Los buscadores de contraste óptico , o simplemente buscadores de contraste , son un tipo de sistema de guía de misiles que utiliza una cámara de televisión como entrada principal. La cámara apunta inicialmente a un objetivo y luego se fija, lo que permite que el misil vuele hacia su objetivo manteniendo la imagen estable dentro del campo de visión de la cámara.
El primer misil de producción que utilizó un buscador de contraste fue el AGM-65 Maverick , que comenzó a desarrollarse en la década de 1960 y entró en servicio en 1972. El sistema no se ha utilizado ampliamente, ya que otras tecnologías de guía como la guía láser y el GPS se han vuelto más comunes. pero el mismo concepto básico se utiliza en cámaras para rastrear objetos, incluidos los sistemas utilizados para apuntar los designadores láser .
Los buscadores de contraste deben distinguirse de los sistemas de guía por televisión , en los que se transmite una señal de televisión en vivo a la plataforma de lanzamiento, que luego utiliza la dirección manual para atacar al objetivo. Ejemplos de guías de televisión incluyen Martel y AGM-62 Walleye . El término "contorno de contraste" se utiliza a veces, pero puede confundirse con los sistemas TERCOM .
Concepto basico
Las cámaras de televisión analógicas escanean una imagen como una serie de líneas horizontales que se apilan verticalmente para formar una cuadrícula o "marco". La progresión de la cámara a través del encuadre se controla cuidadosamente mediante temporizadores electrónicos, conocidos como generadores de base de tiempo , que producen voltajes que aumentan gradualmente . A medida que la cámara escanea la imagen, el brillo de la ubicación que se está escaneando actualmente también se representa como voltaje. La serie de voltajes variables del sensor forma una señal de amplitud modulada (AM) que codifica las variaciones de brillo a lo largo de cualquier línea de exploración dada. Se agregan picos de voltaje adicionales a la señal para indicar cuándo termina la línea o el marco. [1]
El buscador de contraste es un dispositivo simple que se puede implementar utilizando electrónica analógica básica. Primero usa alguna forma de control automático de ganancia para ajustar el brillo de la imagen hasta que contiene algunas áreas con puntos de alto contraste. Esto produce una señal de voltaje de polarización para representar el nivel de brillo de fondo, haciendo que los objetos más brillantes se destaquen. Cualquier cambio rápido en el contraste a lo largo de una línea de exploración determinada hace que el voltaje de la cámara cambie repentinamente. Si el cambio es mayor que un umbral seleccionado, activa un segundo circuito que envía la salida de los dos generadores de base de tiempo de exploración a los condensadores. Por lo tanto, los condensadores almacenan un valor de voltaje que representa las ubicaciones Y y X de cualquier punto de alto contraste dentro de la imagen. [2]
La imagen de la cámara del misil también se envía a la cabina donde aparece en una pequeña pantalla de televisión, a menudo una de las pantallas multifunción del avión . El misil se lleva inicialmente al objetivo manualmente, normalmente usando una pequeña entrada de señal en la palanca de control del piloto, o por el oficial de armas en un avión de dos asientos. Cuando se presiona el gatillo para encurtir el objetivo, los circuitos de umbral de contraste se encienden cuando la cámara está escaneando ubicaciones cercanas a la ubicación encurtida en la pantalla. A continuación, se memorizará cualquier imagen de alto contraste dentro de esa área. Normalmente, el punto grabado se indica en la pantalla y el piloto puede seleccionar otros puntos de alto contraste dentro de la imagen, en un intento de seleccionar uno que sea el objetivo o muy cerca de él. [2]
Una vez que se ha seleccionado una imagen de destino adecuada, el buscador ingresa al modo de seguimiento. En este modo, la salida de la cámara se ignora, excepto cuando se está escaneando cerca de la ubicación decapada original. En esos lugares, el circuito se activa normalmente, enviando la salida a un segundo conjunto de condensadores. Al comparar los voltajes en los dos conjuntos de condensadores, la diferencia de ubicación entre el punto seleccionado originalmente y el punto actual se emite como una señal de error. Esto se envía al soporte del cardán del buscador para girar la cámara de modo que se vuelva a alinear con la ubicación original. Luego, el sistema de guía compara el ángulo de la cámara con el ángulo del cuerpo del misil y envía comandos a los controles aerodinámicos para devolverlo al curso de colisión. Para abordar la necesidad de rastrear objetivos en movimiento, normalmente se usa un sistema de navegación proporcional , que naturalmente produce la pista requerida . [2]
Problemas
Los buscadores de contraste están sujetos a problemas cuando cambia el punto de contraste. Esto puede ocurrir con bastante facilidad si el objetivo cambia de ángulo, lo que hace que cambie el brillo absoluto del objeto, o si se mueve, lo que puede cambiar el contraste en relación con el entorno. Por ejemplo, un tanque en una carretera puede proporcionar un punto de seguimiento de muy alto contraste, solo para que desaparezca cuando se salga de la carretera y se adentre en un arbusto bajo. También puede ser engañado por cambios de iluminación artificial y efectos similares. Es por esta razón que los temporizadores están cerrados, para limitar el área en la que pueden tener lugar los cambios sin romper la cerradura.
Una solución a este problema es utilizar imágenes infrarrojas en lugar de luz visible. Esto se adapta particularmente bien a las cámaras LWIR que generan imágenes de la firma térmica del objetivo. Esto es muy efectivo contra vehículos como tanques, donde el motor produce una excelente imagen de alto contraste para buscar. Sin embargo, esto también aumenta en gran medida el costo del buscador, especialmente en la década de 1970, cuando esta tecnología era nueva, y también la limita a usos contra vehículos u otras fuentes calientes. Esto significa que la aeronave debe llevar dos tipos de misiles, unos con infrarrojos para vehículos y otros con buscadores de luz visible para atacar otros objetivos como puentes o búnkeres.
Un problema más sutil es que el buscador de contraste, a diferencia de la mayoría de los sistemas de buscador, pierde precisión cuando se acerca al objetivo. Esto se debe a que la imagen del punto de seguimiento crece a medida que se acerca. Lo que podría haber sido un solo píxel en la pantalla cuando se lanzó el misil desde 10 km de distancia, podría extenderse sobre docenas de píxeles cuando alcance un kilómetro del objetivo. En ese punto, la lógica de seguimiento ya no funciona con tanta naturalidad, cualquier área dentro del rango cerrado ahora devolverá una señal positiva, lo que hará que el buscador rastree hacia adelante y hacia atrás dentro del área. [3]
Los primeros buscadores de contraste utilizaron un segundo sistema que notó que el punto objetivo comenzaba a extenderse sobre varios píxeles y bloqueaba el ángulo de aproximación en una fase de deslizamiento una vez que esto sucedía. [3] Esto significa que los movimientos de último minuto del objetivo o cualquier error de seguimiento restante no se pueden abordar. Sin embargo, los sistemas que apuntaban al centro de un objetivo extendido aparecieron incluso a principios de la década de 1970, y los sistemas modernos pueden aplicar cualquier nivel requerido de procesamiento de imágenes deseado para abordar esta preocupación.
Ejemplos de
El concepto básico se ha utilizado de diversas formas desde la década de 1940. En los primeros ejemplos está el Aeronca GB-5 (GB para Glide Bomb), que estaba destinado a ser un sistema anti-envío. Se trataba esencialmente de una bomba equipada con alas cortas y rectas y superficies de cola pequeñas con un sistema de seguimiento de Hammond-Crosley llamado B-1. A diferencia de los ejemplos posteriores, este utilizó un sistema de escaneo mecánico, con dos fotocélulas que examinaban los cambios en el contraste a medida que el buscador oscilaba de izquierda a derecha. Esto funcionó bien contra barcos, donde el barco era lo único que rompía la línea del horizonte. Este fue uno de los muchos sistemas de rastreo diferentes llevados a cabo como parte de la serie GB, que también incluyó guiado por televisión, rastreo por radar semiactivo , rastreo por infrarrojos y cualquier número de sistemas de control de radio MCLOS diferentes . [4]
El ejemplo más conocido de un misil de búsqueda de contraste es el Maverick, que ha estado en uso continuo desde principios de la década de 1970. En algunos usos de combate tempranos en la Guerra de Vietnam , los pilotos en su primera misión "vaporizaron" un camión con un impacto directo, solo para ser amonestados por su oficial al mando por usar un arma de $ 25,000 contra un objetivo de $ 500. [5] A pesar de esto, los pilotos estaban extremadamente entusiasmados con el arma y se convirtió en un elemento básico de la USAF durante la década de 1970. En total, se dispararon 99 misiles durante las incursiones de Linebacker en 1972, logrando una tasa de impacto del 88%. [6]
A partir de 1967, el mismo buscador básico también se adaptó como base para el Homing Bomb System, o HOBOS, que era un paquete de guía que se ajustaba a una bomba Mark 84 estándar de 2.000 libras (910 kg) . Los sistemas de guía, el KMU-353 y KMU-390, eran esencialmente buscadores del modelo A Maverick re-empaquetados, mientras que el KMU-359 / B utilizó la versión posterior del generador de imágenes IR del modelo D Mavericks. Cuando estaban completamente ensamblados, el buscador, el sistema de guía y la bomba se conocían como GBU-8 , o GBU-9 cuando se usaban con la bomba Mark 118 de 3.000 libras (1.400 kg) . [7] Un programa de actualización comenzó en 1972 para abordar las preocupaciones sobre el rango de bloqueo, lo que resultó en el GBU-15 . Esto difería principalmente en que envió la imagen de regreso al avión de lanzamiento mientras el misil estaba en vuelo, lo que permitió al oficial de armas corregir su trayectoria de una manera más similar a otros sistemas guiados por televisión. [8]
Un problema importante descubierto por las tripulaciones en las primeras pruebas fue que la imagen a menudo era demasiado pequeña para fijarla desde un largo alcance, lo que requería una aproximación a distancias muy dentro del alcance del misil. En otras ocasiones, el misil se fijaba en objetivos cercanos, en un caso se desprendía de un tanque para aterrizar en un arbusto, que la tripulación rápidamente bautizó como "arbusto táctico". [9] El uso de cintas de video del objetivo del buscador permitió a las nuevas tripulaciones aprender de su experiencia y aprender rápidamente qué tipo de objetivos y encuentros conducirían al éxito. [10]
El buscador de contraste también tuvo varios problemas operativos. Debido al entorno en el que volaban, los buscadores de contraste generalmente no eran adecuados para lanzar desde helicópteros , [11] lo que llevó a experimentos con guía por cable ( TOW ) o autoguiado por láser ( Hellfire ). En última instancia, estos sistemas demostraron ser adecuados para el lanzamiento desde muchos tipos de plataformas y, en particular, la guía láser se ha generalizado. Sin embargo, estos sistemas a menudo usan el mismo sistema de seguimiento básico como parte del sistema de designación láser en la aeronave, manteniendo la cámara o FLIR apuntando aproximadamente al objetivo bloqueado de la misma manera que funcionó en el buscador de misiles.
Referencias
Citas
- ^ Cerebro, Marshall. "Cómo funciona la televisión" . Cómo funcionan las cosas .
- ↑ a b c Wellems , 1962 , pág. 5.
- ↑ a b Wellems , 1962 , p. 2.
- ^ Dryden, Hugh (mayo de 1946). Orientación y orientación de misiles y aeronaves sin piloto (PDF) . Comando de material aéreo. pag. 58.
- ^ Aderegg , 2001 , p. 136.
- ^ Marrett, George; Richardson, D. Kenneth (2006). Probando la muerte: Pilotos de prueba de aviones Hughes y armamento de la Guerra Fría . Grupo editorial de Greenwood. pag. 79.
- ^ "Bomba guiada electroóptica GBU-8 de Rockwell International" . Museo Nacional de la Fuerza Aérea de EE . UU . 18 de mayo de 2015.
- ^ Parsch, Andreas (1 de mayo de 2004). "Rockwell GBU-15 (V) / B" . Directorio de cohetes y misiles militares de EE. UU .
- ^ Aderegg , 2001 , p. 137.
- ^ Aderegg , 2001 , p. 138.
- ^ Inventar el modelo del futuro (informe técnico). IEEE. 1 de mayo de 1974. p. 200.
Bibliografía
- Aderegg, C. Richard (2001). Sierra Hotel: aviones de combate de la Fuerza Aérea en la década posterior a Vietnam (PDF) . Editorial DIANE.
- Wellems, G. (31 de diciembre de 1962). Algunas consideraciones sobre el sistema de buscador de contraste óptico (PDF) (Informe técnico). Comando de Misiles del Ejército de EE. UU. RE-TR-62-10.