DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-10-26-40
УДК: 535.34
Research of the line-of-sight stabilization error in scanning optical-electronic surveillance systems
Full text on elibrary.ru
Чехов М.А., Маркушин Г.Н., Чиванов А.Н., Коротаев В.В., Рыжова В.А. Исследование погрешности стабилизации линии визирования в сканирующих оптико-электронных системах наблюдения // Оптический журнал. 2025. Т. 92 № 10. С. 26–40. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-10-26-40
Chekhov M.A., Markushin G.N., Chivanov A.N., Korotaev V.V., Ryzhova V.A. Research of the line-of-sight stabilization error in scanning optical-electronic surveillance systems [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 10. P. 26–40. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-10-26-40
Subject of study. Error in stabilization of the line of sight of scanning optical-electronic surveillance systems. Aim of study. Reducing the error in stabilizing the line of sight of optical-electronic surveillance systems to a level not exceeding 5 arcsec under the influence of broadband random vibration and angular oscillations of the carrier by improving the kinematic scheme and electrical control circuit of the stabilization system drives. Methods. Computer modeling of the sight line stabilization system of optical-electronic surveillance systems. Experimental studies of the errors in stabilizing the line of sight of the channels of the optical-electronic system located on a single stabilized platform. Main results. Experimental studies of the kinematic schemes for constructing stabilization systems have shown that devices with gyrostabilized elevation and azimuth tracking drives provide a minimum error in stabilizing the lines of sight of the system channels in azimuth and elevation angle not exceeding 5 arcsec. under the influence of mechanical linear vibrations in the frequency range from 1 to 2000 Hz and angular oscillations in the frequency range from 0.1 to 5 Hz. Practical significance. The results can be used in the development of scanning optical-electronic systems for various purposes.
optical-electronic surveillance system, line of sight, stabilization error, sinusoidal oscillation stand, error assessment method
OCIS codes: 120.2440, 040.7190, 230.0040, 010.1320
References:- Денисов А.В., Попов В.В., Логунов С.В., Карев П.В. Оптико-электронный комплекс детального наблюдения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 1. № 1. С. 24–31. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2020-20-1-24-31
Denisov A.V., Popov V.V., Logunov S.V., Karev P.V. Optical-electronic complex of detailed surveillance // Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2020. V. 20. № 1. P. 24–31 (in Russian). https://doi.org/10.17586/2226- 1494-2020-20-1-24-31
- Yun-Han Chang, Shang-Yen Tsai, Chi-Wai Chow, Chih-Chun Wang, Deng-Cheng Tsai, Yang Liu, and Chien-Hung Yeh. Unmanned-aerial-vehicle based optical camera communication system using light-diffusing fiber and rolling-shutter image-sensor // Optics Express. 2023. V. 31. Iss. 11. P. 18670–18679. https://doi.org/10.1364/OE.492547
- Буслов И.А., Гордеев А.Е., Доррер Г.А., Кобыжакова С.В., Яровой С.В. Система управления борьбой с природными пожарами на базе беспилотных летательных аппаратов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2–3. С. 858–863.
Buslov I.A., Gordeev A.E., Dorrer G.A., Kobyzhakova S.V., Yarovoy S.V. Wildfire control system based on unmanned aerial vehicles [in Russian] // Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2016. V. 18. № 2–3. P. 858–863.
- Чернецкая И.Е., Спевакова С.В. Мультиспектральное оптико-электронное устройство для автономной мобильной платформы экологического мониторинга // Труды МАИ. 2020. Вып. № 114. https://doi.org/10.34759/trd-2020-114-14
Chernetskaya I.E., Spevakova S.V. Multispectral opticalelectronic device for an autonomous mobile platform for environmental monitoring // Proceedings of MAI. 2020. V. 114. https://doi.org/10.34759/trd-2020-114-14
- Маркушин Г.Н., Коротаев В.В., Кошелев А.В., Самохина И.А., Васильев А.С., Тимофеев А.Н., Васильева А.В., Ярышев С. Н. Двухдиапазонные оптико-электронные системы обнаружения субъектов браконьерского промысла // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 9. С. 36–48. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-09-36-48
Markushin G.N., Korotaev V.V., Koshelev A.V., Samokhina I.A., Vasilev A.S., Timofeev A.N., Vasileva A.V., Yaryshev S.N. Dual-band optoelectronic poaching detection systems [in Russian] // Journal of Optical Technology. 2022. V. 89(9). P. 528–536. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000528
- Шарафутдинов А.А., Имамутдинов С.А., Мухаметьянова А.Н., Табульдина А.Т., Маннанов Т.А. Применение беспилотных летательных аппаратов для дистанционного мониторинга окружающей среды // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2018. № 2. C. 99–116. https://doi.org/10.17122/ogbus-2018-2-99-116
Sharafutdinov A.A., Imamutdinov S.A., Mukhametyanova A.N., Tabuldina A.T., Mannanov T.A. Use of unmanned aerial vehicles for remote monitoring of the environment [in Russian] // Online publication "Oil and Gas Business". 2018. № 2. P. 99–116. https://doi.org/10.17122/ogbus-2018-2-99-116
- Балоев В.А., Бурдинов К.А., Карпов А.И., Кренев В.А., Смирнов А.Е., Яцык В.С. Методика разработки и испытаний систем управления и виброзащиты бортовых оптико-электронных приборов // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 3. С. 24–36. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-03-24-36
Baloev V.A., Burdinov K.A., Karpov A.I., Krenev V.A., Smirnov A.E.,. Yatsyk V.S. Technique for developing and testing the control and vibration-proofing systems of on-board optoelectronic devices // Journal of Optical Technology. 2021. V. 88(3). P. 131–140. https://doi.org/10.1364/JOT.88.000131
8. Маркушин Г.Н., Чехов М.А. Чиванов А.Н., Симановский М.М., Коротаев В.В., Рыжова В.А. Стенд и методика исследования погрешностей стабилизации линии визирования в сканирующих оптико-электронных системах наблюдения // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 2. С. 76–86. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-76-86
9. Балоев В.А., Бурдинов К.А., Карпов А.И., Смирнов А.Е., Яцык В.C., Оценка допуска на точность стабилизации изображения бортовых автоматических оптико-электронных прицельных устройств // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 10. С. 58–67. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-10-58-67
Baloev V.A., Burdinov K.A., Karpov A.I., Smirnov A.E., Yatsyk V.S. Estimation of tolerance on the image stabilization accuracy of on-board automatic optoelectronic aiming devices // Journal of Optical Technology. 2022. V. 89(10). P. 600–606. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000600
10. Смирнов. В.А., Славгородский Д.А. Анализ конструктивных типов систем стабилизации и наведения оптической линии визирования // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. Вып. 9. С. 295–299.
Smirnov V.A., Slavgorodsky D.A. Analysis of design types of stabilization and guidance systems of the optical line of sight [in Russian] // Bulletin of Tula State University. Technical Sciences. 2020. № 9. P. 295–299.
11. Чехов М.А., Маркушин Г.Н., Дедков А.А., Кошелев А.В. Система стабилизации линии визирования оптических каналов. // Патент РФ № RU2831620С1. Бюл. 2024. № 35.
Chekhov M.A., Markushin G.N., Dedkov A.A., Koshelev A.V. System for stabilization line of sight of optical channels. // RF Patent № RU2831620С1. Bull. 2024. № 35.
12. Lan L., Jiang W., Hua F. Research on the sight line stabilization control technology of optronic mast under high oceanic condition and big swaying movement of platform // Sensors. 2023. V. 23. P. 3182. https://doi.org/10.3390/s23063182
13. Lu Y., Sun B., Mei G., Zhao Q., Wang Z., Gao Y., Wang S. Integrated analysis of line-of-sight stability of off-axis three-mirror optical system // Photonics. 2024. V. 11. P. 461. https://doi.org/10.3390/photonics11050461
14. Xia H., Xia H., Li J., Xia Y., Luo Y., Yuan L., Ma H., Wen P., Yuan W. Line-of-sight stabilization and high-precision target tracking technology of the Risley prism system on motion platforms // Actuators. 2025. V. 14. P. 240. https://doi.org/10.3390/act14050240
15. Tajdaran K., Dewell L.D., Jacoby M.S., Nordt A.A., Lou J.Z. Line-of-sight and wavefront error dynamic stability during coronagraphic imaging for a 6.7-meter inscribed diameter UVOIR segmented telescope with non-contact pointing and vibration isolation // Proc. SPIE 12180. Space Telescopes and Instrumentation 2022: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. 121802L (27 August 2022). https://doi.org/10.1117/12.2630343
16. Симановский М.М., Чиванов А.Н., Дедков А.А., Маркушин Г.Н., Кошелев А.В. Стенд синусоидальных колебаний // Патент RU № 2823550. 2024.
Simanovsky M.M., Chivanov A.N., Dedkov A.A., Markushin G.N., Koshelev A.V. Sinusoidal oscillation stand // Patent RU № 2823550 C1. 2024.
17. Чехов М.А., Чиванов А.Н., Дедков А.А., Маркушин Г.Н., Кошелев А.В. Способ оценки параметров стабилизации оптико-электронных систем // Патент РФ №RU2827493C1. Бюл. 2024. № 35.
Chekhov M.A., Chivanov A.N., Dedkov A.A., Markushin G.N., Koshelev A.V. Method for estimating stabilization parameters of optoelectronic systems // RF Patent №RU2827493C1. Bull. 2024. № 27.
18. Максин С.В., Рассохин В.А, Элинсон В.С., Уманский Б.М., Гилев Ю.В., Дегтярев Н.Г. Система оптического наблюдения // Патент RU № 2388662. 2010.
Maksin S.V., Rassokhin V.A., Elinson V.S., Umansky B.M., Gilev Yu.V., Degtyarev N.G. Optical observation system // Patent RU № 2388662. 2010.
19. Музыкантов А.В., Можаев Д. А., Королев В.С., Рыбкин А.А. Ракович Н.С. Сферический подшипник // Патент RU № 2563295. 2015.
Muzykantov A.V., Mozhaev D.A., Korolev V.S., Rybkin A.A., Rakovich N.S. Spherical bearing // Patent RU No. 2563295. 2015.
20. Дегтярев Г.Л., Файзутдинов Р.Н., Спиридонов И.О., Многокритериальный синтез робастного регулятора нелинейной механической системы // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19. № 11. С. 691–698. https://doi.org/10.17587/mau.19.691-698
Degtyarev G.L., Faizutdinov R.N., Spiridonov I.O. Multiobjective Robust Controller Synthesis for Nonlinear Mechanical System // Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie. 2018. V. 19(11). P. 691–698. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.19.691-698
21. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 768 с.
Besekersky V.A., Popov E.P. Theory of automatic control systems. [in Russian] Moscow: Nauka, 1975. 768 p.
22. Аппель П. Теоретическая механика. Т. 2. Динамика системы. Аналитическая механика / Аппель П. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1960. 487 с.
Appel P. Theoretical mechanics. V. 2. Dynamics of the system. Analytical mechanics [in Russian] / Appel P. M.: State Publishing House of Phys.-Math. Literature, 1960. 487 p.
23. Бурдинов К.А. Исследование системы автоматического управления стабилизации изображения бортовых оптико-электронных приборов наведения и слежения / Бурдинов К.А., Шашкина К.М., Шагхаей Эхсан // Advanced Engineering Research. 2022. Т. 22. № 2. С. 150–160. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2022-22-2-150-160
Burdinov K.A., Shashkina K.M., Ehsan Shaghaei. Investigation of ACS image stabilization of on-board optoelectronic guidance and tracking devices // Advanced Engineering Research. 2022. V. 22. № 2. P. 150–160. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2022-22-2-150-160
ru