Fronir: Prodotti optoelettronici
Panoramica
Gli elicotteri possono essere suddivisi in tre categorie in base al loro utilizzo: militare, polizia e civili. Per completare il compito di rilevare e tracciare bersagli in aria, un elicottero necessita di una piattaforma aerea e di un sistema integrato composto da apparecchiature di rilevamento sulla piattaforma, che è chiamato pod in termini di espressione hardware.
Pod è un dispositivo contenitore per il carico utile del pod sospeso all'esterno del trasportatore di movimento(per esempio., aereo, nave, UAV). Secondo le funzioni delle apparecchiature integrate, i pod aerotrasportati possono essere divisi in pod di navigazione, pod di destinazione, pod di misurazione a infrarossi, capsule di disturbo elettronico e capsule di intelligenza elettronica, eccetera.
I pod optoelettronici di bordo degli elicotteri si stanno sviluppando rapidamente all'estero, soprattutto in ricognizione e avvertimento, indicazione del bersaglio, controllare la mira e il tracciamento della navigazione, eccetera., che sono stati ampiamente apprezzati. Attualmente, oltre ad essere utilizzato per elicotteri da ricognizione armati e aerei da ricognizione senza pilota, il pod può essere utilizzato anche per la misurazione delle caratteristiche del target, simulazione di armi guidate fotoelettriche, eccetera. È ampiamente utilizzato anche in ambiti civili come l'ispezione delle linee elettriche, lotta al contrabbando marittimo, e monitoraggio ambientale.
Composizione del sistema
La composizione di base del pod fotoelettrico dell'elicottero è divisa in torretta sferica sospesa e sistema di elaborazione del controllo del display integrato
In termini di composizione hardware, la torretta include una staffa a forma di U, supporto da tavolo sferico, sistema di misurazione dell'angolo, sistema di azionamento controllato elettronicamente, giroscopio, circuito di stabilizzazione del giroscopio, fotorivelatore, Tracker TV e IR e circuito di interfaccia, eccetera.
In linea di principio, la torretta può essere divisa in due parti principali: la piattaforma di stabilizzazione e il carico utile optoelettronico (il rilevatore). Il carico utile optoelettronico è montato su una piattaforma stabilizzata, e la vibrazione dell'aereo da trasporto è isolata dalla piattaforma girostabilizzata per ottenere uno spazio della piattaforma stabile rispetto allo spazio inerziale. E guidato dal comando di controllo, realizza la ricerca, catturare, tracciamento e posizionamento del bersaglio da parte del carico utile optoelettronico. Pertanto la piattaforma girostabilizzata raggiunge due funzioni principali: uno è la stabilizzazione spaziale e l'altro è la capacità di tracciare il bersaglio. A seconda della missione possono essere utilizzate diverse combinazioni di rilevatori. Per i pod che eseguono attività di ricerca e tracciamento, tipicamente includono telecamere visibili o micro-ottiche, termocamere, e telemetri laser.
Inoltre, a seconda delle esigenze, il carico utile optoelettronico può anche essere dotato di apparecchiature come un illuminatore laser, puntatore laser, dispositivo di allarme laser e spettrometro di immagini. Consultare la tabella per il dettaglio delle loro funzioni e caratteristiche.
| Rivelatori | Funzioni | Caratteristiche |
| Puntatore laser | Guida bombe guidate, missili e altre armi per colpire il bersaglio. | Ha una lunga distanza di lavoro e un'elevata precisione di indicazione, che garantisce che le armi guidate possano completare attacchi accurati e a lunga distanza. |
| Dispositivo di allarme laser | Misurare l'azimut e l'angolo di elevazione del bersaglio. | La precisione della misurazione dell'angolo è superiore a quella del sistema di imaging, viene utilizzato il raggio laser pulsato, e l'occultamento è migliore di quello del radar. |
| Sistema di imaging iperspettrale | Misura la differenza spettrale intrinseca tra il target e il disturbo dello sfondo. | Può trovare rapidamente il bersaglio, la quantità di dati è molto inferiore a quella dei normali dispositivi di imaging fotoelettrico, e l'onere del trattamento dei dati è ridotto. È adatto per la ricerca rapida su larga scala, ma la capacità di riconoscimento del bersaglio è scarsa. |
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento del pod fotoelettrico consiste nell'utilizzare sensori di imaging a luce visibile e a infrarossi come sensore di errore di posizione del sistema di controllo a circuito chiuso, produrre informazioni sull'orientamento del target o informazioni sulla guida esterna, e il computer di controllo principale o dare manualmente istruzioni di rotazione per cercare l'area target.
Dopo che la torretta e il rilevatore di tracciamento a bordo formano un tracciamento a circuito chiuso, l'azimut target elaborato in uscita e la deviazione del passo verranno convertiti in un segnale di controllo proporzionale, che agisce sul torquer del giroscopio.
Il motore torque emette una coppia di controllo proporzionale agli errori di azimut e passo in modo che il fotorilevatore del frame di tracciamento possa tenere traccia del bersaglio.
Inoltre, il posizionamento relativo del bersaglio può essere realizzato anche aggiungendo sensori corrispondenti e utilizzando un determinato pod di algoritmo. Esistono due modi di posizionamento: posizionamento attivo e posizionamento passivo. Il posizionamento attivo consiste nell'utilizzare il telemetro laser per ottenere la posizione relativa e la velocità relativa del bersaglio precise misurando la distanza del bersaglio rispetto al velivolo; il posizionamento passivo consiste nell'utilizzare la piattaforma del sensore di misurazione delle immagini TV/infrarossi per misurare la variazione dell'angolo del bersaglio per ottenere una distanza approssimativa del bersaglio.
Stato di sviluppo: prendere come esempio il campo della polizia
Requisiti speciali per gli elicotteri della polizia:
La cooperazione in volo degli elicotteri può migliorare notevolmente la capacità di combattimento mobile e l’efficienza nella gestione dei casi da parte delle forze di polizia. Attualmente, gli elicotteri della polizia svolgono molti compiti, principalmente compreso: forze dell'ordine della polizia aerea, gestire le emergenze, comunicazione, comando del traffico aereo, cerca e salva, antincendio, trasporto ufficiale, scorta di criminali e trasporto di contanti bancari, soccorso medico di emergenza, cooperazione doganale anti-contrabbando e anti-narcotici, protezione delle risorse naturali, monitoraggio dell’ambiente, eccetera.
Secondo il suo scopo speciale, gli elicotteri della polizia dovrebbero soddisfare i seguenti requisiti:
1.La velocità di volo non è elevata, ma le prestazioni di volo a bassa velocità e di stazionamento sono migliori;
2. Decolla e atterra principalmente in luoghi stretti come gli edifici, valli, giungle, superfici d'acqua, paludi, piattaforme, eccetera., e avere un buon ritmo di salita;
3. Avere la capacità di volare di notte in condizioni meteorologiche complesse, e può volare normalmente ad alta temperatura (50°C), zona fredda dell'altopiano (-40°C), vento forte (superiore a 40kn) e ambiente offshore ad alta temperatura;
4. Avere le condizioni per l'installazione dell'attrezzatura della polizia;
5. La distanza massima del volo non può essere inferiore a 500 km.
Attrezzature per il rilevamento e il tracciamento degli elicotteri della polizia:
Per portare a termine i compiti affidati dall'elicottero della polizia, deve installare attrezzature speciali, comprese le apparecchiature di comunicazione, apparecchiature di navigazione, apparecchiature di osservazione, attrezzature di salvataggio, attrezzature mediche di emergenza, attrezzatura antincendio, attrezzature di carico e attrezzature di supporto. La capsula fotoelettrica in volo è l'equipaggiamento chiave dell'elicottero della polizia. Può pattugliare e monitorare giorno e notte, scatta foto e raccogli prove in qualsiasi momento e trasmetti le informazioni al centro di comando di terra. Può eseguire una ricerca rotativa a 360° e trovare bersagli a lunga distanza. Inoltre, l'elicottero è inoltre dotato di GPS e mappe elettroniche, che può determinare la posizione esatta del veicolo in fuga sul terreno. Dotato di stazioni radio ad alta e altissima frequenza, stazioni radio della polizia, transponder, radiobussola e altre apparecchiature di comunicazione e navigazione, può restare in contatto con il centro di comando di terra in qualsiasi momento.
Tendenza di sviluppo
1. Miglioramento delle prestazioni del rilevatore
Le prestazioni di rilevamento e tracciamento del pod dipendono dalle prestazioni del carico utile, questo è, il rilevatore, come la distanza di rilevamento effettiva, precisione di rilevamento, e capacità di resistere ad ambienti difficili. Queste tecnologie si stanno ancora sviluppando nella direzione dell’alta precisione, miniaturizzazione, e digitalizzazione. Il focus dello sviluppo è principalmente la tecnologia di imaging a infrarossi. Le apparecchiature di imaging a infrarossi guidate dalle esigenze militari sono relativamente costose, e l'esportazione di apparecchiature con indicatori elevati è severamente limitata.
2. Combinazione di rilevamento del segnale
Le apparecchiature fotoelettriche complete di ricognizione e rilevamento spesso integrano diverse tecnologie di rilevamento come la luce visibile, luce bassa, infrarossi, e laser. Il requisito generale per il sistema integrato fotoelettrico è quello di utilizzare il più possibile un sistema ottico comune per una stabilizzazione completa, e utilizzare un sistema comune di tracciamento del target e di compensazione del movimento dell'immagine. Lo sviluppo di un sistema di rilevamento e tracciamento fotoelettrico integrato deve risolvere i problemi tecnici correlati, come i materiali delle finestre e le pellicole ottiche.
3. Modularizzazione del carico utile
La funzione del sistema fotoelettrico sta diventando sempre più forte, e la quota del sistema rispetto al costo totale dell'elicottero è in costante aumento. Radar, infrarossi, immagine digitale, posizionamento e navigazione, il pilota automatico e il motore a controllo numerico vengono gradualmente aggiunti, ma lo spazio per la piattaforma di stabilizzazione giroscopica in volo è limitato. Perciò, gli utenti devono configurare in modo flessibile il carico utile in base alle loro esigenze specifiche. Il sistema optoelettronico aereo deve svilupparsi nella direzione dell'integrazione funzionale, taglia piccola, leggerezza e miniaturizzazione.
4. Sviluppo di informazioni in tempo reale
La distanza dell'immagine e altre informazioni rilevate dal sistema aereo devono essere trasmesse in tempo al centro di controllo a terra dal sistema di comunicazione. Il sistema di comunicazione aerea adotta generalmente apparecchiature di comunicazione radio aria-terra o apparecchiature di comunicazione satellitare. La contraddizione tra la quantità di dati trasmessi e le esigenze di tempo reale diventa sempre più evidente. Da un lato, il collegamento di comunicazione è necessario per ampliare la banda di frequenza e aumentare la capacità di trasmissione delle informazioni. D'altra parte, il sistema pod è tenuto a eseguire la corrispondente elaborazione front-end prima della trasmissione del segnale, come l'elaborazione completa dei segnali di immagini digitali, fusione delle informazioni, eccetera.
Riferimento: Wenkui Li, Junpu Wang, Zhihua Jin, Weifeng Tian. Sviluppo e contromisure di pod optoelettronici trasportati dall'aria[J]. Giornale della tecnologia inerziale cinese,2004,12(5):75-80