Лазерный тренажер для обучения стрельбе из стрелкового оружия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1784829 1)5 Р 41 6 3/2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(21) 4783851/23 (22) 17.01,90 (46) 30.12.92. Бюл. М 48 (71) Научно-производственное объединение "Старт" (72) А,Я,Паринский, Е,А,Макарецкий, Ю.С,Хурхулу, Е.А.Даев и Б,М,Соколов (56) Авторское свидетельство СССР М 1145441, кл. Г 41 6 3/26, 1983.Патент ФРГ )ч. 3511796, кл, Р 41 1985. 54) ЛАЗЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБ НИЯ СТРЕЛЬБЕ ИЗ СТРЕЛКОВОГО ЖИЯ (57) Изобретение относится к тренажерной технике, а именно к оптическим имитаторам стрелкового оружия. цель изоОретения - повышение точности определения координат точки прицеливания, Лазерный тренажер для обучения стрельбе из стрелкового оружия содержит оптические сопряженные лазер 1, модулятор 2, Формирующую оптическую систему 9, одномодовый световод 8, объектив 11 и блок выделения координат, выполненный, в виде волоконно-оптической мишени 13; А также он содержит синхронизатор 7, блок 6 задания кода модуляции, постоянное 5 и оперативное 4 запоминающее устройства, . преобразователь 3 параллельного кода в последовательный, линию 21 задержки, цифроаналоговый преобразователь 20, два усилителя 24,25, два регистра 26,27, две схемы сравнения 28,29, две схемы И 30,31, четыре накапливающих сумматора 32 - 35 и ава делителя 36,37. 1 з,п,ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к тренакерной Блок выделения координат выполнен в технике, а именно к оптическим имитаторам виде волоконно-оптической мишени, два стрелкового оружия,выходных торца которой оптически сопряИзвестен ряд опти 4 еских ймитаторов жены через цилиндрические обьективы и стрельбыиэ ручного огнестрельного ору дефлекторй с фотоприемниками,жия, содержащее источник излучения (ла- Мишень выполнена в виде волоконнозер или светодиод) с оптической системой и оптического делителя изображения лазерфотоприемник, вырабатывающий сигнал о нбго пучка во входной плоскости мишени на попадании излучения на мишень, Напри-два ортогональных канала.мер, в способе обучения стрельбе из ручно Вкаждом канале последовательно раэго огнестрельного оружия используют мещены по ходу лазерного луча и информаприемопередающее оптйческое устройст- ционныхэлектрических сигналов во, расположенное на оружии и поверх- цилиндрический объектив, одномерный дейость;" отличающуюся от окружающей . флектор по осям Х и У, электрический вход среды характеристиками отражения или 15 каждого из которых соединен через общий рассеяния (мишень). При этом попадание цифро-аналоговый преобразователь и лиили непопадание луча фиксируется прием- нию задержки с оперативным запоминаю-ником по результатам ьцейки отраженного щим устройством хранения адресов. луча, .- - сканирования поля зрения фотоприемника,Известнасйстема,содержащая оптиче Кроме того, устройство содеркит два ский йередатчик и фотоприемник, мишень в усилителя формирования цифровых инфорвиде плоскопараллельного прозра 4 йбгодй- мационных сигналов; два регистра преобраска с флуоресцирующими зародышами. эования последовательного кода цифрового Свечениефлуоресцируащегоматериала да- сигнала в параллельный, выход каждого иэ . ет информацию о попадании 25 которых соединенс одним из входов логиИэвестно устройство наиболее близкое ческой схемы сравнения, второй вход коток иэобретенйои включающее источник из- рой соедийен через линию задержки с лучения, в котором используется светодиод выходом оперативного запоминающего устили лазер, световод, объектив, дифракцион- ройства хранения адресов сканирования ную решетку и приемник, устанавливаемый 30 поля зрения фотоприемника; две схемь 1 И, на цели, Регветкаосвещается параллель- один вход каждой из которыхсоединен с ным пучком света, формируемым с по- выходом логической схемы сравнения. а мощью объектива, Угловое распределение второй ее вход связан с выходом регистра, интенсивности света после решетки обрат- выходы логических схем сравнения кодов и но пропорционально квадрату угла от оси 35 схем И соединены со входами схемы деле-, пучка,что поэволяетсьэдатьзону, вкоторойния, вычисляющей геометрический центр придвижейли цели параллельно оси пучка положениялазерного пучка на мишени, сигнал приемника н 6 зависит отдальности, На фиг.1 представлена функциональная Однако известное устройство имеетнедо- схема устройства; на фиг,2 представлена статочную точность и помехозащищен конструктйвная схема блока выделеййя конбсть, -ординат, на фйг,З показаны временные ди-.Целью изобретения является повыше- аграммы управляющих и информационных ниеточности определения координатточкисигналов в электронной схеме обработки прицеливайия,: лазерного тренакера.Этодостигается тем, что в известное 45 Лазерный тренажер для обучения устройство, содержащее лазер, светодиод,стрельбе иэ стрелкового оружия (фиг,1) со-.объектив и блок выделения координат, вве- держит лазер 1, модулятор (МД) 2 интенсивдены модулятор, электрйческий вход кото-нбсти лазерного излучения, соединенный рого соединен через преобразователь через преобразователь параллельного кода параллельного кода в последовательный с 50 в последовательный (Р/Я) 3 с: запомийа 1 ооперативным запоминающйм усройством:щим устройством хранения адресов скани- (ОЗУ)храненияадресовсканированияполя рования поля зрения фотоприемника 4,5 зрения фотоприемника,управляемымчерез (блок ОЗУ ЙАМ, блок ПЗУ РЯРОМ), упблок задания кода модуляции синхрогене-. равляемым через блок задания кода модуляратором, 55 ции СОМ б синхрогенератором Сй 7. ЗаНа выходе модулятора по ходу оптиче- модулятором по ходу оптического иэлуческого луча размещены одномодовый свето-ния размещены одномодовый волоконный вьд с элементом ввода излучения, выходной световод 8 с элементом ввода излучения 9,торец которого и объектив закреплены на выходной торец которого 10 и обьектив 11 стволе оружия, закреплены на стволе оружия 12. Далее походу лазерного луча установлена мишень, адреса элементов поля зрения фотоприемвыполненная в виде волоконнооптического . ника; на фиг.Зг - адресные цифровые кодод елителя изображения 13 лазерного пучка вые сигналы элементов поля зрения и во входной плоскости мишени Р на два ор- модуляции в два различных момента вре е- мтогональных канала (Рх, Ру) 14, 15 5 ни; на фиг,Зд - сигнал с выхода усилителя 24В каждом канале последовательно раз- Р(х) цифровых сигналов Х-канала; на фиг.Зе мещены по ходу лазерного луча и информа- - сигнал с выхода усилителя 25 Р(у) цифроцион ных электрических сигналов вых сигналов У-канала; на фиг Зж - сигнал сцилиндрические объективы 16, 17, одномер- выхода логической схемы 28 Цх) сравнения ные дефлекторы 0(Х) 18 и 0(Х) 19, электри канала Х; на фиг,Зз - сигнал с выхода логические входы которых соединены через ческой схемы 29 Цу) сравнения канала У, цифро-аналоговый преобразователь Д/А 20 Предлагаемое устройство функционии линию задержки 0. 21 с запоминающим рует следующим образом,устройством хранения входа модуляции ад- Луч от лазера 1 модулируется по интенресов сканирования поля зрения фотопри сивности модулятором 2, на вход которого емников ОМ(Х) 22 и ОМ(У) 23, подается электрический сигнал с преобраусилитель-Формирователь цифровых ин- зователя 3 параллельного кода в последоваформационных сигналов Р(Х) 24 и Щ 25, тельный. Модулирующий код формируется регистры преобразования последователь- устройством хранения адресов сканирован ого кода цифрового сигнала в параллель ния поля зрения фотоприемника, включаюный 26, 27, выходы которых соединены с . щим ОЗУ РВМ 4 и ПЗУ РРРО 5,М .одним из выходов логических схем сравне- управляемыми синхрогенератором 7 через ния 28,29, вторые выходы которыхсоедине- блок задани.1 кода модуляции 6. Модулироны через линию задержки ОЕ с выходом ванный пучок лазера вводится в одномодозапоминающего устройства ВАМ хранения 25 вый волоконный световод 8 через када модуляции и адресов сканироцания по- устройство ввода 9. По световоду лазерное ля зрения фотоприемника, схем И 30, 31; излучение подводится к излучателю, формиодин из выходов которых соединен с выхо- рующему узкую диаграмму направленно-, дом логической схемы сравнения, а вторые сти. Излучатель образован выходным их входы связаны с выходами регистра, вы торцом световода 19 и объективом 11, заходы логических схем сравнения кодов и крепленным на стволе оружия 12.схем И со входами соответствующих накап- С выхода излучателя лазерный пучок поливающих сумматоров ЯМ 32; 33, 34, 35, падает на входную плоскость Р мишени, обвыходы которых соединены со входами разованной волоконно-оптическим схем деления ОИ 36, 37, вычисляющими 35 делителем изображения 13, формирующим геометрический центр положения лазерн 6- два идентичных изображения лазерногопятна в выходных плоскостях Р(14) и Р(15),Блок выделения координат 38(фиг,2) со- С помощью цилиндрических объективов исдержит волоконно-оптический делитель 13 ходное двумерное изображение пребразуизображения лазерного пучка во входной 40 Ется в два изображения по Х и У, плоскости мишени на два ортогональных Одномерные дефлекторы 18 и 19 осуществканала(Рх,РУ) 14,15. В каждом канале после- ляют сканирование поля зрения фотопридовательно размещены цилиндрические емников 22,23.объективы 16,17, одномерные дефлекторы . " Управление дефлекторами производит- О(х), О(у) 18,19, управляемые через цифро;ся от блоков ОЗУ 4 через линию задержки аналоговый преобразователь 20, и фотопри, учитывающую время распространенияем ники 22 23. сигнала от модулятора до фотоприемника, и20, ПоНа фиг,З показаны временные диаграм- цифроаналоговый преобразователь, омы управляющих Ос, Оэ, Опб О(х,у) и инфор- скольку сканирование лазерного пучка и по- мационных Г(х), Е(у), Цх), Цу) сигналов; на 50 ля зрения фотоприемников производится фиг.За - сигнал Ц с длительностью Тс, оп- синхронно, электрический сигнал с фотоределяющий время сканирования строки приемниковпоявляетсятольковтотмомент поля зрения фотоприемника; на фиг.Зб - времени, когда положение освещенного сигнал Оэ с длительностью Тэ, определяю- пятна на мишени совпадает с адресом скащий период времени. в течение которого 55 нирования полязрения фотоприемника, что передается последовательный адресный позволяет существенно повысить помекозацифровой код каждого элемента поля зре- щищенность системы. Фотоприемники ния фотоприемника; на фиг,Зв - синхросиг,23 по каналам Х и У выделяют модулируО определяющий длительность Ти и ющий адресный код, формируют его усилиналиф овых период повторения Т, кодовых импульсов телями-формирователями цифринформационных сигналов 24,25, которые усваю фбтосигйалй роизодят его ограничение, Сформированные сигналы поступают на регистры 2 б,17 преобразования последовательного кода цифрового сигнала 5 в параллельный. Выходной параллельный цифровой код сравнивается логическими схемами сравнения 28,29 с исходным моду- лируощим кодом из запоминающего устройства хранения адресов сканирования 10 поля зрения 4,5, поступающим через линию задержки 21,При совпадении кодов модуляции принимаемого излучения и адреса сканирования срабатывают схемы И 30,31, Поскольку 15 в реальной системе размер пучка на мишени всегда больше, чем требуемая точность измерения, совпадение кодов будет иметь меСто не для одного элемента адреса сканирования поля зрения фотоприемника, а для 20 нескольких. Поэтому необходимо определить геометрический центр пучка, что производится с помощью накаливающих сумматоров 32,33,34,35 и последующих схем деления 36,37, Сумматоры 32,35 подсчитывают число пх,пу совпадений кодов соответственно по осям Х и У, а сумматоры 33,34 - суммируют значение координат по Х и УОпределение геометрического центра пучка производится по алгоритму; 30Х 1+Х 2+ХЗ+ -Х+,.+Хпх Х цпх У 1+У 2 +УЗ+пу где Хц, Уц - координаты центра пучка; Хь У - координаты точек совпадения кодов модуляции и адреса сканирования поля зрения фотоприемника; пх, пу - число точек совпадения кодов по осям Х и У соответственно,Положение центра лазерного пятна относительно системы координат (ХО У ) в центре мишени (фиг.2) можно определить на основе формул параллельного пеоеноса осей Х =Хц- йУ= Уц- й, где Я - радиус мишени, вписанной в квадрат волоконнооптического делителя изображения и равный половине стороны квадрата. 55Определение геометрического центра пучка по сравнению с энергетическим позволяет устранить влияние распределения мощности в сечении пучка на точность определения координат,Временные диаграммы (фиг.З) поясняют работу системы. Синхрогенератор 7 формирует импульс строки длительностью Тс (фиг.За), в течение которого генерируются импульсы длительности элемента изображения Тз (фиг.Зб) и короткие импульсы Ти (фиг,Зв), из которых формируется код адреса О(х), О(у) (фиг,Зг), На фиг.Зг условно показан семиразрядный код, на практике для обеспечения высокой точности необходимо использоватьдесятиразрядный код. На фиг,Зд и фиг,Зе показаны сигналы с выходом усилителей-формирователей цифровых информационных сигналов при условии совпадениякода модуляции и кода адреса О(х), О(у) сканирования поля зрения фотоприемников, что приводит к появлению импульсов 1 (х), 1 (у) (фиг,Зж,з) на выходах логических схем сравнения 28,29.Таким образом, информация о координате лазерного пучка во входной плоскости мишени будет получена на.выходе системы только при выполнении следующих условий:положение пучка на мишени совпадает с адресом сканирования поля зрения фотоприемника,модулирующий код лазерного пучка в данный момент времени совпадает с кодом адреса сканирования поля зрения фотоприемника,Это позволяет существенно повысить устойчивость системы при воздействии непрерывных и импульсных(как в пространстве; так и во времени) оптических помех, а в конечном счете повысить точность определения координат точки прицеливания,Таким образом, по своим параметрам предложенное техничесое решение превосходит известные: по скорости в 10 раз; по разрешению в 2 раза; по помехоустойчивости примерно в 10 раз (при длине кода 10 разрядов). При увеличении длины кода помехоустойчивость возрастает, Указанные преимущества обеспечивают в предложенном устройстве повышение точности определения координат точки прицеливания.Электронный блок обработки может быть реализован на микропроцессорном комплекте К 1800 илл быстродействующих матричных БИС серии К 1520 ХМ 1, К 1520 ХМ 2.Линия задержки 21 выравнивает по времени момент прихода в пространстве оптического сигнала и сигналов кода адреса сканирования на дефлекторы, логические схемы сравнения 28,29 и схемы И - 30,31.1784829 Риг.Составитель А.ПаримскийТехред М,Моргентал ектор Н,Бучок ктор Заказ 4358 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Пэтзнт", г. Ужгород, ул.Гагарина