RU2552978C1 - Device for adaptive masking of objects - Google Patents
Device for adaptive masking of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552978C1 RU2552978C1 RU2014116935/12A RU2014116935A RU2552978C1 RU 2552978 C1 RU2552978 C1 RU 2552978C1 RU 2014116935/12 A RU2014116935/12 A RU 2014116935/12A RU 2014116935 A RU2014116935 A RU 2014116935A RU 2552978 C1 RU2552978 C1 RU 2552978C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brightness
- ply
- layer
- spots
- color
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к маскировке, а конкретно - к устройствам маскировки стационарных или движущихся объектов с помощью адаптивных маскировочных устройств, работающих в оптическом диапазоне длин волн.The invention relates to camouflage, and specifically to a device for masking stationary or moving objects using adaptive camouflage devices operating in the optical wavelength range.
Известно устройство маскировки объектов на окружающем фоне, содержащее покрытия в виде пятен различных цветовых оттенков (см., например, патент России №2150658 по классу F41H 3/00, 2002 г.), представляющих собой полутоновой растр, пространственная частота которого выбрана так, чтобы элементы растра воспринимались при наблюдении с малых расстояний как отдельные пятна, а при наблюдении с больших расстояний группировались в крупные блоки.A device is known for masking objects against a surrounding background, containing coatings in the form of spots of various color shades (see, for example, Russian patent No. 2150658 in class F41H 3/00, 2002), which are a halftone raster whose spatial frequency is chosen so that elements of the raster were perceived during observation from small distances as separate spots, and when observed from large distances were grouped into large blocks.
Известно также устройство маскировки объектов, содержащее тканевую основу и несколько нанесенных на нее полимерных слоев различного цвета и толщины, образующих маскировочный рисунок в виде случайно расположенных пятен неправильной формы (см. патент России №2229089 по классу F41H 3/00, 2002 г.).It is also known a device for masking objects containing a fabric base and several polymer layers deposited on it of various colors and thicknesses, forming a camouflage pattern in the form of randomly located irregular spots (see Russian patent No. 2229089 for class F41H 3/00, 2002).
Известна мультиспектральная избирательно отражающая структура (см. патент России №2429441 по классу F41H 3/00, 2012 г.), содержащая переднюю и заднюю поверхности, теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, содержащую полимерный слой, включающий окрашивающее средство, при этом теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка имеет первую поверхность вблизи передней поверхности структуры, вторую поверхность и теплоотражающий слой, содержащий компонент с низкой излучательной способностью.Known multispectral selectively reflective structure (see Russian patent No. 2429441 class F41H 3/00, 2012), containing the front and back surfaces, a heat-permeable visually opaque substrate containing a polymer layer comprising a coloring agent, while the heat-permeable visually opaque substrate has a first surface near the front surface of the structure, a second surface and a heat reflecting layer containing a component with low emissivity.
Основным недостатком указанных аналогов является неизменность их маскировочных параметров (цвета и яркости) в зависимости от меняющихся условий наблюдения в видимом диапазоне длин волн. Действительно, для эффективной маскировки объекта необходимо поддержание непрерывного сочетания яркости и цвета маскируемых элементов объекта (а значит и объекта в целом) с окружающим фоном в зависимости от изменения условий его освещенности в течение суток, отдельных дней, времен года и т.д. Кроме того, при освещении поверхности объекта прямым солнечным светом имеет место значительный контраст между его затененными и освещенными сторонами.The main disadvantage of these analogues is the invariance of their camouflage parameters (color and brightness) depending on changing observation conditions in the visible wavelength range. Indeed, for effective masking of an object, it is necessary to maintain a continuous combination of the brightness and color of the masked elements of the object (and therefore the object as a whole) with the surrounding background, depending on changes in its lighting conditions during the day, individual days, seasons, etc. In addition, when illuminating the surface of an object with direct sunlight, there is a significant contrast between its shaded and illuminated sides.
Известно также устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2309363, F41H 13/00, 2007 г.), содержащее маскировочное покрытие, выполненное в виде капиллярных сосудов для циркуляции окрашенной жидкости, фотокамеру и ЭВМ. Количество и цвет жидкости зависит от контраста местности и покрытия маскируемого объекта на наблюдаемом фоне, который регистрируется фотокамерой и обрабатывается на ЭВМ.A device for adaptive masking of objects is also known (see RF patent No. 2309363, F41H 13/00, 2007) containing a camouflage coating made in the form of capillary vessels for circulating a colored liquid, a camera and a computer. The quantity and color of the liquid depends on the contrast of the area and the coverage of the masked object against the observed background, which is recorded by the camera and processed on a computer.
Основным недостатком этого устройства является значительная инерционность устройства (жидкость поступает в капилляры через определенные промежутки времени), которая не позволяет использовать его для маскировки подвижных объектов, а также неполный диапазон условий маскировки в видимом диапазоне длин волн, так как яркость капилляров с окрашенной жидкостью не в состоянии обеспечить маскировку затененных поверхностей объекта.The main disadvantage of this device is the significant inertia of the device (liquid enters the capillaries at certain intervals of time), which does not allow it to be used to mask moving objects, as well as an incomplete range of masking conditions in the visible wavelength range, since the brightness of the capillaries with colored liquid is not able to mask the shaded surfaces of the object.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому изобретению относится устройство адаптивной маскировки объектов (см. патент РФ №2313056, F41H 13/00, 2007 г.). Устройство содержит последовательно расположенные термоизолирующее и термочувствительное покрытия, устройство, управляющее температурой электрических источников нагрева, цифровую камеру с выносным объективом, соединенную с входом ЭВМ, выход которой соединен с устройством, управляющим температурой.The closest in purpose and technical essence to the proposed invention relates to a device for adaptive masking of objects (see RF patent No. 2313056, F41H 13/00, 2007). The device contains sequentially located insulating and heat-sensitive coatings, a device that controls the temperature of electric heat sources, a digital camera with a remote lens connected to the input of the computer, the output of which is connected to a device that controls the temperature.
Данное устройство обеспечивает адаптивное управление характеристиками покрытий за счет использования в устройстве термочувствительных покрытий, изменяющих окрашенность (цвет и яркость) при управляемом нагреве с помощью электрических источников тепла.This device provides adaptive control of the characteristics of coatings through the use of heat-sensitive coatings in the device that change color (color and brightness) during controlled heating using electric heat sources.
Основным недостатком данного устройства является демаскирование объекта в инфракрасном диапазоне длин волн и недостаточная эффективность маскировки из-за невозможности устранения отрицательного контраста поверхностей объекта, находящихся в тени.The main disadvantage of this device is the unmasking of the object in the infrared wavelength range and the insufficient masking efficiency due to the inability to eliminate the negative contrast of the surfaces of the object in the shade.
Действительно, применение термочувствительных красок приводит к нагреву наблюдаемой поверхности объекта и, следовательно, к демаскированию его в тепловом диапазоне. Так, для обеспечения окрашенности покрытий с помощью термочувствительных красок требуется их нагрев до весьма значительных температур (см. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение / Химия и Химики. №5. 2008. с. 19-64). В качестве примера в таблице 1 приведены критические температуры, при которых при нормальном атмосферном давлении происходит изменение цвета для термочувствительных красок на основе термоиндикаторов с химическим взаимодействием, которые предлагается использовать в прототипе (см. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение / Химия и Химики. №5. 2008. С. 21).Indeed, the use of heat-sensitive paints leads to heating of the observed surface of the object and, therefore, to unmasking it in the thermal range. So, to ensure the coloration of coatings using heat-sensitive paints, their heating to very significant temperatures is required (see Abramovich B.G. Thermal indicators and their use / Chemistry and Chemists. No. 5. 2008. S. 19-64). As an example, table 1 shows the critical temperatures at which, at normal atmospheric pressure, a color change occurs for thermosensitive paints based on thermo-indicators with chemical interaction, which are proposed to be used in the prototype (see Abramovich B.G. Thermo-indicators and their application / Chemistry and Chemists No. 5, 2008, p. 21).
Как следует из данных, приведенных в таблице 2, минимальная критическая температура для таких термокрасок составляет 45-50°C. Если исходный и приобретенный цвета значительно отличаются по цвету и по яркости (белый в черный), то критическая температура достигает сотни градусов. Такой же порядок температур, необходимых для перехода термокрасок из одного цвета в другой, имеют жидкокристаллические поверхностно-градиентные индикаторы, термоиндикаторные лаки плавления и люминесцентные покрытия (см. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение / Химия и Химики. №5. 2008. с. 19-64), которые также предлагаются к использованию в прототипе.As follows from the data given in table 2, the minimum critical temperature for such thermal paints is 45-50 ° C. If the original and acquired colors differ significantly in color and brightness (white to black), then the critical temperature reaches hundreds of degrees. The same order of temperatures required for the transition of thermal paints from one color to another is provided by liquid crystal surface-gradient indicators, thermo-indicator melting varnishes and luminescent coatings (see Abramovich BG, Thermo-indicators and their application / Chemistry and Chemists. No. 5. 2008. S. 19-64), which are also offered for use in the prototype.
Учитывая, что термочувствительные краски расположены на наружной поверхности объекта, то нагрев этой поверхности приведет к значительному температурному контрасту с фоном. Применение в прототипе термоизолирующего покрытия между объектом и термокрасками позволит только предохранить объект от внутреннего нагрева, а наружная поверхность с термочувствительными красками будет иметь значительный температурный контраст с фоном.Given that heat-sensitive paints are located on the outer surface of the object, heating of this surface will lead to a significant temperature contrast with the background. The use of a thermal insulating coating between the object and thermal paints in the prototype will only protect the object from internal heating, and the external surface with heat-sensitive paints will have a significant temperature contrast with the background.
В связи с этим адаптивное снижение контраста в видимом диапазоне длин волн приведет к значительному увеличению контраста в инфракрасном диапазоне длин волн, что является существенным недостатком данного устройства.In this regard, the adaptive decrease in contrast in the visible wavelength range will lead to a significant increase in contrast in the infrared wavelength range, which is a significant drawback of this device.
Известно, что существующие и перспективные наземные и воздушные средства разведки имеют в своем составе как телевизионные (работающие в видимом диапазоне длин волн), так и инфракрасные (работающие в тепловом диапазоне длин волн) средства обнаружения (см. Разведывательные системы MAV (США). Сборник научно-технической информации. №4 (30). Тула 2009. С. 165-169). Как правило, они работают одновременно и входят в состав единой станции обнаружения (см. Григорьев А. Канадские станции воздушной оптоэлектронной разведки серии MX // Зарубежное военное обозрение. 2011. №9. С. 60-65).It is known that existing and prospective ground and air reconnaissance equipment incorporate both television (operating in the visible wavelength range) and infrared (operating in the thermal wavelength) detection means (see MAV Reconnaissance Systems (USA). scientific and technical information. No. 4 (30). Tula 2009. S. 165-169). As a rule, they work simultaneously and are part of a single detection station (see Grigoryev A. Canadian aerial optoelectronic reconnaissance stations of the MX series // Foreign Military Review. 2011. No. 9. P. 60-65).
Кроме того, для ситуаций, когда фон освещен прямыми лучами солнца, а наблюдаемая сторона объекта находится в тени, могут потребоваться покрытия, обладающие коэффициентом отражения, большим единицы, то есть обладающие свойствами самосвечения. Это обусловлено следующими обстоятельствами.In addition, for situations where the background is illuminated by the direct rays of the sun, and the observed side of the object is in the shade, coatings with a reflection coefficient greater than unity, that is, with self-illumination properties, may be required. This is due to the following circumstances.
В общем случае освещенность боковой поверхности складывается из трех составляющих: прямое солнечное излучение, рассеянное излучение небосвода и излучение, отраженное от земной поверхности. В предположении, что рассеянное излучение небосвода и излучение, отраженное от земной поверхности, носят диффузный характер (что вполне допустимо при расчете освещенности за счет рассеянной составляющей), освещенность боковой поверхности определится какIn general, the illumination of the side surface consists of three components: direct solar radiation, scattered radiation from the sky, and radiation reflected from the earth's surface. Under the assumption that the scattered radiation of the sky and the radiation reflected from the earth's surface are diffuse (which is quite acceptable when calculating the illumination due to the scattered component), the illumination of the side surface is defined as
где 
С учетом (1) контраст боковой поверхности в плоскости объекта при освещении ее прямым и рассеянным светом запишется в видеTaking into account (1), the contrast of the side surface in the plane of the object when illuminated with direct and diffuse light is written as
где ρоб - коэффициент отражения объекта; 
Если наблюдаемая боковая поверхность находится в тени, то ее контраст определяется какIf the observed side surface is in shadow, then its contrast is defined as
Из (3) следует, что для обеспечения минимального (нулевого) контраста боковой поверхности значение требуемого коэффициента отражения объекта должно удовлетворять соотношениюFrom (3) it follows that to ensure minimal (zero) contrast of the side surface, the value of the required reflection coefficient of the object must satisfy the relation
В таблице 2 приведены значения требуемых коэффициентов отражения боковых поверхностей объекта, не освещенных прямыми лучами солнца. Значения отношения освещенности горизонтальной поверхности прямым солнечным излучением к освещенности этой же поверхности суммарным излучением заимствованы из известной литературы (см. Таблицы для расчета природной освещенности и видимости. М: АН СССР. 1945. С. 153).Table 2 shows the values of the required reflection coefficients of the side surfaces of the object, not illuminated by direct sunlight. The values of the ratio of the illumination of a horizontal surface by direct solar radiation to the illumination of the same surface by total radiation are borrowed from the known literature (see Tables for calculating natural illumination and visibility. M: USSR Academy of Sciences. 1945. P. 153).
Таблица 2 - Требуемые значения коэффициентов отражения покрытий боковых поверхностей наземного объекта, не освещенных прямыми лучами солнцаTable 2 - the Required values of the reflection coefficients of the coatings of the side surfaces of the ground object, not illuminated by direct sunlight
Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что в ряде случаев (например, при высоком солнце, когда доля рассеянного излучения мала по сравнению с прямым солнечным светом) для обеспечения нулевого контраста боковых поверхностей, не освещенных прямым солнечным светом, требуются покрытия, с коэффициентом отражения, большим единицы, то есть обладающие свойствами самосвечения.From the data given in table 2, it can be seen that in a number of cases (for example, in high sun, when the fraction of scattered radiation is small compared to direct sunlight), coatings are required to ensure zero contrast of the side surfaces not illuminated by direct sunlight reflection coefficient, greater than unity, that is, having the properties of self-luminescence.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности маскировки путем устранения демаскирующих свойств устройства в инфракрасном диапазоне длин волн при одновременном расширении диапазона условий применения устройства для маскировки в видимом диапазоне длин волн.The objective of the invention is to increase the effectiveness of masking by eliminating the unmasking properties of the device in the infrared wavelength range while expanding the range of conditions for the use of the device for masking in the visible wavelength range.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство адаптивной маскировки объектов, содержащее последовательно соединенные цифровую камеру с выносным объективом, ЭВМ, устройство управления яркостью и цветом, введено многослойное покрытие, состоящее из последовательно расположенных теплоизоляционного материала, слоя диэлектрических люминесцентных красок, нанесенных в виде цветных пятен, слоя прозрачного эмиттерного электрода, в виде электроизолированных площадок, по конфигурации совпадающих с цветными пятнами, слоя прозрачного электрохромного материала, слоя твердого электролита и слоя прозрачного коллекторного электрода, при этом эмиттерные и коллекторные электроды электрически связаны с выходами устройства управления яркостью и цветом.The technical result is achieved due to the fact that in the device of adaptive masking of objects containing a digital camera connected in series with a remote lens, a computer, a brightness and color control device, a multilayer coating is introduced, consisting of sequentially located insulating material, a layer of dielectric luminescent paints deposited in the form colored spots, a layer of a transparent emitter electrode, in the form of electrically insulated pads, matching the configuration of colored spots, a layer of pr transparently electrochromic material layer and a solid electrolyte layer of transparent collector electrode, the emitter and collector electrodes are electrically connected to the outputs of the brightness and color control.
Улучшение маскировочных свойств в инфракрасном диапазоне длин волн обеспечивается, с одной стороны, тем, что в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом не происходит нагрева наблюдаемой поверхности объекта, то есть отсутствует демаскирование объекта в инфракрасном диапазоне длин волн, а с другой стороны, использование теплоизоляционного материала способствует защите от внутренних источников теплоты (как в прототипе).Improving the camouflage properties in the infrared wavelength range is ensured, on the one hand, by the fact that in the proposed device, in comparison with the prototype, the observed surface of the object does not heat up, that is, there is no unmasking of the object in the infrared wavelength range, and on the other hand, the use of thermal insulation material Helps protect against internal heat sources (as in the prototype).
Расширение диапазона условий применения устройства для маскировки в видимом диапазоне длин волн осуществляется за счет использования люминесцентных красок, обладающих высоким коэффициентом яркости и обеспечивающих устранение дефицита освещенности поверхностей объекта, находящихся в тени.Expanding the range of conditions for using the device for masking in the visible wavelength range is due to the use of luminescent paints with a high brightness coefficient and to eliminate the deficit of illumination of the surfaces of the object in the shade.
Действительно, в предлагаемом устройстве адаптация к цвету и яркости фона наблюдения происходит за счет того, что управление цветом и яркостью покрытия в соответствии с зарегистрированными цифровой фотокамерой характеристиками фона происходит путем изменения светопропускания в слое электрохромного материала, расположенного над пятнами синего, зеленого и красного цветов, которое не сопровождается нагревом поверхности объекта (см. Гусев А.Л., Кондырина Т.Н., Куршева В.В. и др. Перспективы применения гибких электрохромных панелей на объектах ЖКХ и транспортных средствах. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». №10 (78). С. 122-137). При этом, как и в прототипе, при достаточно малых размерах цветных пятен и большом расстоянии до средства обнаружения отдельные пятна не будут различаться и на сетчатке глаза будет происходить суммирование цветовых стимулов от цветных пятен. Благодаря тому что прозрачный эмиттерный электрод выполнен в виде электроизолированных площадок, расположенных над пятнами каждого цвета, в предлагаемом устройстве реализуется возможность управлять яркостью каждого из цветов в требуемом соотношении.Indeed, in the proposed device, the adaptation to the color and brightness of the observation background occurs due to the fact that the color and brightness control of the coating in accordance with the background characteristics recorded by the digital camera occurs by changing the light transmission in the layer of electrochromic material located above the spots of blue, green and red colors, which is not accompanied by heating of the surface of the object (see Gusev A.L., Kondyrina T.N., Kursheva V.V. et al. Prospects for the use of flexible electrochromic panels on an object utilities and vehicles. International scientific journal "Alternative Energy and Ecology". No. 10 (78). S. 122-137). At the same time, as in the prototype, with sufficiently small sizes of color spots and a large distance to the detection means, individual spots will not differ and color stimuli from color spots will be summed up on the retina of the eye. Due to the fact that the transparent emitter electrode is made in the form of electrically insulated pads located above the spots of each color, the proposed device realizes the ability to control the brightness of each of the colors in the required ratio.
Указанная выше совокупность отличительных существенных признаков за счет того, что адаптация к фону местности в видимом диапазоне длин волн не приводит к повышению температуры наблюдаемой поверхности объекта, обеспечивает улучшение маскировочных свойств в инфракрасном диапазоне длин волн при одновременном расширении условий применения устройства в видимом диапазоне за счет применения люминесцентных красок. Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, идентичных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности "новизна".The above set of distinctive essential features due to the fact that adaptation to the background of the terrain in the visible wavelength range does not increase the temperature of the observed surface of the object, provides improved camouflage properties in the infrared wavelength range while expanding the conditions of use of the device in the visible range due to the use of luminescent paints. The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed invention with the condition of patentability "novelty".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на заявляемый технический результат (повышение эффективности маскировки путем устранения демаскирующих свойств в инфракрасном диапазоне длин волн при одновременном расширении диапазона условий применения устройства для маскировки в видимом диапазоне длин волн).The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device showed that they do not follow explicitly from the prior art and the popularity of the distinctive features on the claimed technical result is not confirmed (improving masking efficiency by eliminating unmasking properties in the infrared wavelength range while expanding the range of conditions for using the device for masking in the visible range one of wavelengths).
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как оно может быть использовано в военно-промышленном комплексе, и для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и материалы.The claimed technical solution is industrially applicable, since it can be used in the military-industrial complex, and standard equipment and materials can be used for its implementation.
Изобретение иллюстрируется чертежом. На фигуре приведена структурная схема предлагаемого устройства.The invention is illustrated in the drawing. The figure shows a structural diagram of the proposed device.
Устройство адаптивной маскировки объектов (фигура) содержит последовательно соединенные цифровую видеокамеру с выносным объективом 1, ориентированным в направлении объекта и прилегающего к нему фона, ЭВМ 2, устройство управления яркостью и цветом пятен 3. Покрытие 4 состоит из теплоизоляционного материала 5, слоя диэлектрических люминесцентных красок 6, нанесенных в виде пятен синего 7, зеленого 8 и красного 9 цветов, слоя прозрачного эмиттерного электрода, нанесенного в виде электроизолированных площадок 10, слоя прозрачного электрохромного материала 11, слоя твердого электролита 12 и слоя прозрачного коллекторного электрода 13. Площадки 10, расположенные над пятнами одного цвета, подключены к одному из трех выходов устройства 3, а коллекторный электрод соединен с четвертым общим выходом устройства 3.The adaptive masking device for objects (figure) contains a digital video camera connected in series with a remote lens 1 oriented in the direction of the object and the adjacent background, a computer 2, a brightness and color control device for spots 3. Coating 4 consists of heat-insulating material 5, a layer of dielectric fluorescent paints 6 applied in the form of spots of blue 7, green 8 and red 9 colors, a layer of a transparent emitter electrode deposited in the form of electrically insulated pads 10, a layer of transparent electrochromic of material 11, the solid electrolyte layer 12 and a layer of transparent collector electrode 13. Platform 10 located above the spots of the same color are connected to one of three outputs of the device 3, and a collector electrode connected to the fourth common output device 3.
Цифровая видеокамера с выносным объективом 1 предназначена для регистрации изображения объекта и прилегающего к нему фона наблюдения. Наличие выносного объектива позволяет проводить регистрацию изображений в различных направлениях.A digital video camera with a remote lens 1 is designed to register the image of the object and the adjacent observation background. The presence of a remote lens allows you to register images in various directions.
В качестве цифровой видеокамеры 1 может быть использована видеокамера с разрешающей способностью не хуже, чем разрешающая способность существующих и перспективных средств обнаружении (см. Григорьев А. Канадские станции воздушной оптоэлектронной разведки серии MX // Зарубежное военное обозрение. 2011. №9. С. 60-65).As a digital video camera 1, a video camera with a resolution of no worse than the resolution of existing and prospective detection tools can be used (see A. Grigoriev, Canadian MX aerial optoelectronic reconnaissance stations // Foreign Military Review. 2011. No. 9. P. 60 -65).
В качестве электрохромного материала 11 могут быть использованы окислы переходных металлов, например трехокись вольфрама или проводящие полимеры на основе, например, полианилина (см. Гусев А.Л., Кондырина Т.Н., Куршева В.В. и др. Перспективы применения гибких электрохромных панелей на объектах ЖКХ и транспортных средствах. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». №10(78). С. 122-137).As the electrochromic material 11, transition metal oxides, for example, tungsten trioxide or conductive polymers based on, for example, polyaniline, can be used (see Gusev A.L., Kondyrina T.N., Kursheva V.V. et al. Prospects for the use of flexible electrochromic panels at housing and public utilities facilities and vehicles. International scientific journal "Alternative Energy and Ecology". No. 10 (78). P. 122-137).
Управление светопропусканием в слое электрохромного материала может быть основано, например, на регулировании длительности прилагаемым к электродам электрических импульсов или на изменении полярности приложенного электрического поля (см. Лусис А.Р. Электрохромный эффект и электрохромные материалы: физика и применение // Оксидные электрохромные материалы. Межвуз. сб. научн. трудов. Рига: Изд-во ЛГУ им. П. Стучки. 1981. С. 13-37).The control of light transmission in a layer of electrochromic material can be based, for example, on controlling the duration of electric pulses applied to the electrodes or on changing the polarity of the applied electric field (see Lusis A.R. Electrochromic effect and electrochromic materials: physics and application // Oxide electrochromic materials. Interuniversity collection of scientific works, Riga: Publishing house of the Leningrad State University named after P. Stuchka, 1981. P. 13-37).
Слои прозрачных эмиттерного и коллекторного электродов (соответственно пятна 10 и слой 13) могут быть выполнены из пленки SnO2 или JnO2. Слой твердого электролита 12 может быть выполнен из мелкодисперсной пленки из MgF2 или SiO2 (см. Оксидные электрохромные материалы. Межвуз. сб. научн. трудов. Рига: Изд-во ЛГУ им. П. Стучки. 1981. 154 с.).The layers of transparent emitter and collector electrodes (spots 10 and layer 13, respectively) can be made of SnO 2 or JnO 2 film. The layer of solid electrolyte 12 can be made of a finely dispersed film of MgF 2 or SiO 2 (see Oxide electrochromic materials. Interuniversity collection of scientific works. Riga: Publishing House of the State University named after P. Stuchka. 1981. 154 p.).
В качестве люминесцентных красок могут быть использованы органические люминофоры, обладающие высокими яркостями свечения и быстродействием. Так, для пятен синего цвета может быть использован 9, 10 дифенилантрацен; для пятен зеленого цвета - 1,8-нафтоплен; для пятен красного цвета - 5-(4-диметила минофенил)-2-(1,8-нафтоплен-1′,2′ -бензамидазолил-5)-оксазол (см. Красовицкий В.М., Болотин В.М. Органические люминофоры. М.: Химия. 1984. С 286, 294, 296).As luminescent paints, organic phosphors can be used, which have high brightness and speed. So, for spots of blue color 9, 10 diphenylanthracene can be used; for green spots - 1,8-naphthalene; for red spots - 5- (4-dimethyl mininophenyl) -2- (1,8-naphthoplen-1 ′, 2 ′ -benzamidazolyl-5) -oxazole (see Krasovitsky V.M., Bolotin V.M. Organic Luminophores, Moscow: Chemistry, 1984. C 286, 294, 296).
В качестве теплоизолирующего материала может быть использован, например, пенополистирол или другие теплоизолирующие материалы.As a heat insulating material can be used, for example, polystyrene foam or other heat insulating materials.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Для обеспечения маскировки объекта на произвольном фоне с помощью видеокамеры 1 регистрируют изображение объекта и прилегающего к нему фона. Полученные изображения обрабатывают на ЭВМ 2 с целью получения цветовых и яркостных характеристик объекта и фона и определения их отличий. С выхода ЭВМ 2 подаются сигналы в устройство управления яркостью и цветом пятен 3, где формируются управляющие сигналы, которые подаются на электроизолированные площадки 10. При наличии управляющего сигнала (напряжения между площадками 10 и коллекторным электродом 13) электрохромный материал над пятнами соответствующего цвета приобретает серую окраску определенной плотности, за счет чего возрастают световые потери в слое 11. При этом с помощью зарегистрированного видеокамерой 1 изображения объекта и фона и ЭВМ 2 находят такое соотношение потерь в электрохромном материале над пятнами 7, 8, 9, чтобы цвет и яркость покрытия и фона были одинаковыми. Например, для желтого фона, характерного для песчаной поверхности, необходимо уменьшить в суммарном цветовом стимуле долю синего цвета, а для зеленого фона, характерного для растительности - доли синего и красного цветов.To ensure the masking of the object on an arbitrary background using the camera 1 register the image of the object and the background adjacent to it. The resulting images are processed on a computer 2 in order to obtain the color and brightness characteristics of the object and background and determine their differences. From the output of the computer 2, signals are sent to the control unit for the brightness and color of spots 3, where control signals are generated that are fed to the electrically insulated pads 10. If there is a control signal (voltage between pads 10 and collector electrode 13), the electrochromic material above the spots of the corresponding color acquires a gray color a certain density, due to which light losses in the layer 11 increase. In this case, using the image of the object and background and computer 2 registered by the video camera 1, this ratio is found by lose in the electrochromic material over spots 7, 8, 9 so that the color and brightness of the coating and background are the same. For example, for a yellow background, characteristic of a sandy surface, it is necessary to reduce the share of blue in the total color stimulus, and for a green background, characteristic of vegetation, the share of blue and red.
Для маскировки объекта на белом, сером или черном фоне (снежный покров, облака, обнаженная почва) с помощью управляющих сигналов обеспечивают максимальную прозрачность электрохромного материала 11, и при отношении площади пятен (выполненных из перечисленных выше красок) в пропорции 1,0; 0,8; 1,0 координаты цветности будут равны ~ 0,33, что соответствует белому цвету. Уменьшением прозрачности электрохромного материала при таком же соотношении цветовых пятен можно обеспечит нейтральный цвет любой насыщенности (серый, черный).To mask an object on a white, gray or black background (snow cover, clouds, exposed soil) using control signals provide maximum transparency of the electrochromic material 11, and with respect to the area of spots (made from the above colors) in a proportion of 1.0; 0.8; 1.0 color coordinates will be ~ 0.33, which corresponds to white. By reducing the transparency of the electrochromic material with the same ratio of color spots, you can provide a neutral color of any saturation (gray, black).
Оценку технического результата заявляемого устройства адаптивной маскировки объектов (повышение эффективности маскировки путем устранения демаскирующих свойств в инфракрасном диапазоне длин волн при одновременном расширении диапазона условий применения устройства для маскировки в видимом диапазоне длин волн) по сравнению с прототипом можно провести на основе следующих доказательств.Evaluation of the technical result of the inventive device for adaptive masking of objects (increasing the effectiveness of masking by eliminating unmasking properties in the infrared wavelength range while expanding the range of conditions for using the device for masking in the visible wavelength range) in comparison with the prototype can be based on the following evidence.
Степень маскировки объекта в инфракрасном диапазоне длин волн определяется разностью радиационных температур объекта и фона в диапазоне работы тепловизионных средств, то есть радиационным контрастом (ΔTR). Известно (см. Иванов В.П., Курт В.И., Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Моделирование и оценка современных тепловизионных приборов. - Казань: Из-во ФНГЩ НПО ГИПО, 2006. С. 285), что радиационный контраст объекта в заданном спектральном диапазоне λ1 … λ2 определяется какThe degree of masking of an object in the infrared wavelength range is determined by the difference between the radiation temperatures of the object and the background in the range of thermal imaging means, that is, radiation contrast (ΔT R ). It is known (see Ivanov V.P., Kurt V.I., Ovsyannikov V.A., Filippov V.L. Modeling and evaluation of modern thermal imaging devices. - Kazan: Izd. that the radiation contrast of an object in a given spectral range λ 1 ... λ 2 is defined as
где εоб - коэффициент излучения объекта; ΔT - разность термодинамических температур объекта и фона K; η - коэффициент, учитывающий влияние на радиационный контраст внешних условий (температуру атмосферы, наличие облачности, скорость ветра и др.); Δε - разность коэффициентов излучения объекта и фона.where ε about - the emissivity of the object; ΔT is the difference between the thermodynamic temperatures of the object and background K; η - coefficient taking into account the influence of external conditions on the radiation contrast (atmospheric temperature, cloudiness, wind speed, etc.); Δε is the difference in the emission coefficients of the object and the background.
Для определенности примем, что температура фона составляет 18°C, температура поверхности объекта с предлагаемым устройством маскировки - 25°C, его коэффициент излучения равен 0,5. Температура поверхности объекта с устройством маскировки, предложенном в прототипе, составляет 50°C (минимальная критическая температура, см. таблицу 1), его коэффициент излучения - 0,5 (такой же, как и в предлагаемом устройстве). Значение η для условий наблюдения объекта, расположенного на открытой местности в условиях сплошной облачности, равно 5 (см. Иванов В.П., Курт В.И., Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Моделирование и оценка современных тепловизионных приборов. - Казань: Из-во ФНПЦ НПО ГИПО, 2006. С. 286). Коэффициент излучения фона примем равным 0,92 (см. Р. Хадсон. Инфракрасные системы. - М.: Мир / Под ред. Н.В. Васильченко. 1972. С. 27). Тогда радиационный контраст поверхности объекта (по формуле (5)) с предлагаемым устройством составит ~5,6 K, а для прототипа - ~18 K. Таким образом, имеет место уменьшение радиационного контраста по сравнению с прототипом более чем в 3 раза даже для минимальной критической температуры, необходимой для изменения цвета у термокрасок.For definiteness, we assume that the background temperature is 18 ° C, the surface temperature of the object with the proposed masking device is 25 ° C, its emissivity is 0.5. The surface temperature of the object with the camouflage device proposed in the prototype is 50 ° C (minimum critical temperature, see table 1), its emissivity is 0.5 (the same as in the proposed device). The value of η for the observation conditions of an object located in an open area under continuous cloud cover is 5 (see Ivanov V.P., Kurt V.I., Ovsyannikov V.A., Filippov V.L. Modeling and evaluation of modern thermal imaging devices . - Kazan: Because of the Federal Scientific and Practical Center for Scientific Research and Production Organizations of Hypo, 2006. P. 286) We assume that the background emissivity is 0.92 (see R. Hudson. Infrared Systems. - M.: Mir / Ed. By N.V. Vasilchenko. 1972. P. 27). Then the radiation contrast of the surface of the object (according to formula (5)) with the proposed device will be ~ 5.6 K, and for the prototype ~ 18 K. Thus, there is a decrease in radiation contrast in comparison with the prototype by more than 3 times even for the minimum critical temperature required for color changes in thermal paints.
Расширение диапазона условий применения устройства в видимом диапазоне длин волн по сравнению с прототипом достигается тем, что яркость покрытия может меняться от минимального значения (практически черного) при подаче управляющего сигнала, обеспечивающего большую плотность электрохромного материала, до высоких яркостей свечения (электрохромный материал полностью прозрачен), позволяющих устранить дефицит освещенности затененных поверхностей объекта. В то же время используемые в прототипе термочувствительные краски могут обеспечит только ограниченный диапазон яркостей, определяемый температурой нагрева. В предлагаемом устройстве это реализуется путем использования люминесцентных красок, которые обладают свойствами свечения за счет поглощения излучения в одной области спектра и трансформации его в другую область спектра (см. Красовицкий В.М., Болотин В.М. Органические люминофоры. М.: Химия. 1984).Expanding the range of conditions for using the device in the visible wavelength range compared with the prototype is achieved by the fact that the brightness of the coating can vary from a minimum value (almost black) when a control signal is applied that provides a high density of the electrochromic material to high luminance brightness (the electrochromic material is completely transparent) , allowing to eliminate the deficit of illumination of the shaded surfaces of the object. At the same time, the thermosensitive paints used in the prototype can provide only a limited range of brightness, determined by the heating temperature. In the proposed device, this is realized by using luminescent paints, which have luminous properties due to the absorption of radiation in one region of the spectrum and its transformation into another region of the spectrum (see Krasovitsky V.M., Bolotin V.M. Organic phosphors. M: Chemistry . 1984).
Использование заявляемого устройства позволит устранить демаскирование объекта в инфракрасном диапазоне длин волн за счет снижения радиационного контраста объекта более чем в три раза и расширить диапазон условий применения устройства для маскировки в видимом диапазоне длин волн за счет использования люминесцентных красок, обладающих повышенными яркостями свечения, и, следовательно, повысить эффективность маскировки.Using the inventive device will eliminate the unmasking of the object in the infrared wavelength range by reducing the radiation contrast of the object by more than three times and expand the range of conditions for using the device for masking in the visible wavelength range due to the use of luminescent paints with increased brightness, and therefore , increase the effectiveness of camouflage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014116935/12A RU2552978C1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Device for adaptive masking of objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014116935/12A RU2552978C1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Device for adaptive masking of objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2552978C1 true RU2552978C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53295175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014116935/12A RU2552978C1 (en) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Device for adaptive masking of objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552978C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617157C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-04-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device for adaptive masking objects |
| RU2749678C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-06-16 | Ахмеджан Атаханович Аллаберганов | Adaptive camouflage coverall with optical elements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2007687C1 (en) * | 1992-02-19 | 1994-02-15 | Мельниченко Александр Сергеевич | Camouflaging cover |
| RU2309363C2 (en) * | 2005-09-20 | 2007-10-27 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Method for adapting camouflage of objectives |
| RU2313056C1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-12-20 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Device of object adaptive camouflage |
| RU2490582C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-08-20 | Иван Михайлович Кочетков | Khakir-33 |
-
2014
- 2014-04-25 RU RU2014116935/12A patent/RU2552978C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2007687C1 (en) * | 1992-02-19 | 1994-02-15 | Мельниченко Александр Сергеевич | Camouflaging cover |
| RU2309363C2 (en) * | 2005-09-20 | 2007-10-27 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Method for adapting camouflage of objectives |
| RU2313056C1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-12-20 | Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт | Device of object adaptive camouflage |
| RU2490582C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-08-20 | Иван Михайлович Кочетков | Khakir-33 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617157C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-04-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device for adaptive masking objects |
| RU2749678C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-06-16 | Ахмеджан Атаханович Аллаберганов | Adaptive camouflage coverall with optical elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pan et al. | Multi-band middle-infrared-compatible camouflage with thermal management via simple photonic structures | |
| US6338292B1 (en) | Thermal and visual camouflage system | |
| Denton et al. | The angular distribution of the light produced by some mesopelagic fish in relation to their camouflage | |
| US20170336173A1 (en) | Adaptive camouflage device, system, method and camouflage apparatus | |
| Salmon | Outdoor passive millimeter-wave imaging: Phenomenology and scene simulation | |
| CN112714880B (en) | Interconnected lens material arranged as lens sheet for improved camouflage | |
| RU2552978C1 (en) | Device for adaptive masking of objects | |
| Kastek et al. | Multispectral and hyperspectral measurements of soldier's camouflage equipment | |
| CN105241554A (en) | Non-point source blackbody type radiation source under outfield condition and calibration method thereof | |
| Guo et al. | Active hyperspectral imaging with a supercontinuum laser source in the dark | |
| Vollmer et al. | Atmospheric optics in the near infrared | |
| RU2617157C1 (en) | Device for adaptive masking objects | |
| CN114993470B (en) | Method and system for constructing short, medium and long wave infrared spectrum dictionary | |
| Salman et al. | Passive frequency conversion of ultraviolet images into the visible using perovskite nanocrystals | |
| Ciocca et al. | By the light of the silvery moon: fact and fiction | |
| Richards et al. | Measurements of SWIR backgrounds using the swux unit of measure | |
| Eisner et al. | Spectral radiance of sky and terrain at wavelengths between 1 and 20 μ. III. terrain measurements | |
| US10560995B2 (en) | Configuration of the intensity of the light sources composing a lighting system | |
| Richards | IR imaging optics meet varied needs | |
| Hagen | Review of thermal infrared polarimetry, part 2: experiment | |
| Sundberg et al. | Full spectrum simulation of partly cloudy scenes | |
| Cavanillas | The role of color and false color in object recognition with degraded and non-degraded images | |
| Vollmer et al. | Seeing better in nature: contrast enhancement by near infrared imaging | |
| Rees et al. | 8—SOME OBSERVATIONS UPON THE EFFECT OF COLOUR ON THE ABSORPTION AND EMISSION OF RADIATION BY A TEXTILE FABRIC | |
| CN202547506U (en) | Active digital camouflage stealth device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160426 |