RU2198371C2 - Aiming method - Google Patents

Abstract

FIELD: aiming and guiding systems. SUBSTANCE: two images of object, as minimum, are superimposed one on another in process of preliminary aiming or guidance. With this in mind recognized angular position of one image is altered by change of angular position of weapon or guiding unit. During final aiming or guidance with the use of specified procedure images of aiming or guidance are oriented with reference to one another or their check points are matched. EFFECT: reduced time and increased accuracy of aiming, expanded application field of method with simplification of design of aiming system, decreased mass, dimensions and manufacturing cost of sight an weapon. 4 cl

Description

Заявляемое изобретение относится к системам прицеливания и наведения. The claimed invention relates to aiming and guidance systems.

Способ прицеливания (наведения), осуществляемый в соответствии с предлагаемым изобретением, может являться основой использования прицелов различного назначения (охотничьих, спортивных, для артиллерийско-стрелкового и ракетного оружия, применяемых в дневное и ночное время), а также основой использования геодезических, метрологических и наблюдательных приборов, средств оптической связи. The method of aiming (guidance), carried out in accordance with the proposed invention, can be the basis for the use of sights for various purposes (hunting, sports, for artillery and small arms and missile weapons used in the daytime and at night), as well as the basis for the use of geodetic, metrological and observational instruments, optical communications.

Уровень техники
Известно прицельное устройство (патент РФ 2158405), в котором геометрическую форму элементов наблюдательной системы выполняют с учетом того, чтобы обеспечить одновременное восприятие одним глазом преобразованного системой изображения объекта внимания и по крайней мере некоторой части не преобразованного. Данное устройство предназначено для реализации способа прицеливания (патент РФ 2155926), при котором одновременно с первоначально воспринимаемым изображением цели отчетливо воспринимают как минимум еще одно сформированное изображение цели, причем для окончательной стадии предварительного и затем для точного наведения используют наиболее удобное сочетание изображений.State of the art
Known sighting device (RF patent 2158405), in which the geometric shape of the elements of the observing system is performed in order to ensure the simultaneous perception with one eye of the converted image system of the object of attention and at least some part is not converted. This device is intended to implement the aiming method (RF patent 2155926), in which at least one more formed target image is clearly perceived simultaneously with the initially perceived image, and the most convenient combination of images is used for the final stage of preliminary and then for precise guidance.

Такой способ прицеливания прост в осуществлении, а предназначенное для его реализации прицельное устройство просто в изготовлении, однако он предполагает использование изображения прицельной марки, которое необходимо сформировать. Здесь важным является то, что упомянутые различные изображения объекта внимания при реализации упомянутого способа используются лишь для восприятия и идентификации цели. This method of aiming is simple to implement, and the aiming device intended for its implementation is easy to manufacture, however, it involves the use of an image of the aiming mark, which must be formed. It is important here that the various images of the object of attention mentioned in the implementation of the said method are used only for perception and identification of the target.

К другим недостаткам такого способа следует отнести то обстоятельство, что он не учитывает:
- высокую точность автокорреляционного и псевдоавтокорреляционного совмещения изображений;
- генетически заложенные особенности зрения человека, связанные с появлением бинокулярного эффекта при восприятии различных по масштабу (в некоторых пределах) изображений объекта внимания левым и правым глазами, что связано с инвариантностью зрительного восприятия к преобразованиям масштаба.Other disadvantages of this method include the fact that it does not take into account:
- high accuracy of autocorrelation and pseudo-autocorrelation image alignment;
- genetically embedded features of human vision associated with the appearance of a binocular effect in the perception of images of the object of attention with various scales (within certain limits) by the left and right eyes, which is associated with the invariance of visual perception to scale transformations.

Сущность изобретения
Изобретение направлено на решение задач:
- уменьшения времени прицеливания (наведения);
- повышения точности прицеливания (наведения);
- расширение области возможного применения прицелов;
- упрощения конструкции дневных, ночных и тепловизионных прицелов, а также оружия;
- снижения массы, габаритов и себестоимости прицелов, а также оружия.SUMMARY OF THE INVENTION
The invention is aimed at solving the following problems:
- reduce the time of aiming (guidance);
- improving the accuracy of aiming (guidance);
- expanding the scope of the possible use of sights;
- simplification of the design of day, night and thermal imaging sights, as well as weapons;
- reducing the weight, dimensions and cost of sights, as well as weapons.

Сказанное выше относится к геодезическим, метрологическим и наблюдательным приборам, средствам оптической связи. The foregoing relates to geodetic, metrological and observational instruments, optical communications.

Заявляемый технический результат по представляемому изобретению достигается следующим. The claimed technical result according to the invention is achieved as follows.

В способ прицеливания или наведения, заключающийся в том, что одновременно одним глазом воспринимают как минимум два изображения объекта прицеливания или наведения, введен следующий отличительный признак: осуществляя предварительное прицеливание или наведение, накладывают друг на друга как минимум два из упомянутых изображений, для чего изменяют воспринимаемое угловое положение одного из них путем изменения углового положения оружия или устройства наведения, а при окончательном прицеливании или наведении указанным выше путем ориентируют относительно друг друга изображения объекта прицеливания или наведения либо совмещают контрольные точки последних. The following distinctive feature has been introduced into the method of aiming or pointing, which means that at least two images of the object of aiming or pointing are simultaneously perceived by one eye: when preliminary aiming or pointing, at least two of the mentioned images are superimposed on each other, for which the perceived the angular position of one of them by changing the angular position of the weapon or pointing device, and with the final aiming or pointing as indicated above by orienting iruyut relative to each other image of the object of sight or guidance or a combination of the control points of the latter.

Кроме того, в заявляемый способ могут быть введены следующие признаки: при ориентировании упомянутые изображения центрируют друг относительно друга или совмещают, если отношение их воспринимаемых угловых размеров близко к единице; одно из упомянутых изображений выполняют вынесенным, т.е. сформированным вне области экранирования для упомянутого глаза пользователя естественно воспринимаемого изображения упомянутого объекта конструктивными элементами наводимого устройства и установленного на нем прицела или устройства наведения; отношение воспринимаемых угловых размеров упомянутых изображений обеспечивают большим 0,5 или меньшим 2; для прицеливания или наведения используют оба глаза. In addition, the following features may be introduced into the inventive method: when orienting, the said images are centered relative to each other or combined if the ratio of their perceived angular dimensions is close to unity; one of the above images is performed remote, i.e. formed outside the shielding region for said user’s eye of a naturally perceived image of the said object by the structural elements of the induced device and the sight or guidance device mounted thereon; the ratio of the perceived angular dimensions of the above images provide greater than 0.5 or less than 2; both eyes are used for aiming or pointing.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Заявителем в конце 1998 г. было инициативно разработано и изготовлено прицельное устройство, соответствующее упомянутому в разделе Уровень техники, на базе которого тогда же был апробирован упомянутый в разделе Уровень техники способ прицеливания.Information confirming the possibility of carrying out the invention
At the end of 1998, the applicant proactively developed and manufactured an aiming device corresponding to the prior art mentioned in the section, on the basis of which the aiming method mentioned in the prior art section was tested.

С модификацией такого устройства, не содержащей целеуказателя, формирующего изображение прицельной марки, в конце 1999 г. заявителем был проведен комплекс испытаний, подтвердивший возможность получения представленного в разделе Сущность изобретения технического результата при использовании упомянутых в этом разделе отличительных признаков. With the modification of such a device that does not contain a designator that forms the image of the reticle, the applicant conducted a set of tests at the end of 1999, confirming the possibility of obtaining the technical result presented in the Summary of the Invention using the distinguishing features mentioned in this section.

Особо здесь следует подчеркнуть, что технический результат использования заявляемого изобретения носит качественный характер, тяжело поддающийся оценке. It should be emphasized here that the technical result of the use of the claimed invention is of a qualitative nature, difficult to evaluate.

Практическая работа подтвердила, что заявляемое изобретение позволяет более чем в полтора раза уменьшить время, необходимое для прицеливания, поскольку позволяет совместить непосредственное наведение с идентификацией объекта прицеливания, например, увеличенное изображение которого (или усиленное по яркости) используется в качестве своеобразной прицельной марки (см. также ниже в части бинокулярного эффекта); позволяет расширить области возможного применения прицелов в части их применения при наведении на замаскированные или слабоконтрастные объекты, на малоразмерные объекты и в условиях пониженной освещенности благодаря тому, что поле зрения, объект внимания, цель не экранируются прицельной маркой, она не засвечивает глаз, не предполагается ее подсветка, благодаря чему уменьшается вероятность ассимиляции цели, минимизируется зрительная нагрузка на пользователя (см. также ниже в отношении бинокулярного эффекта); позволяет упростить конструкцию дневных, ночных и тепловизионных прицелов и наблюдательных приборов, прицельных комплексов, а также оружия, поскольку представляет возможность исключить из перечисленных устройств блок целеуказателя, в частности представляет возможность не иметь в оптической схеме прицела плоскости действительного изображения; позволяет при сохранении функциональных возможностей по упомянутой выше причине снизить массу (здесь и далее в отношении упомянутого в разделе Уровень техники прицельного устройства - массу удалось снизить более чем на 10%), габариты (на 40%) и себестоимость (более чем в два раза) прицелов, наблюдательных приборов, прицельных комплексов, а также оружия. Practical work has confirmed that the claimed invention allows more than one and a half times to reduce the time required for aiming, because it allows you to combine direct pointing with the identification of the target, for example, an enlarged image of which (or enhanced in brightness) is used as a kind of aiming mark (see also lower in terms of the binocular effect); allows you to expand the scope of the possible use of sights in terms of their use when aiming at masked or low contrast objects, small objects and in low light conditions due to the fact that the field of view, object of attention, target are not shielded by the aiming mark, it does not illuminate the eye, it is not supposed to highlighting, due to which the probability of assimilation of the target is reduced, the visual load on the user is minimized (see also below for the binocular effect); allows you to simplify the design of day, night and thermal imaging sights and observation devices, sighting systems, as well as weapons, since it is possible to exclude the target designator block from the above devices, in particular, it is possible to not have a real image plane in the optical design of the sight; while maintaining functionality for the reason mentioned above, it is possible to reduce weight (hereinafter in relation to the sighting device mentioned in the prior art section, the weight has been reduced by more than 10%), dimensions (by 40%) and cost (more than doubled) sights, observation devices, sighting systems, as well as weapons.

Особое значение имеет то обстоятельство, что заявляемое изобретение позволяет существенно повысить точность прицеливания. Тому есть ряд причин, основными из которых являются следующие. Of particular importance is the fact that the claimed invention can significantly improve the accuracy of aiming. There are a number of reasons for this, the main of which are the following.

Обеспечиваемая заявляемым изобретением возможность определения точности наведения по отклонению взаимного расположения различных изображений объекта прицеливания от центрированного или наложенного (при полном их совпадении по оптическим характеристикам) включает корреляционные механизмы избирательного внимания, высокочувствительные к пространственному рассогласованию (речь идет об автокорреляционном и псевдоавтокорреляционном совмещении изображений). Provided by the claimed invention, the ability to determine the accuracy of guidance by deviating the relative position of various images of the targeting object from centered or superimposed (with their full coincidence in optical characteristics) includes correlation mechanisms of selective attention, highly sensitive to spatial mismatch (we are talking about autocorrelation and pseudo-autocorrelation alignment of images).

Известно, что бинокулярный эффект весьма неустойчив при нарушении правильной конвергенции (к примеру, допуск на параллельность оптических осей телескопических систем бинокля, имеющего четырех-кратное увеличение, составляет 12"). Заявляемое изобретение позволяет использовать данное обстоятельство, поскольку появление бинокулярного эффекта при его реализации служит фактом, подтверждающим точное наведение. It is known that the binocular effect is very unstable if the correct convergence is violated (for example, the parallel tolerance of the optical axes of telescopic systems of binoculars having a four-fold increase is 12 "). The claimed invention allows the use of this circumstance, since the appearance of the binocular effect during its implementation serves fact confirming accurate guidance.

Одновременное восприятие, например, левым глазом естественного (не преобразованного) изображения объекта прицеливания и другим глазом, например, оптически увеличенного изображения упомянутого объекта при возникновении бинокулярного эффекта (правый глаз также воспринимает и естественное изображение, хотя и частично) позволяет одновременно использовать преимущества и того и другого, связанные с усреднением флуктуаций атмосферы, большим полем зрения и проч., что также положительно влияет на точность прицеливания. The simultaneous perception, for example, with the left eye of a natural (not transformed) image of the targeting object and with the other eye, for example, an optically enlarged image of the said object when a binocular effect occurs (the right eye also perceives the natural image, albeit partially), allows both another, associated with averaging atmospheric fluctuations, a large field of view, etc., which also positively affects the accuracy of aiming.

Работа с вынесенным изображением дает все те преимущества, о которых подробно рассказано в первоисточниках, указанных в разделе Уровень техники. Это и возможность плавно бесконтактно менять отношение визуально воспринимаемых яркостей упомянутых изображений, и возможность, не осуществляя манипуляций с органами управления прицелом, переходить от одного изображения к другому в зависимости от внешних условий, и проч. Working with the remote image gives all those advantages, which are described in detail in the primary sources specified in the Prior art section. This is the ability to smoothly contactlessly change the ratio of visually perceived brightnesses of the mentioned images, and the ability, without carrying out manipulations with the controls of the sight, to switch from one image to another depending on external conditions, and so on.

Заявляемый способ реализуется следующим образом (для иллюстрации взят прицел, состоящий из корпуса и полуторакратной телескопической системы Галилея, выполненной в виде телескопической линзы, срезанной по оптической оси - см. "Техника и Вооружение", 10, 2000 г., А. Гаврилов, Ю. Хмельщиков, "Для тех, кто стягивает магазины скотчем", стр. 14-15, 7 ил.). Стрелок воспринимает естественное изображение фоноцелевой обстановки, осуществляет предварительное наведение, в результате которого перед ним представляется возможность одновременно правым глазом воспринимать естественное и увеличенное изображения объекта прицеливания, а левым - только естественное. The inventive method is implemented as follows (to illustrate, we took a sight consisting of a case and a half-time Galilean telescopic system made in the form of a telescopic lens cut off along the optical axis - see "Technique and Armament", 10, 2000, A. Gavrilov, Yu Khmelshchikov, "For those who pull together stores with tape", pp. 14-15, 7 ill.). The shooter perceives a natural image of the phono-target environment, provides preliminary guidance, as a result of which he has the opportunity to simultaneously perceive the natural and enlarged images of the targeting object with his right eye, and only natural with the left eye.

Осуществляя предварительное прицеливание, стрелок накладывает друг на друга такие изображения, для чего изменяет воспринимаемое угловое положение одного из них путем изменения углового положения оружия, а при окончательном прицеливании указанным выше путем он ориентирует относительно друг друга изображения объекта прицеливания либо совмещает контрольные точки последних. Carrying out preliminary aiming, the shooter superimposes such images on one another, for which he changes the perceived angular position of one of them by changing the angular position of the weapon, and during the final aiming in the above way he orientates the images of the aiming object relative to each other or combines the control points of the latter.

В момент точного совмещения проявляется бинокулярный эффект восприятия объекта прицеливания, дополнительно свидетельствующий о завершении процесса наведения. Существенно то, что такой эффект при восприятии одним глазом естественного изображения фоноцелевой обстановки и объекта прицеливания, а другим естественного восприятия части фоноцелевой обстановки и части объекта прицеливания с одновременным восприятием увеличенного изображения объекта прицеливания возможен лишь, если масштаб увеличения больше 0,5 или меньше 2. At the moment of precise alignment, the binocular effect of the perception of the aiming object is manifested, additionally indicating the completion of the guidance process. It is significant that such an effect when one eye perceives a natural image of the phono-target environment and the aiming object, and the other a natural perception of part of the phono-target environment and part of the aiming object with the simultaneous perception of an enlarged image of the aiming object, is possible only if the zoom scale is greater than 0.5 or less than 2.

Для правильной реализации заявляемого способа в данном исполнении прицела необходимо придать (изменив положение глаза относительно выходного зрачка упомянутой телескопической системы) больший энергетический вес увеличенному изображению (тому, которое формируется оптической системой, жестко установленной на оружии), хотя это и не обязательно. For the correct implementation of the proposed method in this embodiment of the sight, it is necessary to give (by changing the position of the eye relative to the exit pupil of the said telescopic system) a greater energy weight to the enlarged image (the one formed by the optical system rigidly mounted on the weapon), although this is not necessary.

Машинное моделирование подтвердило возможность получения заявленного технического результата и в случае использования усиленного по яркости или преобразованного по спектру изображения объекта прицеливания. Machine simulation has confirmed the possibility of obtaining the claimed technical result in the case of using a brightness-enhanced or spectrum-converted image of the targeting object.

Claims (5)

1. Способ прицеливания или наведения, заключающийся в том, что одновременно одним глазом воспринимают как минимум два изображения объекта прицеливания или наведения, отличающийся тем, что, осуществляя предварительное прицеливание или наведение, накладывают друг на друга как минимум два из упомянутых изображений, для чего изменяют воспринимаемое угловое положение одного из них путем изменения углового положения оружия или устройства наведения, а при окончательном прицеливании или наведении указанным выше путем ориентируют относительно друг друга изображения объекта прицеливания или наведения либо совмещают контрольные точки последних. 1. The method of aiming or pointing, which consists in the fact that at the same time with one eye perceive at least two images of the object of aiming or pointing, characterized in that, performing a preliminary aiming or pointing, overlap at least two of the above images, for which change the perceived angular position of one of them by changing the angular position of the weapon or the pointing device, and during the final aiming or pointing in the above way, they are oriented relatively images of an object of aiming or pointing about each other or combine control points of the latter. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при ориентировании упомянутые изображения центрируют друг относительно друга или совмещают, если отношение их воспринимаемых угловых размеров близко к единице. 2. The method according to claim 1, characterized in that when orienting the said images are centered relative to each other or combined if the ratio of their perceived angular dimensions is close to unity. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одно из упомянутых изображений выполняют вынесенным, т.е. сформированным вне области экранирования для упомянутого глаза пользователя естественно воспринимаемого изображения упомянутого объекта конструктивными элементами наводимого устройства и установленного на нем прицела или устройства наведения. 3. The method according to claim 1, characterized in that one of the images is carried out remote, i.e. formed outside the shielding area for said user’s eye of a naturally perceived image of the said object by the structural elements of the induced device and the sight or guidance device mounted thereon. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение воспринимаемых угловых размеров упомянутых изображений обеспечивают большим 0,5 или меньшим 2,0. 4. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the perceived angular dimensions of the above images provide a large 0.5 or less than 2.0. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для прицеливания или наведения используют оба глаза. 5. The method according to claim 1, characterized in that both eyes are used for aiming or pointing.