ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ДАЛЬНОМЕР Российский патент 1997 года по МПК G01S17/00 

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано в системах поиска и слежения.

Известен телевизионный дальномер, описанный в патенте N 2010158, автор Часовской А.А. В нем телевизионный датчик перемещается на базовое расстояние до 50 см. Дальность прямо пропорциональна величине перемещения телевизионного датчика. Однако телевизионный дальномер имеет большое время для измерения дальности.

Известен телевизионный дальномер, представляющий собой телевизионное устройство определения дальности, описанный в патенте N 2013025, автор Часовской А.А.

Он состоит из двух телевизионных датчиков, разнесенных на базовое расстояние до 10 м, что позволяет определить дальность до объекта, удаленного на 100 км.

Объект выделяется с помощью двух рабочих селекторов по длительности и амплитуде, а временное рассогласование между сигналами определяется в измерительном устройстве, которое обратно пропорционально дальности. В состав устройства также входит синхрогенератор, два электронных коммутатора. Однако устройство имеет также большое время определения дальности. С помощью предлагаемого устройства уменьшается время определения дальности до объекта. Достигается это введением двух блоков последовательно соединенных линий задержек, двух контрольных селекторов, двух координаторов, вычитателя и дешифратора, при этом первый выход синхронизатора соединен с первыми входами двух блоков, последовательно соединенных линий задержек, групповые выходы которых соединены с первыми групповыми входами электронных коммутаторов, вторые групповые входы которых соединены с первым и вторым групповыми выходами дешифратора, выходы телевизионных датчиков соединены с первым и вторым входами вычитателя, групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1, 2 телевизионные датчики; 3, 4 рабочие селекторы; 5, 6 контрольные селекторы; 7, 8 - электронные коммутаторы; 9 измерительное устройство; 10, 11 блоки последовательно соединенных линий задержки; 12, 15 координаторы; 13 - синхронизатор; 14 дешифратор; 16 вычитатель;
При этом первый выход синхронизатора 13 соединен с первыми входами блоков, последовательно соединенных линий задержек 10, 11, групповые выходы которых соединены с первыми групповыми входами электронных коммутаторов 7, 8, вторые групповые входы которых соединены с первыми и вторыми групповыми выходами дешифратора 14, а выходы с первыми входами телевизионных датчиков 1, 2, жестко связанных между собой и имеющих вторые входы и выходы, соответственно соединенные со вторым выходом синхронизатора 13, и через рабочие селекторы 3, 4, контрольные селекторы 5, 6, соответственно с первым и вторым входом измерительного устройства 9 и с входами координаторов 12 и 15, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом вычитателя 16, групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Объект устанавливается в центре полей зрения телевизионных датчиков 1, 2. На объективах 19, 20 (фиг.2) телевизионных датчиков 1 и 2 имеются горизонтальные маркерные метки 17, 18. Объективы 19, 20 жестко связаны между собой и разнесены на базовое расстояние 0,5-10 м. Передающие трубки могут быть расположены в центре базы (фиг.4). Синхронизатор 13 выдает строчные и кадровые синхроимпульсы на первые и вторые входы телевизионных датчиков 1 и 2. Строчные синхроимпульсы предварительно проходят через два блока, последовательно соединенных линий задержек 10 и 11, далее через коммутаторы 7 и 8. Последние подключают определенное количество линий задержек блоков 10 и 11. Величина одной задержки равна времени одной строки. Задержка строчных синхроимпульсов друг относительно друга необходима, чтобы расположить на одной строке маркерные метки 17 и 18, которые могут сместиться в поле зрения передающих трубок в связи: с прогибанием базы, вибрацией, качкой, изменением температуры и влажности, а также после замены передающих трубок и объективов.

После преобразования световой энергии в электрические сигналы в телевизионных датчиках 1, 2, эти сигналы поступают на входы рабочих селекторов 3, 4 и контрольных селекторов 5, 6. В последних осуществляется выделение сигналов от маркерных меток 17, 18. Дальность определяется в измерительном устройстве 9 по временному рассогласованию между двумя сигналами от измеряемого объекта, которое обратно пропорционально дальности. Сигналы выделяются в рабочих селекторах 3 и 4 по длительности и амплитуде, характерными для ожидаемого объекта. В контрольных селекторах 5 и 6 выделяются сигналы от контрольных маркерных меток и поступают в координаторы 12 и 15, где определяются кадровые координаты середины контрольных меток 17 и 18. Координаторы работают аналогично координаторам, представленным в книге Барсуков "Телевизионные системы летательных аппаратов, 1979 г. Значения координат вычитаются в вычитателе 16, и разность поступает в дешифратор 14. Дешифратор 14 в зависимости от значения разности координат и ее знака выдает разрешение с первого группового выхода соответствующей схеме совпадения 21-35 (фиг.3) электронного коммутатора 7 и со второго группового выхода соответствующей схеме совпадения электронного коммутатора 8, аналогичного электронному коммутатору 7, на прохождение через них строчного синхроимпульса с соответствующих блоков, последовательно соединенных линий задержек 11 и 12, а именно, с блока 10 в блок 7 и с блока 11 в блок 8, где соответствующий выход соединен с соответствующим датчиком 1, 2 с помощью сборок-схем ИЛИ 36 в блоке 7 (фиг.3) и аналогичной схеме в блоке 8.

Этот строчный синхроимпульс задерживается с помощью линий задержек 37-51 (см. фиг.3) блока 10 и с помощью линий задержек блока 11, аналогичного блоку 10. Таким образом, расхождения по строкам, возникающие в телевизионных датчиках 1 и 2, устраняются благодаря осуществлению автоматической регулировки в процессе работы. Приведем пример конкретного исполнения.

При базе 2 м, углах поля зрения объективов 20 мин, временные рассогласования между двумя сигналами на дальностях 100, 50, 25 и 5 км будут составлять соответственно 0,2; 0,4; 0,8 и 4 мкс.

Приведем пример исполнения конструкции.

Конструкция телевизионных датчиков 1 и 2 представлена на фиг.4, где световые лучи 53, 54 от разнесенных на базовое расстояние объективов 51, 52, отразившись соответственно от отражателей 55, 56 и 58, 57, поступают в передающие трубки 59, 60.

При возникновении качания или вибрации объективов 61, 62 (при использовании, например, на самолете) передающие трубки, расположенные в центре на равном расстоянии от соответствующих объективов 61 и 62, не будут подвержены этому качанию или вибрации или будут подвержены в меньшей степени вибрации, которая не повлияет на точность измерения. Следовательно, создается возможность определить значения мгновенных смещений по углу места и осуществить автоматическое регулирование.

Для увеличения точности измерения при малой базе можно воспользоваться, например, осциллографом, отображающим временное рассогласование между двумя сигналами, и встроенным в экран осциллографа волоконно-оптическим жгутом, соединенным с чувствительной площадкой передающей трубки вспомогательного телевизионного датчика, с которого информация может считываться, например, на цифровой индикатор. Такой способ измерения предложен, например, в заявке 4878000 патент 2032184, авторы Часовской А.А. Янина Т.А.

Предлагаемое устройство может быть использовано для определения дальности до объектов, в том числе и движущихся в процессе слежения. Оно может быть установлено на движущихся носителях (кораблях, самолетах, спутниках и т. д.). На самолетах, в частности, можно его использовать в системах автоматической посадки.

Телевизионный дальномер уменьшает время определения дальности благодаря введению двух контрольных селекторов, двух координаторов, вычитателя и дешифратора, при этом первый выход синхронизатора соединен с первыми входами двух блоков, последовательно соединенных линий задержек, групповые выходы которых соединены с первыми групповыми входами электронных коммутаторов, вторые групповые входы которых соединены с первым и вторым групповыми выходами дешифратора, выходы двух телевизионных датчиков соединены через первый и второй контрольные селекторы, первый и второй координаторы соответственно с первым и вторым входами вычитателя, групповой выход которого соединен с групповым входом дешифратора. 4 ил.

Телевизионный дальномер, состоящий из телевизионного датчика, рабочего селектора, двух электронных коммутаторов, синхронизатора, вычитателя и координатора, где выход телевизионного датчика соединен с входом рабочего селектора, а первый и второй входы соответственно соединены с выходом электронного коммутатора и с первым выходом синхронизатора, и выход координатора соединен с первым входом вычитателя, отличающийся тем, что вводится второй телевизионный датчик, жестко связанный с первым телевизионным датчиком и разнесенный с ним на базовое расстояние, а также вводится второй рабочий селектор, два контрольных селектора, измерительное устройство, два блока последовательно соединенных линий задержки, второй координатор и дешифратор, при этом второй выход синхронизатора соединен с первыми входами двух блоков последовательно соединенных линий задержки, групповые выходы которых соединены с первыми групповыми входами электронных коммутаторов, вторые групповые входы которых соединены с первым и вторым групповыми выходами дешифратора, а выход второго электронного коммутатора соединен с первым входом второго телевизионного датчика, имеющего второй вход, соединенный с выходом синхронизатора, и выход, соединенный через второй рабочий селектор с первым входом измерительного устройства, а также соединенный через второй контрольный селектор, через второй координатор с вторым входом вычитателя, а второй вход измерительного устройства соединен с выходом первого рабочего селектора, вышеупомянутый вход которого соединен с входом первого контрольного селектора, имеющего выход, соединенный с входом первого координатора, к тому же групповой выход вычитателя соединен с групповым входом дешифратора.