Фотоэлектрический индикатор горизонта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.11,1966 (№ 1086884/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13Х11.1967. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 31.Х.19б7

Кл. 12с, 39/20

42d, 1/15

14ПК G 01С

G 021

:.усДК 62-752.6:

: 53,082.52.002.56 (088.8) Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Я/,е "с"., --,;е: .

Г. А. Бровцинов, В. Л. Воронцов, Г. Р. Гольдберг, К. И. ольдйсс

Э. М. Лившиц, В. Н. Чуриловский и И. П. яковлевйвв I: :1тец),:

Ленинградский институт точной механики и оптики Т ::,:11 г;,дтт

> е

Авторы изобретения

Заявитель

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ИНДИКАТОР ГОРИЗОНТА

Известные снсте Ibl кругового сканирования горизонта не обеспечивают высокой точности определения положения стабилизируемых платформ и сложны по конструкции.

В предлагаемоч индикаторе горизонта используется одна оптическая следящая головка, состоящая из двух пар головных призм цилиндрического обтюратора, зеркально-линзового объектива и общего для всех головных призм фотоприемника с входной щелевой диафрагмой.

Для скоростного определения углов наклона стабилизируемой платформы относитсльно видимого горизонта путем автоматической регистрации, обработки и передачи результатов измерений в соответствии с сигналами, вырабатываемыми командным устройством, отсчетная сисгема ьыполнсна в виде оптической схемы из непрозрачной масштабной линейки с прозрачными штрихами, оптического клинового компенсатора и объсктива, а командное устройство состоит из блока фотодиодов, коллимированного источника света и кодовых дорожек на поверхности цилиндрического обтюратора. Кроче того, для повышения точности определения положения стабилизируемой платформы относительно визируемого горизонта путем исключения ошибок кинематических связей прибор снабжен оптическим клиновым компенсатором.

На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого индикатора; на фиг. 2 показаны углы наклона стабилизируемой платформы относительно истинной и видимой линии гори5 зонта; на фиг. 3 — 5 — эпюры вырабатываемых сигналов.

Индикатор содержит оптическую головку для индикации линии горизонта и отсчетную систему.

10 Оптическая следящая головка состоит из двух пар головных призм 1, 2, составленных из прямоугольной призмы и пентапризмы и установленных в одной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях, обеспечи15 вающих визирование горизонта в четырех направлениях; двух призм 3 Дове, устраняющих наклон проецируемого изображения, зеркально-линзового объектива, составленного из линз 4, 5, б, 7, 8, 9, оптического клинового

20 компенсатора 10, прямоугольной призмы 11, фотоприемника 12 с входной щелевой диафрагмой 13 и цилиндрического обтюратора 14, кинематически связанного с двигателем 15.

K,àJKäàÿ пара линз 4 — 5 и б — 7 объектива не25 смотря на сферические поверхности эквивалентна по действию параболическому зеркалу.

Канал отсчетной системы состоит из коллимированного источника света lб, масштабной линейки 17 в виде стеклянной пластины с

30 прозрачными штрихами, объектива 18, опти199439 ческого компенсатора 19, объектива 20, прямоугольной призмы 21 и фотоприемника 22 с входной щелевой диафрагмой 28. Оптические клиновые компенсаторы в отсчетной системе и визирном канале выполнены в виде единого блока, кинематически связанного с двигателем 15.

С визирным каналом оптической головки непосредственно связана командная система, состоящая из блока фотодиодов 24, коллимированного источника света 25 и кодовых дорожек на цилиндрическом обтюраторе 14, выполненных в виде прорезей определенной угловой величины, зависящей от длительности подаваемых в электронную схему команд. При вращении обтюратора последовательно открываются головные пары призм 1 и 2, визирующие четыре стороны горизонта. Изображение линии горизонта с помощью призмы Дове и зеркально-линзового объектива проецируется в плоскость входной щели фотоприемника 12.

При этом вращающийся клиновой компенсатор 10 перемещает изображение линии горизонта поперек щели И и с фотоприемника снимается сигнал, пропорциональный величине светового потока, поступающего в щель.

Одновременно с перемещением линии горизонта относительно щели И перемещается изображение штрихов масштабной линейки 17 поперек входной диафрагмы 28 фотоприемника 22, вырабатывающего сигнал в виде последовательности импульсов, образуемых изображением штрихов масштабной линейки, цена деления которых соответствующим образом рассчитана.

В основу работы прибора положена форму1 ла: P = — (аг — aõ), где юг — сумма двух

2 углов: угла понижения видимого горизонта относительно истинного у и угла наклона платформы относительно истинного горизонта;

n — разность этих углов.

Прибор определяет углы аг и а и автоматически вырабатывает угол наклона р.

При сканировании границы раздела, например, море — небо фотоприемнос устройство выдает сигнал, форма которого представлена на фиг. 3.

Здесь ав — момент, соответствующий появлению в щели И изображения моря; вс — у.часток, соответствующий прохождению по щели изображения участка моря (полное открытие обтюратором объективной призмы);

cd — участок, соответствующий прохождению изображения области границы раздела (линии горизонта) по щели И;

de — участок, соответствующий прохождению по щели И изображения неба;

ef — момент окончания регистрации.

На фиг. 4 представлены эпюры сигналов, соответственно вырабатываемых фотоприемниками визирного канала и отсчетной системы

"5

65 при прохождении различных участков сканирования в зависимости от угла поворота оптического компенсатора 10 или 19.

За нульпуIIKT принимается конечный импульс от последнего изображения штриха масштабной линейки 17, и в одном случае электронная схема отсчетной системы считает и запоминает число импульсов Л вЂ” N», соответствующее углу и>, а в другом (когда в систему индикации поступает изображение от диаметрально противоположной стороны горизонта) — число импульсов (N — N ), соответствующее углу о.,г. Оптико-механическая схема индикатора построена так, что за период открытия обтюратором каждой из головных призм горизонт дважды сканируется по щели фотоприемника 12 (это достигается определенным подбором скоростей вращения обтюратора и компенсатора) и, следовательно, за время полного открытия обтюратором одной из головных призм прибора фотоприемник вырабатывает два последовательных импульса (фиг. 5).

Электронные схемы обработки сигналов построены так, что выделяются участки сигнала, соответствующие уровню освещенности моря и неба. Амплитуды выделенных сигналов суммируются, а амплитуда суммарного сигнала делится пополам, что будет формально соответствовать сигналу от линии горизонта (граница раздела двух сред). Так как фотоприемпик 12 вырабатывает в момент пол ого открытия головной призмы два импульса, то полученные амплитуды сигналов сравниваются и в случае совпадения вырабатывается команда, открывающая счет импульсов в отсчетпой системе. Эти импульсы поступают каждый раз па один из четырех сумматоров, на выходе которых после опроса по всем четырем сторонам горизонта получаются искомые значения углов Р по двум взаимно перпендикулярным направлениям визирования, выраженные в двоичном коде. Электрические команды, открывающие счет импульсов, и другие, управляющие работой прибора, вырабатываются с помощью фотодиодов 24, Последоватсльность и длительность этих команд определяется расположением прорезей кодовых дорожек на обтюраторе.

Предмет изобретения

1. Фотоэлекгричсский индикатор горизонта, содержащий слсдящую оптическую головку кругового сканирования и отсчетную систему с фотоэлектрическими преобразователями, связанными через электронную схему обработки сигналов с командным устройством, от.гачаюгаайся тем, что, с целью упрощения конструкции прибора в целом, оптическая головка выполнена в виде составленных из прямоугольной призмы и пентапризмы двух головных пар призм, установленных в одной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях, и цилиндрического обтюратора, ось вращения которого совмещена с оптической

25 осью зеркально-линзового объектива, перед которым установлены призмы Дове, и фокусирующим изображение в плоскость входной диафрагмы общего для головных,пар призм фотоприемника.

2. Индикатор горизонта по п. 1, отличаюи„ийся тем, что, с целью скоростного определения углов наклона стабилизируемой платформы относительно видимого горизонта путем автоматической регистрации, обработки и передачи результатов измерений в соответствии с сигналами, вырабатываемыми командным устройством, отсчетная система выполнена в виде оптической схемы из непрозрачной масштабной линейки с прозрачными штрихами, оптического клинового компенсатора и объектива, фокусирующего изображения штри-. хов линейки в плоскость входной диафрагмы фотоприемника, а командное устройство состоит из блока фотодиодов, коллимированного

5 источника света и кодовых дорожек на поверхности цилиндрического обтюратора.

3. Индикатор горизонта по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения положения стабилизируе10 мой платформы относительно визируемого горизонта путем исключения ошибок кинематических связей, он снабжен оптическим клиновым компенсатором, одновременно перекры. вающим световые пучки в оптической головке

15 и отсчетной системе и кинематически связанным с силовым приводом обтюратора.

199439

22 а о"

Тнпогра()шя, пр. Сапунова, 2

7 гг

Составитель М. И. Илленко

Редактор Н. С. Коган Техред Л. Я. Бриккер Корректоры; М. П, Ромашова и С. ф. Гоптаренко

Заказ 3400.8 Тираж 535 Подписное

ЦИНИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4