Устройство оптической локации объекта

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ;g s Q 01 С 3/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4412018/10 (22) 18.04.88 (46) 15.05.91. Бюл. М 8 (71) Казанский авиационный институт им. А. Ч, Туполева (72) Ш. М. Чабдаров, А. К3. Феоктистов, А. И.

Брейдбурд и P. Х. Рахимов (53) 528.021,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1364870, кл. 6 01 С 3/00, 07,01.88.

Патент Великсбритании М 1038084., кл. С 01 S 13/74„03,": 1.61.

; .БЫ,, 1649279 А1 (54) УСТРОЙСТВО ОПТИЧECKOA ЛОКАЦИИ ОБЪЕКТА (57) Кзобретение относится к измерительной технике и мажет быть использовано в дальнаметрии, локации и метеорологии, Цель изобретения — повышение точности.

Луч от импульсного лазерного передатчика

1 через блок обзора пространства, состоящего из полупрозначных зеркал 2, 3. блоков

Фокусировки 4 и сканирования 5, поступает

HB отве < чик., состоящий из кодирующей матрицы 6 и матриць. 7 уголковых отражателей.

1649270,4

Отразившись от ответчика, луч поступает в блок обработки, где попадает на рабочую матрицу 11. Каждый элемент опорной матрицы 9 преобразует световое излучение в напряжение и на выходах ее будет электри ческий аналог реальной спекл-картины. t енератор 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

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 направлении объекта, на котором расположены рабочая кодирующая матрица

6 и матрица 7 уголковых отражателей, световые импульсы. На своем пути от лазерно. го передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3. При помощи полупрозрачного зеркала 2 небольшая 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. часть энергии излучения поступает через блок 10 установки по yrny и опорную кодирующую матрицу 8 на опорную кодирующую матрицу 9. Элементы кодирующих

5 матриц 6 и 8 имеют ту же размерность, что и матрицы 9 и 11 и матрица 7 уголковых отражателей. Каждый элемент кодирующих матриц кодируется по коэффициенту пропускания от нуля до единицы, при этом учиты10 вается, что лазерный луч проходит рабочую кодирующую матрицу б два раза — при облучении и отражении, Каждый элемент опорной матрицы 9 преобразует интенсивность падающего све15 тового излучения в пропорциональное напряжение, а поскольку на плоскости опорной матрицы образуется спекл-картина, то на выходах опорной матрицы будет электрический аналог реальной спекл-кар20 тины с учетом внесенных изменений опорной кодирующей матрицей 8, ГПН 13 вырабатывает пилообразное колебание, период которого на 3 — 4 порядка превышает период частоты лазерного лере25 датчика 1. Изменение мгновенного значения амплитуды, которое претерпевает сигнал на выходе ГПН в течение периода, позволяет изменять время задержки управляемых линий 15 задержки от минимального

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

35 при "сканировании" по дальности.

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

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

,649270

55 полупрозрачное зеркало 3 попасть на рабочую матрицу 11.

При сканировании угол падения лазерного пучка на рабочую матрицу 6 изменлется, т.е. изменяетсл и картина на рабочей матрице 11. Однако одновременно с работой блока 5 сканирования блок 10 установки по углу изменяет угол падения опорного излучения на опорную кодирующую матрицу

8, Таким образом, в конкретный момент времени 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 передатника 1, только с учетом внесенных изменений рабочей кодирующей матрицей, Поскольку опорная 9 и рабочая 11 матрицы вносят одинаковые изменения в спекл"картину, излученную лазерным передатчиком 1, то в момент времени, когда мгновенное значение амплитуды пилообразного напряжения соответствует време- . ни, необходимому лазерному лучу для тога, чтобы дойти до матрицы угслксвых отражателей и вернуться обратна, 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 компаратаров 18, а сигналы с выходов рабочей матрицы 11 поступают на соответствующие третьи входы первых кампараторов 18. Переходная характеристика одного иэ первых компаратсрсв 18 показана на фиг, 2.

Ширина разрешенной зоны переходной характеристики первого ксмпаратсра 18 задается с первого выхода блока 12 апорных напряжений и может быть выбрана исходя иэ шумовой обстановки (день, ночь, туман).

Интеграторы производят интегрирование сигналов по длительности импульса, обеспечивая накопление пс времени, в течение длительности импульса, Вторые кампаратары 19 и ключи 21 служат для отключения устройств" в момент времени между импульсами, когда на выходах управляемой линии 15 задержки имеется нулевое напряжение, ча выходах рабочей матрицы 11 имеется только шумавое напряжение. Общий сумматор 22 производит сложение сигналов са всех каналов приема.

Если измеряется дальность да объекта, в котссом установленнал рабочал матрица б соответствует опорной ксдирующей матрице 8, то сигнал на выходе общего сумматора

22 будет максимальным и срабата ат оба компаратора 24 и 23. Третий ксмпаратор 23 дает сигнал на индикатор 26 дальности, а четвертый ксмпаратор 24 дает сигнал иа индикатор 25 распознавания а том, чта данный обьект имеет рабочую ксдирующую матрицу 6, аналогичную опорной кодирующей матрице 8 (область 1, фиг. 3).

Если же на абьекте отражатель, отличный па своим параметрам ат спорной кадирующей матрицы 8, — сработает только индикатор 26 дальности (область !1, фиг.,3).

Опорные напряжения, поступающие на вторые входы компаратаров 23 и 24, зависят от числа кадирующих элементов в матрИцах

9 и 6 и от уровня воздействия шумов.

Соотношения между пороговыми напряжениями для M незаксдированных элемен» ов при некотором уровне помех показаны на фиг. 3, Формула изобретения

Устройство оптической локации объекта, содержаще импульсный передатчик. блок обзора пространства, ответчик, блок обработки, индикаторы дальчссти и распаз-. наванил, отл ича ю щееся тем,что,с целью повышения точности, импульсный.. передатчик выполнен лазерным, блок обзОра пространства выполнен в виде расположенных на одной оптической аси первого и второго полупрозрачных зеркал, блока фокусировки и блока сканирования, ответчик выполнен в виде последовательно расположенных ксдирующей матрицы и матрицы уголковых отражателей, блок обработки выполнен в виде опорной, рабочей и опорной кадиру ащей матриц, генераторов треугольного и пилообразного напряжения, управляемых линий задержек, блока опорных напряжений, сумматоров, узла вычитания, первого, второго, третьего и четвертого кампаратаров, интеграторов и ключей, опорная матрица оптически связана через опорную кодирующую матрицу и блок установки по углу с первым полупрозрачным зеркалом, рабачал матрица оптически связана с вторым полупрозрачным зеркалом, генератор

Мб/х 22

Составитель В, Попов

Техред M.Моргентал Корректор М, Демчик

Редактор Е, Копча

Заказ 1512 Тираж 319 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 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 компарато ром, 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 ключом, а второй вход соединен с вторым выходом блока опорных напряжений„первый вход которо. о соединен с вторыми входами сумматора и узла вычитания, выход

5 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 треть10 им 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

15 распознавания.