×
20.08.2015
216.013.6f19

Результат интеллектуальной деятельности: ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой области, где необходимо определить скорость движущегося объекта и расстояние до него, в частности для автоматического определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Лазерный дальномер содержит лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности. При этом на выходе приемника введен коммутатор. Первый выход коммутатора соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором. Между выходом измерителя дальности и управляющим входом коммутатора введен блок переключения режимов. Технический результат заключается в обеспечении измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и в при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 1 ил.
Основные результаты: Лазерный дальномер, содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности, отличающийся тем, что на выходе приемника введен коммутатор, первый выход которого соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором, а между управляющим входом коммутатора и выходами измерителя дальности и блока интерполяции введен блок переключения режимов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой области, где необходимо определить скорость движущегося объекта и расстояние до него, в частности для контроля рельефа подстилающей поверхности и управления режимом посадки летательного аппарата (ЛА).

Известен лазерный дальномер, содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения и измеритель дальности на основе измерителя временного интервала между зондирующим и отраженным целью импульсами [1].

Недостатком этого дальномера является недостаточная дальность действия при использовании в качестве передатчика полупроводникового лазера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является лазерный дальномер с некогерентным накоплением отраженного сигнала [2], содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности.

Данное устройство позволяет проводить измерения значительных высот [4], но не обладает возможностью измерения вертикальной составляющей скорости ЛА в режимах его взлета и посадки.

Задачей изобретения является обеспечение измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и в при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения.

Указанная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности, на выходе приемника введен коммутатор, первый выход которого соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором, а между управляющим входом коммутатора и выходами измерителя дальности и блока интерполяции введен блок переключения режимов.

На фиг. 1 представлена схема дальномера-скоростемера, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит передатчик 1 и приемник 2, подключенный к коммутатору 3 с двумя выходами. На одном из выходов коммутатора включен многоканальный накопитель 4, связанный с измерителем дальности 5. Между выходом измерителя дальности и управляющим входом коммутатора включен блок переключения режимов 6, связанный также с блоком управления 7. На втором выходе коммутатора 3 включен блок временной фиксации 8, связанный с блоком интерполяции 9. Блок интерполяции и измеритель дальности синхронизируются времязадающим тактовым генератором 10.

В начале процесса измерений высоты и дальности летательного аппарата по команде с блока управления 7 коммутатор 3 переключает выход приемника 2 на вход блока временной фиксации 8, и блок интерполяции вычисляет вертикальную скорость и высоту ЛА. В моменты времени Тi производят серию измерений дальности в моноимпульсном режиме. Количество m зондирований определяется заданным периодом обновления информации и требованиями по точности. Оценки дальности до объекта R0 в начальный момент измерения и скорости объекта V формируются в блоке интерполяции 9 по формулам

где

R0 - оценка дальности до объекта в момент времени T1;

V - оценка скорости объекта;

Ri=с·ti/2 - результат измерения дальности до объекта в i-м зондировании;

Тi - моменты времени, в которые произведены замеры дальности Ri;

с - скорость света;

m - количество замеров дальности в серии;

ti - задержка между моментами излучения лазерного импульса и приема отраженного объектом излучения в i-м зондировании.

Дальность до объекта R и его относительная скорость V определяются в блоке интерполяции 9 путем линейной интерполяции результатов измерений в виде R(t)=Vt+R0, где R(t) - текущая дальность до объекта; t - текущее время, отсчитываемое от начала серии зондирований; V - оценка скорости; R0 - оценка дальности до объекта при t=0. Оценка дальности может быть определена для любого момента времени t, в том числе для момента окончания серии зондирований t=Tm. Эта оценка подается на вход блока переключения режимов 6.

Если в какой-то момент измеренное значение R начинает превышать заданную величину Rmax, то блок переключения режимов 6 переключает выход коммутатора 3 на вход многоканального накопителя 4, синхронизируемого тактовым генератором 10, и производится серия зондирований цели по методу некогерентного накопления [2]. По окончании процесса накопления, то есть по достижении накопленной суммой необходимого уровня хотя бы в одной ячейке дальности, измеритель дальности анализирует массив накопленных данных, определяя положение накопленного массива относительно временной шкалы по установленному критерию [2], например по максимуму корреляционной функции , где j - порядковый номер ячейки дальности; Рmax - максимальное число ячеек дальности, соответствующее диапазону измерения дальности; {S0j} - массив выборочных значений зондирующего импульса; {Sj} - массив накопленных значений принятых реализаций; р - текущее количество шагов при пошаговом сдвиге {Sj}. Затем измеритель дальности 5 определяет дальность R по формуле R=сРΔt/2, где с - скорость света; Р - номер ячейки дальности, соответствующий положению накопленного массива; Δt - длительность тактового интервала. Вертикальная составляющая скорости V в этом случае может быть определена как относительное приращение высоты R за период Т между j-м и (j-1)-м измерениями V=(Rj-Rj-1)/T.

Если измеренная дальность R больше предварительно заданного значения Rmax, определяемого полетным заданием летательного аппарата, то измерения продолжаются в описанном режиме. При посадке летательного аппарата, то есть когда R<R0, блок переключения режимов переключает коммутатор на выход, связанный с блоком временной фиксации, и измерения проводятся в описанном выше моноимпульсном режиме.

Данное изобретение позволяет:

- увеличить измеряемую высоту летательного аппарата до 1000-2000 м;

- уменьшить минимальную измеряемую высоту до 2 м;

- обеспечить минимальный период обновления информации порядка 1 с на больших высотах и до 0,1 с - на малых;

- обеспечить минимальную ошибку измерения скорости 0,01-0,1 м/с в зависимости от длительности серии зондирований и количества замеров в серии;

- интерполировать результаты к любому моменту периода измерений или экстраполировать их на заданное время вперед.

Эти выводы подтверждены испытаниями макетных образцов высотомера-скоростемера [4, 5]. Тем самым подтверждено решение поставленной задачи - обеспечение измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения.

Источники информации

1. В.А. Смирнов. Введение в оптическую радиоэлектронику. М.: Советское радио, 1973, с. 189.

2. В.Г. Вильнер и др. Оценка возможностей светолокационного измерителя дальности с накоплением // Фотоника, 2007, №6, с. 22-26 - прототип.

3. Способ определения дальности и/или скорости удаленного объекта. Патент РФ №2378705.

4. Малогабаритный лазерный высотомер ДЛ-5М // Фотоника, №3, 2013, с. 55.

5. В.Г. Вильнер и др. Пути достижения предельной точности лазерного скоростемера // Мир измерений, №7, 2010, с. 17-21.

Лазерный дальномер, содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности, отличающийся тем, что на выходе приемника введен коммутатор, первый выход которого соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором, а между управляющим входом коммутатора и выходами измерителя дальности и блока интерполяции введен блок переключения режимов.
ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 41 items.
25.08.2017
№217.015.ce0c

Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков излучения

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков излучения содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620767
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce0e

Лазерный дальномер

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство, включающее приемный объектив и фотоприемник, и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620765
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ceda

Лазерный дальномер с оптическим сумматором излучения

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с оптическим сумматором излучения содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620768
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.d351

Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя со взаимно параллельными излучающими площадками, выходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621476
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d48d

Дальномер с комбинированным лазерным полупроводниковым излучателем

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с комбинированным лазерным полупроводниковым излучателем содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и раздельно размещенные лазерные излучатели, выполненные в виде полупроводникового лазерного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622229
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.da1b

Лазер с продольной накачкой

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с продольной накачкой содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623688
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.da32

Лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623810
Дата охранного документа: 29.06.2017
29.12.2017
№217.015.f680

Твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен так, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635400
Дата охранного документа: 13.11.2017
19.01.2018
№218.016.00bc

Лазерный измеритель дальности с оптическим сумматором

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный измеритель дальности с оптическим сумматором содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629684
Дата охранного документа: 31.08.2017
19.01.2018
№218.016.00cd

Импульсный твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к поверхности торца и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629685
Дата охранного документа: 31.08.2017
Showing 31-40 of 86 items.
25.08.2017
№217.015.ce0c

Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков излучения

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков излучения содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620767
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce0e

Лазерный дальномер

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство, включающее приемный объектив и фотоприемник, и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620765
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ceda

Лазерный дальномер с оптическим сумматором излучения

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с оптическим сумматором излучения содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620768
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.d351

Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя со взаимно параллельными излучающими площадками, выходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621476
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d48d

Дальномер с комбинированным лазерным полупроводниковым излучателем

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер с комбинированным лазерным полупроводниковым излучателем содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и раздельно размещенные лазерные излучатели, выполненные в виде полупроводникового лазерного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622229
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.da1b

Лазер с продольной накачкой

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с продольной накачкой содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623688
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.da32

Лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623810
Дата охранного документа: 29.06.2017
29.12.2017
№217.015.f680

Твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен так, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635400
Дата охранного документа: 13.11.2017
19.01.2018
№218.016.00bc

Лазерный измеритель дальности с оптическим сумматором

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный измеритель дальности с оптическим сумматором содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два излучателя в виде полупроводниковых лазерных диодов, выходные пучки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629684
Дата охранного документа: 31.08.2017
19.01.2018
№218.016.00cd

Импульсный твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к поверхности торца и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629685
Дата охранного документа: 31.08.2017
+ добавить свой РИД