Анотація до роботи:

Стефанович В.Т. Підвищення функціонально-тактичних можливостей оптико-електронних пристроїв системи керування вогнем ракетно-артилерійського комплексу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.07 – оптичні прилади та системи. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2008.

Дисертаційна робота вирішує наукову задачу підвищення функціонально-тактичних можливостей оптико-електронних пристроїв (ОЕП) систем керування вогнем (СКВ) ракетно-артилерійського комплексу шляхом розробки рекомендацій по погодженню параметрів компонентів телевізійного і тепловізійного каналів.

Обґрунтовано роль і місце оптико-електронних пристроїв у складі сучасних СКВ. Запропоновано нову систему прицілювання і керування зброєю, до складу якої входять дві телевізійні камери і лазерний далекомір.

Розглянуто математичну модель системи ціль – ОЕП – оператор з метою визначення просторового і енергетичного розділення, максимальної дальності виявлення (МДВ), а також дослідження впливу параметрів окремих компонентів системи на ці характеристики. На підставі цієї моделі одержано загальне рівняння для розрахунку МДВ цілі ОЕП, який працює в автоматичному режимі.

Отримано формули для розрахунку роздільної здатності об'єктиву і розміру пікселя матричного приймача випромінювання (МПВ), які дозволяють забезпечити необхідну роздільну здатність ОЕП при заданому контрасті зображення. На основі нового критерію – геометрична шумова смуга досліджено узгодження аберацій об'єктиву з розмірами пікселя МПВ з метою підвищення роздільної здатності ОЕП.

Розроблено математичну модель тепловізора з мікроболометричною матрицею, яка враховує постійну часу та розмір пікселя МПВ і аберації об'єктиву. На основі цієї моделі одержано аналітичну формулу для розрахунку сигналу на виході довільного пікселя. Ця формула дозволяє розрахувати кутову похибку визначення координат цілі.

Результати дисертації використані при технічній реалізації в НДІ «Квант» (м. Київ) корабельної інфрачервоної системи спостереження/виявлення «Нан-фенг», СКВ «Леопард» і «Sarmat-2».

Вирішена наукова задача підвищення функціонально-тактичних можливостей оптико-електронних пристроїв системи керування вогнем зенітно ракетного артилерійського комплексу шляхом розробки рекомендацій по узгодженню параметрів компонентів телевізійного і тепловізійного каналів. В результаті проведених досліджень встановлено, що

1. Підвищення ефективності СКВ РАК досягається введенням до їх складу оптико-електронних пристроїв у вигляді телевізійного каналу, тепловізійного каналу і лазерного далекоміра. Основним параметром, який характеризує ОЕП, є максимальна дальність виявлення цілі при заданій ймовірності виявлення. Ця дальність залежить від просторового та енергетичного розділення, які в свою чергу залежать від кутового поля зору, миттєвого поля зору і ефективної смуги пропускання ОЕП.

2. Запропоновано нову систему прицілювання та керування зброю, до складу якої входять дві телевізійні камери і лазерний далекомір. Підвищення ефективності запропонованої СКВ досягається за рахунок введення двох телевізійних каналів з широким і вузьким полями зору, які працюють у видимій та ближній інфрачервоній областях спектру.

3. Розроблена математична модель системи фоноцільова обстановка – атмосфера – ОЕП – оператор дала можливість отримати загальне рівняння для розрахунку максимальної дальності виявлення цілі ОЕП, який працює в автоматичному режимі. Це рівняння дозволяє аналізувати і оптимізувати телевізійний і тепловійний канали при автоматичному виявленні цілі на основі критерію МДВ.

4. Розроблена математична модель системи ціль – ОЕП – оператор дозволила дослідити тепловізійний і телевізійний канали з метою підвищення функціонально-тактичних можливостей СКВ. Результати дослідження цієї моделі такі:

1. Отримано нові формули для розрахунку роздільної здатності об‘єктива і розміру пікселя приймача випромінювання, які дозволяють забезпечити необхідну просторову роздільну здатність ОЕП при заданому контрасті зображення.

2. Використання нового параметра ОЕП – геометрична шумова смуга пропускання дає можливість більш достовірно визначити просторову роздільну здатність ОЕП. Отримано нову формулу для розрахунку роздільної здатності ОЕП, яка враховує параметри об‘єктива і приймача випромінювання.

3. Отримано нову аналітичну формулу для визначення вихідного сигналу матричного приймача випромінювання з врахуванням його інерційності, яка дала можливість розрахувати похибку визначення кутових координат рухомої цілі.

4. Отримано більш досконалу формулу для розрахунку мінімальної роздільної різниці температур, яка враховує кутове збільшення системи тепловізор – оператор і реальну МПФ зорового аналізатора оператора. Встановлено, що ця формула дає відмінні результати відомих формул в області низьких і високих просторових частот.

Результати досліджень тепловізійного і телевізійного каналів були використані при технічній реалізації СКВ «Нан-фенг», «Леопард» і «Sarmat-2», які були розроблені при участі автора в НДІ „Квант”. Підвищення функціонально-тактичних можливостей цих систем досягається за рахунок введення до їх складу ТВК і ТПК, а також узгодження параметрів компонентів цих каналів. Наприклад, система «Нан-фенг» здатна виявити ПКР „Гарпун” на дальності 10 км, а система «Sarmat-2» – човен на дальності 7 км.

Публікації автора:

1. Стефанович В.Т. Концепция построения перспективного зенитного комплекса ближнего действия // Артиллерийское и стрелковое вооружение: Междунар. науч.- техн. сб. – Киев, 2005. – №2. – С. 8–12.

2. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Вплив інерційності матричного приймача випромінювання тепловізора на похибку визначення координат об‘єкта // Наукові вісті “НТУУ КПІ”.– 2005. – №1. – С. 44–49.

Здобувачем досліджено вплив постійної часу приймача випромінювання на точність визначення координат цілі.

3. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Вплив збільшення системи тепловізор-оператор на мінімальну роздільну різницю температур // Наукові вісті “НТУУ КПІ”.– 2005. – №6. – С. 101–105.

Здобувачем отримано формулу для розрахунку мінімальної роздільної різниці температур, яка враховує збільшення системи тепловізор – оператор.

4. Демченко Л.И., Колобродов В.Г., Русняк И.Н., Стефанович В.Т. Оптико-электронные системы с телевизионными автоматами сопровождения в системах обнаружения и прицеливания бронетанковой техники // Артиллерийское и стрелковое вооружение: Междунар. науч.- техн. сб. – Киев, 2005. – № 1. – С. 22–27.

Здобувачем запропоновано схему побудови телевізійної системи автоматичного супроводу цілі.

5. Стефанович В.Т. Система управления стрельбой перспективного зенитно-ракетного комплекса ближнего действия // Артиллерийское и стрелковое вооружение: Междунар. науч.- техн. сб. – Киев, 2005. – №3. – С. 3–7.

6. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Узгодження параметрів об‘єктива і приймача випромінювання в тепловізійних і телевізійних системах // Вісник НТУУ «КПІ». Серія приладобудування. – 2005. – Вип. 29. – С. 43–48.

Здобувачем запропоновано методику узгодження розміру приймача випромінювання і аберацій об‘єктива.

7. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Підвищення роздільної здатності тепловізійних і телевізійних систем // Вісник НТУУ «КПІ». Серія приладобудування. – 2006. – Вип. 31. – С. 38–43.

Здобувачем отримано формулу для розрахунку розміру приймача випромінювання і аберацій об‘єктива, яка забезпечує необхідне просторове розділення тепловізійних і телевізійних систем.

8. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Мінімальна роздільна різниця температур // Наукові вісті “НТУУ КПІ”.– 2007. – №1. – С. 85–88.

Здобувачем отримано формулу для розрахунку мінімальної роздільної різниці температур, яка враховує більш досконалу модуляційну передавальну функцію ока оператора.

9. Стефанович В.Т. Исследование влияния турбулентной атмосферы на точностные характеристики моноимпульсных систем оптического диапазона // Вопросы кораблестроения. Серия «Радиолокация». – 1985. – Вып. 48. – С. 119–126.

10. Пат. 53460 Україна, МКВ 7 F 41 G 1/36, F 41 G 3/06, F 41 G 9/00. Система прицілювання та керування зброєю: Пат. 53460, Україна, МКВ F 41 G 1/36, F 41 G 3/06, F 41 G 9/00 О.І. Баранчук, Є.М. Глущенко, Л.І. Демченко, В.Д. Захарчук, Л.І. Лисиця, В.В. Марцинюк, М.І. Кравченко, В.Т. Стефанович, Г.І. Фабро (Україна) – № 2002064570; Заявл. 04.06.02; Опубл. 15.03.05, Бюл. № 3. – 16 с.

Здобувачем запропоновано використовувати в системі прицілювання дві телевізійні камери з вузьким і широким полями зору.

11. Пат. 63616 Україна, МПК (2006) F 41 G 1/06 (2006.01) G 01 C 3/08. Спосіб прицілювання і стрільби по цілі (варіанти) та пристрій для його здійснення: Пат. 63616 Україна, МПК (2006) F 41 G 1/06 (2006.01) G 01 C 3/08 Є.М. Глущенко, Л.І. Демченко, М.І. Краченко, В.І. Марцинюк, В.В. Положенцев, В.Т. Стефанович (Україна) – № 2003054309; Заявл. 13.05. 03; Опубл. 15.06.06, Бюл. № 6. – 14с.

Здобувачем запропоновано новий спосіб прицілювання з використанням телевізійних камер і лазерного далекоміра.

12. Демченко Л.І., Колобродов В.Г., Русняк І.М., Стефанович В.Т. Методи телевізійного супроводження об‘єктів // ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2004: стан і перспективи: ІІІ науково-технічна конференція. Київ, 20–21 квітня 2004 р. – Київ, 2004. – С. 39 – 40.

Здобувачем обґрунтовано схему побудови телевізійної системи автоматичного супроводу цілі.

13. Демченко Л.І., Стефанович В.Т., Колобродов В.Г., Трандаш М.М. Похибка визначення координат рухомого об‘єкта за допомогою тепловізора з мікроболометричною матрицею // ПРИЛАДО-БУДУВАННЯ 2005: стан і перспективи: IV науково-технічна конференція. Київ, 26–27 квітня 2005 р. – Київ, 2005. – С. 55–56.

Здобувачем досліджено вплив постійної часу приймача випромінювання на похибку визначення координат цілі за допомогою тепловізора з мікроболометричною матрицею.

14. Марцинюк В.И., Стефанович В.Т. Метод расчета двухконтурных систем автосопровождения с оптико-электронными датчиками // ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2006: стан і перспективи: V науково-технічна конференція. Київ, 25–26 квітня 2006 р. – Київ, 2006. – С. 54–55.

Здобувачем запропонована методика розрахунку точності телевізійної системи автоматичного супроводу цілі.

15. Слинько Л.А., Стефанович В.Т., Трандаш М.М. Телевизионный перископ для скрытого наблюдения // ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2006: стан і перспективи: V науково-технічна конференція. Київ, 25–26 квітня 2006 р. – Київ, 2006. – С. 56.

Здобувачем запропонована схема побудови перископу, який використовує телевізійну камеру спостереження.