ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01S17/46 

Изобретение относится к области оптической техники, в частности к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных оптико-электронных системах.

Известно устройство, описанное в книге Грейм И.А. "Оптические дальномеры и высотомеры" М. "Недра" 1983, с. 21-26. Оно состоит из двух объективов, жестко связанных и разнесенных друг относительно друга на базовое расстояние. Дальность определяется с помощью оператора путем совмещения меток правого и левого объективов с изображением измеряемого объекта. Однако устройство имеет низкую точность определения дальности до смещающихся по направлению объектов.

Известно устройство определения дальности, измеряющее расстояние с помощью базы, описанное в вышеупомянутом источнике с. 101-114. В нем используются оптико-электронные схемы, в частности могут быть использованы два телевизионных датчика, жестко связанные с базой. Развертка телевизионных датчиков может двигаться синхронно и формироваться с помощью синхронизатора. Контрастный объект выделяется с помощью двух селекторов по длительности и амплитуде. Дальность определяется в измерительном устройстве по временному рассогласованию между двумя выделенными сигналами, находящимися на одних и тех же строках. Однако при расхождении по углу места из-за разъюстировки или вибрации уменьшается достоверность измерений и точность определения дальности.

С помощью предлагаемого устройства увеличивается достоверность измерений и точность определения дальности. Достигается это введением горизонтальных контрольных меток на объективах телевизионных датчиков и введением: счетчика строк, двух контрольных селекторов по длительности, дешифратора строк, двух элементов совпадения, схемы сравнения, линии задержки, триггера и двух электронных коммутаторов, при этом второй выход синхрогенератора соединен с входом счетчика строк, группа выходов которого соединена с группами входов дешифратора строк и первого и второго блоков элементов совпадения, первые входы которых соединены с выходом дешифратора строк, а вторые входы соответственно соединены через первый и второй контрольные селекторы по длительности с выходами первого и второго телевизионных датчиков, а группы выходов первого и второго блоков элементов совпадения соответственно соединены с первой и второй группой входов схемы сравнения, имеющей выход, соединенный через линию задержки с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом дешифратора строк, а выход с первыми входами первого и второго электронных коммутаторов, вторые входы которых соответственно соединены с выходами первого и второго селектора по амплитуде и длительности, а выходы соответственно соединены с первым и вторым входами измерительного устройства.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 электронный коммутатор; 2 устройство определения временного рассогласования; 3 - электронный коммутатор; 4 5 телевизионные датчики; 6, 7 селекторы по амплитуде и длительности; 8 синхрогенератор; 9 счетчик строк; 10, 11 - контрольные селекторы по длительности; 12 дешифратор строк; 13, 14 блоки элементов совпадения; 15 схема сравнения; 16 линия задержки; 17 триггер, при этом, второй выход синхрогенератора 8 соединен с входом счетчика строк 9, группа выходов которого соединена с группами входов дешифратора строк 12 и с блоком элементов совпадения 13 и 14, группы выходов которых соответственно соединены с первой и второй группой входов схемы сравнения 15, имеющей выход, соединенный через линию задержки 16 с первым входом триггера 17, второй вход которого соединен с выходом дешифратора строк 12, а выход с первыми входами электронных коммутаторов 1 и 3, вторые входы которых соответственно соединены с выходами селекторов по амплитуде и длительности 6 и 7, а выходы соответственно соединены с первым и вторым входами измерительного устройства 2, а входы вышеупомянутых селекторов по амплитуде и длительности 6 и 7, соединены с выходами жестко связанных между собой телевизионных датчиков 4 и 5, которые также соответственно соединены через контрольные селекторы по длительности 10 и 11 со вторыми входами вышеупомянутых блоков элементов совпадения 13 и 14, первые входы которых соединены с выходом дешифратора строк 12, к тому же первые и вторые входы телевизионных датчиков 4 и 5 соответственно соединены с первым и вторым выходами синхрогенератора 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью двух телевизионных датчиков 4 и 5, жестко связанных между собой и разнесенных на базовое расстояние, осуществляется преобразование световой энергии в электрические сигналы. Центральные оси телевизионных датчиков параллельны между собой и углы поля зрения равны. На первый и второй входы телевизионных датчиков 4 и 5 подаются соответственно кадровые и строчные синхроимпульсы, формируемые сингронизатором 8. Таким образом, строчные и кадровые развертки телевизионных датчиков движутся синхронно, и каждый строке соответствует одно и то же угломестное положение. Электрические сигналы с выходов телевизионных датчиков поступают соответственно на входы селекторов по длительности и амплитуде 6 и 7, которые выделяют сигналы, длительности и амплитуды которых характерны для ожидаемых объектов (например, самолетов). Такие объекты имеют контрастность отличную от контрастности окружающих их фонов. Одновременно с телевизионных датчиков электрические сигналы поступают на входы контрольных селекторов по длительности и амплитуде 13 и 14, которые выделяют сигналы, имеющие строго определенную длительность. Эти сигналы образуются от горизонтальных контрольных меток, нанесенных на объективы телевизионных датчиков 4 и 5 так, как показано на фиг. 2. Эти метки 18 и 19 расположены, например, в верхней части углов полей зрения 20 и 21 и могут занимать по ширине две или три строки. Однако, в случае разъюстировки или в результате вибрации или при качке (на корабле), одному и тому же номеру строки будут соответствовать равные углы места. Как показано на фиг.3, равные метки 22 и 23 пересекаются строками 24, 25, номера которых выделяются в дешифраторе 12. В результате разъюстировки по углу места контрольную метку 22 будет пересекать только строка 24, контрольную метку 23 и строка 24 и 25. С выходов контрольных селекторов по длительности 10 и 11 выделенные сигналы поступают в соответствующие блоки элементов совпадения 13 и 14, выдавая разрешение на прохождение через эти элементы кодов со счетчика строк 9. Счетчик строк 9 считает количество строчных синхроимпульсов в кадре, поступающих с синхрогенератора 8, и сам устанавливается в исходное состояние. Дешифратор 12 выделяет те номера строк, которые соответствуют расположению контрольных меток 22 и 23 (см. фиг. 3), и в момент наличия этих строк выдает сигнал, устанавливающий триггер 17 в исходное состояние. В единичное состояние же этот триггер устанавливается при фиксации совпадения кодов с выходов блоков элементов совпадения 13 и 14 в схеме сравнения 15. В этом случае сигнал с выхода схемы сравнения 15 через линию задержки 16 поступает на установку триггера 17 в единичное состояние. Величина линии задержки равна времени установки триггера в нулевое состояние. В случае разъюстировки телевизионных датчиков 4 и 5 по углу места после установки триггера 17 в исходное состояние сигнал установки триггера в единичное состояние с выхода схемы сравнения 15 не поступит. В результате после строк, выделенных дешифратором 12, с выхода триггера не будет выдаваться разрешающий сигнал электронным коммутаторам 1 и 3 на прохождение через них сигналов, выделенных в селекторах по длительности и амплитуде 6 и 7 в измерительное устройство 2. В случае же отсутствия разъюстировки по углу места номерам строк, выделенных дешифратором 12, будут соответствовать одни и те же угломестные значения, и после окончания сигнала установки в исходное состояние триггера 17 с выхода дешифратора 12 поступит сигнал установки его в единичное состояние на время одного кадра с выхода схемы сравнения 15 до прихода следующего сигнала установки в исходное состояние. В результате в измерительное устройство 2 в течение одного кадра будут поступать выделенные сигналы от измеряемых объектов. Измерительное устройство 2 определяет временное рассогласование между этими сигналами, которое будет обратно пропорционально дальности. Таким образом, при вибрации или качке дальность будет определяться только в моменты, соответствующие кадрам, когда отсутствует разъюстировка по углу места, то есть когда угломестные значения строк в телевизионных датчиках 4 и 5 будут равны. В случае же длительной разъюстировки по углу места в результате, например, изменения температуры или после замены передающих трубок или объективов в телевизионных датчиках дальность в измерительном устройстве определяться не будет, что означает необходимость проведения юстировки. Юстировка производится до контрольного объекта, расстояние до которого заранее известно. Далее сравнивается измеренная и фактическая дальность, и в случае расхождения измеренной и фактической дальности осуществляется разворот по углу места передающих трубок телевизионных датчиков 4 и 5 до тех пор, пока это расхождение не исчезнет. Необходимо отметить, что исполнение электронного коммутатора представлено, например, в книге А.Я. Хесин. Импульсная техника. М. Энергия, 1971, с. 155, рис. 123, а измерительное устройство работает так же, как преобразователь дальности, измеряющий временное рассогласование между двумя сигналами. В процессе работы измеряемый объект устанавливают в центре растра и далее может осуществляться его сопровождение по направлению.

Приведем пример конкретного исполнения. Пусть два телевизионных датчика, имеющие углы полей зрения 30 мин, разнесены на базовое расстояние 1 м. Когда для дальностей 20, 10 и 1 км, временные рассогласования между двумя сигналами от одного и того же объекта при длительности строки 60 мкс будет соответственно составлять 0,4; 0,8; и 8 мкс. При определении дальности до движущегося объекта (например, самолета) на разных строках, длительности сигналов будут разные из-за сложной формы объекта. Поэтому обеспечение измерений одного и того же участка объекта, находящегося на одних и тех же строках, обеспечит достоверность и точность определения дальности.

Однако, если база превышает 1 м, то во время качки для исключения прогиба объектов необходимо базу делать более прочную. Например, при базе 2-6 м, для исключения прогибов во время качки, база должна быть снабжена наклонными и продольными брусьями или выполнена в виде фермы, что увеличивает громоздкость. Поэтому для уменьшения громоздкости базы предлагаемое устройство позволяет применить схему, представленную на фиг.4. В ней световая энергия с объективов 26 и 27, разнесенных на 1-6 м соответственно, отразившись от отражательных зеркал 28, 29 и 30, 31 поступает соответственно в передающие трубки 32 и 33, которые расположены рядом. При качке информация о дальности будет измеряться только в том случае, если объективы 26 и 27, относящиеся соответственно к телевизионным датчикам 4 и 5 (фиг.1), будут иметь один и тот же угол места. Однако при сохранении в базе наклонных и продольных брусьев количество измерений за один и тот же промежуток времени увеличится, так как влияние качки уменьшится, а следовательно и уменьшатся рассогласования по углу места. Тем не менее при базе, не превышающей 1 м, вероятность влияния качки сводится только к усилению вибрации.

Предлагаемое устройство может быть использовано для определения дальности до движущихся объектов, в том числе и имеющих сложную конфигурацию. Оно может быть применено в системах сопровождения движущегося объекта и в телевизионных системах измерения расстояния. Оно может осуществлять и поиск объекта в процессе вращения в режиме кругового обзора или в секторном режиме. Из-за малого временного рассогласования между двумя сигналами от одного и того же объекта скорость его движения не скажется на точности измерений.

Устройство может быть размещено в корабельных и бортовых условиях. Для увеличения точности измерений в измерительном устройстве можно использовать схему, представленную в "Устройстве дискретного измерения времени радиолокационной станции", патент N 2007743, 3 бюллетень за 1994 год, автор Часовской А.А.

Использование: изобретение относится к области оптической техники, в частности к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных оптико-электронных системах. Сущность изобретения: телевизионное устройство определения дальности содержит два разнесенных телевизионных датчика, сигналы с каждого из которых поступают на контрольные селекторы по длительности, элементы совпадения, схему сравнения, а затем через линию задержки на вход триггера, второй вход которого через счетчик и дешифратор строк связан с синхронизатором. Выходной сигнал триггера подается на два электронных коммутатора, на которые также поступают сигналы телевизионных датчиков через селекторы по амплитуде и длительности. Выходы электронных коммутаторов заведены на вход устройства определения временного рассогласования, определяющего дальность. Взаимодействие блоков устройства обеспечивается синхронизатором. 4 ил.

Телевизионное устройство определения дальности, состоящее из двух жестко связанных и разнесенных на базовое расстояние телевизионных датчиков, синхрогенератора, двух селекторов по длительности и амплитуде и устройства определения временного рассогласования, при этом первый и второй выходы синхрогенератора соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго телевизионных датчиков, имеющих выходы, соответственно соединенные с входами первого и второго селекторов по длительности и амплитуде, отличающееся тем, что введены счетчик строк, два контрольных селектора по длительности, дешифратор строк, два элемента совпадения, схема сравнения, линия задержки, триггер и два электронных коммутатора, при этом второй выход синхрогенератора соединен с входом счетчика строк, групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора строк и с групповыми входами первого и второго блоков элементов совпадения, первые входы которых соединены с выходом дешифратора строк, а вторые входы соответственно соединены через первый и второй контрольные селекторы по длительности с выходами первого и второго телевизионных датчиков, а групповые выходы первого и второго блоков элементов совпадения соответственно соединены с первым и вторым групповыми входами схемы сравнения, имеющей выход, соединенный через линию задержки с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом дешифратора строк, а выход с первыми входами первого и второго электронных коммутаторов, вторые входы которых соответственно соединены с выходами первого и второго селекторов по длительности и амплитуде, а выходы соответственно соединены с первым и вторым входами устройства определения временного рассогласования.