НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2004 года по МПК G08G5/02 B64F1/18 B64D45/08 

Изобретение относится к системам оптических средств передачи цветной информации и может быть использовано в авиации для индикации глиссады, курса, различных зон полета летательных аппаратов, в водном транспорте для обеспечения проводки судов по фарватерам и плавания в прибрежной зоне, а так же в других областях техники, где необходимо обеспечивать формирование визуальной информации для объектов, находящихся в облучаемой области пространства с целью обеспечения их ориентации, что позволяет повысить безопасность движения.

Известен секторный маяк (А.С.1129856 (СССР)), использующий цветность огня для обозначения зон ориентирования, состоящий из импульсного лазера, активной средой которого является смесь паров меди и золота, генерирующего излучение одновременно на трех длинах волн в красном (λ_к=0,627 мкм), зеленом (λ_з=0,510 мкм) и желтом (λ_ж=0,578 мкм), участках спектра с суммарной мощностью излучения 0,5 Вт и длительностью импульса τ_имп=2·10^-9 с, диспергирующей призмы, дефлекторов горизонтального и вертикального отклонения. Указанный маяк предназначен для работы на берегу и используется в акватории портов для формирования цветовых коридоров проводки судов. Маяк создает цветовые зоны ориентации в проблесковом режиме, обладает большой дальностью видимости (до 15 км в дневных условиях при коэффициенте пропускания атмосферы τ=0,8 на милю) за счет сканирования узким лазерным лучом с малой угловой расходимостью. Недостатком этого устройства является то, что маяк не обеспечивает непрерывного светового излучения, что затрудняет его наблюдение, кроме того, излучение маяка является опасным для зрения.

Известно оптическое навигационное устройство (патент России 2083444, приоритет от 22.03.94 г.) на основе импульсного полупроводникового лазера с электронной накачкой (ИПЛЭН), содержащее одну импульсную электронно-лучевую трубку, трехцветную полупроводниковую лазерную мишень, высоковольтный импульсный источник накачки, блок управления импульсами, объектив, делительную пластину, фотоприемник с оптической системой, блок встроенного контроля. Устройство позволяет создавать в облучаемой области пространства три одноцветных зоны красного (λ_к=0,63 мкм), желтого (λ_ж=0,57 мкм) и зеленого (λ_з=0,52 мкм) цветов в проблесковом режиме работы. Недостатком этого устройства является то, что оно также не обеспечивает непрерывного светового излучения, а, кроме того, имеет малый срок службы, недостаточную дальность действия, является опасным для зрения.

Известна визуальная система посадки (патент США 2975400 CL.340-26, 1961 г.), в которой имеется линейка горизонтальных огней одного цвета, в центре которой расположена линейка вертикальных огней другого цвета. Каждый огонь вертикальной линейки виден в определенном вертикальном угле, причем края угловых зон двух соседних огней пересекаются и при перемещении летательного аппарата в вертикальной плоскости летчик наблюдает “перемещение” по вертикали двух огней вертикальной линейки и старается их “подвести” к линейке горизонтальных огней, т.е. выйти в положение, соответствующее центру глиссады. Недостатком этого устройства является малая дальность действия, обусловленная применением низкоэффективных источников света со светофильтрами, отсутствует разделение световых зон по цвету, что снижает ее информативность, вследствие того, что разрешающая способность глаза ограничена, летчик начинает различать два ближайших положения на вертикали двух “перемещающихся” огней с гораздо более близкого расстояния, чем то расстояние, на котором он мог бы различать цветность огня.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения следует признать оптический маяк визуальной посадки по глиссаде (патент США 4064424, B 64 F 1/20, 1977 г.), в котором с помощью ламповых источников света и светофильтров в вертикальной плоскости формируются прилегающие друг к другу световые зоны разных цветов. При этом, правильному полету по глиссаде соответствует нахождение летательного аппарата в центральной зоне зеленого цвета. Недостатком прототипа является малая дальность действия, обусловленная применением низкоэффективных источников света со светофильтрами, невозможность управлять величиной переходных секторов между соседними цветовыми зонами, обеспечивать управление шириной и направлением формируемых цветовых зон.

Техническим результатом настоящего решения является повышение безопасности движения объектов при ориентации по световым зонам, создаваемым навигационным комплексом, увеличение их дальности видимости, повышение надежности функционирования и срока службы приборов навигационного комплекса, обеспечение возможности управления цветовыми зонами и переходными секторами, создаваемыми в облучаемой области пространства, обеспечение безопасности и комфортности восприятия глазом наблюдателя излучения навигационного комплекса.

Технический результат получен за счет того, что в навигационном комплексе в качестве источников света используются полупроводниковые сверхъяркие светодиоды различных цветов излучения, причем каждый светодиод снабжается оптической системой формирования диаграммы направленности излучения и образует индивидуальный излучатель, при этом, индивидуальные излучатели одного цвета излучения имеют одинаковые диаграммы направленности, собраны в группу и установлены на панели, обеспечивающей параллельность их оптических осей, а взаимная установка панелей формирует монохроматические цветовые зоны с управляемой величиной переходных секторов.

Изобретение отличается от ближайшего аналога тем, что:

а) в качестве источников света используются монохроматические полупроводниковые сверхъяркие светодиоды с различными длинами волн излучения. Для чего устройство дополнительно содержит группы сверхъярких светодиодов с фиксированной длиной волны излучения каждая;

б) устройство дополнительно содержит индивидуальные для каждого светодиода оптические системы формирования излучения, образующие вместе с ними индивидуальные излучатели;

в) устройство дополнительно содержит панели установки групп излучателей.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг.1-5 представлены схемы блоков навигационного комплекса и принципы его работы.

На фиг.1 представлена схема излучателя. Излучатель содержит источник излучения - полупроводниковый сверхъяркий светодиод 1 и индивидуальную оптическую систему 2.

Излучатель работает следующим образом. Сверхъяркий светодиод 1 излучает монохроматический световой поток с угловым раскрывом α₁. Световой поток проходит оптическую систему 2, которая формирует диаграмму направленности отдельного излучателя с угловым раскрывом α₂.

На фиг.2 представлена панель с группой излучателей. Отдельные излучатели 3 крепятся к панели 4. Крепление излучателей 3, представляющих собой одну группу, осуществляется таким образом, чтобы оптические оси отдельных излучателей были параллельны друг другу.

На фиг.3 представлена схема навигационного комплекса и формируемые им цветовые зоны. Устройство содержит панели с группами светодиодов 4, расположенные под углом друг к другу.

Устройство работает следующим образом. На каждой панели 4 располагается группа излучателей, оптические оси которых параллельны. Диаграмма излучения зоны, сформированной панелью, совпадает с диаграммой отдельного излучателя этой панели и равна α₂₍₁₎, α₂₍₂₎, α₂₍₃₎,... для первой, второй, третьей и т.д. панелей соответственно. Взаимная установка панелей между собой определяет величину переходных секторов.

Для изменения ориентации цветовых зон навигационного комплекса в пространстве используется синхронное переключение между группами излучателей, установленных на панелях. Графически сущность переключения зон показана на фиг.4, где 5 - навигационный комплекс, 6 - положение цветовых зон до переключения, 7 - положение цветовых зон после переключения, где α₂₍₁₎, α₂₍₂₎, α₂₍₃₎ - угловые раскрывы цветовых зон с различными длинами волн излучения, 8 - различные положения объекта относительно навигационного комплекса.

Управление шириной формируемых цветовых зон осуществляется переключением между группами светодиодов, расположенных на каждой панели и формирующих диаграммы направленности с различными углами раскрыва. Графически сущность управления шириной диаграммы направленности приведена на фиг.5, где 4 - панель навигационного комплекса, 9 и 10 - диаграммы направленности излучения с различными угловыми размерами, 8 - различные положения объекта.

Устройство выполнено на следующей элементной базе: в качестве источников излучения используются серийно выпускаемые монохроматические полупроводниковые сверхъяркие светодиоды, генерирующие излучение с разными длинами волн типа: КИПД 40, КИПД 85, КИПМ 15, КИПМ 45, материалом для оптических элементов служит стекло ЛК 4 или органическое стекло СО - 133 К.

Изобретение относится к системам оптических средств передачи информации и может быть использовано в авиации, водном транспорте и других областях техники, требующих формирование визуальной информации для обеспечения ориентации объектов. В устройстве для генерации излучения используются источники света, для чего в него вводят полупроводниковые сверхъяркие монохроматические или лазерные светодиоды различных цветов излучения. Каждый светодиод имеет оптическую систему формирования диаграммы направленности излучения и образует индивидуальный излучатель. Излучатели одного цвета излучения имеют одинаковые диаграммы направленности, собраны в группы и установлены на панелях, обеспечивающих параллельность оптических осей, а взаимная установка панелей формирует монохроматические цветные зоны с управляемой величиной переходных секторов. Для формирования цветных зон с переключением направленности диаграмм излучения на каждой панели располагается несколько групп излучателей с различными углами установки. Для формирования цветных зон с управлением шириной их диаграмм направленности на каждую панель устанавливается несколько групп излучателей с различной шириной формируемых диаграмм. Для более гибкого управления направлением, шириной и цветом диаграмм направленности излучения в группы излучателей, установленные на панели, входят излучатели разных цветов и с разными формами диаграмм излучения. Изобретение повышает безопасность движения объектов, надежность и срок службы приборов, безопасность и комфортность восприятия глазом наблюдателя излучения комплекса, увеличивает дальность видимости. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Навигационный комплекс, включающий источники света, проекционную оптику, пульт управления, отличающийся тем, что в качестве источников света используются полупроводниковые сверхъяркие светодиоды различных цветов излучения, причем каждый светодиод снабжается оптической системой формирования диаграммы направленности излучения и образует индивидуальный излучатель, при этом индивидуальные излучатели одного цвета излучения имеют одинаковые диаграммы направленности, собраны в группу или группы и установлены на панели или панелях соответственно, обеспечивающих параллельность оптических осей в каждой группе, а взаимная установка панелей формирует монохроматические цветные зоны с управляемой величиной переходных секторов.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для формирования цветных зон с переключением направленности диаграмм излучения на каждой панели располагается несколько групп излучателей с различными углами установки.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для формирования цветных зон с управлением шириной их диаграмм направленности на каждую панель устанавливается несколько групп излучателей с различной шириной формируемых диаграмм.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для более гибкого управления направлением, шириной и цветом диаграмм направленности излучения в группы излучателей, установленные на панели, входят излучатели разных цветов и с разными формами диаграмм излучения.5. Навигационный комплекс, включающий источники света, проекционную оптику, пульт управления, отличающийся тем, что в качестве источников света используются полупроводниковые лазерные диоды различных цветов излучения, причем каждый лазерный диод снабжается оптической системой формирования диаграммы направленности излучения и образует индивидуальный излучатель, при этом индивидуальные излучатели одного цвета излучения имеют одинаковые диаграммы направленности, собраны в группу или группы и установлены на панели или панелях соответственно, обеспечивающих параллельность оптических осей в каждой группе, а взаимная установка панелей формирует монохроматические цветные зоны с управляемой величиной переходных секторов.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что для формирования цветных зон с переключением направленности диаграмм излучения на каждой панели располагается несколько групп излучателей с различными углами установки.7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что для формирования цветных зон с управлением шириной их диаграмм направленности на каждую панель устанавливается несколько групп излучателей с различной шириной формируемых диаграмм.8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что для более гибкого управления направлением, шириной и цветом диаграмм направленности излучения в группы излучателей, установленные на панели, входят излучатели разных цветов и с разными формами диаграмм излучения.