Fronir: Optoelektronische Produkte
Überblick
Hubschrauber können je nach Einsatzzweck in drei Kategorien eingeteilt werden: Militär, Polizei und Zivilist. Um die Aufgabe des Erkennens und Verfolgens von Zielen in der Luft abzuschließen, Ein Hubschrauber benötigt eine fliegende Plattform und ein integriertes System bestehend aus Detektionsgeräten auf der Plattform, was in Bezug auf den Hardware-Ausdruck als Pod bezeichnet wird.
Pod ist ein Pod-Nutzlastcontainergerät, das außerhalb des Bewegungsträgers aufgehängt ist(z.B., Flugzeug, Schiff, UAV). Entsprechend den Funktionen der eingebauten Geräte, Flugkapseln können in Navigationskapseln unterteilt werden, Targeting-Pods, Infrarot-Messstationen, elektronische Störkapseln und elektronische Aufklärungskapseln, usw.
Optoelektronische Flugzeugkapseln für Hubschrauber entwickeln sich im Ausland rasant, insbesondere in der Aufklärung und Warnung, Zielanzeige, Steuern Sie das Zielen und die Navigationsverfolgung, usw., which have been widely valued. At present, in addition to being used for armed reconnaissance helicopters and unmanned reconnaissance aircraft, the pod can also be used for target characteristic measurement, photoelectric guided weapon simulation, usw. It is also widely used in civilian fields such as power line inspection, maritime anti-smuggling, and environmental monitoring.
System Composition
The basic composition of the helicopter photoelectric pod is divided into hanging spherical turret and onboard display control processing system
In terms of hardware composition, the turret includes U-shaped bracket, spherical table carrier, angle measurement system, electronically controlled drive system, gyroscope, gyroscope stabilization loop, photodetector, TV and IR tracker and interface circuit, usw.
In principle, the turret can be divided into two main parts: die Stabilisierungsplattform und die optoelektronische Nutzlast (Der Detektor). Die optoelektronische Nutzlast ist auf einer stabilisierten Plattform montiert, und die Vibration des Trägerflugzeugs wird durch die kreiselstabilisierte Plattform isoliert, um einen stabilen Plattformraum relativ zum Trägheitsraum zu erhalten. Und angetrieben durch den Steuerbefehl, es verwirklicht die Suche, erfassen, Verfolgung und Positionierung des Ziels durch die optoelektronische Nutzlast. Somit erfüllt die kreiselstabilisierte Plattform zwei Hauptfunktionen: Das eine ist die räumliche Stabilisierung und das andere die Fähigkeit, das Ziel zu verfolgen. Je nach Mission können unterschiedliche Kombinationen von Detektoren eingesetzt werden. Für Pods, die Such- und Trackingaufgaben ausführen, Sie umfassen typischerweise sichtbare oder mikrooptische Kameras, Wärmebildkameras, und Laser-Entfernungsmesser.
Zusätzlich, je nach Bedarf, Die optoelektronische Nutzlast kann auch mit Geräten wie einem Laserbeleuchter ausgestattet werden, Laserpointer, Laserwarngerät und Bildspektrometer. Einzelheiten zu ihren Funktionen und Eigenschaften finden Sie in der Tabelle.
| Detektoren | Funktionen | Eigenschaften |
| Laserpointer | Lenkgelenkte Bomben, Raketen und andere Waffen, um das Ziel zu treffen. | Es verfügt über einen großen Arbeitsabstand und eine hohe Anzeigegenauigkeit, Dadurch wird sichergestellt, dass gelenkte Waffen Fernangriffe und präzise Angriffe ausführen können. |
| Laserwarngerät | Messen Sie den Azimut- und Höhenwinkel des Ziels. | Die Genauigkeit der Winkelmessung ist höher als die des bildgebenden Systems, Dabei kommt der gepulste Laserstrahl zum Einsatz, und die Verschleierung ist besser als die des Radars. |
| Hyperspektrales Bildgebungssystem | Misst den intrinsischen spektralen Unterschied zwischen dem Ziel und Hintergrundechos. | Es kann das Ziel schnell finden, Die Datenmenge ist viel geringer als bei herkömmlichen fotoelektrischen Bildgebungsgeräten, und der Aufwand der Datenverarbeitung ist gering. Es eignet sich für die schnelle Suche in großem Maßstab, aber die Zielerkennungsfähigkeit ist schlecht. |
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip des fotoelektrischen Pods besteht darin, Bildsensoren für sichtbares Licht und Infrarotlicht als Positionsfehlersensor des geschlossenen Regelsystems zu verwenden, Zielausrichtungsinformationen oder externe Führungsinformationen ausgeben, und dem Hauptsteuercomputer oder geben Sie manuell Rotationsanweisungen, um den Zielbereich abzusuchen.
Nachdem der Turm und der On-Board-Tracking-Detektor einen geschlossenen Tracking-Loop bilden, Die ausgegebene verarbeitete Zielazimut- und Pitchabweichung wird in ein proportionales Steuersignal umgewandelt, die auf den Drehmomenterzeuger des Gyroskops wirkt.
Der Drehmomentmotor gibt ein Steuerdrehmoment aus, das proportional zu den Azimut- und Nickfehlern ist, sodass der Fotodetektor des Verfolgungsrahmens das Ziel verfolgen kann.
Zusätzlich, Die relative Positionierung des Ziels kann auch durch Hinzufügen entsprechender Sensoren und Verwendung eines bestimmten Algorithmus-Pods realisiert werden. Es gibt zwei Möglichkeiten der Positionierung: aktive Positionierung und passive Positionierung. Bei der aktiven Positionierung wird ein Laser-Entfernungsmesser verwendet, um die genaue relative Position und relative Geschwindigkeit des Ziels zu ermitteln, indem die Entfernung des Ziels relativ zum Flugzeug gemessen wird; Bei der passiven Positionierung wird die Winkeländerung des Ziels mithilfe einer TV-/Infrarot-Bildmesssensorplattform gemessen, um eine grobe Zielentfernung zu erhalten.
Entwicklungsstand – Am Beispiel des Polizeibereichs
Besondere Anforderungen an Polizeihubschrauber:
Die Zusammenarbeit von Hubschraubern in der Luft kann die mobile Kampffähigkeit und die Effizienz der Fallbearbeitung der Polizei erheblich verbessern. At present, Polizeihubschrauber übernehmen viele Aufgaben, hauptsächlich einschließlich: Strafverfolgung durch die Luftpolizei, Umgang mit Notfällen, Kommunikation, Flugsicherungskommando, Suche und Rettung, Brandbekämpfung, offizieller Transport, Begleitung von Kriminellen und Transport von Bankgeldern, medizinische Notfallrettung, Zusammenarbeit des Zolls bei der Bekämpfung von Schmuggel und Drogen, Schutz natürlicher Ressourcen, Überwachung der Umgebung, usw.
Entsprechend seinem besonderen Zweck, Polizeihubschrauber sollten die folgenden Anforderungen erfüllen:
1.Die Fluggeschwindigkeit ist nicht hoch, aber die Flug- und Schwebeflugleistung bei niedriger Geschwindigkeit ist besser;
2. Hauptsächlich an engen Stellen wie Gebäuden starten und landen, Täler, Dschungel, Wasseroberflächen, Sümpfe, Plattformen, usw., und eine gute Steiggeschwindigkeit haben;
3. Sie haben die Fähigkeit, nachts unter schwierigen Wetterbedingungen zu fliegen, und kann bei hohen Temperaturen normal fliegen (50°C), Plateau-Kaltgebiet (-40°C), starker Wind (größer als 40 kn) und Offshore-Hochtemperaturumgebungen;
4. Sie müssen über die Voraussetzungen für die Installation von Polizeiausrüstung verfügen;
5. Die maximale Flugdistanz darf nicht kleiner sein als 500 km.
Erkennungs- und Verfolgungsausrüstung für Polizeihubschrauber:
Um die vom Polizeihubschrauber übertragenen Aufgaben zu erfüllen, es muss spezielle Ausrüstung installieren, einschließlich Kommunikationsausrüstung, Navigationsausrüstung, Beobachtungsausrüstung, Rettungsausrüstung, medizinische Notfallausrüstung, Feuerlöschausrüstung, Frachtausrüstung und Hilfsausrüstung. Die fliegende Lichtschranke ist die Kernausrüstung des Polizeihubschraubers. Es kann Tag und Nacht patrouillieren und überwachen, Machen Sie jederzeit Fotos und sammeln Sie Beweise und übermitteln Sie die Informationen an die Bodenkommandozentrale. Es kann eine 360°-Drehsuche durchführen und Ziele in großer Entfernung finden. Zusätzlich, Der Hubschrauber ist außerdem mit GPS und elektronischen Karten ausgestattet, die den genauen Standort des flüchtenden Fahrzeugs am Boden bestimmen kann. Ausgestattet mit Hochfrequenz- und Höchstfrequenzradiosendern, Polizeiradiosender, Transponder, Funkkompass und andere Kommunikations- und Navigationsgeräte, Es kann jederzeit mit der Bodenkommandozentrale in Kontakt bleiben.
Entwicklungstrend
1. Verbesserung der Detektorleistung
Die Erkennungs- und Verfolgungsleistung des Pods hängt von der Leistung der Nutzlast ab, das heißt, Der Detektor, wie effektive erkennung abstand, Erkennungsgenauigkeit, und die Fähigkeit, rauen Umgebungen standzuhalten. Diese Technologien entwickeln sich immer noch in Richtung hoher Präzision, Miniaturisierung, und Digitalisierung. Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt hauptsächlich auf der Infrarot-Bildgebungstechnologie. Infrarot-Bildgebungsgeräte, die auf militärische Bedürfnisse ausgerichtet sind, sind relativ teuer, und der Export von Geräten mit hohen Indikatoren ist streng eingeschränkt.
2. Kombination der Signalerkennung
Photoelektrische umfassende Aufklärungs- und Erkennungsgeräte integrieren häufig mehrere Sensortechnologien wie sichtbares Licht, wenig Licht, Infrarot, und Laser. Die allgemeine Anforderung an das fotoelektrische integrierte System besteht darin, für eine umfassende Stabilisierung so weit wie möglich ein gemeinsames optisches System zu verwenden, und ein gemeinsames Zielverfolgungs- und Bildbewegungskompensationssystem zu verwenden. Die Entwicklung eines photoelektrischen integrierten Erkennungs- und Verfolgungssystems muss damit verbundene technische Probleme wie Fenstermaterialien und optische Filme lösen.
3. Modularisierung der Nutzlast
Die Funktion der Lichtschranke wird immer stärker, und der Anteil des Systems an den Gesamtkosten des Hubschraubers ist stetig gestiegen. Radar, Infrarot, digitales Bild, Positionierung und Navigation, Autopilot und numerische Steuerungsmaschine werden nach und nach hinzugefügt, Der Platz für die Flugkreiselstabilisierungsplattform ist jedoch begrenzt. daher, Benutzer müssen die Nutzlast flexibel entsprechend ihren spezifischen Anforderungen konfigurieren. Das luftgestützte optoelektronische System muss sich in Richtung Funktionsintegration weiterentwickeln, kleine Größe, geringes Gewicht und Miniaturisierung.
4. Entwicklung von Echtzeitinformationen
Die Bildentfernung und andere vom Flugsystem erfasste Informationen müssen vom Kommunikationssystem rechtzeitig an das Bodenkontrollzentrum übermittelt werden. Das luftgestützte Kommunikationssystem verwendet im Allgemeinen Luft-Boden-Funkkommunikationsgeräte oder Satellitenkommunikationsgeräte. Der Widerspruch zwischen der Menge der übertragenen Daten und den Echtzeitanforderungen wird immer deutlicher. Einerseits, Die Kommunikationsverbindung ist erforderlich, um das Frequenzband zu erweitern und die Informationsübertragungskapazität zu erhöhen. Auf der anderen Seite, Das Pod-System muss vor der Signalübertragung eine entsprechende Front-End-Verarbeitung durchführen, wie die umfassende Verarbeitung digitaler Bildsignale, Informationsfusion, usw.
Referenz: Wenkui Li, Junpu Wang, Zhihua Jin, Weifeng Tian. Entwicklung und Gegenmaßnahme luftgestützter optoelektronischer Pods[J]. Zeitschrift für chinesische Trägheitstechnologie,2004,12(5):75-80