Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы

Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системам имитации стрельбы и может быть использовано в качестве учебно-тренировочного средства для обучения боевых расчетов и экипажей при проведении тренировок и тактических учений.

Одним из наиболее эффективных подходов к обучению являются боевые стрельбы непосредственно на штатной технике, но они характеризуются высоким физическим износом вооружения и ограничены количеством боеприпасов, выделяемых на тренировку расчета (экипажа).

В последнее время в практику обучения войск стали широко внедряться различные современные средства с применением лазерной имитации стрельбы и поражения. Это внедрение обусловлено развитием современной лазерной техники и средств моделирования тактической обстановки.

Недостатками всех устройств с применением лазерных имитаторов стрельбы и поражения являются ограничение по прямой видимости, как правило, дальность стрельбы не превышает 1000 м, погодные условия и дымовые завесы, что ограничивает возможность имитации таких типов вооружений как бронетанковая техника, самоходные артиллерийские установки и реактивные системы залпового огня.

Кроме того, недостатками упомянутых средств с применением лазерной имитации являются невозможность привязки объекта поражения к реальной местности, определения географических координат попадания при имитации стрельбы и ограничение по типам вооружений.

Задачей изобретения является создание устройства определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы экипажей бронетанковой техники, расчетов артиллерийских орудий, реактивных систем залпового огня и гранатометов, обеспечивающего возможность учета различных факторов, включая географические факторы и климатические условия.

Целью изобретения является повышение точности определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы и сокращение затрат материальных и финансовых средств на обучение боевых расчетов и экипажей при проведении тренировок и тактических учений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы состоит из пульта управления и расчетно-измерительного блока, включающего в себя корпус, в котором размещены модуль приема-передачи данных, вычислительный модуль, модуль первичной обработки данных, модуль хранения данных, датчик температуры, барометр, магнитометр, приемники глобальной системы позицирования с антеннами, гироскоп, акселерометр, модуль питания и аккумуляторная батарея, при этом вход-выход пульта управления соединен с первым входом-выходом модуля приема-передачи данных, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля хранения данных, вход вычислительного модуля соединен с выходом модуля первичной обработки данных, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам соответственно датчика температуры, барометра, магнитометра, гироскопа и акселерометра, шестые входы модуля первичной обработки данных подключены к выходам приемников глобальной системы позиционирования, к высокочастотным входам которых подключены высокочастотные выходы антенн, вход-выход аккумуляторной батареи соединен с первым питающим входом-выходом модуля питания, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый питающий вход-выход которого подключен к питающим входам-выходам соответственно модуля приема-передачи данных, вычислительного модуля, модуля первичной обработки данных, модуля хранения данных, датчика температуры, барометра, магнитометра, приемников глобальной системы позиционирования, гироскопа и акселерометра.

Созданное устройство обеспечивает проведение тренировки расчетов (экипажей) бронетанковой техники, артиллерийских орудий, реактивных систем залпового огня и гранатометов с закрытых огневых позиций, прямой и полупрямой наводкой в условиях максимально приближенных к боевым на штатных средствах и расширяет функциональные возможности учебно-тренировочных средств проведения тактических учений с применением имитаторов стрельбы и поражения.

Проведенный поиск по патентной и технической литературе не выявил технических решений, наиболее близких к предлагаемому изобретению.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение с известными техническими решениями показывает, что предложенная совокупность блоков с их соответствующими связями способствует достижению поставленной цели. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию «существенные отличия». Оно явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень. Кроме того, оно промышленно применимо, что подтверждается изготовлением опытного образца устройства определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы и получением положительных результатов в процессе его испытаний.

На чертеже приведена структурная схема устройства определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы.

Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы состоит из пульта 1 управления и расчетно-измерительного блока 2, включающего в себя корпус 3, в котором размещены модуль 4 приема-передачи данных, вычислительный модуль 5, модуль 6 первичной обработки данных, модуль 7 хранения данных, датчик 8 температуры, барометр 9, магнитометр 10, приемники 11 глобальной системы позицирования с антеннами 12, гироскоп 13, акселерометр 14, модуль 15 питания и аккумуляторная батарея 16.

Вход-выход пульта 1 управления соединен с первым входом-выходом модуля 4 приема-передачи данных расчетно-измерительного блока 2, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля 7 хранения данных, вход вычислительного модуля соединен с выходом модуля первичной обработки данных, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам соответственно датчика температуры, барометра, магнитометра, гироскопа и акселерометра, шестые входы модуля первичной обработки данных подключены к выходам приемников глобальной системы позиционирования, к высокочастотным входам которых подключены высокочастотные выходы антенн.

Вход-выход аккумуляторной батареи 16 соединен с первым питающим входом-выходом модуля 15 питания, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый питающий вход-выход которого подключен к питающим входам-выходам соответственно модуля 4 приема-передачи данных, вычислительного модуля 5, модуля 6 первичной обработки данных, модуля 7 хранения данных, датчика 8 температуры, барометра 9, магнитометра 10, приемников 11 глобальной системы позиционирования, гироскопа 13 и акселерометра 14.

Пульт 1 управления состоит из аккумуляторной батареи, модуля приема-передачи данных, дисплея, вычислительного модуля и модуля хранения данных. Аккумуляторная батарея обеспечивает питание электронных устройств пульта управления. Предусмотрена возможность работы пульта управления от внешнего источника питания с напряжением от 7 до 24 В.

Модуль приема-передачи данных пульта позволяет организовать взаимодействие пульта 1 управления с расчетно-измерительным блоком 2, комплексами имитации и поражения по радиоканалу или каналу проводной связи.

Дисплей пульта 1 управления предназначен для визуального отображения информации и ввода данных в пульт посредством сенсорной панели.

Пульт 1 управления предназначен для калибровки и контроля работы расчетно-измерительного блока 2, индикации места прицеливания и попадания при имитации стрельбы, задания значений входных параметров расчетно-измерительного блока, организации взаимодействия с органами наведения и производства выстрела военной техники, организации взаимодействия с комплексами имитации и поражения.

Пульт 1 управления устройства, в зависимости от образца вооружения, позволяет задавать следующие параметры: уникальный идентификатор расчетно-измерительного блока, тип боеприпаса, номер заряда, тип взрывателя, температуру заряда, направление и скорость баллистического ветра.

Расчетно-измерительный блок 2 указанного выше состава предназначен для определения географической широты и долготы места, относительной высоты бронетанковой техники, артиллерийских орудий, реактивных систем залпового огня и гранатометов, времени имитации выстрела и попадания.

Корпус 3 расчетно-измерительного блока 2 выполнен из ударопрочного пластика и имеет цилиндрическую форму. Диаметр цилиндра определяется калибром ствола и имеет размер, позволяющий свободно поместить расчетно-измерительный блок в канал ствола. В передней части цилиндра имеется фланец, который предотвращает перемещение расчетно-измерительного блока вглубь ствола.

В составе расчетно-измерительного блока 2 имеется аккумуляторная батарея 16 с напряжением питания 12 В, которая предназначена для питания электронных устройств блока 2. Подзарядка аккумуляторной батареи производится на аккумуляторной зарядной станции. Для снабжения электронных компонент расчетно-измерительного блока 2 электроэнергией постоянного тока предназначен соединенный с аккумуляторной батареей 16 модуль 15 питания, рассчитанный на выходное напряжение 5 и 9 В.

Модуль 4 приема-передачи данных организует взаимодействие расчетно-измерительного блока 2 с пультом 1 управления. Он имеет стандартизованный проводной и радиоинтерфейсы, что позволяет проводить индивидуальные учебно-тренировочные занятия с экипажем (расчетом) и интегрировать устройство в состав комплексов для проведения тактических учений с применением имитаторов стрельбы.

Вычислительный модуль 5 расчетно-измерительного блока 2 производит преобразование входной и выходной информации и передает полученные данные для отображения на дисплей пульта 1 управления.

Вычислительный модуль 5 расчетно-измерительного блока 2 по входным параметрам, поступающим из модуля 4 приема-передачи данных, данным модуля 6 первичной обработки данных и модуля 7 хранения данных, определяет положение ствола артиллерийской системы в пространстве и вычисляет географическую точку попадания (точку встречи) при имитации стрельбы в соответствии с выбранным боеприпасом, зарядом и условиями стрельбы.

Входные параметры расчетно-измерительного блока 2 задаются в зависимости от образца вооружения на пульте 1 управления. К ним относятся: тип боеприпаса, температура заряда, номер заряда, направление и интенсивность ветра.

Модуль 6 первичной обработки данных предназначен для преобразования сигналов с интерфейсов датчиков и модулей устройства, синхронизации и сбора данных с датчиков.

Модуль 6 первичной обработки данных представляет собой микроконтроллер, обеспечивающий согласование выходных сигналов, поступающих от датчика 8 температуры, барометра 9, магнитометра 10, приемников 11 глобальной системы позиционирования, гироскопа 13 и акселерометра 14, с входными сигналами модуля 6 первичной обработки данных.

Модуль 7 хранения данных представляет собой устройство хранения информации по типу Flash-памяти или SIM-карты. Он обеспечивает сохранность результатов вычислений расчетно-измерительного блока 2 для последующего анализа и разбора действий расчета (экипажа).

Модуль 7 хранения данных работает в режиме чтения-записи и содержит таблицы стрельбы для образца вооружения, уникальный идентификатор расчетно-измерительного блока, магнитное склонение местности и цифровую модель местности, на которой проводится учебно-тренировочное мероприятие. В случае отсутствия цифровой модели местности считается, что артиллерийское орудие находится на одной высоте с местом падения при имитации выстрела и отсутствуют естественные препятствия, которые способны изменить координаты точки падения.

Датчик 8 температуры определяет температуру окружающей среды для использования в качестве поправочного коэффициента в расчете географических координат точки попадания снаряда при имитации стрельбы.

В качестве такого датчика могут быть использованы полупроводниковые термодатчики, например типа ТМР17, работающие в диапазоне температур от минус 40 до 105°С.

Барометр 9 предназначен для измерения атмосферного давления воздуха и относительной высоты ствола орудия (системы). Показания барометра используются для определения баллистических поправок.

В качестве барометра 9 может быть использован пьезорезистивный датчик типа LPS331 АР.

Магнитометр 10 предназначен для измерения напряженности и направления магнитного поля Земли. Значение направления магнитного поля Земли и магнитное склонение позволяют определить азимут ствола бронетанковой техники, артиллерийского орудия, направляющей реактивной системы залпового огня и гранатомета.

В качестве магнитометра 10 может быть использован датчик типа LIS3MDL.

Приемники 11 глобальной системы позиционирования с антеннами 12 предназначены для определения географических координат, азимута ствола и точного времени.

В качестве приемников 11 могут быть использованы приемники навигационной системы ГЛОНАСС/GPS или GPS-приемники, а также аналогичные им радионавигационные устройства, в том числе навигационный приемник GPS/ГЛОНАСС типа ГеоС-3М, обеспечивающий прием и регистрацию данных с текущими координатами местоположения объекта на местности с отображением данных на экране дисплея пульта 1 управления и привязку к единой системе навигации.

Уверенный прием сигнала глобальных систем позиционирования и радиоинтерфейса модуля приема-передачи обеспечивается расположением антенн во фланце цилиндра.

Гироскоп 13 представляет собой миниатюрное устройство, определяющее угол наклона расчетно-измерительного блока относительно поверхности Земли. Гироскоп 13 регистрирует изменение углов в трех плоскостях ориентации расчетно-измерительного блока и позволяет измерить углы ориентации ствола относительно горизонтального положения ствола или выверенного положения направляющих реактивной системы залпового огня.

Акселерометр 14 предназначен для измерения ускорения перемещения расчетно-измерительного блока с целью определения угла возвышения, крена и направления ствола (направляющих для реактивных систем залпового огня и тяжелых огнеметных систем).

В качестве акселерометра 14 может быть использован прибор типа ФГ-3ОА.

Аккумуляторная батарея 16 и модуль 15 питания предназначены для питания элементов схемы, блоков и узлов устройства.

В качестве аккумуляторной батареи 16 может быть использована серийно выпускаемая промышленностью портативная никель-кадмиевая герметичная аккумуляторная батарея типа 10 НКГЦ-0,9.

Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы работает следующим образом.

Перед проведением индивидуальной тренировки расчетов (экипажей) или тактических учений с применением систем имитации стрельбы проверяется заряженность аккумуляторной батареи 16 расчетно-измерительного блока 2 и пульта 1 управления (на схеме она не показана). При необходимости производится дозаряд аккумуляторной батареи на зарядной станции. Расчетно-измерительный блок 2 переводится в рабочее состояние и устанавливается в канале ствола, а при отсутствии такой возможности, надежно крепится к стволу, образуя механическую систему. Далее производится калибровка расчетно-измерительного блока по углу возвышения и углу крена. Для этого артиллерийское орудие устанавливается в произвольное положение, например, для танков и самоходных артиллерийских установок выбирается походное положение артиллерийского орудия. Обязательным условием проведения калибровки является устойчивость положения ствола. Поправочные коэффициенты, углы отклонения от горизонтального положения ствола, определяются с помощью отвеса и вводятся при помощи пульта управления в расчетно-измерительный блок.

Для существующих систем с направляющими местом установки расчетно-измерительного блока выбирается одна из направляющих, а мероприятия проверки и калибровки идентичны ствольным орудиям. Пульт управления устанавливается в кабине боевой техники или находится у одного из членов расчета (экипажа) или руководителя учебно-тренировочного мероприятия. Данные через радиоканал, а для бронированных систем вооружения через проводные средства, поступают на пульт управления. Расчет или экипаж приступает к выполнению боевой задачи согласно указаний руководителя. Действия экипажа (расчета), за исключением производства выстрела или пуска, аналогичны действиям в реальных боевых условиях.

В любой момент времени расчетно-измерительный блок определяет положение ствола в пространстве и при имитации выстрела передает на пульт управления географические координаты места попадания (места встречи) имитируемого выстрела, географические координаты орудия, время имитации выстрела и время падения.

Учитывая, что суммарное время получения данных с датчиков о положении ствола, время их обработки, время вычисления географических координат попадания имитируемого выстрела и время передачи данных на пульт управления не превышают реакцию ни одной из систем управления огнем, то считается, что расчетные данные поступают на пульт управления (передаются в комплекс имитации стрельбы и поражения) в момент времени, когда происходил бы реальный выстрел. Таким образом, данные о географических координатах попадания (встречи) имитируемого выстрела поступают в режиме реального времени, что дает возможность оперативно проводить разбор действий экипажа (расчета) и моделировать тактическую обстановку в комплексах имитации и поражения.

Благодаря журналу, записываемому на пульте 1 управления, разбор действий экипажей (расчетов) может проводиться и после завершения учебно-тренировочного занятия (тренировки).

Технический эффект от предлагаемого изобретения заключается в точности определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы и поражения объектов, сокращении затрат материальных и финансовых средств на обучение боевых расчетов и экипажей при проведении тренировок и тактических учений, достигаемый за счет определения географического и пространственного положения средства поражения и расчета дальности полета имитируемого выстрела по известной баллистической траектории, а также учета различных климатических и географических факторов, влияющих на показатели точности.

Достоинством предлагаемого устройства является также сокращение сроков обучения расчетов (экипажей) стрельбе и управлению огнем из штатного оружия при проведении тренировок расчетов и тактических учений в реальных условиях ведения боевых действий.

Устройство позволяет определять географические координаты точки попадания (точки встречи) снаряда при имитации стрельбы бронетанковой техники, артиллерийских орудий, минометов, реактивных систем залпового огня, тяжелых огнеметных систем и гранатометов с закрытых огневых позиций, прямой и полупрямой наводкой в условиях максимально приближенных к боевым. Благодаря стандартизованному радио-интерфейсу существует возможность интегрировать устройство в учебно-тренировочные средства для обучения при тренировке расчетов и проведении тактических учений с применением имитаторов стрельбы, в том числе лазерных, а наличие элементов контроля в составе устройства позволяет проводить самостоятельные тренировки навыков прицеливания и управления огнем в составе учебной группы на штатной технике без изменения их конструкции.

Устройство определения географических координат точек попадания снарядов при имитации стрельбы, состоящее из пульта управления и расчетно-измерительного блока, содержащего корпус, в котором размещены модуль приема-передачи данных, вычислительный модуль, модуль первичной обработки данных, модуль хранения данных, датчик температуры, барометр, магнитометр, приемники глобальной системы позицирования с антеннами, гироскоп, акселерометр, модуль питания и аккумуляторная батарея, при этом вход-выход пульта управления соединен с первым входом-выходом модуля приема-передачи данных, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля хранения данных, вход вычислительного модуля соединен с выходом модуля первичной обработки данных, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам соответственно датчика температуры, барометра, магнитометра, гироскопа и акселерометра, шестые входы модуля первичной обработки данных подключены к выходам приемников глобальной системы позиционирования, к высокочастотным входам которых подключены высокочастотные выходы антенн, вход-выход аккумуляторной батареи соединен с первым питающим входом-выходом модуля питания, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый питающие входы-выходы которого подключены к питающим входам-выходам соответственно модуля приема-передачи данных, вычислительного модуля, модуля первичной обработки данных, модуля хранения данных, датчика температуры, барометра, магнитометра, приемников глобальной системы позиционирования, гироскопа и акселерометра.