Исследование погрешности стабилизации линии визирования в сканирующих оптико-электронных системах наблюдения

Чехов М.А., Маркушин Г.Н., Чиванов А.Н., Коротаев В.В., Рыжова В.А.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

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

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Погрешность стабилизации линии визирования сканирующих оптико-электронных систем наблюдения. Цель работы. Уменьшение погрешности стабилизации линии визирования оптико-электронных систем наблюдения до уровня, не превышающего 5 угл. сек. при воздействии широкополосной случайной вибрации и угловых колебаниях носителя, путём совершенствования кинематической схемы и электрической цепи управления приводами системы стабилизации. Методы. Компьютерное моделирование системы стабилизации линии визирования оптико-электронных систем наблюдения. Экспериментальные исследования погрешностей стабилизации линии визирования каналов оптико-электронной системы, расположенных на единой стабилизированной платформе. Основные результаты. Экспериментальные исследования кинематических схем построения систем стабилизации показали, что устройства с гиростабилизированными угломестным и азимутальным приводами подслеживания обеспечивают минимальную погрешность стабилизации линий визирования каналов системы по азимуту и углу места, не превышающую 5 угл. сек. при воздействии механических линейных вибраций в диапазоне частот от 1 до 2000 Гц и угловых колебаний в диапазоне частот от 0,1 до 5 Гц. Практическая значимость. Результаты могут быть использованы при разработке сканирующих оптико-электронных систем различного назначения.

Ключевые слова:

оптико-электронная система наблюдения, линия визирования, погрешность стабилизации, стенд синусоидальных колебаний, методика оценки погрешности

Коды OCIS: 120.2440, 040.7190, 230.0040, 010.1320

Список источников:

1. 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
2. Yun-Han Chang, Shang-Yen Tsai, Chi-Wai Chow, ChihChun Wang, Deng-Cheng Tsai, Yang Liu, ChienHung 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
3. 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.
4. 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

5. 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 оптикоэлектронные 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
6. 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
7. 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.88.00013
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 offaxis 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 highprecision 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