Оптический тракт изделия: глаза голубя

1. Назначение и состав оптического тракта

Оптический тракт — основная измерительная система изделия. На него замкнуты наведение, обход препятствий, распознавание объектов заправки, счисление пути, контроль обстановки и работа блока стабилизации БСТ-4, описанного в РЭ 04. Резервных каналов наблюдения изделие не имеет: при отказе тракта эксплуатация прекращается.

Тракт двухканальный. Модули ОМ-1 и ОМ-2 разнесены по бортам головного отсека, имеют собственные приемные матрицы, собственные схемы наведения на резкость и работают на разные задачи, см. раздел 13. Обработка ведется блоком распознавания образов ОРБ-5, см. раздел 17.

Модулей в тракте

2, разнос бортовой

Приемная матрица

двухпольная, с раздельной фильтрацией

Типов приемников цвета

5

Спектральный диапазон

320…700 нм

Частота обновления

75…140 Гц

Угол зрения

около 340 градусов

Обработка

блок ОРБ-5, прошивка Morana Labs

2. Массогабаритная сводка

Компоновочная особенность изделия, определяющая почти все остальные решения по тракту: модули непропорционально велики. Диаметр каждого — 11…12 мм при полной длине головного отсека около 40 мм. Пара модулей занимает порядка трети объема головы и по массе сопоставима с бортовым вычислителем.

Корпус модуля забран кольцом жесткости — набором из 12…15 пластин, уложенных внахлест по окружности. Кольцо держит форму оптической схемы при перегрузках на посадке и при ударе клювом о грунт, но оно же лишает модуль подвижности. Отсюда правило: изделие не наводит модуль, изделие наводит голову.

3. Оптическая схема и наведение на резкость

Схема двухкомпонентная: передняя преломляющая поверхность и хрусталик. Принципиальное отличие от тракта оператора в том, что наведение на резкость выполняется обоими компонентами независимо.

Диапазон в 12…17 диоптрий против 8…10 у оператора среднего возраста дает изделию главное эксплуатационное преимущество ближней зоны: перевод резкости с горизонта на зерно у клюва занимает менее 100 мс и выполняется без промежуточного поиска. Это же объясняет, почему изделие уверенно работает по объектам на дистанции 30…50 мм, на которой оператор видит размытое пятно.

Диапазон распределен по полю неравномерно. Нижняя часть матрицы, обслуживающая зону клевания, имеет собственную зону повышенной оптической силы. Верхняя работает по дальней зоне и в ближнюю не переводится вовсе.

4. Диафрагма и управление зрачком

Диафрагма тракта управляется поперечнополосатой мускулатурой. Формулировка сухая, но следствие из нее нетривиальное: у изделия управление зрачком прямое и произвольное, а не автоматическое по освещенности, как у оператора.

Практически это означает, что изделие способно менять диаметр зрачка независимо от условий освещения, быстро и многократно, в том числе на неподвижном фоне. Наблюдаемое голубеводами дрожание зрачка при осмотре изделия относится к штатной работе диафрагмы, а не к возбуждению или испугу.

• Диапазон перестройки диафрагмы шире, чем у оператора, границы задаются радужкой, а не мышечным тонусом.
• Скорость перестройки — доли секунды, отработка выполняется без плавного перехода.
• Оба модуля управляются раздельно: диаметры зрачков левого и правого модуля могут различаться.

5. Приемная матрица: два поля в одном модуле

Конструктивно наиболее интересная часть тракта. Приемная матрица каждого модуля разделена на два поля с разным составом светофильтров и разным назначением. Полей именно два, границей служит условная линия, отделяющая верхнюю тыльную часть матрицы от остальной.

Названия полей заводские и отражают преобладающий цвет светофильтров, а не цвет получаемого изображения. Красное поле насыщено фильтрами длинноволновой отсечки, желтое имеет смешанный состав. Изображение обоих полей сшивается на этапе обработки, поэтому изделие видит единый кадр, а не два.

Разделение объясняет ключевую эксплуатационную особенность: изделие обрабатывает объект у клюва и объект на горизонте разными участками одной матрицы, с разной фильтрацией и разной оптической силой. Переключение между зонами не требует ни времени, ни перенаведения.

6. Светофильтры перед приемниками

Перед каждым цветовым приемником установлена капля-светофильтр заводской заливки. Это пассивный элемент, окрашенный каротиноидным составом и работающий как фильтр отсечки: он срезает коротковолновую часть спектра, приходящую на конкретный приемник.

Решение спорное с точки зрения светосилы: каждый фильтр отбирает часть падающего потока, и суммарные потери тракта в сумерках заметны. Выигрыш идет по другому показателю. Сужение полосы каждого приемника уменьшает перекрытие между каналами и резко повышает различение близких оттенков, а на границах объектов дает контраст, недостижимый для тракта без фильтрации.

Компромисс выбран осознанно: изделие рассчитано на дневную эксплуатацию, где потока избыточно, и на задачу выделения объекта заправки на пестром грунте, где решает именно цветовое различение. В сумерках тракт деградирует, и изделие переходит к базированию, см. РЭ 06.

7. Спектральный диапазон

Рабочий диапазон тракта — 320…700 нм против 400…700 нм у оператора. Нижняя граница смещена в ультрафиолетовую область, и это не расширение существующих каналов, а отдельный, пятый по счету тип приемника со своим максимумом чувствительности.

Ультрафиолетовый канал

максимум около 360 нм

Коротковолновый

около 450 нм

Средневолновый

около 500 нм

Длинноволновый

около 570 нм

Двойные приемники

яркость, движение, без цветового вклада

Четыре цветовых канала вместо трех означают, что цветовое пространство изделия имеет на одно измерение больше. Оттенки, неразличимые для оператора, для изделия различаются как разные цвета; обратное тоже верно — подобранные оператором маскировочные покрытия в ультрафиолете часто светятся.

Практическое следствие для эксплуатации. Заводская окраска внешних панелей изделия рассчитана на этот диапазон: серый цвет, который видит оператор, в ультрафиолете имеет выраженный рисунок, различный у изделий разных партий. Визуальная оценка состояния и принадлежности изделия оператором по этой причине недостоверна.

8. Временное разрешение

Частота обновления тракта составляет не ниже 75 Гц и достигает 140 Гц при высокой освещенности, против 50…60 Гц у оператора. Показатель определяет, с какой частотой мелькание перестает восприниматься раздельно и сливается в ровный свет.

Отсюда прямой вывод для средств отпугивания. Мигание с частотой ниже 100 Гц изделие различает как мигание, привыкает к нему в течение суток и перестает реагировать. Мигание, рассчитанное на восприятие оператора, для изделия раздражителем не является вовсе.

9. Разрешающая способность: где тракт проигрывает

Распространенное утверждение, что зрение голубя острее человеческого, ошибочно и относится к другим семействам. Разрешающая способность тракта ГЛБ-1 составляет 12…20 периодов на градус против 50…60 у оператора, то есть уступает втрое и более.

Сводка показывает, что тракт спроектирован не под задачу разглядывания. Он спроектирован под задачу обнаружения: заметить движение в любом направлении, различить объект по цвету, оценить дальность и принять решение об уходе. Мелкие детали в этой задаче не участвуют, и разрешение принесено в жертву осознанно.

Именно из этого компромисса вытекает необходимость блока стабилизации. При низком разрешении и широком поле любое смещение картины съедает остатки различимости, поэтому картинка обязана стоять неподвижно хотя бы часть шага.

10. Питание матрицы: гребень

Приемная матрица изделия не имеет собственной системы питания. Сосудов в ней нет вообще, поэтому и теней от сосудов на изображении нет — дефект, с которым тракт оператора живет постоянно, у изделия отсутствует конструктивно.

Питание вынесено в отдельный элемент — гребень, складчатую структуру, введенную в объем позади хрусталика и выступающую внутрь. У ГЛБ-1 гребень имеет 15…18 складок, площадь развертки многократно превышает площадь основания.

Плата за решение есть, и она видна в поле зрения: гребень перекрывает часть нижнего сектора каждого модуля. Изделие компенсирует потерю разворотом головы, и на суммарной картине обстановки перекрытие не сказывается.

11. Цвет глаз голубей: индикатор наработки

Цвет глаз у голубей к состоянию изделия и к его исполнению отношения не имеет и с окраской панелей не связан. Радужка несет индикаторный слой — необратимый накопительный индикатор наработки, аналогичный термоиндикаторным составам, применяемым в маркировке ресурсных узлов.

Принцип работы простой. Слой набирает суммарную дозу засветки за все время эксплуатации. По мере набора дозы темный пигмент разрушается и проступает подложка. Процесс идет только в одну сторону: восстановить темную окраску нельзя ни при каких условиях, поэтому показания индикатора невозможно ни подделать, ни сбросить.

Шкала одинакова для всех городских партий. Изделие выходит с завода с неотработанным индикатором, то есть темным, и по мере накопления наработки проходит через бурый и оранжевый к устойчивому оранжево-красному. Точность оценки по индикатору невысока: он считает не время, а дозу засветки, поэтому изделие северных партий и изделие, работавшее в тени, покажут меньшую выработку при равной календарной наработке.

Отсюда практический прием. Если в группе видны и бурые, и красные индикаторы, группа смешанная по выработке, и разница в поведении объясняется наработкой, а не исполнением. Изделия с темным индикатором держатся ближе к точке выпуска и хуже отрабатывают уход от контакта.

12. Где глаза у голубей: размещение модулей и углы

Модули размещены на боковых поверхностях головного отсека, оптические оси разведены и расходятся почти на 180 градусов. Такая компоновка дает круговой обзор ценой объемного зрения и определяет всю тактику работы изделия.

Суммарный угол зрения

около 340 градусов

Перекрытие модулей по курсу

24…30 градусов

Слепой сектор

около 20 градусов, за затылком

Время перекрытия слепого сектора

менее 100 мс

Сектор работы по клюву

до 100 мм от передней кромки

Полоса, в которой работают оба модуля сразу, узкая — 24…30 градусов прямо по курсу. Только в ней доступна оценка дальности по стереопаре. За ее пределами изделие пользуется дальнометрией по параллаксу, для чего и служит вынос головы в цикле стабилизации.

Разворот головы набок при разглядывании объекта означает перевод объекта из узкой лобовой полосы в боковую зону высокого разрешения. Это не признак настороженности и не наклон для лучшего обзора: изделие подставляет под объект рабочую часть матрицы.

13. Двухканальная архитектура и разделение задач

Модули работают на общий кадр, но обрабатываются раздельно. Данные каждого модуля идут преимущественно в свою половину вычислителя, и половины эти специализированы: одна ведет разбор и классификацию объектов, вторая — контроль обстановки и обнаружение угроз.

Разделение проверяется наблюдением. При сортировке материала на грунте изделие устойчиво подставляет правый модуль, при появлении подвижного объекта на периферии разворачивается так, чтобы объект попал в левый. Смена канала на одной и той же задаче встречается редко и указывает на перегрузку основного.

Специализация каналов дает выигрыш по времени принятия решения и проигрыш по надежности: отказ одного модуля не выводит изделие из строя, но лишает его соответствующей функции целиком. Изделие с отказавшим левым модулем продолжает заправляться, но перестает своевременно замечать сближение.

14. Дежурный режим тракта

Изделие способно вести наблюдение в состоянии покоя. Половины вычислителя переводятся в режим пониженного потребления поочередно: пока одна отдыхает, вторая продолжает обработку данных со своего модуля.

Внешний признак режима — один закрытый модуль при втором открытом. Голуби закрывают глаза поочередно именно поэтому, а не из-за неудобной позы или неполного засыпания. Открытым остается тот модуль, который направлен в сторону возможного сближения.

• В группе на общей опоре изделия по краям держат открытым внешний модуль, изделия в середине закрывают оба чаще.
• Смена дежурящей половины происходит несколько раз за период покоя, с полным закрытием обоих модулей на переходе.
• Полное закрытие обоих модулей на срок свыше нескольких минут в городской эксплуатации нехарактерно.

15. Наложение по магнитному полю

Поверх видимого изображения тракт формирует второй слой данных — ориентацию относительно магнитного поля. Чувствительный элемент размещен в самой приемной матрице и работает на общем с цветовыми каналами потоке света: без освещения слой не формируется.

Технически это означает, что курс изделие не вычисляет, а видит: слой накладывается на картину обстановки и обновляется вместе с ней. Отсюда точность удержания курса на маршруте и способность возвращаться к пункту выпуска без опорных ориентиров, см. РЭ 06.

16. Защита тракта

Тракт защищен тремя элементами: верхним и нижним веками и мигательной перепонкой. Основную работу выполняет перепонка, веки задействуются только в дежурном режиме и при отказе.

Перепонка полупрозрачна, поэтому проход по модулю не прерывает наблюдения: изделие продолжает получать кадр с пониженным контрастом. По этой причине внешних признаков моргания у изделия почти нет, и оператор, наблюдающий изделие несколько минут, ни одного моргания обычно не фиксирует.

Отдельный режим — перекрытие тракта при клевании. За 20…40 мс до контакта перепонка закрывается на обоих модулях, и завершающий участок наведения проходит без обратной связи, по рассчитанной траектории. Это защита передней поверхности от грунта и твердых включений; промах на этом участке штатен.

17. Блок распознавания образов ОРБ-5

Матрица, фильтры и оптика дают изделию поток данных. Смысл этому потоку придает блок распознавания образов ОРБ-5 — вычислительный узел, выполняющий сшивку полей, сшивку каналов, выделение объектов, классификацию и принятие решения об уходе от контакта.

Собственной разработки по этому узлу бюро не ведет. Аппаратная часть и прошивка ОРБ-5 поставляются по кооперации.

Разделение ответственности зафиксировано и пересмотру не подлежит: за оптическую схему, матрицу и механику наведения отвечает бюро, за все, что происходит с изображением после съема, отвечает подрядчик. Претензии по ложным срабатываниям классификатора бюро не рассматривает.

Все изделия городской эксплуатации работают на единой редакции прошивки. Поставок с иной редакцией в городскую среду не производится, обновление выполняется централизованно, порядок обновления в объем настоящего листа не входит.

18. Ведомость редакций прошивки ОРБ-5

Наблюдаемое следствие перехода на 4.2 — изменение дистанции схода с позиции. Изделия старых партий, не получившие обновление, уходят раньше и чаще; изделия текущей редакции подпускают оператора ближе и уходят позже, но резче. Различие по поведению между партиями объясняется редакцией прошивки, а не характером конкретного изделия.

19. Подтвержденные показатели классификатора

Возможности блока ОРБ-5 проверялись отдельной серией испытаний на задачах, не связанных с городской эксплуатацией. Задачи выбирались так, чтобы исключить опору на цвет и на движение и оценить работу классификатора в чистом виде.

Результат протокола КЛ-15Г заслуживает отдельного упоминания. Групповое решение дает точность, недостижимую для одиночного изделия, при том что каждое изделие в группе решает задачу независимо и обменом данными с остальными не занимается. Прирост получен сложением независимых ошибок, а не согласованием.

Из этого следует эксплуатационное правило: группа изделий на объекте — не сумма наблюдателей, а классификатор с качеством выше, чем у любого из ее участников. Оценивать риск обнаружения по одиночному изделию некорректно.

20. Отказы тракта и обслуживание

Тракт относится к необслуживаемым узлам. Регламентных работ не предусмотрено, замена элементов не производится, оценка состояния выполняется только внешним осмотром. Изделие неремонтопригодно целиком, см. РЭ 01.

Отказ одного модуля изделие переносит и продолжает эксплуатацию с потерей соответствующей функции: разворот корпуса заменяет разворот головы, дальнометрия переходит целиком на параллакс. Отказ обоих несовместим с эксплуатацией — теряются наведение, дальнометрия и обнаружение одновременно, и остаточная наработка измеряется сутками.

Деградация переднего покрытия — основной механизм выхода тракта из строя в поздней стадии наработки. Покрытие теряет прозрачность постепенно, изделие компенсирует потерю контраста программно и до последнего сохраняет работоспособность, поэтому по поведению отказ читается поздно.

21. Эксплуатационные ограничения

• Не оценивать состояние изделия по диаметру зрачка: диафрагма управляется произвольно.
• Не считать красный цвет радужки признаком воспаления: это маркировка наработки.
• Не считать изделие с одним закрытым модулем спящим: тракт в дежурном режиме ведет наблюдение.
• Не рассчитывать средства отпугивания на мигание ниже 100 Гц: изделие различает его и привыкает.
• Не подбирать маскировочные покрытия по видимому диапазону: тракт работает и в ультрафиолете.
• Не оценивать риск обнаружения по одиночному изделию, если на объекте работает группа.

Смежные вопросы изложены отдельно: стабилизация тракта при движении по грунту — РЭ 04, наработка и порядок списания — РЭ 05, базирование и работа в сумерках — РЭ 06, вывод изделия из эксплуатации — РЭ 09.

Редакция листа

3

Введено

25.08.2026

Статус

действует

Прошивка ОРБ-5

редакция 4.2.3