×
27.06.2015
216.013.5a14

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу и устройству определения наклонной дальности до цели. Сущность изобретения состоит в том, что при посылке лазерного излучения в направлении цели верхний край поля излучения передающего канала, включающего передающую оптическую систему и излучатель, совмещают с направлением на цель, в приемном канале осуществляют регистрацию, усиление и оптимальную фильтрацию сигнала с измерением момента максимума отфильтрованного сигнала. Определение дальности до цели производят схемой измерения и управления, которая имеет два дополнительных входа, на которые подается информация о текущих значениях высоты и угла визирования цели, и два дополнительных управляющих выхода, первый из которых соединен с входом усилителя с управляемой шириной полосы пропускания, а второй - со схемой фиксации максимума. Технический результат - идентификация цели в условиях наличия нескольких энергетических центров в отраженном сигнале и, как следствие, сохранение высокой точности при различных углах визирования цели. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к способам и устройствам определения наклонной дальности до цели, например, в системах автоматической посадки летательных аппаратов.

При известных значениях высоты полета летательного аппарата Н и угла визирования цели α, снимаемых в цифровом виде со штатных приборов летательного аппарата (радиовысотомер, гировертикаль или датчик угла системы наведения), наклонную дальность можно рассчитать из геометрических соображений. Недостатком такого способа является большая погрешность определения дальности при малых углах визирования цели.

Эту проблему решают локационные способы измерения дальности, включающие посылку на цель лазерного импульса, регистрацию момента посылки t0, прием отраженного целью излучения, регистрацию момента приема tD и определение временного интервала τ=tD-t0, по которому судят о дальности D до цели [В.А. Волохатюк, В.М. Кочетков, Р.Р. Красовский. Вопросы оптической локации. М.: Советское радио, 1971 г., с.176] по формуле D=cτ/2, где с - скорость света. Для малых углов визирования указанный способ обеспечивает высокую точность измерения наклонной дальности, однако в случае, когда требуется измерить дальность при больших значениях углов визирования и малых высотах, точность указанного способа резко снижается. В этом случае продольная протяженность облучаемого участка поверхности составляет десятки и даже сотни метров. При этом отражательные свойства цели могут оказаться меньше отражательных свойств некоторых элементов подстилающей поверхности. В этом случае величина выброса сигнала от цели может оказаться меньше или сопоставимой с выбросами от элементов подстилающей поверхности. Следовательно, сравнение отраженного сигнала с порогом может привести к ложному результату. В этом случае необходимо решать труднопреодолимую задачу распознавания истинного выброса от цели, так как выброс от цели является собственно элементом случайного процесса (или случайного поля), а не аддитивной смесью сигнала и помехи.

В наиболее общем виде локационные устройства для определения дальности включают следующие функциональные блоки [Мусьяков М.П., Миценко И.Д., Ванеев Г.Г. Проблемы ближней лазерной локации: Учебное пособие для ВТУЗов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000 - 295 с.]: приемопередающий блок и блок обработки сигнала и принятия решения. В приемопередающем блоке с помощью лазерного излучателя и оптической системы формируется ноле излучения с пространственным углом 2β и поле приема сигнала, которое создается приемной системой и фотодетектором (фотоприемником). Зондирующий импульс направляется на участок пространства, в котором находится цель, расстояние до которой требуется определить. Блок обработки сигнала содержит усилитель, осуществляющий оптимальную обработку смеси сигнала с шумом, и схему измерения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ видения подводных объектов (RU 2397510 С2, G01S 17/88 от 07.07.2008).

Данный способ измерения включает посылку импульсного лазерного излучения в направлении цели, регистрацию интенсивности отраженного излучения, усиление зарегистрированного сигнала и определение дальности до цели.

В качестве прототипа для устройства измерения наклонной дальности по совокупности существенных признаков был выбран импульсный лазерный дальномер [Лебедько Е.Г. и др. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем: Учебное пособие для ВУЗов по оптико-электронным специальностям/ Е.Г. Лебедько, Л.Ф. Порфирьев, Ф.И. Хайтун. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984 - 191 с., ил.], включающий передающий канал, содержащий передающую оптическую систему и излучатель, и приемный канал, содержащий приемную оптическую систему, фотоприемник, усилитель с оптимальным фильтром и схему фиксации максимума, выход которой соединен со схемой измерения и управления, при этом выход излучателя соединен со светопроводом, выход которого соединен с фотоприемником.

К недостаткам описанных способов и устройств относится то, что во время измерения цель находится в поле зрения устройства, что может привести к неоднозначной идентификации сигнала от цели вследствие наличия в отраженном сигнале нескольких энергетических центров при большой продольной протяженности облучаемого участка поверхности. Таким образом, описанные выше способы и устройства оказываются непригодными для измерений наклонной дальности при больших углах визирования цели.

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка нового способа измерения наклонной дальности и устройства для его осуществления, который бы обеспечивал достижение следующего технического результата - абсолютная идентификация цели в условиях наличия нескольких энергетических центров в отраженном сигнале и, как следствие, сохранение высокой точности при любых углах визирования цели.

Указанный технический результат в заявляемом изобретении по п.1 достигается за счет того, что в способе измерения наклонной дальности, включающем посылку импульсного лазерного излучения в направлении цели, регистрацию интенсивности отраженного излучения, усиление зарегистрированного сигнала и определение дальности до цели, новым является то, что верхний край поля излучения совмещают с направлением на цель, а ширину полосы пропускания усилителя изменяют в зависимости от текущих значений высоты и угла визирования цели.

Указанный технический результат в заявляемом изобретении по п.2 достигается за счет того, что в устройстве измерения наклонной дальности, включающем передающий канал, содержащий передающую оптическую систему и излучатель, и приемный канал, содержащий приемную оптическую систему, фотоприемник, усилитель с оптимальным фильтром и схему фиксации максимума, выход которой соединен со схемой измерения и управления, при этом выход излучателя соединен со светопроводом, выход которого соединен с фотоприемником, новым является то, что при работе устройства верхний край поля излучения передающего канала совмещен с линией визирования, схема измерения и управления имеет два дополнительных входа, на которые подается информация о текущих значениях высоты и угла визирования цели, и два дополнительных управляющих выхода, первый из которых соединен с входом усилителя с управляемой шириной полосы пропускания, а второй - со схемой фиксации максимума.

Заявителем проведен патентный поиск по данной теме, и заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фигуре 1 приведена структурная схема устройства измерения наклонной дальности, где: 1 - передающий канал, 2 - излучатель, 3 - передающая оптическая система, 4 - светопровод, 5 - фотоприемник, 6 - приемный канал, 7 - приемная оптическая система, 8 - усилитель с оптимальным фильтром, 9 - схема фиксации максимума, 10 - схема измерения и управления, H и α - текущие значения высоты и угла визирования цели.

На фигуре 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу способа и устройства измерения наклонной дальности для двух различных значений высоты носителя H1 и H2. и углов визирования цели α1 и α2, где: S1(t) и S2(t) - возможные сигналы, содержащие информацию об интенсивности излучения, отраженного от различных точек зондируемой поверхности, g1(t), g2(t) - импульсные характеристики усилителя, соответствующие по длительности сигналам S1(t) и S2(t), S1B(t), S2B(t) - сигналы на выходе усилителя, Ц - цель, 2β - угол расходимости передающего канала, t - время, tD - временное положение цели.

Заявляемые способ и устройство работают следующим образом.

Передающий канал 1 посредством излучателя 2 и передающей оптической системы 3 формирует пучок излучения с расходимостью 2β. Это излучение направляется на подстилающую поверхность с высоты Н под углом визирования α. Верхний край поля излучения совмещается с линией визирования (тем самым происходит облучение подстилающей поверхности перед целью). Часть излучения заводится посредством светопровода 4 на фотоприемник 5 приемного канала 6. На фотоприемник 5 также попадает отраженное от поверхности излучение, прошедшее через приемную оптическую систему 7, который производит регистрацию интенсивности отраженного излучения, преобразуя его в электрический сигнал. Сигнал S(t) с выхода фотоприемника 5 поступает на усилитель с оптимальным фильтром 8, где осуществляется усиление зарегистрированного сигнала. Далее усиленный сигнал SB(t) подается на вход схемы фиксации максимума 9, определяющую временное положение максимума tD на выходе усилителя с оптимальным фильтром 8. Полученное значение tD, определяющее временное положение цели, подается на вход схемы измерения и управления 10, осуществляющей вычисление наклонной дальности до цели.

Поскольку при измерении наклонной дальности длительность отраженного сигнала S(t) варьируется в зависимости от высоты Н и угла α (фигура 2), то ширина полосы пропускания, а вместе с ней и длительность импульсной характеристики g(t), усилителя с оптимальным фильтром 8 изменяются под действием сигнала на управляющем выходе схемы измерения и управления 10. В этом случае, какова бы ни была амплитудно-временная структура отраженного сигнала S(t) (фигура 2), максимум tD сигнала SB(t) на выходе усилителя 8 всегда будет соответствовать окончанию отраженного сигнала, а следовательно, временному положению цели tD, вне зависимости от количества энергетических центров в отраженном сигнале. Для сохранения точности определения момента максимума сигнала tD схема измерения и управления 10 имеет дополнительный выход, управляющий постоянной времени схемы фиксации максимума 9, поскольку в случае короткого S2B(t) сигнала на выходе усилителя 8 дифференцирующая часть схемы 9 должна обеспечивать большую крутизну перепада напряжений, чем при длительных сигналах S1B(t) [Лебедько Е.Г. и др. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем: Учебное пособие для ВУЗов по оптико-электронным специальностям/ Е.Г. Лебедько, Л.Ф. Порфирьев, Ф.И. Хайтун. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984 - 191 с., ил.].

Пример конкретного исполнения

Фотоприемник 5 может быть выполнен в виде фотодиода. Усилитель 8 может быть выполнен на операционном усилителе, изменение ширины полосы пропускания которого и изменение постоянной времени дифференцирующей цепи в схеме фиксации максимума 9 осуществляется посредством использования варикапов управляющим напряжением, которое формируется схемой измерения и управления 10, выполненной в виде микроконтроллера. Текущие значения высоты H и угла визирования α в цифровом виде снимаются со штатных приборов летательного аппарата (радиовысотомер, гировертикаль или датчик угла системы наведения). Светопровод может быть выполнен из оптоволоконного кабеля. Схема фиксации максимума 9 может быть выполнена из последовательно расположенных порогового устройства, дифференцирующей цепи, усилителя и релаксатора [Лебедько Е.Г. и др. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем: Учебное пособие для ВУЗов по оптико-электронным специальностям/ Е.Г. Лебедько, Л.Ф.Порфирьев, Ф.И. Хайтун. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984 - 191 с., ил.].

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение заявленного технического результата - абсолютную идентификацию цели в условиях наличия нескольких энергетических центров в отраженном сигнале и, как следствие, сохранение высокой точности при любых углах визирования цели.


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 23 items.
10.09.2013
№216.012.6895

Способ определения пространственного положения объекта и устройство для его осуществления

Изобретение позволяет проводить мониторинг состояния техногенных конструкций для предотвращения их разрушения. При реализации способа в контролируемых точках объекта закрепляют контрольные метки, излучение от которых формирует распределение облученности в плоскости изображения фотоприемного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492420
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.70ac

Многоэлементный цветной источник излучения

Изобретение относится к светодиодным осветительным устройствам, а именно к многоэлементным цветным источникам излучения, используемым для решения задач колориметрии в устройствах технического зрения. Многоэлементный цветной источник излучения содержит множество светодиодных источников света...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494495
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.03.2015
№216.013.2faa

Способ записи оптической информации в стекле

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано для записи и хранения оптической информации в виде текста, изображений, штрих-кодов и цифровой битовой информации. Целью изобретения является увеличение скорости записи оптической информации в стекле и упрощение состава стекла....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543670
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.04.2015
№216.013.4530

Способ обнаружения объекта на малых дистанциях и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области обнаружения в пространстве объектов, к способам и устройствам лазерной локации и может быть использовано в системах обнаружения и распознавания целей, в системах предупреждения столкновения транспортных средств, в навигационных устройствах и в системах охранной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549210
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.06.2015
№216.013.5a11

Дифракционный способ измерения угловых перемещений и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим устройствам для измерения малых угловых перемещений объекта. Дифракционный способ измерения угловых перемещений состоит в том, что объект с установленным на нем отражателем освещают излучением лазера и направляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554598
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5ebb

Голографический коллиматорный прицел

Изобретение относится к коллиматорным оптическим прицелам для легкого стрелкового оружия и предназначено для формирования прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента. Голографический коллиматорный содержит последовательно установленные на оптической оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555792
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.6269

Способ контроля пространственного положения железнодорожного пути и система, его реализующая

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения. Способ контроля положения железнодорожного пути заключается в том, что с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556740
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.11.2015
№216.013.8d20

Устройство измерения линейного смещения объекта

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам контроля линейных смещений объектов оптико-электронными методами. Устройство для измерения линейного смещения объекта содержит точечный излучатель, фотоприемную систему, оптически сопряженную с излучателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567735
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.943d

Способ контроля чрезвычайных ситуаций на основе интеграции вычислительных и информационных компонент грид-системы

Изобретение относится к области автоматизированного управления технологическими процессами и может применяться для экстренных вычислений при контроле чрезвычайных ситуаций на основе динамической модели для широкого класса предметно-ориентированных приложений в сложной программно-аппаратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569568
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.988d

Устройство для разделения жиросодержащих эмульсий

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности и может использоваться при очистке промывных вод при переработке растительных масел. Устройство для разделения жиросодержащих эмульсий включает корпус ванны 1, сборный лоток 6, верхний транспортирующий валок 5, верхние отжимные валки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570673
Дата охранного документа: 10.12.2015
Showing 1-10 of 28 items.
10.09.2013
№216.012.6895

Способ определения пространственного положения объекта и устройство для его осуществления

Изобретение позволяет проводить мониторинг состояния техногенных конструкций для предотвращения их разрушения. При реализации способа в контролируемых точках объекта закрепляют контрольные метки, излучение от которых формирует распределение облученности в плоскости изображения фотоприемного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492420
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.70ac

Многоэлементный цветной источник излучения

Изобретение относится к светодиодным осветительным устройствам, а именно к многоэлементным цветным источникам излучения, используемым для решения задач колориметрии в устройствах технического зрения. Многоэлементный цветной источник излучения содержит множество светодиодных источников света...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494495
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.03.2015
№216.013.2faa

Способ записи оптической информации в стекле

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано для записи и хранения оптической информации в виде текста, изображений, штрих-кодов и цифровой битовой информации. Целью изобретения является увеличение скорости записи оптической информации в стекле и упрощение состава стекла....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543670
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.04.2015
№216.013.4530

Способ обнаружения объекта на малых дистанциях и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области обнаружения в пространстве объектов, к способам и устройствам лазерной локации и может быть использовано в системах обнаружения и распознавания целей, в системах предупреждения столкновения транспортных средств, в навигационных устройствах и в системах охранной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549210
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.06.2015
№216.013.5a11

Дифракционный способ измерения угловых перемещений и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к оптическим устройствам для измерения малых угловых перемещений объекта. Дифракционный способ измерения угловых перемещений состоит в том, что объект с установленным на нем отражателем освещают излучением лазера и направляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554598
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5ebb

Голографический коллиматорный прицел

Изобретение относится к коллиматорным оптическим прицелам для легкого стрелкового оружия и предназначено для формирования прицельного знака в бесконечности с помощью голограммного оптического элемента. Голографический коллиматорный содержит последовательно установленные на оптической оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555792
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.6269

Способ контроля пространственного положения железнодорожного пути и система, его реализующая

Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения. Способ контроля положения железнодорожного пути заключается в том, что с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556740
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.11.2015
№216.013.8d20

Устройство измерения линейного смещения объекта

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам контроля линейных смещений объектов оптико-электронными методами. Устройство для измерения линейного смещения объекта содержит точечный излучатель, фотоприемную систему, оптически сопряженную с излучателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567735
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.943d

Способ контроля чрезвычайных ситуаций на основе интеграции вычислительных и информационных компонент грид-системы

Изобретение относится к области автоматизированного управления технологическими процессами и может применяться для экстренных вычислений при контроле чрезвычайных ситуаций на основе динамической модели для широкого класса предметно-ориентированных приложений в сложной программно-аппаратной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569568
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.988d

Устройство для разделения жиросодержащих эмульсий

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности и может использоваться при очистке промывных вод при переработке растительных масел. Устройство для разделения жиросодержащих эмульсий включает корпус ванны 1, сборный лоток 6, верхний транспортирующий валок 5, верхние отжимные валки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570673
Дата охранного документа: 10.12.2015
+ добавить свой РИД