ДАЛЬНОМЕР Российский патент 1998 года по МПК G01S17/00 

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

Известен телевизионный дальномер, представляющий из себя телевизионное устройство определения дальности (патент 2010156, автор Часовской А.А.).

Он может измерять дальность путем перемещения телевизионного датчика на базовое расстояние до 50 см. Дальность пропорциональна перемещению телевизионного датчика. Однако устройство имеет большое время определения дальности.

Известен дальномер, представляющий из себя телевизионное устройство определения дальности (патент 2013025, автор Часовской А.А.) В нем при использовании двух телевизионных датчиков, разнесенных на базовое расстояние, обеспечивается определение дальности до объекта. Строчная и кадровая синхронизация передающих телевизионных трубок осуществляется с помощью общего генератора разверток. Выделение сигналов по своим характеристикам осуществляется с помощью селекторов по амплитуде и длительности.

Дальность определяется в измерительном устройстве, которое осуществляет измерение временного рассогласования между передними или задними фронтами двух сигналов, так же, как в преобразователе дальности. Дальность отображается на индикаторе дальности. Наблюдение за объектом может осуществляться с помощью двух видеоконтрольных устройств, имеющих общую синхронизацию с телевизионными датчиками, подаваемую с генератора разверток. Однако для увеличения точности определения дальности необходимо увеличить базу. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности без увеличения базы. Достигается это тем, что вводятся два блока волокнистооптических преобразователей с удлиненными строками, два вспомогательными строками, два вспомогательных телевизионных датчика, второй генератор развертки, счетчик, постоянное запоминающее устройство и сумматор. При этом блоки волокнистооптических преобразователей с удлиненными строками встроены в экраны соответствующих первого и второго видеоконтрольных устройств, оптические выходы которых соответственно через первый и второй блоки волокнистооптических преобразователей с удлиненными строками соединен с оптическими входами первого и второго вспомогательных телевизионных датчиков, входы которых соединен с входами соответственно первого и второго селекторов по амплитуде и длительности, а входы соединены с выходами второго генератора развертки, соединенного также через счетчик, постоянное запоминающее устройство со вторым входом сумматора, первый вход и вход которого соответственно соединены с выходом измерительного устройства и с входом индикатора дальности.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1, 2 телевизионные датчики; 3 генератор развертки; 4, 5 видеоконтрольные устройства; 6, 7 - блоки волоконнооптических преобразователей с удлиненными строками; 8, 9 - вспомогательные телевизионные датчики; 10 генератор развертки; 11, 12 - селекторы по амплитуде и длительности; 13 измерительное устройство; 14 - сумматор; 15 постоянное запоминающее устройство; 16 счетчик; 17 - индикатор дальности.

При этом выход генератора развертки 3 соединен с входами жестко связанных между собой телевизионных датчиков 1 и 2 и с входами видеоконтрольных устройств 4 и 5, оптические выходы которых соответственно через блоки волокннооптических преобразователей с удлиненными строками 6 и 7 соединены с оптическими входами вспомогательных телевизионных датчиков 8 и 9, выходы которых соединены с соответствующими входами селекторов по амплитуде и длительности 11, 12, а выходы соединены с выходом генератора развертки 10, соединенного также через счетчик 16, постоянное запоминающее устройство 15 со вторым входом сумматора 14, выход и первый вход которого соответственно соединены с входом индикатора дальности 17 и с выходом измерительного устройства 13, имеющего первый и второй входы, соединенные с соответствующими выходами селектора по амплитуде и длительности 11 и 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью двух телевизионных датчиков 1 и 2, одинаково направленных жестко связанных между собой и разнесенных на базовое расстояние (например, 0,5 м), осуществляется преобразование световой энергии в электрические сигналы. Синхронизация разверток телевизионных датчиков осуществляется с помощью генератора развертки 3. Электрические сигнала с выходов телевизионных датчиков 1 и 2 поступают в видеоконтрольные устройства 4 и 5, где осуществляется отображение объектов, находящихся в поле зрения соответствующих телевизионных датчиков. Синхронизация разверток видеоконтрольных устройств осуществляется также от генератора развертки 3. В экраны видеоконтрольных устройств встроены составляющие блоки волоконнооптических преобразователей с удлиненными строками 6 и 7. Конструкция их аналогична конструкции волоконнооптических преобразователей, разлагающих удлиненную строку на ряд строк ("Телевизионные системы летательных аппаратов", Барсуков, изд. Мин. Обороны, 1979).

Удлиненная строка разлагается на определенное количество строк (например 20). Примерное их расположение представлено на фиг.2, где удлиненные строки 18 и 19 в количестве 5 штук встроены в экраны видеоконтрольных устройств 4 и 5. Удлиненные строки пересекают отображения объекта 20 и 21. Если каждая удлиненная строка разлагается на 20 строк разложения, что при пяти удлиненных строках общее количество строк разложения будет равно 100. Эти строки разложения встроены в соответствующие объективы вспомогательных телевизионных датчиков 8 и 9. В результате увеличивается расходимость между отображениями от одного и того же объекта. Синхронизация передающих трубок общая и осуществляется от генератора развертки 10. В результате временное рассогласование между передними или задними фронтами двух сигналов от одного и того же объекта, поступающих соответственно с телевизионных датчиков 8 и 9 увеличивается также в 20 раз. Видеосигналы выделяются по длительности и уровню, характерных для ожидаемого объекта, в соответствующих селекторах по длительности и амплитуде 11 и 12. Временное рассогласование между видеосигналами определяется в измерительном устройстве 13 так же, как в преобразователе дальности.

В процессе юстировки до контрольного объекта, имеющего круглую форму, добиваются одинаковой длительности двух видеосигналов от этого объекта путем смещения соответствующих удлиненных строк 18 и 19 (фиг.2) вверх или вниз, а также их горизонтальной установки. При этом поворотном телевизионных датчиков 1 и 2 добиваются смещения отображений от контрольного объекта вправо или влево.

Далее определяются систематические поправки, возникающие из-за возможной погрешности исполнения разложения, с помощью счетчика 16, постоянного запоминающего устройства 15 и сумматора 14. Счетчик считает строчные синхроимпульсы, поступающие с генератора развертки 10 до значения, равного количеству строк разложения (например, до 100). Далее устанавливается с исходное состояние. Каждому значению счетчика 16 в постоянном запоминающем устройстве 15 соответствует зашитая определенная систематическая поправка, которая определяется путем установки отображений от контрольного объекта последовательно для каждой строки разложения в определенном месте поля зрения путем поворота телевизионных датчиков 1 и 2. Например, при 100 строках разложения таких мест должно быть 100, что соответствует 100 различными положениям контрольного объекта в поле зрения телевизионных датчиков 1 и 2. Значение соответствующей систематической поправки, поступающей с постоянного запоминающего устройства 15, складывается в сумматоре 14 со значением временного рассогласования между двумя видеосигналами, поступающими с измерительного устройства 13. С выхода сумматора информация поступает в индикатор дальности для отображения. Временное рассогласование между двумя сигналами будет обратно пропорционально дальности. Оно отображается на индикаторе дальности.

Приведем примеры конкретного исполнения. Пусть при базе, равной 0,5 м, и углах поля зрения объективов телевизионных датчиков 1 и 2, равных 1^o, объект находится на расстоянии 20 км. Тогда при количестве строк, равном 20 временное рассогласование между двумя видеосигналами при условии параллельности центральных осей объективов будет равно 1,5 мкс. Соответственно для дальностей 10 и 5 км оно будет равно 3 и 6 мкс.

Предлагаемое устройство может быть использовано в процессе поиска и слежения за подвижными и неподвижными объектами, находящимися в поле зрения телевизионных датчиков. При этом без увеличения базы создается возможность увеличить поле зрения (без уменьшения точности определения дальности). Дальномер может быть применен в системах управления движения для безопасности полетов и судовождения, а также на подвижных объектах, где нет возможности увеличить базу.

Дальномер увеличивает точноть определения дальности без увеличения базы благодаря тому, что вводятся два блока волоконнооптических преобразователей с удлиненными строками, два вспомогательных телевизионных датчика, второй генератор развертки, счетчик, постоянное запоминающее устройство и сумматор, при этом блоки волоконнооптических преобразователей с удлиненными строками встроены в экраны соответствующих первого и второго видеоконтрольных устройств, оптические выходы которых соответственно через первый и второй блоки волоконнооптических преобразователей с удлиненными строками соединены с оптическими входами первого и второго вспомогательных телевизионных датчиков, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго селекторов по амплитуде и длительности, а входы соединены с выходом второго генератора развертки, соединенного также через счетчик, постоянное запоминающее устройство со вторым входом сумматора, первый вход и выход которогол соответственно соединены с выходом измерительного устройства и с входом индикатора дальности. 2 ил.

Дальномер, состоящий из телевизионного датчика, генератора развертки, двух селекторов сигналов и индикатора дальности, где выход генератора развертки соединен с входом телевизионного датчика, отличающийся тем, что введен второй телевизионный датчик, жестко связанный с первым, каждый из двух селекторов сигналов выполнен в виде селектора по амплитуде и длительности, а также введены два видеоконтрольных устройства, два волоконно-оптических преобразователя с удлиненными строками, два вспомогательных телевизионных датчика, второй генератор развертки, измерительное устройство, сумматор, постоянное запоминающее устройство и счетчик, при этом блоки волоконно-оптических преобразователей с удлиненными строками встроены в экраны соответствующих первого и второго видеоконтрольных устройств, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго телевизионных датчиков, вторые входы вместе с входом второго телевизионного датчика соединены с выходом первого генератора развертки, а оптические выходы первого и второго видеоконтрольных устройств соединены соответственно через упомянутые первый и второй блоки волоконно-оптических преобразователей с удлиненными строками с оптическими входами первого и второго вспомогательных телевизионных датчиков, входы которых соединены с выходом второго генератора развертки, а выходы соответственно через первый и второй селекторы по амплитуде и длительности соединены с первым и вторым входами измерительного устройства, выход которого соединен с первым входом сумматора, имеющего выход, соединенный с входом индикатора дальности, и второй вход, соединенный через постоянное запоминающее устройство и счетчик с упомянутым выходом второго генератора развертки.