Я выживаю везде!: Оптико-электронные системы для современных ЗРК.

Одна из общих тенденций развития зенитных ракетных комплексов (ЗРК) средней и ближней дальности действия связана с их оснащением оптико-электронными системами (ОЭС). Эти системы круглосуточного действия дают возможность обеспечить работу ЗРК в пассивном режиме (без радиолокационного излучения), наличие которого является обязательным требованием, предъявляемым к таким видам вооружений.
В настоящее время специалистами Рязанского приборного завода («ГРПЗ») проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию таких систем и их отдельных функциональных компонентов применительно к ЗРК «Квадрат» (1С91М2), «Бук-М2» (9К317), «Оса-АКМ» (9А33БМ4), «Стрела-10М» (9А35М), «Лучник» и других. В отличие от оптических или телевизионных визиров в состав ОЭС, помимо видеосенсоров различных спектральных диапазонов, включается аппаратура обработки видеоизображений, обеспечивающая автоматизацию решения задач обнаружения и прицеливания, увеличивающая эффективность работы ЗРК в целом.
Для создания эффективных ОЭС, обеспечивающих круглосуточную работу в соответствии с заданными тактико-техническими характеристиками, необходимы различные каналы технического зрения (тепловизионные, телевизионные, лазерные). Кроме того, требуется разработка аппаратуры интеллектуальной обработки видеоинформации, решающей задачи улучшения видения фоноцелевой картины для визуального и автоматического обнаружения и сопровождения целей с управлением приводами пусковых установок. В таких системах решаются задачи обнаружения воздушных объектов, оценки их параметров, построения траекторий движения, распознавания образов и др. При этом должно обеспечиваться решение всех задач в реальном времени. ОЭС должны иметь автоматизированный режим функционирования, требуя лишь незначительных усилий со стороны оператора.
Оптико-электронные системы решают следующие основные задачи:
• улучшение видения фоноцелевой картины, выдаваемой телевизионным (ТВ) и тепловизионным (ТПВ) каналами для повышения эффективности обнаружения и распознавания целей оператором на экране видеосмотрового устройства (ВСУ);
• отображение на экране ВСУ фоноцелевой картины от ТВ и ТПВ каналов с наложенной знакографикой;
• автоматическое, или операторское обнаружение воздушных целей и их захват на автосопровождение;
• автосопровождение воздушных целей в подвижном (с управлением в замкнутом контуре) и неподвижном (электронное слежение) полях зрения;
• формирование сигналов управления приводами пусковых установок;
• определение дальности до цели, сопровождение которой ведется в замкнутом контуре слежения (дополнительно).
Отличия между вариантами ОЭС для различных ЗРК определяются конкретными требованиями их назначения, основное из которых – дальности обнаружения и сопровождения типовых «зачетных» целей. Данные требования в конечном итоге определяют состав видеодатчиков, углы их полей зрения, требования по чувствительности, а также программно-математическое обеспечение системы обработки видеоинформации.
Комплексный подход, применяемый при разработке и проектировании обзорно-прицельных ОЭС, связан как с проработкой идеологии их общесистемного построения, так и с разработкой и модернизацией отдельных компонентов систем. При этом требуют разрешения многие проблемы, определяющие эффективность ОЭС в целом, а именно:
• обоснование выбора системы видеосенсоров, входящих в состав ОЭС, с учетом ее назначения;
• определение набора реализуемых функций по обработке изображений;
• выбор общесистемных принципов организации системы обработки видеоизображений – архитектуры, вычислительной платформы, элементной базы, интерфейсов, способа использования и др.;
• разработка алгоритмического и программного обеспечения для системы цифровой обработки видеоизображений;
• выбор конструктивного исполнения аппаратных средств обработки видеоизображений в соответствии с предъявляемыми требованиями.
Решения перечисленных проблем многовариантны и взаимозависимы, их приемлемость определяется соответствием заданным требованиям применения.
Важной составной частью ОЭС является система обработки видеоизображений. Её применение возможно, в основном, по двум направлениям – ориентированно на оператора или для работы в автоматическом режиме. Выбор направления применения определяет состав математических операторов обработки изображений и требования к ней.
Обобщенный набор функций обработки изображений включает в себя:
• улучшение видения монохромных и цветных телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) изображений различных спектральных диапазонов (технология EVS – enhanced synthetic vision system);
• комплексирование разноспектральных телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) изображений, в перспективе включая и радиолокационные (технология Fusion);
• координатные преобразования изображений, включающие электронную стабилизацию картины поля зрения видеосенсора, включая и поворот изображения, электронное масштабирование изображения, электронную юстировку полей зрения видеосенсоров (выравнивание полей зрения и юстировка линий визирования);
• визуальное (оператором) или автоматизированное обнаружение, захват и автоматическое сопровождение целей (с управлением линией визирования видеодатчиков).
При общности основных функциональных задач обработки в различных ОЭС получение единого технического решения в виде универсального ядра функций для разных применений ограничивается спецификой и особенностями фоноцелевой картины конкретного применения. При этом наличие разных видеодатчиков, используемые интерфейсы и логика работы системы, параллельность поканальной обработки видеосигналов, требования по условиям эксплуатации и конструкции, экономические соображения и др. приводят к появлению модификаций объекто-ориентированных изделий, которые объединены в семейство многофункциональных систем отображения видеоинформации (СОВИ) «Охотник».
В основу их построения положены общие системотехнические принципы и максимальная унификация аппаратных и программно-математических решений. К настоящему времени семейство насчитывает свыше полутора десятка типов изделий для систем прицеливания и управления ракетно-пушечным вооружением, наблюдения и контроля, для поисковых систем, систем пилотирования и вождения бронетехники различных объектов ВВТ, а также для гражданских применений.
Отдельную группу в семействе образуют изделия, ориентированные на применение их в ЗРК и зенитных артиллерийских комплексах (ЗАК) различных типов. В этой аппаратуре решаются задачи улучшения видения картины фоноцелевой обстановки для оператора, операторского и автоматического обнаружения воздушных объектов, оценки их параметров и автосопровождения, построения траекторий движения, распознавания образов и др. При этом обеспечивается решение всех задач в реальном времени. ОЭС ЗРК функционируют в автоматизированном режиме, требуя лишь незначительных усилий со стороны оператора.
Применение разработанного алгоритмического обеспечения позволяет изделиям семейства «Охотник» эффективно и с высокой устойчивостью решать поставленные задачи и обеспечивает следующие основные технические характеристики и возможности:
• автоматическое обнаружение от 1 до 8 воздушных и движущихся целей;
• автоматизированный захват целей на сопровождение с адаптацией размера следящего строба;
• анализ возможности захвата целей на сопровождение;
• захват цели на автосопровождение размерами от 2×2 до 256×256 элементов разложения (э.р.);
• слежение за целью при изменении её линейных размеров от 2×2 до 256×256 э.р.;
• слежение за целью при скорости ее движения до 250 э.р. в секунду;
• слежение за целью при изменении ее ракурса со скоростью до 30% в секунду;
• слежение за целью при изменении ее средней яркости со скоростью до 20 уровней яркости в секунду;
• поиск цели в расширенном следящем стробе при потере оптической связи с целью на время до 6 с;
• слежение за целями при отношении сигнал/шум не менее 3;
Практика использования аппаратуры ОЭС в различных типах ЗРК приводит к необходимости решения ряда проблем обеспечения их комплексного взаимодействия с другой аппаратурой комплексов, что в свою очередь обеспечивается соответствующими индивидуальными расширениями программно-алгоритмического обеспечения.
В состав разрабатываемых и серийно производимых «ГРПЗ» различных оптико-электронных систем для систем ПВО, кроме блоков СОВИ, входят следующие модули и блоки:
• блоки оптико-электронных модулей (БОЭМ) с каналами технического зрения;
• аппаратура управления;
• пультовое оборудование;
• аппаратура отображения фоноцелевой картины (видеосмотровые устройства – ВСУ).
Отличия между вариантами ОЭС для различных ЗРК определяются конкретными требованиями их назначения, основное из которых – дальности обнаружения и сопровождения типовых «зачетных» целей. Данные требования в конечном итоге определяют состав видеосенсоров, их поля зрения, требования по чувствительности и программно-математическое обеспечение. Отличия также определяются логикой применения в составе конкретного ЗРК и особенностями взаимодействия с другими техническими средствами комплекса.
В таблице приведены некоторые характеристики разработанных специалистами «ГРПЗ» оптико-электронных систем. «Зачетной» целью является самолет, интегральная контрастная сила излучения которого на фоне ясного неба составляет от 200 до 300 Вт/ср.
Практика использования аппаратуры ОЭС в различных типах ЗРК приводит к необходимости решения ряда проблем обеспечения их комплексного взаимодействия с другой аппаратурой комплексов, что в свою очередь обеспечивается соответствующими индивидуальными расширениями программно-алгоритмического обеспечения.

Зеленюк Ю.И., Костяшкин Л.Н., Блохин А.Н., Муравьев СМ.
Журнал «Аэрокосмическое обозрение» №6, 2013

ЗРК «Оса-АКМ»