Содержание к диссертации
Введение
1. Оптико-электронный координатор цели 11
1.1. Обзор существующих систем самонаведения 11
1.2. Оптико-электронный координатор цели как подсистема системы наведения 23
1.3. Элементы конструкции оэкц 27
1.4. Целевая функция оэкц 31
1.5. Обзор систем автоматизации проектирования оптической и гироскопической подсистем оэкц 33
1.6. Выводы 37
2. Математическая модель оптико- электронного координатора цели 38
2.1. Задачи энергетического расчета оптико-электронного координатора цели 38
2.2. Параметры внешней среды 39
2.2.1. Распространение излучения в атмосфере 39
2.2.2. Поглощение излучения в земной атмосфере 40
2.2.3. Рассеяние излучения в атмосфере 42
2.3. Оптическая система 43
2.3.1. Свойства оптической системы 43
2.3.2. Функция рассеяния оптической системы 45
2.3.3. Оптическая передаточная функция 47
2.3.4. Потери потока в оптической системе 50
2.4. Энергетический расчет ОЭКЦ 51
2.4.1. Вероятность обнаружения цели на фоне помех 51
2.4.2. Энергетическое уравнение ОЭКЦ 53
2.5. Гиросистема 55
2.6. Учет динамического режима оптико-электронного координатора цели 61
2.7. Функциональные взаимосвязи подсистем и их влияние на целевую функцию ОЭКЦ 66
2.8. Выводы 75
3. Оптико-электронный координатор цели как объект проектирования 76
3.1. Системотехническая схема проектирования оптико-электронного координатора цели 76
3.2. Особенности синтеза гиросистемы в составе оптико-электронного координатора цели 77
3.3. Особенности выбора приемника излучения в составе оптико-электронного координатора цели 80
3.4. Особенности синтеза оптической системы в составе гиросистемы 81
3.4.1. Учет аберраций оптической системы 81
3.4.2. Линзовая оптическая система 87
3.4.3. Зеркально-линзовая оптическая система 90
3.5. Определение значения целевой функции оптико-электронного координатора цели 92
3.6. Выводы по третьему разделу 95
4. Автоматизация процесса проектирования и моделирования на ЭВМ 97
4.1. Описание программного комплекса 97
4.2. Алгоритмическое описание конструктивных параметров оптико-электронного координатора цели 99
4.3. Результаты моделирования 101
4.4. Выводы 107
Заключение 109
Список литературы 111
- Оптико-электронный координатор цели как подсистема системы наведения
- Функциональные взаимосвязи подсистем и их влияние на целевую функцию ОЭКЦ
- Особенности синтеза гиросистемы в составе оптико-электронного координатора цели
- Алгоритмическое описание конструктивных параметров оптико-электронного координатора цели
Введение к работе
Появившиеся в середине XX века оптико-электронные системы (ОЭС) достаточно быстро нашли применение в самых широких областях жизнедеятельности человека. Наиболее широкое распространение ОЭС получили в военной области, главным образом, в системах самонаведения. Развитие научных исследований в области оптоэлектроники, постоянное обновление элементной базы, обусловленное научно-техническим прогрессом, а также постоянно возрастающие требования к качеству и точности систем самонаведения, привели к появлению достаточно большого числа проектно-конструкторских решений этих систем. Современные оптико-электронные системы наведения являются сложными оптико-гироскопическими информационно-измерительными системами.
Одним из широко используемых классов оптико-электронных систем наведения являются оптико-электронные координаторы цели (ОЭКЦ), выполняющие функции поиска и захвата цели, а также ее сопровождение.
Разработкам систем самонаведения и их подсистем посвящены фундаментальные работы Л.П. Лазарева, А.А. Бабаева, Л.З. Криксунова, И.Ф. Усольцева, А.К. Неусыпина, М.М. Мирошникова, Ю.Г. Якушенкова, А. Локка и ряда других ученых. Однако в открытой литературе практически отсутствует единое аналитическое описание оптической и гироскопической систем, входящих в состав ОЭКЦ, что не позволяет в полной мере оценить их взаимное влияние на параметры подсистем, и, как следствие, на показатели качества всей системы в целом.
Это не позволяет получить оптимальные соотношения между конструктивными параметрами подсистем ОЭКЦ. Наличие таких соотношений позволит более точно определить целевую функцию ОЭКЦ на системотехническом уровне проектирования как систему параметрических
7 уравнений и неравенств относительно заданных в техническом задании параметров.
Рассматривая проблему разработки оптико-электронных систем наведения, нельзя не отметить отсутствие единого информационного подхода к проектированию как оптических, так и гироскопических узлов оэкц.
Таким образом, актуальность темы определяется повышением качества проектирования ОЭКЦ на основе оценки взаимного влияния входящих в его состав оптической и гироскопической подсистем.
Цель работы заключается в разработке методики определения конструктивных параметров оптической и гироскопической подсистем в составе ОЭКЦ с позиционно-чувствительным фотоприемником
Для достижения поставленной цели необходимо в диссертационной работе решить следующие задачи:
Разработать математическое описание ОЭКЦ.
Составить целевую функцию ОЭКЦ с учетом взаимного влияния оптической и гироскопической подсистем и условий ослабления излучения атмосферой и определить параметры целевой функции ОЭКЦ.
3. Разработать методику выбора параметров подсистем ОЭКЦ и расчета основных конструктивных параметров подсистем ОЭКЦ.
4. Создать программное обеспечение автоматизации процесса проектирования ОЭКЦ.
Методы исследования. При решении сформулированных задач использовались методы системного анализа, теории проектирования систем, теории гироскопов, теории оптико-электронных систем, теории объектно-ориентированного программирования, методы объектно-ориентированного хранения данных.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: 1. Методика определения конструктивных параметров ОЭКЦ.
2. Целевая функция ОЭКЦ, определяющая параметры подсистем ОЭКЦ в соответствии с техническим заданием.
3. Математическое описание ОЭКЦ с учетом взаимного влияния оптической и гироскопической подсистем и ослабления излучения атмосферой.
Практическая ценность работы и реализация полученных результатов. В результате исследований было выполнено научное обобщение вопросов, связанных с системным проектированием ОЭКЦ, разработано программное обеспечение автоматизации процесса проектирования ОЭКЦ на базе методик выбора и расчета параметров его подсистем, а также сформулированы задачи дальнейшего исследования.
Основные результаты работы были использованы в НИР «Программа сотрудничества Министерства образования Российской Федерации и Министерства обороны Российской Федерации по направлению «Научно-инновационное сотрудничество», внедрены в ФГУП ГНПП «Сплав» в виде программного обеспечения, а также используются в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности 190700 «Оптико-электронные системы» в виде разработанного виртуального лабораторного практикума.
Апробация работы. Материалы работы обсуждались на научно-технической конференции "Проблемы проектирования и производства систем и комплексов" в Тульском государственном университете в 1999 г.; на Международной научно-технической конференции "Проблемы проектирования и производства систем и комплексов" в Тульском государственном университете в 2001 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 статей.
Во введении содержится обоснование актуальности темы исследований, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, дано краткое изложение результатов по основным разделам.
Первый раздел носит постановочный характер. В нем проведен военных комплексов и боеприпасов с системами самонаведения и приведены тенденции развития систем самонаведения; показана область применения ОЭКЦ; приведена структура и основные типы конструктивных элементов координатора цели. Обоснован выбор объекта исследования. Также проанализированы существующие методы и средства проектирования координаторов цели. Сделан вывод о необходимости оценки взаимного влияния оптической и гироскопической подсистем систем на целевую функцию ОЭКЦ и создания единого информационного подхода к проектированию координатора цели, что определило выбор предмета исследования.
Во втором разделе составлено математическое описание формирования изображения цели на четырехсекторном позиционно-чувствительном фотоприемнике с учетом влияния внешней среды, определены энергетические характеристики ОЭКЦ. Проведено исследование работы координатора цели в динамическом режиме и оценка взаимного влияния оптической и гироскопической подсистем на точность определения координат ОЭКЦ. Установлено, что объединяющим параметром для оптической и гироскопической подсистем в составе ОЭКЦ является диаметр входного зрачка оптической системы. На основе анализа составленного математического описания сформулирована целевая функция ОЭКЦ.
В третьем разделе приведены особенности синтеза оптической системы и гиросистемы на основе составленной целевой функции ОЭКЦ. Даны рекомендации по выбору параметров позиционно-чувствительного фотоприемника. На основе анализа конструктивных схем, определены значения целевых функций оптической и гироскопической подсистем ОЭКЦ и сформулирована методика определения параметров ОЭКЦ.
Четвертый раздел посвящен организации единого информационного подхода к проектированию ОЭКЦ. На основе разработанной методики спроектирован программный комплекс, обеспечивающий не только расчет
10 параметров ОЭКЦ, но и информационное сопровождение процесса проектирования ОЭКЦ. Приведены результаты имитационного моделирования ОЭКЦ в составе системы самонаведения изделия «Китолов-2М».
В заключении сформулированы основные результаты работы.
Оптико-электронный координатор цели как подсистема системы наведения
Для этого снаряд оснащен двумя разнесенными на 180 градусов датчиками миллиметрового диапазона, с помощью которых он, вращаясь, «просматривает» местность вдоль траектории полета и осуществляет захват цели. В настоящее время управляемые артиллерийские снаряды представлены также американскими М836 SAD ARM, ERGP, CGSP, германскими EFRAM и EPHRAG и другими. В основном калибр снарядов составляет 155мм и 203,2мм, дальность полета варьируется от 16 до 40 км. Отметим, что эти снаряды укомплектовываются как радиолокационными, так и инфракрасными ГСН, однако предпочтение отдается последним.
С начала 80-х годов прошлого века западные страны приступили к разработке еще одного класса управляемых снарядов - управляемых мин калибра 81-120 мм, выстреливаемых из штатных минометов. Американская разработка - 106,7-мм мина GAMP оснащенная двухспектральной инфракрасной ГСН, не нашла широкого применения в армии США, более успешна судьба разработок Великобритании, Германии и Швеции. Так, английская мина «Merlin» имеет активную радиолокационную ГСН, работающую в миллиметровом диапазоне волн. Германская 120-мм управляемая мина «Bussard» снабжена полуактивной лазерной ГСН. 120-мм управляемая мина «Striks» (Швеция) оснащена инфракрасной ГСН, а также двигателями, осуществляющими коррекцию полета на конечной траектории полета на участке самонаведения. Стрельба этой миной ведется по обычным правилам, но без пристрелки. Наведение ее на цель осуществляется на конечном участке траектории полета, то есть после захвата ГСН теплового излучения цели. Усовершенствованный метод обработки сигналов инфракрасного излучения позволяет устранить возможные случаи самонаведения на уже пораженную цель. Дальность полета управляемых мин достигает 10 км.
Одним из широко распространенных довольно эффективных и перспективных огневых средств сухопутных войск являются реактивные системы залпового огня (РСЗО). После появления специальных кассетных боевых частей, РСЗО стали эффективным средством стрельбы не только по площадным целям, но и по точечным. Система MLRS (США), являющаяся в настоящее время одной из наиболее совершенных РСЗО, позволяет поражать цели на дальности от 40 до 100 км (в зависимости от типа ракеты) при калибре 240 мм. Боевая часть оснащена боевыми элементами с ГСН и работающими в режиме самонаведения на конечном участке траектории (полуактивное наведение). Подобной боевой частью оснащены и ракеты комплекса LARS-2 (Германия). Отмечается также, что использование систем самонаведения в десятки раз повышает вероятность поражения цели.
По мнению военных обозревателей как западных стран, так и России, особое внимание следует уделить использованию систем самонаведения на противотанковых ракетных комплексах (ПТРК). Основная часть состоящих на вооружении ПТРК, работают по полуавтоматическому наведению на цель, то есть оператор наводит прицел на цель, а система связи наземной аппаратуры выдает команды управления на ракету, что соответствует концепции «вижу и стреляю» [шип]. Одним из современных ПТРК, разработанных в США является комплекс ATGW3/LR, который пришел на смену тяжелым комплексам «Hosh», «Tow», «Swingfire». На ракете установлена инфракрасная ГСН с мозаичным приемником, работающим в диапазоне 10-12 мкм и микропроцессором для обработки принимаемых сигналов и выработки команд управления полетом. Цель захватывается ГСН в процессе прицеливания. После пуска ГСН осуществляет сопровождение цели и автоматическое наведение на нее ПТУР. Кроме того, вертолетный вариант комплекса совместим с оптико-электронной системой разведки TADS/PNVS. К подобному типу ПТРК, использующие систему самонаведения на базе инфракрасной ГСН относятся комплексы «Hellfire» (США) и «Atlas» (Великобритания). Возвращаясь к авиационному оружию, большое развитие в последние десятилетия получили управляемые авиационные бомбы (УАБ). Согласно сообщениям в открытой печати, если обычные авиационные бомбы при сбросе их с самолета-носителя с высоты 10-14 км имеют круговое вероятное отклонение 500-650 м, то у УАБ эта величина не превышает нескольких метров, а для отдельных высокоточных моделей -десятые доли метра.
В США развитие УАБ шло в направлении создания боеприпасов специальной конструкции на базе штатных фугасных авиабомб и модульной конструкции. Первая УАБ «Wally-1» МК1 была оснащена телевизионной ГСН, которая обеспечивала наведение бомбы на оптически контрастные объекты. После захвата и устойчивого сопровождения цели УАБ сбрасывалась и самостоятельно наводилась на цель, что позволяло экипажу в дальнейшем не вмешиваться в процесс наведения. Однако существенные ограничения на условия применения данной УАБ привели к появлению УАБ второго поколения «Wally-2» МК5, а затем и МК13. Использование телевизионно-командной системы наведения позволило экипажу осуществлять бомбометание по целям с известными координатами. Появившиеся в 70-х годах в рамках программы «Pave way» УАБ BVI-10, BVI-11, BVI-12 оснащались ГСН, работающей в полу активном режиме наведения. В режиме боевого применения обнаруженная оператором цель подсвечивается лазерной станцией подсветки, размещенной на борту самолета. ГСН регистрирует отклонение линии визирования и выдает команды управления. Считается, что по сравнению с УАБ с телевизионной ГСН, УАБ с лазерным наведением могут применяться по целям с меньшим оптическим контрастом, а по конструктивному исполнению эта система проще и дешевле. Однако наиболее существенным недостатком применения УАБ такой конструкции является необходимость постоянной подсветки цели вплоть до попадания бомбы в цель.
Функциональные взаимосвязи подсистем и их влияние на целевую функцию ОЭКЦ
Естественно, что в современный век информационных технологий использование современных аппаратных и программных средств позволяет повысить скорость проектирования, а доступ к различным базам данных готовых конструкторских решений - повысить качественную составляющую разработок [1].
До сих пор автоматизированное проектирование достигло наибольших успехов в основном в рутинных задачах разработки чертежной документации и в так называемых инженерных расчетах, где требуется высокая производительность стандартных вычислений [28]. Значительно слабее достижения там, где проектная информация должна получаться путем физических измерений или с помощью макетной и экспериментальной отработки [23]. Именно для последних процессов характерны высокая доля материальных затрат проектирования и сравнительно низкий уровень автоматизации работ. Вполне объяснимо, что такая неравномерность автоматизации связана с постепенным и трудоемким накоплением как рутинных, так и более сложных форм инженерного опыта и знаний в компьютерных системах проектирования [17, 27, 28]. При этом обширность и разнообразие экспериментальных знаний не позволяет накапливать их в компьютерных базах столь же быстро, как в случае теоретических знаний [92].
Таким образом, современное компьютерное автоматизированное проектирование идет по пути быстрого расширения исследуемого поля вариантов проектных решений и одновременно выдвигает более жесткие требования к снижению затрат на проработку каждого варианта. При этом уже достигнут определенный рубеж, когда автоматизация существенно ускорила разработку проектной документации, но практически не затронула большие разделы проектных работ, требующие значительных затрат материальных ресурсов [28].
Мировой рынок систем автоматизированного проектирования (САПР, или следуя международной терминологии, CAD) можно условно разделить на два класса [1]: -универсальные CAD-системы; -узкоспециализированные CAD-системы. В свою очередь, универсальные CAD-системы можно разделить на 3 сегмента: системы нижнего, среднего и высшего уровней. Подобное деление обусловлено функциональностью, стоимостью и, как следствие, распространенностью этих систем [1,18,28]. Системы нижнего уровня (AutoCAD, Компас) специализируются на подготовке чертежей и документации на проектируемое изделие, причем функции моделирования у пакетов данного сегмента отсутствуют [1]. Системы высшего уровня (Unigraphics, CATIA, Рго/ЕпІпеег)позволяют полностью автоматизировать весь процесс проектирования от идеи до практической реализации, однако системы данного уровня являются дорогостоящими, требовательны к ресурсам вычислительной техники. Кроме того, из-за высокой сложности САПР высшего уровня (современные CAD-системы содержат до нескольких тысяч(!) команд даже в базовой поставке), их освоение может растягиваться на неопределенный срок. Кроме того, мощные САПР дают наибольший эффект при их сквозном использовании на каждом этапе проектирования и производства, иначе самое слабое неавтоматизированное звено сведет на нет достижения в остальных областях. Это обстоятельство делает автоматизацию проектных работ весьма дорогостоящей и, зачастую, практически малоэффективной [28]. Наиболее широкое распространение получили системы среднего уровня, впервые появившись на рынке с начала 90-х годов. CAD-системы среднего уровня переняли у систем высшего уровня неплохие возможности твердотельного и поверхностного моделирования, у систем низшего уровня — открытость интерфейса, невысокую потребность в ресурсах вычислительной техники и доступную цену, что и обусловило их широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом [27, 28]. На первый взгляд кажется, что использование систем среднего уровня позволяет полностью решить проблему автоматизации проектирования таких устройств как ОЭКЦ. Все системы среднего уровня используют технологию твердотельной геометрии в сочетании с граничным представлением объектов, используемые для получения трехмерных моделей. Средства фотореалистического тонирования и быстрого создания прототипов изделий обеспечивают реализацию инженерных идей. Проектирование, конструирование, выпуск чертежей, структурный и кинематический анализ, подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ осуществляются в единой среде. В систему обычно встроены готовые библиотеки стандартных элементов [56]. Однако в большинстве случаев проектирования оптико-электронных систем самонаведения предлагаемый набор функций универсальных пакетов является недостаточным, и приходится обращаться к специализированным пакетам САПР [41]. Исходя из определения целевой функции (1.4) и (1.5) ОЭКЦ, специализированные пакеты должны решать следующие задачи [20,21]: - проектирование оптической части системы; - проектирование гироскопической части системы; При этом, как уже отмечалось, проектирование оптической и гироскопической подсистем ОЭКЦ является взаимосвязанным процессом. На сегодняшний день существуют многофункциональные пакеты САПР оптики как отечественного производства («OPAL»), так и зарубежного («Zemax», «OptiCad», «LensDesign») [1]. Наличие в них обширного каталога как конструктивных оптических материалов, сложные вычисления, ориентированные на применение современных аппаратных средств позволяют полностью автоматизировать процесс разработки оптической системы. Гиросистема относится к приборам электромеханического класса, и существующие пакеты САПР (напр. AutoCad, Компас и многие другие), ориентированые на проектирование широкого круга механических систем, позволяют автоматизировать проектирование гироприборов, но только в статическом режиме. Для анализа динамического режима работы проектировщик вынужден осваивать специализированные математические пакеты (MathCad, MatLab и др.) [25]. Таким образом, отсутствие единого информационного подхода к проектированию ОЭКЦ на основе использования современного аппаратного и программного обеспечения является сдерживающим фактором в разработке и модернизации ОЭКЦ.
Особенности синтеза гиросистемы в составе оптико-электронного координатора цели
Сферическая аберрация ведет к тому, что параллельные световые лучи, проходящие через край линзы, сливаются в фокальной точке ближе к линзе, чем световые лучи, проходящие через центр линзы. Точечное изображение, подвергающееся влиянию сферической аберрации, с резкостью образует лучи света возле оптической оси, однако на него влияет засветка от периферических световых лучей (эта засветка также называется ореолом, а его радиус называют поперечной сферической аберрацией). В результате этого сферическая аберрация влияет на всю площадь изображения, от центра до его краев [5].
Кома или коматическая аберрация вызывает сведение световых лучей, поступающих на край ОС под каким-то углом, в форме кометы, а не в форме желаемой точки. Кома увеличивается по мере увеличения угла главного луча и ведет к снижению контрастности по краям изображения [5].
При ОС, скорректированной на сферическую и коматическую аберрацию, точка объекта на оптической оси будет точно воспроизведена как точка в изображении, но точка объекта, расположенная вне оптической оси, появится не как точка в изображении, а скорее как затемнение или как линия. Такой тип аберрации называется астигматизмом. Другими словами, лучи света в меридиональной плоскости и лучи света в сагиттальной плоскости находятся в различном положении, поэтому эти две группы лучей не соединяются в одной точке [5,79].
Кривизна поля изображения это явление, ведущее к тому, что плоскость образования изображения становится изогнутой как внутренняя часть мелкой чаши, мешая ОС формировать плоское изображение плоского объекта. Когда центр изображения находится в фокусе, его края находятся не в фокусе, а когда края в фокусе, центр бывает не в фокусе. На степень кривизны поля изображения в большой мере влияет метод, используемый для корректировки астигматизма.
Одно из требований к идеальной ОС состоит в том, что изображение объекта, образуемое ОС, должно иметь ту же форму, что и сам объект. Дисторсия ведет к тому, что прямые линии становятся кривыми (искаженными) на изображении, в результате чего не соблюдается это идеальное условие. Искажение, растягивающее (+) форму по диагонали, называется подушкообразной (положительной) дисторсией, а то, которое сжимает (-) форму по диагонали, называется бочкообразной (отрицательной) дисторсией [5,9]. Аберрации вносят искажения на ФРТ ОС. Их проявляется в том, что часть энергии из центрального максимума переходит в кольца. В результате в центральном максимуме остается около 60-70 вместо 84, при этом размеры центрального максимума сохраняются, а интенсивность в центре уменьшается (рис.3.4) [5, 71, 95].
При дальнейшем увеличении аберраций сходство ФРТ с безаберрационной полностью теряется, и ее форма определяется картиной поперечных аберраций (точечной диаграммой) [79]. Практически вся энергия из центрального максимума перекачивается в кольца (в центральном максимуме остается меньше 40 энергии). Однако при этом сохраняется дифракционный узор с шагом 0.5 в канонических координатах (рис. 3.7) [5, 53].
Значение числа Штреля находится в пределах 0 St 1, энергия в кольца перекачивается в таком же соотношении. Если St = l- оптическая система безаберрационная, если St 0.8 - ОС условно можно считать безаберрационной [9, 72, 79]. Существующий ряд других критериев оценки аберраций приведен в [5,9,59,72,79].
В разделе 1.3. установлено, что качестве ОС в составе ОЭКЦ наиболее широко используются линзовые и зеркально-линзовые ОС. Далее рассмотрим эти два типа более подробно при допущении, что в режиме слежения углы рассогласования цели и линии ОС малы, следовательно, основное влияние на качество изображения цели вносит сферическая аберрация [30]. Общий вид линзовой системы, применяемой в ОЭКЦ, представлен на рис .3.8 [33,71].
Алгоритмическое описание конструктивных параметров оптико-электронного координатора цели
На основе проведенных исследований был разработан программный комплекс «Расчет ОЭКЦ». Основное функциональное назначение программного комплекса - организация единого информационного пространства при проектировании оптической и гироскопической подсистем ОЭКЦ [20,21]. Он включает в себя следующие модули (рис. 4.1): модуль определения оптимального значения целевой функции ОЭКЦ исходя из заданных технических требований к системе; модуль энергетического расчета ОЭКЦ; модуль расчета оптической системы; модуль расчета гиросистемы. В качестве модуля расчета оптической системы используется широко распространенный комплекс «ZEMAX». В его задачу входит получение вида пятна рассеяния на фотоприемнике и подбор конструктивных элементов ОС. В задачи модуля расчета гиросистемы входят: выбор конструктивной схемы; расчет массо-инерциальных характеристик ОЭКЦ и расчет динамики гироскопа, параметров и характеристик движения изображения цели на фотоприемнике [19].
Модуль информационной поддержки проектирования включает в себя базу данных, содержащую каталог решений подсистем ОЭКЦ и систему определения оптимальных параметров оптической и гироскопической подсистем на базе разработанных методик выбора их параметров [14, 20, 21, 88].
Автоматизированная система построена на базе интернет-технологий и позволяет организовать доступ к информации с использованием глобальной сети [17, 18, 21]. Технические требования к работе комплекса: компьютер класса не ниже Pentium, 64 Mb Ram, Windows 98/Me/Nt/2000/Xp.
Комплекс позволяет проводить как проектирование новых конструкций, так и моделировать существующие для определения оптимальных параметров оптической и гироскопической подсистем в составе ОЭКЦ. Для этого был составлен алгоритм геометрического описания ОЭКЦ. 4.2. Алгоритмическое описание конструктивных параметров оптико-электронного координатора цели
Геометрическое представление пространственных тел и конструкций ОЭКЦ основывается на строго иерархическом принципе, и может быть представлено, в общем случае, в виде некоторой иерархической структуры [24, 26, 28]. Моделируемый объект, представляется системой подчиненных геометрических примитивов, наверху которой находятся объемы, а внизу - точки и их пространственные координаты. При построении модели любой промежуточный уровень между объектом и точками может отсутствовать, т.е. могут существовать модели, заданные только совокупностью точек или кривых или поверхностей. Однако в модели, заданной совокупностью высших примитивов, для их описания всегда присутствует полный набор низших примитивов (рис 4.2) [27, 29].
Таким образом, для того, чтобы полностью описать геометрическую структуру ОЭКЦ, достаточно задать координаты характерных точек и по соответствующим алгоритмам провести построение пространственной модели для проведения последующих расчетов. Учитывая, что практически все конструктивные элементы ОЭКЦ представляют собой тела вращения или могут быть аппроксимированы ими с высокой точностью, характерные точки достаточно выбрать на плоскости XOY [20]. Для перехода от пространственной модели к материальной достаточно задать плотность каждого объема. При этом, в случае разнородности материала в объеме, достаточно внутри объема установить характерные точки на границе материалов с указанием плотности для каждого элемента объема. При этом пустоты и полости в элементах ОЭКЦ рассматриваются как элементы объема с отрицательным значением плотности [21].
Первоначальным этапом расчета проектируемой системы является расчет массо-инерционных характеристик ОЭКЦ. Все тела вращения можно рассматривать как совокупность элементов цилиндра, усеченного конуса и шара [20]. Сложное тело вращения разбиваются элементы плоскостями, перпендикулярными к оси вращения, по х-координате характерных точек, приняв ее и две любые взаимно перпендикулярные и перпендикулярные ей оси за координатные. При этом вводится классификация элементов ОЭКЦ по конструктивной принадлежности к гиросистеме, т.е. внутренняя рамка, наружная рамка, ротор, и прочие элементы, не входящие в гиросистему [68].
