А и В.

Рис. 7 - Дальномерные нити

Построим ход лучей из точек m и g дальномерных нитей. Лучи из точек m и g, идущие параллельно оптической оси, после преломления на линзе объектива пересекут эту ось в точке переднего фокуса F и попадут в точки М и G рейки. Расстояние от точки A до точки B будет равно:

D = l/2 * Ctg(φ/2) + fоб + d (4.1.2.1)

где d - расстояние от центра объектива до оси вращения теодолита;
f об -фокусное расстояние объектива;
l - длина отрезка MG на рейке.

Обозначим (f об + d) через c, а величину 1/2*Ctg φ/2 - через С, тогда

D = C * l + c. (4.1.2.2)

Постоянная С называется коэффицентом дальномера. Из Dm"OF имеем:

Ctg φ/2 = ОF/m"O; m"O= p/2 (4.1.2.3)

Ctg φ/2 = (fоб*2)/p, (4.1.2.4)

где p - расстояние между дальномерными нитями. Далее пишем:

С = f об /p. (4.1.2.5)

Коэффициент дальномера равен отношению фокусного расстояния объектива к расстоянию между дальномерными нитями. Обычно коэффицент С принимают равным 100, тогда Ctg φ/2 = 200 и φ = 34.38". При С = 100 и fоб = 200 мм расстояние между нитями равно 2 мм.

4.1.3 Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

Пусть визирная линия трубы JK при измерении расстояния АВ имеет угол наклона ν, и по рейке измерен отрезок l (рис. 8). Если бы рейка была установлена перпендикулярно визирной линии трубы, то наклонное расстояние было бы равно:

D = l 0 * C + c (4.1.3.1)

l 0 = l*Cos ν (4.1.3.2)

D = C*l*Cosν + c. (4.1.3.3)

Горизонтальное проложение линии S определим из Δ JKE:

S = D*Cosν (4.1.3.4)

S= C*l*Cos2ν + c*Cosν. (4.1.3.5)

рис. 8 - Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

Для удобства вычислений принимаем второе слагаемое равным с*Cos2ν ; поскольку с величина небольшая (около 30 см), то такая замена не внесет заметной ошибки в вычисления. Tогда

S = (C * l + c) * Cos 2 ν (4.1.3.6)

S = D"* Cos2ν (4.1.3.7)

Oбычно величину (C*l + c) назыывают дальномерным расстоянием. Обозначим разность (D" - S) через ΔD и назовем ее поправкой за приведение к горизонту, тогда

S = D" – ΔD (4.1.3.8)

ΔD = D" * Sin 2 ν (4.1.3.9)

Угол ν измеряют вертикальным кругом теодолита; причем при поправка ΔD не учитывается. Точность измерения расстояний нитяным дальномером обычно оценивается относительной ошибкой от 1/100 до 1/300.

Кроме обычного нитяного дальномера существуют оптические дальномеры двойного изображения.

4.2 Особенности конструкции и принцип работы

В импульсном светодальномере источником излучения чаще всего является лазер, излучение которого формируется в виде коротких импульсов. Для измерения медленно меняющихся расстоянии используют одиночные импульсы, при быстро изменяющихся расстояниях применяется импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры допускают частоту следования импульсов излучения до 50-100 Гц, полупроводниковые - до 104-105 Гц. Формирование коротких импульсов излучения в твердотельных лазерах осуществляется механическими, электрооптическими или акустооптичекими затворами или их комбинациями. Инжекционные лазеры управляются током инжекции.

В фазовых светодальномерах в качестве источников света применяются накальные или газосветные лампы, светодиоды и почти все виды лазеров. Оптический дальномер со светодиодами обеспечивают дальность действия до 2-5 км, с газовыми лазерами при работе с оптическими отражателями на объекте - до 100 км, а при диффузном отражении от объектов - до 0,8 км; аналогично, Оптический дальномер с полупроводниковыми лазерами обеспечивает дальность действия 15 и 0,3 км. В фазовых Светодальномерное излучение модулируется интерференционными, акустооптическим и злектрооптическими модуляторами. В СВЧ фазовых оптических дальномерах применяются электрооптические модуляторы на резонаторных и волноводных СВЧ структурах.

В импульсных светодальномерах обычно в качестве фотоприёмного устройства применяются фотодиоды, в фазовых светодальномерах фотоприём осуществляется на фотоэлектронные умножители. Чувствительность фотоприёмного тракта оптического дальномера может быть увеличена на несколько порядков применением оптического гетеродинирования. Дальность действия такого Оптического дальномера ограничивается длиной когерентности) передающего лазера, при этом возможна регистрация перемещений и колебаний объектов до 0,2 км.

Измерение временных интервалов чаще всего осуществляется счётно-импульсным методом.

5. Вывод

Дальномер – является лучшим прибором для измерения расстояния на длинные дистанции. Сейчас лазерные дальномеры используются и в наземной военной технике и в авиации и на флоте. Ряд дальномеров принят на вооружение во многих армиях мира. Так же дальномер стал незаменимой частью охоты, что делает его уникальным и очень полезным.

6. Библиографический список

1. Герасимов Ф.Я., Говорухин А.М. Краткий топографо-геодезический словарь-справочник,1968;М Недра

Элементарный курс оптики и дальномеров, Воениздат, 1938, 136 с.

Военные оптико-механические приборы, Оборонпром, 1940, 263 с.

4. Интернет магазин оптики. Принципы работы лазерного дальномера. URL: http://www.optics4you.ru/article5.html

Электронная версия учебного пособия в форме гипертекста
по дисциплине "Геодезия". URL: http://cheapset.od.ua/4_3_2.htmlдальномераРеферат >> Геология

K и f + d = c , получаем D = K n + c , где K - коэффициент дальномера и c - постоянная дальномера . Рис. 8.4. Нитяный дальномер : а) – сетка нитей; б) – схема определения... нивелиров. Устройство технических нивелиров. В зависимости от устройств , применяемых...