ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР Российский патент 1994 года по МПК G01S17/00 

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в системах предупреждения столкновений и в навигационных устройствах.

Известен оптический локатор, содержащий управляемое преломляющее устройство, непрерывный лазерный передатчик, лазерный приемник и индикатор.

Недостаток этого оптического локатора заключается в малом угле сканирования, а также в необходимости использовать для определения дальности дополнительный передатчик.

Известен оптический локатор, содержащий оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство, два контрольных отражателя, расположенных на базовом расстоянии друг от друга, и приемник лазерного излучения, генератор развертки и телевизионный датчик, соединенный входами строчной и кадровой развертки с соответствующими выходами генератора развертки, контрольный селектор, генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада и телевизионный индикатор, последовательно соединенные селектор сигналов по длительности, блок измерения временных интервалов, блок определения дальности и направления и дополнительный телевизионный индикатор, при этом телевизионный датчик жестко соединен с телевизионным индикатором и оптически с ним сопряжен, приемник лазерного излучения соединен выходом с входом контрольного селектора, информационным входом телевизионного индикатора и вторым информационным входом дополнительного телевизионного индикатора, генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада соединен выходом с управляющими входами телевизионных индикаторов, а блок измерения временных интервалов соединен вторым входом с выходом строчной развертки генератора развертки.

Недостатком этого оптического локатора является неоднозначность определения дальности и направления до многих объектов.

Технико-экономическим эффектом изобретения является обеспечение однозначного определения дальности и направления до многих объектов.

Это достигается тем, что оптический локатор, содержащий оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство, два контрольных отражателя, расположенных на базовом расстоянии друг от друга, и приемник лазерного излучения, генератор развертки и телевизионный датчик, соединенный входами строчной и кадровой развертки с соответствующими выходами генератора развертки, последовательно соединенные контрольный селектор, генератор пилообразного напряжения с равными временными нарастания и спада и телевизионный индикатор, последовательно соединенные селектор сигналов по длительности, блок измерения временных интервалов, блок определения дальности и направления и дополнительный телевизионный индикатор, при этом телевизионный датчик жестко соединен с телевизионным индикатором и оптически с ним сопряжен, приемник лазерного излучения соединен выходом с входом контрольного селектора, информационным входом телевизионного индикатора и вторым информационным входом дополнительного телевизионного индикатора, генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада соединен выходом с управляющими входами телевизионных индикаторов, а блок измерения временных интервалов соединен вторым входом с выходом строчной развертки генератора развертки, снабжен последовательно соединенными линией задержки, инвертором и схемой совпадения, соединенной вторым входом с выходом телевизионного датчика, а выходом - с входом селектора сигналов по длительности, причем линия задержки соединена входом с выходом телевизионного датчика.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптического локатора; на фиг. 2 - расположение сигналов на экране телевизионного индикатора.

Оптический локатор содержит оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство 1, два контрольных отражателя 2, 3, расположенных на базовом расстоянии друг от друга, и приемник 4 лазерного излучения, генератор 5 развертки и телевизионный датчик 6, соединенный входами строчной и кадровой развертки с соответствующими выходами генератора 5 развертки, последовательно соединенные контрольный селектор 7, генератор 8 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада и телевизионный индикатор 9, последовательно соединенные селектор 10 сигналов по длительности, блок 11 измерения временных интервалов, блок 12 определения дальности и направления и дополнительный телевизионный индикатор 13, последовательно соединенные линию задержки 14, инвертор 15 и схему совпадения 16, соединенную вторым входом с выходом телевизионного датчика 6, а выходом - с входом селектора 10 сигналов по длительности.

При этом линия задержки 14 соединена входом с выходом телевизионного датчика 6, который жестко соединен с телевизионным индикатором 9 и оптически с ним сопряжен, приемник 4 лазерного излучения соединен выходом с входом контрольного селектора 7, информационным входом телевизионного индикатора 9 и вторым информационным входом дополнительного телевизионного индикатора 13, генератор 8 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада соединен выходом с управляющими входами телевизионных индикаторов 9, 13, а блок 11 измерения временных интервалов соединен вторым входом с выходом строчной развертки генератора 5 развертки.

Оптический локатор работает следующим образом.

Лазерная сканирующая система 1 осуществляет сканирование с равными временами сканирования в прямом и обратном направлениях в секторе, ограниченном контрольными отражателями 2, 3. При этом на приемник 4 лазерного излучения попадают оптические сигналы от контрольных отражателей 2, 3 и от объекта в случае его появления в секторе обзора. Эти сигналы преобразуются в электрические сигналы и поступают в контрольный селектор 7, который осуществляет выделение сигналов от расположенных в крайних точках сектора сканирования контрольных отражателей 2, 3 по уровню 0,9. Амплитуда этих сигналов превышает амплитуду сигналов от цели, что обеспечивает синхронизацию работы телевизионного индикатора 9. Развертка телевизионного индикатора 9 и развертка лазерной сканирующей системы 1 движутся синхронно и равномерно сначала в прямом, а затем в обратном направлениях, что обеспечивается с помощью генератора 8 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, на вход которого поступают синхроимпульсы с контрольного селектора 7. Таким образом, синхронизация генератора 8 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада осуществляется с помощью сигналов, выделенных контрольным селектором 7 в результате отражения от контрольных отражателей 1 и 2, расположенных на краях развертки лазерной сканирующей системы 1.

Таким образом, при сканировании луча в прямом и обратном направлениях на телевизионном индикаторе 9 появляются сигналы от контрольных отражателей 2 и 3, от объектов в прямом ходе и от объектов в обратном ходе. Излучение, посланное лазером, распространяется до объекта и обратно за время, в течение которого развертка телевизионного индикатора 9 пройдет некоторый отрезок. Так как время распространения излучения пропорционально дальности, то длина отрезка между сигналами от объекта в прямом ходе и от объекта в обратном ходе так же пропорциональна дальности. Угловое направление на объект характеризуется величиной между серединой отрезка между сигналами от объекта и сигналом от контрольного отражателя 2.

С помощью телевизионного датчика 6, встроенного в телевизионный индикатор 8 осуществляется автоматический съем отображений экрана этого индикатора 9, имеющего послесвечение, и преобразование световых сигналов от этих отображений в электрические сигналы. Телевизионная развертка осуществляется по строкам и кадру с помощью генератора 5 развертки, выдающего строчные и кадровые синхроимпульсы в телевизионный датчик 6.

На фиг. 2 показаны отображаемые два сигнала а и b на экране телевизионного индикатора 9. В период прохождения строчной развертки в процессе ее смещения по кадру через вершины отображаемых сигналов а и b в моменты t₃ и t₄ на второй вход схемы совпадения 16 поступают положительные сигналы. Ранее в моменты времени t₁ и t₂ сигналы отсутствовали. Равные промежутки времени t₃ - t₁ = Δ t₁ и t₄ - t₂ = = Δ t₂ ( Δ t₁ = Δt₂) равны времени нескольких строк (например, трем, т. е. 150 мкс). Это время определяется величиной задержки линией задержки 14. Таким образом, моменты времени t₁ и t₂ определяют соответственно моменты времени t₃ и t₄ на одну и ту же временную величину, равную времени нескольких строк. Линия же задержки 14 задерживает сигнал на указанное время нескольких строк. При отсутствии сигналов в моменты t₁ и t₂ через время Δ t₁ и Δ t₂ на выходе инвертора 15 появляется положительный сигнал, который поступает на первый вход схемы совпадения 16 одновременно с сигналом, поступающим на второй его вход с телевизионного датчика 6. Этим обеспечивается автоматическое выделение двух других сигналов от других объектов, амплитуды которых могут отличаться.

С выхода схемы совпадения 16 сигналы проходят через селектор 10 сигналов по длительности, который выделяет сигналы, длительность которых не превышает определенной величины, и далее в блок 11 измерения временных интервалов. Таким образом, с помощью цепочки из блоков 14, 15, 16 осуществляется выделение только вершин сигналов, отображенных на телевизионном индикаторе 9. Селектор 10 сигналов по длительности выдает длительность сигнала, соответствующую вершине отображенного на телевизионном индикаторе 9 сигнала. На другой вход блока 11 измерения временных интервалов в момент начала строки поступает строчный синхроимпульс с генератора 5 развертки. С выхода блока 11 определения временных интервалов в блок 12 определения дальности и направления поступают последовательно две информации о временном рассогласовании первого сигнала относительно начала строки n и временного рассогласования второго сигнала относительно начала строки n. Блок 12 определения дальности и направления осуществляет операцию определения дальности D и направления α по следующим формулам:
D = m - n;
α = n + (m-n)/2.

При этом m = t₃ - t₀, n = t₄ - t₀, где t₀ - время начала строки телевизионного датчика 6.

Информацию о дальности D и направлении α блок 12 определения дальности и направления выдает последовательно в дополнительный телевизионный индикатор 13 для отображения в цифровом коде. При этом на дополнительном телевизионном индикаторе отображаются также сигналы от контрольных отражателей 2 и 3, которые расположены на краях развертки и сигналы от объектов в прямом и обратном ходе, но в отличии от телевизионного индикатора 9 возле каждой пары сигналов высвечиваются в цифровом виде рассчитанные дальность и направление. (56) Справочник по инфракрасной технике. Под ред. Л. З. Криксунова, М. : Сов. радио, 1978, с. 220.

В. В. Протопопов и Н. Д. Устинов. Инфракрасные лазерные локационные системы. М. : Военное издательство, 1987, с. 62-83.

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в системах предупреждения столкновений и в навигационных устройствах. Целью изобретения является обеспечение однозначного определения дальности и направления до многих объектов. Оптический локатор содержит оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство 1, два контрольных отражателя 2, 3, расположенных на базовом расстоянии друг от друга, и приемник 4 лазерного излучения, генератор 5 развертки и телевизионный датчик 6, соединенный входами строчной и кадровой развертки с соответствующими выходами генератора 5 развертки, последовательно соединенные контрольный селектор 7, генератор 8 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада и телевизионный индикатор 9, последовательно соединенные селектор 10 сигналов по длительности, блок 11 измерения временных интервалов, блок 12 определения дальности и направления и дополнительный телевизионный индикатор 13, последовательно соединенные линию задержки 14, инвертор 15 и схему совпадения 16, соединенную вторым входом с выходом телевизионного датчика 6, а выходом - с входом селектора 10 сигналов по длительности. 2 ил.

ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР , содеpжащий оптически сопpяженные лазеpное сканиpующее устpойство, два контpольных отpажателя, pасположенные на базовом pасстоянии дpуг от дpуга, и пpиемник лазеpного излучения, генеpатоp pазвеpтки и телевизионный датчик, соединенный входами стpочной и кадpовой pазвеpтки с соответствующими выходами генеpатоpа pазвеpтки, последовательно соединенные контpольный селектоp, генеpатоp пилообpазного напpяжения с pавными вpеменами наpастания и спада и телевизионный индикатоp, последовательно соединенные селектоp сигналов по длительности, блок измеpения вpеменных интеpвалов, блок опpеделения дальности и напpавления и дополнительный телевизионный индикатоp, пpи этом телевизионный датчик жестко соединен с телевизионным индикатоpом и оптически с ним сопpяжен, пpиемник лазеpного излучения соединен выходом с входом контpольного селектоpа, инфоpмационным входом телевизионного индикатоpа и втоpым инфоpмационным входом дополнительного телевизионного индикатоpа, генеpатоp пилообpазного напpяжения с pавными вpеменами наpастания и спада соединен выходом с упpавляющими входами телевизионных индикатоpов, а блок измеpения вpеменных интеpвалов соединен втоpым входом с выходом стpочной pазвеpтки генеpатоpа pазвеpтки, отличающийся тем, что он снабжен последовательно соединенными линией задеpжки, инвеpтоpом и схемой совпадения, соединенной втоpым входом с выходом телевизионного датчика, а выходом - с входом селектоpа сигналов по длительности, пpичем линия задеpжки соединена входом с выходом телевизионного датчика.