Устройство для измерения дальности и скорости объектов Советский патент 1991 года по МПК G01C3/08 

16

о

Os

а

СП XI

го

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптической локации, и может быть использовано для измерения дальности и скорости объектов в авиации и других областях науки и техники.

Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и скорости объектов.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит одночастотный лазер 1, ответвитель 2, модулятор 3 частоты излучения, генератор 4 линейно-частотно- модулированного (Л ЧМ) сигнала с треуголь- ным законом модуляции, генератор 5 импульсов, опорный генератор 6, фотоприемник 1, усилитель 8, смеситель 9, согласованный фильтр 10, пороговый блок 11, вычислительный блок 12, ключ 13, триггер 14, полупрозрачное зеркало 15 и отражатель 16,

Устройство работает следующим образом.

Генератор импульсов 5 запускает блок 4, который формирует один период ЛЧМ- сигнала с треугольным законом модуляции (фиг.2а). Этот сигнал поступает на модулятор 3 частоты излучения лазера 1 и на дистанцию посылается частотно-модулированное излучение, которое, отражаясь от движущегося объекта 16, проходит через полупрозрачное зеркало 15 и попадает на фотоприемник 7, где смешивается с немодулированным излучением лазера, поступающим от ответви- теля 2. При этом на выходе фотоприемника 7 в результате фотогетеродинирования выделяется частотно-модулированный радиосигнал, задержанный относительно модулирующего на время распространения до цели и обратно и имеющий доплеровский сдвиг частоты.

После усиления усилителем 8 принятый частотно-модулированный сигнал поступает на вход смесителя 9 и после преобразования в смесителе на вход согласованного фильтра 10, на выходе которого формируется короткий радиоимпульс. Пороговый блок 11регистрирует сигнал с согласованного фильтра 10 и формирует на выходе стандартный импульс Јфиг.2в), который подается в вычислительный блок 12. 8 смесителе 9 ЛЧМ-сигнал с противоположной крутизной перестройки частоты в каждом полупериоде модуляции (фиг,2а) преобразуется в ЛЧМ- сигнал с одинаковой крутизной перестройки в обоих полупериодах (фиг,26). Это осуществляется следующим образом.

Запускающий импульс с генератора 5 поступает на R-вход трм:гера 14 и устанавливает его в состояние логического О. С выхода триггера 14 уровень логического О

подается на управляющий вход ключа 13 и закрывает его. Гармонический сигнал с опорного генератора 6 не поступает на вход смесителя 9, При этом на выход смесителя 9 проходит без искажений сигнал, поступа0 ющий на его второй вход с выхода усилителя 8, На выходе согласованного фильтра 10 формируется короткий радиоимпульс. Фильтр 10 согласован с. первым полупериодом модулирующего сигнала. Пороговый

5 блок 11 формирует стандартный импульс (фиг.2в), который поступает на С-вход триггера 14, и переключает его в состояние логической 1. Ключ 13 открывается и гармонический сигнал с опорного генерато0 ра 6 поступает на гетеродинный вход смесителя 9, на выходе которого появляется разностная частота сигнала гетеродина и сигнала с выхода усилителя 8 (фиг.26).

Опорный генератор 6 для обеспечения

5 высокой точности измерений представляет собой высокостабильный кварцевый генератор, частота которого равна удвоенной центральной частоте согласованного фильтра 10, что необходимо для обеспечения сим0 матричного преобразования второго полупериода ЛЧМ-сигнала относительно первого. Таким образом, второй полупериод ЛЧМ-сигналэ после преобразования в смесителе 9 имеет ту же крутизну пере5 стройки частоты, что и первый, и после прохождения фильтра 10 дает на его выходе короткий радиоимпульс, регистрируемый блоком 11 (фиг.26). Импульс с блока 11 переключает триггер 14 в состояние логиче0 ского О и устройство готово к приему следующего ЛЧМ-сигнала с дистанции. Вычислительный блок 12, запускаемый з счетный режим импульсом с генератора 5, определяет временное положение импульсов на выходе порогового устройства i 1, возникающих з первом и втором полупери- одах ЛЧМ-сигнала. Дальность определяется по величине средней задержки обоих импульсов, а скорость - по разности этих задержек (на фиг.2б штриховой линией показан сигнал, отраженный от неподвижного

0 объекта).

Сигнал с выхода генератора 6 подается на вход синхронизации генератора ЛЧМ- сигнала 4, где используется как опорный в цепи фазовой автоподстройки линейности

5 закона модуляции. Таким образом, фаза модулирующего сигнала жестко .связана с фазой опорного генератора б, что исключает ошибки, равные периоду опорного генератора, в определении временного положения отклика с фильтра 10, обусловленные преобразованием в смесителе 9 второго полупериода ЛЧМ-сигнала. Синхронизация опорного генератора 6 v. генератора 5 импульсов обеспечивает синфазность запуска модулирующего сигнала и начала периода автоподстройки.

Пределы измерения скоростей определяются диапазоном перестройки ЛЧМ-сигнала. Чтобы пределы измерения положительных и отрицательных скоростей были одинаковы, необходимо обеспечить симметричность ЛЧМ-сигнала относительно полосы фильтра.

Формула изобретения Устройство для измерения дальности и скорости объектов, содержащее последовательно расположенные одночастотный лазер, ответвитель, модулятор частоты излучения, отражатель, полупрозрачное зеркало, связанное с ответзителем, фотоприемчмк, усилитель, смеситель, согласованный фильтр, пороговый блок и вычислительный блок, ключ, опорный генератор и последовательно соединенные генератор

импульсов и генератор линейно-частотно- медулированкого сигнала, выход которого соединен с управляющим входом модулятора частоты излучения, отличающееся тем. что, с целью повышения точности за

счет уменьшения инструментальных погрешностей согласованной фильтрации, в него введен триггер, выход ключа соединен с вторым входом смесителя, первый вход - с выходом опорного генератора и входами

синхронизации генератора импульсов и генератора линейно-частотно-модулированного сигнала, а второй вход - с прямым выходом триггера, R-вход которого соединен с выходом геиэратора импульсов и вторым входом вычислительного блока, С-вход - с выходом порогового блока, а D-зход - с инвертирующим выходом триггера.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптической локации, и может быть использовано для измерения дальности и скорости объектов в авиации и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и скорости объектов. Устройство содержит последовательно расположенные одночастотный лазер 1, ответвитель 2, модулятор 3 частоты излучения, отражатель 16, полупрозрачное зеркало 15, связанное с ответвителем 2, фотоприемник 7, усилитель 8, смеситель 9, согласованный фильтр 10, пороговый блок 11 и вычислительный блок 12, а также ключ 13, опорный генератор 6 и последовательно соединенные генератор 5 импульсов и генератор 4 линейно-частотно-модулированного сигнала с треугольным законом модуляции, выход которого соединен с управляющим входом модулятора 3 частоты излучения. Устройство содержит триггер 14, выход ключа 13 соединен со вторым входом смесителя 9, первый вход - с выходом опорного генератора 6 и входами синхронизации генератора 5 импульсов и генератора 4 линейно-частотно-модулированного сигнала, а второй вход - с прямым выходом триггера 14, R-вход которого соединен с выходом генератора 5 импульсов и вторым входом вычислительного блока 12, C-вход - с выходом порогового блока 11, D-вход - с инвертирующим входом триггера. 2 ил.

а