Fronir: Produtos optoeletrônicos
Visão geral
Os helicópteros podem ser divididos em três categorias de acordo com seus usos: militares, polícia e civil. Para completar a tarefa de detectar e rastrear alvos no ar, um helicóptero precisa de uma plataforma aérea e de um sistema integrado composto por equipamentos de detecção na plataforma, que é chamado de pod em termos de expressão de hardware.
Pod é um dispositivo contêiner de carga útil suspenso fora do transportador de movimento(por exemplo., aeronave, enviar, UAV). De acordo com as funções do equipamento embutido, pods aéreos podem ser divididos em pods de navegação, conjuntos de segmentação, cápsulas de medição infravermelha, pods de interferência eletrônica e pods de inteligência eletrônica, etc..
Pods optoeletrônicos aerotransportados para helicópteros estão se desenvolvendo rapidamente no exterior, especialmente em reconhecimento e alerta, indicação de alvo, controle de mira e rastreamento de navegação, etc., que foram amplamente valorizados. Atualmente, além de ser utilizado para helicópteros de reconhecimento armados e aeronaves de reconhecimento não tripuladas, o pod também pode ser usado para medição de características alvo, simulação de arma guiada fotoelétrica, etc.. Também é amplamente utilizado em áreas civis, como inspeção de linhas de energia, anti-contrabando marítimo, e monitoramento ambiental.
Composição do Sistema
A composição básica da cápsula fotoelétrica do helicóptero é dividida em torre esférica suspensa e sistema de processamento de controle de exibição a bordo
Em termos de composição de hardware, a torre inclui suporte em forma de U, suporte de mesa esférico, sistema de medição de ângulo, sistema de acionamento controlado eletronicamente, giroscópio, loop de estabilização do giroscópio, fotodetector, Rastreador de TV e IR e circuito de interface, etc..
Em princípio, a torre pode ser dividida em duas partes principais: a plataforma de estabilização e a carga útil optoeletrônica (o detector). A carga optoeletrônica é montada em uma plataforma estabilizada, e a vibração da aeronave transportadora é isolada pela plataforma giroestabilizada para obter um espaço de plataforma estável em relação ao espaço inercial. E impulsionado pelo comando de controle, realiza a busca, capturar, rastreamento e posicionamento do alvo pela carga optoeletrônica. Assim, a plataforma giroestabilizada atinge duas funções principais: um é a estabilização espacial e o outro é a capacidade de rastrear o alvo. Diferentes combinações de detectores podem ser usadas dependendo da missão. Para pods que executam tarefas de pesquisa e rastreamento, eles normalmente incluem câmeras visíveis ou micro-ópticas, câmeras de imagem térmica, e telêmetros a laser.
Além disso, de acordo com as necessidades, a carga útil optoeletrônica também pode ser equipada com equipamentos como iluminador a laser, ponteiro laser, dispositivo de alerta a laser e espectrômetro de imagem. Consulte a tabela para detalhes de suas funções e características.
| Detectores | Funções | Características |
| Ponteiro laser | Guia de bombas guiadas, mísseis e outras armas para atingir o alvo. | Possui uma longa distância de trabalho e alta precisão de indicação, o que garante que armas guiadas possam completar ataques precisos e de longa distância. |
| Dispositivo de alerta a laser | Meça o azimute e o ângulo de elevação do alvo. | A precisão da medição do ângulo é maior que a do sistema de imagem, o feixe de laser pulsado é usado, e a ocultação é melhor que a do radar. |
| Sistema de imagem hiperespectral | Mede a diferença espectral intrínseca entre o alvo e a desordem de fundo. | Ele pode encontrar rapidamente o alvo, a quantidade de dados é muito menor do que a dos dispositivos de imagem fotoelétricos comuns, e a carga do processamento de dados é pequena. É adequado para pesquisa rápida em grande escala, mas a capacidade de reconhecimento do alvo é fraca. |
Princípio de trabalho
O princípio de funcionamento do módulo fotoelétrico é usar sensores de imagem de luz visível e infravermelha como sensor de erro de posição do sistema de controle de circuito fechado, gerar informações de orientação do alvo ou informações de orientação externa, e o computador de controle principal ou fornecer manualmente instruções de rotação para pesquisar a área alvo.
Depois que a torre e o detector de rastreamento integrado formam um rastreamento de circuito fechado, o azimute do alvo processado de saída e o desvio de inclinação serão convertidos em um sinal de controle proporcional, que atua no torque do giroscópio.
O motor de torque emite um torque de controle que é proporcional aos erros de azimute e de inclinação, para que o fotodetector do quadro de rastreamento possa acompanhar o alvo.
Além disso, o posicionamento relativo do alvo também pode ser realizado adicionando sensores correspondentes e usando um determinado algoritmo. Existem duas formas de posicionamento: posicionamento ativo e posicionamento passivo. O posicionamento ativo consiste em usar um telêmetro a laser para obter a posição relativa e a velocidade relativa precisas do alvo, medindo a distância do alvo em relação à aeronave; posicionamento passivo é usar plataforma de sensor de medição de imagem de TV/infravermelho para medir a mudança de ângulo do alvo para obter uma distância aproximada do alvo.
Status de desenvolvimento —— Tomando o campo policial como exemplo
Requisitos especiais para helicópteros da polícia:
A cooperação de helicópteros no ar pode melhorar muito a capacidade de combate móvel e a eficiência do tratamento de casos da força policial. Atualmente, helicópteros da polícia realizam muitas tarefas, incluindo principalmente: aplicação da lei da polícia aérea, lidar com emergências, comunicação, comando de tráfego aéreo, busca e resgate, combate a incêndio, transporte oficial, escolta de criminosos e transporte de dinheiro bancário, resgate médico de emergência, cooperação Aduaneira anti-contrabando e antinarcóticos, proteção dos recursos naturais, monitorando o meio ambiente, etc..
De acordo com seu propósito especial, helicópteros da polícia devem atender aos seguintes requisitos:
1.A velocidade de vôo não é alta, mas o voo em baixa velocidade e o desempenho de pairar são melhores;
2. Principalmente decole e pouse em locais estreitos, como edifícios, vales, selvas, superfícies de água, pântanos, plataformas, etc., e ter uma boa taxa de subida;
3. Ter a capacidade de voar à noite sob condições climáticas complexas, e pode voar normalmente em alta temperatura (50°C), área fria do planalto (-40°C), vento forte (maior que 40kn) e ambiente offshore de alta temperatura;
4. Ter condições para instalação de equipamentos policiais;
5. A distância máxima de voo não pode ser inferior a 500 quilômetros.
Equipamento de detecção e rastreamento de helicópteros da polícia:
Para cumprir as tarefas confiadas ao helicóptero da polícia, deve instalar equipamento especial, incluindo equipamentos de comunicação, equipamento de navegação, equipamento de observação, equipamento de resgate, equipamento médico de emergência, equipamento de combate a incêndio, equipamentos de carga e equipamentos de apoio. A cápsula fotoelétrica aerotransportada é o equipamento principal do helicóptero da polícia. Pode patrulhar e monitorar dia e noite, tirar fotos e coletar evidências a qualquer momento e transmitir as informações ao centro de comando terrestre. Ele pode realizar busca rotativa de 360° e encontrar alvos a longa distância. Além disso, o helicóptero também está equipado com GPS e mapas eletrônicos, que pode determinar a localização exata do veículo em fuga no solo. Equipado com estações de rádio de alta e muito alta frequência, estações de rádio da polícia, transponders, bússola de rádio e outros equipamentos de comunicação e navegação, pode manter contato com o centro de comando terrestre a qualquer momento.
Tendência de Desenvolvimento
1. Melhorando o desempenho do detector
O desempenho de detecção e rastreamento do pod depende do desempenho da carga útil, aquilo é, o detector, como distância de detecção efetiva, precisão de detecção, e capacidade de resistir a ambientes agressivos. Essas tecnologias ainda estão se desenvolvendo na direção de alta precisão, miniaturização, e digitalização. O foco do desenvolvimento é principalmente a tecnologia de imagem infravermelha. Equipamentos de imagem infravermelha orientados para necessidades militares são relativamente caros, e a exportação de equipamentos com indicadores elevados é estritamente restrita.
2. Combinação de detecção de sinal
Equipamentos fotoelétricos abrangentes de reconhecimento e detecção geralmente integram diversas tecnologias de detecção, como luz visível, luz baixa, infravermelho, e laser. O requisito geral para o sistema fotoelétrico integrado é usar um sistema óptico comum, tanto quanto possível, para uma estabilização abrangente., e usar um sistema comum de rastreamento de alvo e compensação de movimento de imagem. O desenvolvimento de um sistema fotoelétrico integrado de detecção e rastreamento precisa resolver problemas técnicos relacionados, como materiais de janelas e filmes ópticos.
3. Modularização de carga útil
A função do sistema fotoelétrico está ficando cada vez mais forte, e a proporção do sistema no custo total do helicóptero tem aumentado constantemente. Radar, infravermelho, imagem digital, posicionamento e navegação, piloto automático e motor de controle numérico são adicionados gradualmente, mas o espaço para a plataforma de estabilização giroscópica aérea é limitado. Portanto, os usuários precisam configurar a carga de forma flexível de acordo com suas necessidades específicas. O sistema optoeletrônico aerotransportado precisa se desenvolver na direção da integração funcional, tamanho pequeno, peso leve e miniaturização.
4. Desenvolvendo informações em tempo real
A distância da imagem e outras informações detectadas pelo sistema aéreo precisam ser transmitidas ao centro de controle de solo a tempo pelo sistema de comunicação. O sistema de comunicação aérea geralmente adota equipamento de comunicação de rádio ar-terra ou equipamento de comunicação por satélite. A contradição entre a quantidade de dados transmitidos e os requisitos em tempo real está se tornando cada vez mais proeminente. Por um lado, o link de comunicação é necessário para ampliar a banda de frequência e aumentar a capacidade de transmissão de informações. Por outro lado, o sistema pod é necessário para realizar o processamento front-end correspondente antes da transmissão do sinal, como processamento abrangente de sinais de imagem digital, fusão de informações, etc..
Referência: Wenkui Li, Junpu Wang, Zhihua Jin, Weifeng Tian.Desenvolvimento e contramedidas de pods optoeletrônicos aerotransportados[J.]. Jornal de Tecnologia Inercial Chinesa,2004,12(5):75-80