ЭЛЕКТРОННО-ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ Российский патент 2009 года по МПК G01C1/06 

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в геодезическом приборостроении и локации и предназначено преимущественно для измерения угловых координат быстродвижущихся объектов, например, летательных аппаратов.

Известен электронный теодолит, содержащий пульт управления и объектив канала наблюдения, установленный на опорно-поворотном устройстве, механизмы горизонтального и вертикального наведения которого содержат соответственно горизонтальный и вертикальный диски с кодовыми дорожками, оптически связанные с ними соответственно блок считывания с горизонтального диска и блок считывания с вертикального диска, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам преобразователя угол-код, выход которого соединен с входом цифрового табло [1].

Известный электронный теодолит обеспечивает высокую точность измерения угловых координат и удобство их считывания оператором при геодезических измерениях.

Однако известный электронный теодолит не позволяет выполнять дистанционные измерения угловых координат быстродвижущихся объектов, поскольку оператор должен находиться в месте установки электронного теодолита, и за один цикл измерения оператором угловых координат движущегося объекта в одной точке его траектории движения движущийся объект выходит из поля зрения оператора.

Технический результат состоит в обеспечении возможности выполнять дистанционные измерения угловых координат быстродвижущихся объектов, например, летательных аппаратов.

Для достижения указанного технического результата в электронно-цифровое устройство измерения угловых координат, содержащее пульт управления и объектив канала наблюдения, установленный на опорно-поворотном устройстве, механизмы горизонтального и вертикального наведения которого содержат соответственно горизонтальный и вертикальный диски с кодовыми дорожками, оптически связанные с ними соответственно блок считывания с горизонтального диска и блок считывания с вертикального диска, выход последнего из которых подключен к входу первого преобразователя угол-код, введены блок формирования синхросигналов, блок преобразования видеосигналов, видеоконтрольное устройство, второй преобразователь угол-код, устройство регистрации информации, блок формирования отсчетов, блок управления и преобразования информации, а также закрепленные в опорно-поворотном устройстве и оптически связанные с объективом канала наблюдения фотоприемные устройства канала наблюдения, видеоконтрольные адаптеры, проекционные объективы, включенные между объективом канала наблюдения и всеми фотоприемными устройствами канала наблюдения, аналоговые выходы которых соединены с информационными входами соответствующих видеоконтрольных адаптеров, а цифровые выходы подключены к первой входной шине устройства регистрации информации, вторая входная шина которого соединена с цифровым выходом блока управления и преобразования информации, третий вход которого является информационным входом устройства, а первый синхровыход подключен к входу блока формирования синхросигналов, первый выход которого соединен с входом блока формирования отсчетов, второй выход - с синхровходами всех фотоприемных устройств канала наблюдения, закрепленных в опорно-поворотном устройстве с возможностью юстировки, третий выход - с синхровходами всех видеоконтрольных адаптеров, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока преобразования видеосигналов, выход которого соединен с входом видеоконтрольного устройства, а синхровход - с вторым синхровыходом блока управления и преобразования информации, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго преобразователей угол-код, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования отсчетов, вход второго преобразователя угол-код подключен к выходу блока считывания с горизонтального диска, при этом пульт управления выполнен дистанционным, а его первый и второй выходы подключены к управляющим входам соответственно механизмов вертикального и горизонтального наведения.

В предпочтительном варианте исполнения электронно-цифровое устройство измерения угловых координат содержит четыре проекционные объектива, четыре фотоприемных устройства канала наблюдения и четыре видеоконтрольных адаптера.

Фотоприемное устройство канала наблюдения содержит матрицу фотодетекторов, оптические входы которой являются оптическим входом фотоприемного устройства канала наблюдения, а выходы соединены с входной шиной устройства считывания информации, выход которого является аналоговым выходом фотоприемного устройства канала наблюдения и подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого является цифровым выходом фотоприемного устройства канала наблюдения, а синхровход соединен с синхровходом устройства считывания информации и является синхровходом фотоприемного устройства канала наблюдения.

Блок управления и преобразования информации содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым синхровыходами блока управления и преобразования информации, преобразователь кодов, выход, первый и второй входы которого являются соответственно цифровым выходом, первым и вторым входами блока управления и преобразования информации, а третий вход соединен с выходом преобразователя время-код, вход которого является третьим входом блока управления и преобразования информации.

Видеоконтрольное устройство включает либо телевизионный монитор либо жидкокристаллический монитор. Соответственно видеоконтрольный адаптер выполнен с возможностью формирования либо аналогового видеосигнала либо цифрового видеосигнала.

Предлагаемое электронно-цифровое устройство измерения угловых координат обеспечивает высокую точность дистанционного измерения угловых координат летательных аппаратов с использованием составного канала наблюдения, формирующего общее поле обзора за счет юстировки нескольких, например, четырех, фотоприемных устройств канала наблюдения.

При этом достигается положительный технический результат - обеспечивается возможность выполнять дистанционные измерения угловых координат быстродвижущихся объектов, например летательных аппаратов, с увеличенным углом поля зрения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков заявленного электронно-цифрового устройства измерения угловых координат, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Проведенный заявителем дополнительный поиск не выявил известные решения, содержащие признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного электронно-цифрового устройства измерения угловых координат. Следовательно, заявленное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения преобразований для достижения технического результата. Заявленное техническое решение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое электронно-цифровое устройство измерения угловых координат может быть реализовано с помощью известных функциональных элементов.

На чертеже приведена функциональная схема предпочтительного варианта исполнения заявленного электронно-цифрового устройства измерения угловых координат.

Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат содержит объектив 1 канала наблюдения, проекционные объективы 2, 3, 4 и 5, фотоприемные устройства 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения, видеоконтрольные адаптеры 10, 11, 12 и 13, устройство 14 регистрации информации, блок 15 преобразования видеосигналов, блок 16 формирования синхросигналов, блок 17 управления и преобразования информации, блок 18 формирования отсчетов, первый и второй преобразователи 19 и 20 угол-код, блоки 21 и 22 считывания с вертикального и горизонтального дисков, опорно-поворотное устройство 23, механизм 24 вертикального наведения, который содержит вертикальный диск 25 с кодовой дорожкой, механизм 26 горизонтального наведения, который содержит горизонтальный диск 27 с кодовой дорожкой, пульт 28 дистанционного управления и видеоконтрольное устройство 29. Объектив 1 канала наблюдения установлен на опорно-поворотном устройстве 23, вертикальный и горизонтальный диски 25 и 27 с кодовыми дорожками механизмов 24 и 26 горизонтального и вертикального наведения которого оптически связаны с блоками 21 и 22 считывания соответственно с вертикального и горизонтального дисков, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго преобразователей 19 и 20 угол-код, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 17 управления и преобразования информации, а их управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока 18 формирования отсчетов, вход которого соединен с первым выходом блока 16 формирования синхросигналов. Фотоприемные устройства 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения закреплены с возможностью юстировки в опорно-поворотном устройстве 23 и оптически связаны посредством проекционных объективов 2, 3, 4 и 5 с объективом 1 канала наблюдения. Первый и второй выходы пульта 28 дистанционного управления подключены к управляющим входам соответственно механизмов 24 и 26 вертикального и горизонтального наведения. Второй выход блока 16 формирования синхросигналов подключен к синхровходам фотоприемных устройств 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения, цифровые выходы которых подключены к первой входной шине устройства 14 регистрации информации, вторая входная шина которого соединена с цифровым выходом блока 17 управления и преобразования информации, третий вход которого является информационным входом устройства. Третий выход блока 16 формирования синхросигналов подключен к синхровходам видеоконтрольных адаптеров 10, 11, 12 и 13, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами блока 15 преобразования видеосигналов, выход которого подключен к входу видеоконтрольного устройства 29, а синхровход - ко второму синхровыходу блока 17 управления и преобразования информации, первый синхровыход которого соединен с входом блока 16 формирования синхросигналов.

Видеоконтрольное устройство 29 включает либо телевизионный монитор либо жидкокристаллический монитор. Соответственно видеоконтрольные адаптеры 10, 11, 12 и 13 выполнены с возможностью формирования либо аналогового видеосигнала либо цифрового видеосигнала.

Устройство работает следующим образом.

Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат устанавливают и горизонтируют в точке стояния, видеоконтрольное устройство 29 и пульт 28 дистанционного управления размещают на необходимом для решения задач измерений расстоянии в месте нахождения оператора.

Изображение движущихся объектов, например летательных аппаратов, расположенных в точке наблюдения на заданной траектории их движения, проецируется через объектив 1 канала наблюдения через проекционные объективы 2, 3, 4 и 5 на фотоприемные устройства 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения, которые путем юстировки образуют общее поле обзора составного канала наблюдения устройства.

Для передачи изображений, формируемых фотоприемными устройствами 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения и отображения их на стандартном видеоконтрольном устройстве 29, предназначены видеоконтрольные адаптеры 10, 11, 12 и 13 и блок 15 преобразования видеосигналов, который позволяет осуществить выбор любого из поступающих на его вход видеосигналов или их комбинаций и отображать на экране видеоконтрольного устройства 29 изображение, формируемое любым из фотоприемных устройств 6, 7, 8 или 9 канала наблюдения, или комбинационное изображение из этих изображений.

Блок 16 формирования синхросигналов синхронизирует работу всех фотоприемных устройств 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения и видеоконтрольных адаптеров 10, 11, 12 и 13 и обеспечивает установку заданного стандарта (частоту кадров, число строк и число элементов на строке) при формировании видеосигнала для видеоконтрольного устройства 29.

Оператор наблюдает на экране видеоконтрольного устройства 29 движущиеся по заданной траектории объекты, например летательные аппараты, и наводит на них электронно-цифровое устройство измерения угловых координат с помощью пульта 28 дистанционного управления, воздействуя на механизмы 24 и 26 вертикального и горизонтального наведения опорно-поворотного устройства 23.

Взятие необходимого числа вертикальных или горизонтальных отсчетов координат движущихся объектов в различных точках траектории движения летательных аппаратов и их привязку к системе единого времени (СЕВ) осуществляют путем одновременной покадровой регистрации изображения движущихся объектов, значений, соответствующих каждому кадру углов (угла места и азимута) и меток времени СЕВ, в устройстве 14 регистрации информации. Для этого цифровые сигналы последовательных кадров изображения движущихся объектов, например, в виде параллельного двоичного восьмиразрядного кода, подают с выходов фотоприемных устройств 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения на первую входную шину устройства 14 регистрации информации. Одновременно на вторую входную шину устройства 14 регистрации информации с цифрового выхода блока 17 управления и преобразования информации подают цифровые сигналы со значениями, соответствующими каждому кадру изображения углов (угла места и азимута) и меток времени СЕВ.

Значения соответствующих каждому кадру изображения углов (угла места и азимута) поступают на первый и второй входы блока 17 управления и преобразования информации с выходов соответственно первого и второго преобразователей 19 и 20 угол-код, входы которых соединены с выходами соответственно блоков 21 и 22 считывания с вертикального и горизонтального дисков. При этом блоки 21 и 22 считывания соответственно с вертикального и горизонтального дисков, первый и второй преобразователи 19 и 20 угол-код работают известным из прототипа образом.

Моменты времени, в которые производят отсчеты значений указанных выше углов, определяются по сигналам, поступающим на управляющие входы первого и второго преобразователей 19 и 20 угол-код соответственно с первого и второго выходов блока 18 формирования отсчетов, вход которого соединен с первым синхровыходом блока 17 управления и преобразования информации. Эти моменты времени могут быть привязаны к началу, середине или концу соответствующего кадра изображения движущихся объектов.

Включение и выключение режима записи устройства 14 регистрации информации могут осуществлять как автономно, так и дистанционно. В последнем случае пульт 28 дистанционного управления может иметь третий выход, а устройство 14 регистрации информации - управляющий вход, которые соединены между собой.

Изложенные выше сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- средства, воплощающие заявленное электронно-цифровое устройство измерения угловых координат при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в локации и геодезическом приборостроении;

- для заявленного электронно-цифрового устройства измерения угловых координат в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость".

При использовании предлагаемого электронно-цифрового устройства измерения угловых координат обеспечивается возможность выполнять с увеличенным углом поля зрения дистанционные измерения угловых координат быстродвижущихся объектов, например летательных аппаратов.

Литература

1. SU 1610272 А1, (ШУЛЬЦ В.Г. и др.), 30.11.1990.

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в локации и геодезическом приборостроении и предназначено преимущественно для использования при измерениях угловых координат движущихся объектов, например летательных аппаратов. Технический результат - увеличение угла поля зрения при высокой точности дистанционного измерения параметров траектории движения движущихся объектов. Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат содержит объектив 1 канала наблюдения, проекционные объективы 2, 3, 4 и 5, фотоприемные устройства 6, 7, 8 и 9 канала наблюдения, видеоконтрольные адаптеры 10, 11, 12 и 13, устройство 14 регистрации информации, блок 15 преобразования видеосигналов, блок 16 формирования синхросигналов, блок 17 управления и преобразования информации, блок 18 формирования отсчетов, первый и второй преобразователи 19 и 20 угол-код, блоки 21 и 22 считывания с вертикального и горизонтального дисков, опорно-поворотное устройство 23, механизм 24 вертикального наведения, который содержит вертикальный диск 25 с кодовой дорожкой, механизм 26 горизонтального наведения, который содержит горизонтальный диск 27 с кодовой дорожкой, пульт 28 дистанционного управления и видеоконтрольное устройство 29. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат, содержащее пульт управления и объектив канала наблюдения, установленный на опорно-поворотном устройстве, механизмы горизонтального и вертикального наведения которого содержат соответственно горизонтальный и вертикальный диски с кодовыми дорожками, оптически связанные с ними соответственно блок считывания с горизонтального диска и блок считывания с вертикального диска, выход последнего из которых подключен к входу первого преобразователя угол-код, отличающееся тем, что введены блок формирования синхросигналов, блок преобразования видеосигналов, видеоконтрольное устройство, второй преобразователь угол-код, устройство регистрации информации, блок формирования отсчетов, блок управления и преобразования информации, а также закрепленные в опорно-поворотном устройстве и оптически связанные с объективом канала наблюдения фотоприемные устройства канала наблюдения, видеоконтрольные адаптеры, проекционные объективы, включенные между объективом канала наблюдения и всеми фотоприемными устройствами канала наблюдения, аналоговые выходы которых соединены с информационными входами соответствующих видеоконтрольных адаптеров, а цифровые выходы подключены к первой входной шине устройства регистрации информации, вторая входная шина которого соединена с цифровым выходом блока управления и преобразования информации, третий вход которого является информационным входом устройства, а первый синхровыход подключен к входу блока формирования синхросигналов, первый выход которого соединен с входом блока формирования отсчетов, второй выход - с синхровходами всех фотоприемных устройств канала наблюдения, закрепленных в опорно-поворотном устройстве с возможностью юстировки, третий выход - с синхровходами всех видеоконтрольных адаптеров, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока преобразования видеосигналов, выход которого соединен с входом видеоконтрольного устройства, а синхровход - с вторым синхровыходом блока управления и преобразования информации, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго преобразователей угол-код, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования отсчетов, вход второго преобразователя угол-код подключен к выходу блока считывания с горизонтального диска, при этом пульт управления выполнен дистанционным, а его первый и второй выходы подключены к управляющим входам соответственно механизмов вертикального и горизонтального наведения.2. Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат по п.1, отличающееся тем, что оно содержит четыре проекционные объектива, четыре фотоприемных устройства канала наблюдения и четыре видеоконтрольных адаптера.3. Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат по п.1, отличающееся тем, что фотоприемное устройство канала наблюдения содержит матрицу фотодетекторов, оптические входы которой являются оптическим входом фотоприемного устройства канала наблюдения, а выходы соединены с входной шиной устройства считывания информации, выход которого является аналоговым выходом фотоприемного устройства канала наблюдения и подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого является цифровым выходом фотоприемного устройства канала наблюдения, а синхровход соединен с синхровходом устройства считывания информации и является синхровходом фотоприемного устройства канала наблюдения.4. Электронно-цифровое устройство измерения угловых координат по п.1, отличающееся тем, что блок управления и преобразования информации содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым синхровыходами блока управления и преобразования информации, преобразователь кодов, выход, первый и второй входы которого являются соответственно цифровым выходом, первым и вторым входами блока управления и преобразования информации, а третий вход соединен с выходом преобразователя время-код, вход которого является третьим входом блока управления и преобразования информации.