
ملخص
يمكن تقسيم المروحيات إلى ثلاث فئات حسب استخداماتها: جيش, الشرطة والمدنيين. لإتمام مهمة كشف وتتبع الأهداف في الجو, تحتاج المروحية إلى منصة محمولة جواً ونظام متكامل يتكون من معدات الكشف على المنصة, وهو ما يسمى جراب من حيث التعبير عن الأجهزة.
Pod عبارة عن جهاز حاوية حمولة pod معلق خارج حامل الحركة(على سبيل المثال, الطائرات, سفينة, الطائرات بدون طيار). وفقا لوظائف المعدات المدمجة, يمكن تقسيم القرون المحمولة جواً إلى حجرات ملاحية, استهداف القرون, قرون قياس الأشعة تحت الحمراء, حجرات التشويش الإلكترونية وحجرات الذكاء الإلكترونية, إلخ.
تتطور الكبسولات الإلكترونية الضوئية المحمولة جواً في طائرات الهليكوبتر بسرعة في الخارج, وخاصة في الاستطلاع والتحذير, إشارة الهدف, السيطرة على الهدف وتتبع الملاحة, إلخ., والتي تم تقديرها على نطاق واسع. في الوقت الحالي, بالإضافة إلى استخدامها لطائرات الاستطلاع المسلحة وطائرات الاستطلاع بدون طيار, يمكن أيضًا استخدام الكبسولة لقياس خصائص الهدف, محاكاة الأسلحة الموجهة الكهروضوئية, إلخ. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في المجالات المدنية مثل فحص خطوط الكهرباء, مكافحة التهريب البحري, والرصد البيئي.
تكوين النظام
ينقسم التركيب الأساسي للكبسولة الكهروضوئية للمروحية إلى برج كروي معلق ونظام معالجة التحكم في العرض على متن الطائرة
من حيث تكوين الأجهزة, يتضمن البرج قوسًا على شكل حرف U, حامل طاولة كروية, نظام قياس الزوايا, نظام القيادة الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا, جيروسكوب, حلقة تثبيت الجيروسكوب, photodetector, جهاز تعقب التلفاز والأشعة تحت الحمراء ودائرة الواجهة, إلخ.
مبدئيا, يمكن تقسيم البرج إلى قسمين رئيسيين: منصة التثبيت والحمولة الإلكترونية الضوئية (الكاشف). يتم تركيب الحمولة الإلكترونية الضوئية على منصة مستقرة, ويتم عزل اهتزازات الطائرة الحاملة بواسطة منصة مثبتة الدوران للحصول على مساحة منصة مستقرة بالنسبة إلى مساحة القصور الذاتي. ويقودها أمر التحكم, فإنه يدرك البحث, يأسر, تتبع وتحديد موقع الهدف بواسطة الحمولة الإلكترونية الضوئية. وبالتالي فإن المنصة ذات الاستقرار الجيروسكوبي تحقق وظيفتين رئيسيتين: أحدهما هو التثبيت المكاني والآخر هو القدرة على تتبع الهدف. يمكن استخدام مجموعات مختلفة من أجهزة الكشف اعتمادًا على المهمة. للقرون التي تقوم بمهام البحث والتتبع, وهي تشتمل عادةً على كاميرات مرئية أو بصرية دقيقة, كاميرات التصوير الحراري, وأجهزة تحديد المدى بالليزر.

فضلاً عن ذلك, وفقا للاحتياجات, يمكن أيضًا تجهيز الحمولة الإلكترونية الضوئية بمعدات مثل مصباح الليزر, مؤشر الليزر, جهاز إنذار بالليزر ومطياف الصورة. انظر الجدول للحصول على تفاصيل وظائفها وخصائصها.
| أجهزة الكشف | وظائف | صفات |
| مؤشر الليزر | توجيه القنابل الموجهة, الصواريخ والأسلحة الأخرى لضرب الهدف. | لديها مسافة عمل طويلة ودقة إشارة عالية, مما يضمن قدرة الأسلحة الموجهة على إكمال هجمات بعيدة المدى ودقيقة. |
| جهاز إنذار بالليزر | قياس زاوية السمت والارتفاع للهدف. | دقة قياس الزاوية أعلى من دقة نظام التصوير, يتم استخدام شعاع الليزر النبضي, والإخفاء خير من الإخفاء بالرادار. |
| نظام التصوير الفائق الطيفي | يقيس الفرق الطيفي الجوهري بين الهدف وفوضى الخلفية. | يمكنه العثور على الهدف بسرعة, كمية البيانات أقل بكثير من أجهزة التصوير الكهروضوئية العادية, وعبء معالجة البيانات صغير. إنها مناسبة للبحث السريع على نطاق واسع, لكن القدرة على التعرف على الهدف ضعيفة. |
مبدأ العمل
مبدأ عمل الكبسولة الكهروضوئية هو استخدام مستشعرات تصوير الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء كمستشعر خطأ الموضع لنظام التحكم في الحلقة المغلقة, معلومات توجيه هدف الإخراج أو معلومات التوجيه الخارجي, وكمبيوتر التحكم الرئيسي أو إعطاء تعليمات الدوران يدويًا للبحث في المنطقة المستهدفة.
بعد أن يشكل البرج وكاشف التتبع الموجود على متن الطائرة حلقة تتبع مغلقة, سيتم تحويل السمت المستهدف الناتج وانحراف درجة الصوت إلى إشارة تحكم متناسبة, الذي يعمل على عزم دوران الجيروسكوب.
يقوم محرك عزم الدوران بإخراج عزم دوران تحكم يتناسب مع أخطاء السمت والميل بحيث يتمكن الكاشف الضوئي لإطار التتبع من تتبع الهدف.
فضلاً عن ذلك, يمكن أيضًا تحقيق تحديد الموقع النسبي للهدف عن طريق إضافة أجهزة استشعار مقابلة واستخدام حجرة خوارزمية معينة. هناك طريقتان لتحديد المواقع: تحديد المواقع النشطة وتحديد المواقع السلبية. تحديد المواقع النشط هو استخدام محدد المدى بالليزر للحصول على الموقع النسبي الدقيق للهدف والسرعة النسبية عن طريق قياس مسافة الهدف بالنسبة للطائرة; تحديد المواقع السلبي هو استخدام منصة استشعار قياس التصوير التلفزيوني / الأشعة تحت الحمراء لقياس تغير زاوية الهدف للحصول على مسافة هدف تقريبية.
حالة التطوير —— أخذ مجال الشرطة كمثال
متطلبات خاصة لطائرات الهليكوبتر التابعة للشرطة:
إن تعاون طائرات الهليكوبتر في الجو يمكن أن يحسن بشكل كبير القدرة القتالية المتنقلة وكفاءة التعامل مع القضايا لقوة الشرطة. في الوقت الحالي, تقوم مروحيات الشرطة بالعديد من المهام, بما في ذلك بشكل رئيسي: إنفاذ قانون الشرطة الجوية, التعامل مع حالات الطوارئ, تواصل, قيادة الحركة الجوية, البحث والإنقاذ, مكافحة الحرائق, النقل الرسمي, مرافقة المجرمين ونقل الأموال البنكية, الإنقاذ الطبي في حالات الطوارئ, التعاون الجمركي لمكافحة التهريب ومكافحة المخدرات, حماية الموارد الطبيعية, مراقبة البيئة, إلخ.
وفقا لغرضها الخاص, يجب أن تستوفي مروحيات الشرطة المتطلبات التالية:
1.سرعة الطيران ليست عالية, لكن أداء الطيران والتحويم منخفض السرعة أفضل;
2. تقلع وتهبط بشكل رئيسي في الأماكن الضيقة مثل المباني, الوديان, أدغال, الأسطح المائية, المستنقعات, المنصات, إلخ., ولها معدل جيد في التسلق;
3. لديهم القدرة على الطيران ليلاً في ظل الظروف الجوية المعقدة, ويمكن أن تطير بشكل طبيعي في درجة حرارة عالية (50درجة مئوية), منطقة الهضبة الباردة (-40درجة مئوية), رياح قوية (أكبر من 40kn) والبيئة البحرية ذات درجة الحرارة المرتفعة;
4. توافر الشروط اللازمة لتركيب معدات الشرطة;
5. لا يمكن أن تكون المسافة القصوى للطيران أقل من 500 كم.
معدات كشف وتتبع طائرات الهليكوبتر التابعة للشرطة:
من أجل استكمال المهام الموكلة بواسطة مروحية الشرطة, يجب عليه تركيب معدات خاصة, بما في ذلك معدات الاتصالات, معدات الملاحة, معدات المراقبة, معدات الإنقاذ, المعدات الطبية الطارئة, معدات مكافحة الحرائق, معدات الشحن ومعدات الدعم. تعتبر الكبسولة الكهروضوئية المحمولة جواً من المعدات الرئيسية لمروحية الشرطة. ويمكنها القيام بدوريات ومراقبة ليلا ونهارا, التقاط الصور وجمع الأدلة في أي وقت ونقل المعلومات إلى مركز القيادة الأرضية. يمكنه إجراء بحث دوار بزاوية 360 درجة والعثور على الأهداف على مسافة طويلة. فضلاً عن ذلك, وقد تم تجهيز المروحية أيضًا بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والخرائط الإلكترونية, والتي يمكنها تحديد الموقع الدقيق للمركبة الهاربة على الأرض. مجهزة بمحطات إذاعية عالية التردد وعالية التردد للغاية, محطات راديو الشرطة, أجهزة الإرسال والاستقبال, بوصلة الراديو وغيرها من معدات الاتصالات والملاحة, يمكنه البقاء على اتصال بمركز القيادة الأرضي في أي وقت.
اتجاه التنمية
1. تحسين أداء الكاشف
يعتمد أداء الكشف والتتبع للكبسولة على أداء الحمولة, إنه, الكاشف, مثل مسافة الكشف الفعالة, دقة الكشف, والقدرة على مقاومة البيئات القاسية. ولا تزال هذه التقنيات تتطور في اتجاه الدقة العالية, التصغير, والرقمنة. يركز التطوير بشكل رئيسي على تكنولوجيا التصوير بالأشعة تحت الحمراء. تعد معدات التصوير بالأشعة تحت الحمراء التي تسترشد بالاحتياجات العسكرية باهظة الثمن نسبيًا, ويتم تقييد تصدير المعدات ذات المؤشرات العالية بشكل صارم.
2. مزيج من كشف الإشارة
غالبًا ما تدمج معدات الاستطلاع والكشف الشاملة الكهروضوئية العديد من تقنيات الاستشعار مثل الضوء المرئي, ضوء منخفض, الأشعة تحت الحمراء, والليزر. الشرط العام للنظام المتكامل الكهروضوئي هو استخدام نظام بصري مشترك قدر الإمكان لتحقيق الاستقرار الشامل, واستخدام نظام مشترك لتتبع الهدف وتعويض حركة الصورة. يحتاج تطوير نظام الكشف والتتبع المتكامل الكهروضوئي إلى حل المشكلات الفنية ذات الصلة مثل مواد النوافذ والأفلام البصرية.
3. وحدات الحمولة النافعة
أصبحت وظيفة النظام الكهروضوئي أقوى وأقوى, وكانت نسبة النظام إلى التكلفة الإجمالية للمروحية ترتفع بشكل مطرد. رادار, الأشعة تحت الحمراء, صورة رقمية, تحديد المواقع والملاحة, تتم إضافة الطيار الآلي ومحرك التحكم العددي تدريجياً, لكن المساحة المخصصة لمنصة تثبيت الجيروسكوب المحمولة جواً محدودة. لذلك, يحتاج المستخدمون إلى تكوين الحمولة بمرونة وفقًا لاحتياجاتهم الخاصة. يحتاج النظام الإلكتروني البصري المحمول جواً إلى التطوير في اتجاه التكامل الوظيفي, حجم صغير, خفيفة الوزن والتصغير.
4. تطوير المعلومات في الوقت الحقيقي
يجب إرسال مسافة الصورة والمعلومات الأخرى التي اكتشفها النظام المحمول جواً إلى مركز التحكم الأرضي في الوقت المناسب بواسطة نظام الاتصالات. يعتمد نظام الاتصالات المحمولة جواً عمومًا على معدات اتصالات لاسلكية جو-أرض أو معدات اتصالات عبر الأقمار الصناعية. أصبح التناقض بين كمية البيانات المرسلة والمتطلبات في الوقت الفعلي بارزًا بشكل متزايد. من ناحية, رابط الاتصال مطلوب لتوسيع نطاق التردد وزيادة قدرة نقل المعلومات. على الجانب الآخر, مطلوب من نظام البود إجراء المعالجة الأمامية المقابلة قبل إرسال الإشارة, مثل المعالجة الشاملة لإشارات الصور الرقمية, اندماج المعلومات, إلخ.
مرجع: وينكوي لي, جونبو وانغ, زيهوا جين, ويفينغ تيان. التطوير والتدابير المضادة للكبسولات الإلكترونية الضوئية المحمولة جواً[ج]. مجلة التكنولوجيا الصينية بالقصور الذاتي,2004,12(5):75-80
فرونير: المنتجات البصرية الإلكترونية