Устройство оптической локации объекта Советский патент 1991 года по МПК G01C3/08 

Отразившись от ответчика, луч поступает в блок обработки, где попадает на рабочую матрицу 11. Каждый элемент опорной матрицы 9 преобразует световое излучение а напряжение и на выходах ее будет электрический аналог реальной спекл-картикы. Генератор 13 пилообразного напряжения изменяет время задержки управляемых линий 15 задержки, фокусное расстояние блока 4 и запускает осциллограф 26. Сигналы с выходов линии задержки 15 поступают через сумматоры 16 и узлы 17 вычитания на первые и вторые входы компараторов 18, а

сигналы с рабочей матрицы 11 - на третьи входы компараторов 18. С выхода последних сигналы поступают на интеграторы 20. Компараторы 19 и ключи 21 отключают устройство в момент времени между импульсами. Если измеряется дальность до объекта и срабатывают компараторы 24 и 23, то осциллограф 26 показывает дальность, а индикатор 25 показывает, что данный объект имеет матрицу 6 и является своим. Во всех других случаях сигнал появляется только на осциллографе и показывает расстояние до данной цели, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в дальнометрии, локации и метеорологии, Цель изобретения - попышзние точности. Луч от импульсного лазерного передатчика 1 через блок обзора пространства, состоящего из полупрозначных зеркал 2, 3. блоков фокусировки 4 и сканирования 5, поступает на ответчик, состоящий из кодирующей матрицы 6 и матрицы 7 уголковых отражателей. Ю Ю о етаЛ, Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в дальнометрии, локации и метеорологии,

Целью изобретения является повышение точности,

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 - переходная характеристика первых компараторов; на фиг. 3 - соотношения порогов третьего и четвертого компараторов.

Устройство оптической локации объекта (фиг. 1) содержит импульсный лазерный передатчик 1, установленный на одной оптической оси с блоком обзора пространства, состоящим из первого 2 и второго 3 полупрозрачных зеркал, блока 4 фокусировки и блока 5 сканирования, ответчик, состоящий из рабочей кодирующей матрицы 6 и матрицы 7 уголковых отражателей, блок обработки, имеющий опорную кодирующую матрицу 8, установленную на одной оптической оси с опорной матрицей 9 и блоком 10 установки по углу, рабочую матрицу 11, блок 12 опорных напряжений, генератор 13 пилообразного напряжения, (ГПН), генератор 14 треугольного напряжения, управляемые линии 15 задержки, сумматор 16, узлы 17 вычитания, первые 18 и вторые 19 компараторы, интеграторы 20, ключи 21, общий сумматор 22, третий 23 и четвертый 24 компараторы, индикатор 25 распознавания и индикатор 26 дальности.

Устройство работает следующим образом. Лазерный передатчик 1 излучает в на- правлении объекта, на котором расположены рабочая кодирующая матрица 6 и матрица 7 уголковых отражателей, световые импульсы. На своем пути от лазерного передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3. При помощи полупрозрачного зеркала 2 небольшая

часть энергии излучения поступает через блок 10 установки по углу и опорную кодирующую матрицу 8 на опорную кодирующую матрицу 9. Элементы кодирующих

матриц 6 и 8 имеют ту же размерность, что и матрицы 9 и II и матрица 7 уголковых отражателей. Каждый элемент кодирующих матриц кодируется по коэффициенту пропускания от нуля до единицы, при этом учитывается, что лазерный луч проходит рабочую кодирующую матрицу 6 два раза - при облучении и отражении.

Каждый элемент опорной матрицы 9 преобразует интенсивность падающего светового излучения в пропорциональное напряжение, а поскольку на плоскости опорной матрицы образуется спекл-карти- на, то на выходах опорной матрицы будет электрический аналог реальной спекл-картины с учетом внесенных изменений опорной кодирующей матрицей 8.

ГПН 13 вырабатывает пилообразное колебание, период которого на 3-4 порядка превышает период частоты лазерного передатчика 1. Изменение мгновенного значения амплитуды, которое претерпевает сигнал на выходе ГПН в течение периода, позволяет изменять время задержки управляемых линий 15 задержки от минимального

до максимального значения измеряемого расстояния. Это же изменение мгновенного значения амплитуды изменяет фокусное расстояние блока 4 фокусировки таким образом, чтобы размер пятна был неизменен

5 при сканировании по дальности.

Блок 5 сканирования, управляемый генератором 14 треугольного напряжения, период которого много больше периода колебаний ГПН 13, позволяет световому

0 пучку попасть точно в область рабочей кодирующей матрицы 6 и, отразившись от матрицы 7 уголковых отражателей, через

полупрозрачное зеркало 3 попасть на рабочую матрицу 11.

При сканировании угол падения лазерного пучка на рабочую матрицу 6 изменяется, т.е. изменяется и картина на рабочей матрице 11. Однако одновременно с работой блока 5 сканирования блок Юустановки по углу изменяет угол падения опорного излучения на опорную кодирующую матрицу 8. Таким образом, в конкретный момент вое- мени угол падения лазерного пучка на рабочую кодирующую матрицу 6 и угол падения опорного излучения на опорную кодирующую матрицу 8 совпадают и при сканировании по углу лазерного пучка блоком 5 сканирования эти углы изменяются одновременно. Вследствие этого на выходе рабочей матрицы 11 образуется такой же электрический аналог спекл-картины, как и на выходе лазерного передатчика 1, только с учетом внесенных изменений рабочей кодирующей матрицей.

Поскольку опорная 9 и рабочая 11 матрицы вносят одинаковые изменения в слекл-картину, излученную лазерным передатчиком 1, то в момент времени, когда мгновенное значение амплитуды пилообразного напряжения соответствует времени, необходимому лазерному лучу для того, чтобы дойти до матрицы уголковых отражателей и вернуться обратно, а мгновенное значение амплитуды пилы точно соответствует направлению до объекта, на выходах управляемой линии 15 задержки и на выходах рабочей матрицы 11 появляются электрические аналоги кодированной спекл-картины, которые в данный момент времени максимально совпадают между собой с учетом воздействующих шумов,

Последующие элементы схемы работают следующим образом. Сигналы с выходов управляемой линии 15 задержки поступают через сумматоры 16 и узлы 17 вычитания на соответствующие первые и вторые входы первых компараторов 18, а сигналы с выходов рабочей матрицы 11 поступают на соответствующие третьи входы первых компараторов 18. Переходная характеристика одного из первых компараторов 18 показана на фиг. 2.

Ширина разрешенной зоны переходной характеристики первого компаратора 18 задается с первого выхода блока 12 опорных напряжений и может быть выбрана исходя из шумовой обстановки (день, ночь, туман). Интеграторы производят интегрирование сигналов по длительности импульса, обеспечивая накопление по времени, в течение длительности импульса. Вторые компараторы 19 и ключи 21 служат для отключения

устройства е гчомент времени мзжду импульсами, когда на выходах управляемой линии 15 задержки имеется нулевое напряжение, на выходах рабочей матрицы 11 име- 5 ется только шумовое напряжение. Общий сумматор 22 производит сложение сигналов со всех каналов приема.

Если измеряется дальность до обьекта, в котооом установленная рабочая матрица 6

0 соответствует опорной кодирующей матрице 8, то сигнал на выходе общего сумматора 22 будет максимальным и сработают оба компаратора 24 и 23. Третий компаратор 2.3 дает сигнал на индикатор 26 дальности, а

5 четвертый компаратор 24 дает сигнал на индикатор 25 распознавания о том, что данный объект имеет рабочую кодирующую матрицу 6, аналогичную опорной кодирующей матрице 8 (область I, фиг. 3).

0 Если же на объекте отражатель, отличный по своим параметрам от опорной кодирующей матрицы 8, - сработает только индикатор 26 дальности (область , фиг.,3). Опорные напряжения, поступающие на

5 вторые входы компараторов 23 и 24, зависят от числа кодирующих элементов в матрицах 9 и 6 и от уровня воздействия шумов.

Соотношения между пороговыми напряжениями для М незакодированных зле0 ментов при некотором уровне помех показаны на фиг. 3.

Формула изобретения

5 Устройство оптической локации объекта, содержаще импульсный передатчик, блок обзора пространства, ответчик, блок обработки, индикаторы дальности и распознавания, отличающееся тем, что, с

0 целью повышения точности, импульсный- передатчик выполнен лазерным, блокобзй- ра пространства выполнен в виде расположенных на одной оптической оси первого и второго полупрозрачных зеркал, блока фо5 кусировки и блока сканирования, ответчик выполнен в виде последовательно расположенных кодирующей матрицы и матрицы уголковых отражателей, блок обработки выполнен в виде опорной, рабочей и опорной

0 кодирующей матриц, генераторов треуголь ного и пилообразного напряжения, управляемых линий задержек, блока опорных напряжений, сумматоров, узла вычитания, первого, второго, третьего и четвертого ком5 параторов, интеграторов и ключей, опорная матрица оптически связана через опорную кодирующую матрицу и блок установки по углу с первым полупрозрачным зеркалом, рабочая матрица оптически связана с вторым полупрозрачным зеркалом, генератор

треугольного напряжения соединен с блоками сканирования и установки по углу, генератор пилообразного напряжения соединен с блоком фокусировки, с первыми входами управляемых линий задержек и с индикатором дальности, выход каждого элемента опорной матрицы последовательно соединен с вторым входом управляемой линии задержки, сумматором, первым компаратором, интегратором, ключом, общим сумматором, вторым компаратором и индикатором дальности, выходы каждой из управляемых линий задержки соединены с первыми входами узла вычитания и третьего компаратора, выход которого соединен с

(JIU

ft

b ffiptttf

U.iaptt

5

ключом, а второй вход соединен с вторым выходом блока спорных напряжений, первый вход которого соединен с вторыми входами сумматора и узла вычитания, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, третий и четвертый входы которого соединены с выходом соответствующего элемента рабочей матрицы, второй вход второго компаратора соединен с третьим выходом блока опорных напряжений, четвертый выход которого соединен с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с выходом общего сумматора, а выход - с индикатором распознавания.