Оптический локатор

 

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в системах предупреждения столкновений и в навигационных устройствах. Техническим результатом является устранение влияния скорости движения цели на точность определения дальности до цели. Оптический локатор содержит оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство 1, два контрольных отражателя 2 и 3, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, и приемник 4 лазерного излучения, а также селектор 5 сигналов от цели, последовательно соединенные селектор 6 синхроимпульсов и генератор 7 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, последовательно соединенные блок 8 определения временных интервалов, блок 9 определения дальности и направления и индикатор 10, последовательно соединенные вычитатель 11 следующих друг за другом дальностей и делитель 12 на два, соединенный выходом с вторым информационным входом блока 9 определения дальности и направления, соединенным вторым выходом с входом вычитателя 11 следующих друг за другом дальностей, 2 ил.

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в системах предупреждения столкновений и в навигационных устройствах.

Известен оптический локатор, содержащий управляемое преломляющее устройство, непрерывный лазерный передатчик, лазерный приемник и индикатор [1] . Недостаток этого оптического локатора заключается в малом угле сканирования, а также в необходимости использовать для определения дальности дополнительный передатчик.

Известен оптический локатор, содержащий оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство, два контрольных отражателя, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, и приемник лазерного излучения, а также селектор сигналов от цели, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, последовательно соединенные блок определения временных интервалов, блок определения дальности и направления и индикатор, соединенный вторым информационным входом с выходом приемника лазерного излучения, а управляющим входом - с выходом генератора пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, при этом приемник лазерного излучения соединен выходом с входами селектора сигналов от цели и селектора синхроимпульсов [2]. Недостаток этого оптического локатора заключается в недостаточной точности определения дальности, из-за влияния скорости движения цели на точность определе- ния дальности до цели.

Цель изобретения - устранение влияния скорости движения цели на точность определения дальности до цели.

Достигается это тем, что оптический локатор, содержащий оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство, два контрольных отражателя, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, и приемник лазерного излучения, а также селектор сигналов от цели, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, последовательно соединенные блок определения временных интервалов, блок определения дальности и направления и индикатор, соединенный вторым информационным входом с выходом приемника лазерного излучения, а управляющим входом - с выходом генератора пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, при этом приемник лазерного излучения соединен выходом с входами селектора сигналов от цели и селектора синхроимпульсов, снабжен последовательно соединенными вычитателем следующих друг за другом дальностей и делителем на два, соединенным выходом со вторым информационным входом блока определения дальности и направления, соединенным вторым выходом с входом следующих друг за другом дальностей, при этом блок определения временных интервалов соединен информационным входом с выходом селектора сигналов от цели, а управляющим входом - с выходом селектора синхроим- пульсов.

На фиг.1 изображена функциональная схема оптического локатора; на фиг.2 - дальности до цели и соответствующие этим дальностям сигналы.

Оптический локатор содержит оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство 1, два контрольных отражателя 2 и 3, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, и приемник 4 лазерного излучения, а также селектор 5 сигналов от цели, последовательно соединенные селектор 6 синхроимпульсов и генератор 7 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, последовательно соединенные блок 8 определения временных интервалов, блок 9 определения дальности и направления и индикатор 10, последовательно соединенные вычитатель 11 следующих друг за другом дальностей и делитель 12 на два, соединенный выходом с вторым информационным входом блока 9 определения дальности и направления, соединенным вторым выходом с входом вычитателя 11 следующих друг за другом дальностей. При этом блок 8 определения временных интервалов соединен информационным входом с выходом селектора 5 сигналов от цели, а управляющим входом - с выходом селектора 6 синхроимпульсов. Индикатор 10 соединен вторым информационным входом с выходом приемника 4 лазерного излучения, а управляющим входом - с выходом генератора 7 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада. Причем приемник 4 лазерного излучения соединен выходом с входами селектора 5 сигналов от цели и селектора 6 синхроимпульсов.

Оптический локатор работает следующим образом. Лазерное сканирующее устройство 1 осуществляет сканирование в прямом и обратном направлении в секторе, ограниченном контрольными отражателями 2 и 3. Время сканирования в прямом и обратном направлении равно. На приемник 4 лазерного излучения попадают оптические сигналы контрольных отражателей 2 и 3 и от объекта, в случае появления его в секторе. Эти сигналы преобразуются в электрические сигналы и затем поступают в селектор 5 сигналов от цели и в селектор 6 синхроимпульсов. Селектор 6 синхроимпульсов осуществляет выделение сигналов от расположенных в крайних точках сектора сканирования контрольных отражателей 2 и 3 по уровню 0,9. Развертка индикатора 10 и развертка лазерного сканирующего устройства 1 движутся синхронно и равномерно сначала в прямом, а затем в обратном направлении, что обеспечивается с помощью генератора 7 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, на вход которого поступают синхроимпульсы с селектора 6 синхроимпульсов. Таким образом синхронизация генератора 5 пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада осуществляется с помощью сигналов, выделенных селектором 6 синхроимпульсов в результате отражения от отражателей 2 и 3, расположенных на краях развертки лазерного сканирующего устройства 1.

Селектор 5 сигнала от цели осуществляет выделение сигнала, поступающего с приемника 4 лазерного излучения, амплитуда которого меньше сигнала от контрольных отражателей 2 и 3, но превышает амплитуду шумов такой сигнал, характерный для сигнала от цели, поступает на первый вход блока 8 определения временных интервалов. На второй вход этого блока последовательно поступают с выхода селектора 6 синхроимпульсов два контрольных отражателей 2 и 3. Блок 8 определения временных интервалов определяет временные рассогласования между контрольными сигналами и сигналами от цели, по которым в блоке 9 определения дальности и направления предварительно грубо определяются дальность до цели и направление на цель. Дальность определяется по формуле D = ( Δt₁ - -Δt₂)˙К₁, а направление определяется по формуле α = t₂+ K₂ , где К₁ и К₂ - константы, зависящие от скорости сканирования луча; Δ t₁ - временное рассогласование между первым синхроимпульсом и первым сигналом от цели; Δ t₂ - временное рассогласование между вторым сигналом от цели и первым синхроимпульсом.

Точность определения дальности от скорости цели: чем она больше, тем точность меньше. С выхода блока 9 определения дальности и направления углубленное значение дальности поступает в вычитатель 11 следующих друг за другом дальностей, где осуществляется вычитание текущей дальности из предыдущей дальности. Разность дальностей поступает в делитель 12 на два, где определяется погрешность определения дальности, которая в два раза меньше значения, поступающего с вычитателя 11. Объясняется это следующим образом (см. фиг.2). Пусть дальность, отображенная на индикаторе 10 между сигналами а и б (сигналы от цели в прямом и обратном ходе развертки), представлена отрезком D. Если бы цель была неподвижна и находилась на заданной дальности в момент прихода первого сигнала от цели, то на индикаторе 10 дальность отображалась бы между сигналами в и с. Если бы цель была неподвижна и находилась бы на заданной дальности в момент прихода второго сигнала от цели, то на индикаторе 10 дальность отображалась бы между сигналами а и с. Следовательно, погрешность определения дальности до скоростной цели будет выражена формулой ΔD = , , что соответствует инфор- мации, поступающей с делителя 12 на два в виде коррекции дальности в блок 9 определения дальности и направления. В блоке 9 определения дальности и направления из грубого значения дальности D вычитается погрешность ΔD и определяется точная дальность D₂.

Таким образом D₂ = D₁ - ΔD, если цель идет на сближение. Если цель движется на удаление, то D₂ = D₁ + ΔD.

На основании корректировки дальности в блоке 9 определения дальности и направления осуществляется расчет уточненного направления α₁ и определяется корректирующее значение Δα.

Если цель приближается, то α₁=α-Δα, а если удаляется, то α₁=α+Δα. Уточненные значения дальностей и направлений с блока 9 определения дальности и направления поступают в индикатор 10 для отображения.

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР, содержащий оптически сопряженные лазерное сканирующее устройство, два контрольных отражателя, расположенных на базовом расстоянии друг от друга, и приемник лазерного излучения, а также селектор сигналов от цели, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и генератор пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, последовательно соединенные блок определения временных интервалов, блок определения дальности и направления и индикатор, соединенный вторым информационным входом с выходом приемника лазерного излучения, а управляющим входом - с выходом генератора пилообразного напряжения с равными временами нарастания и спада, при этом приемник лазерного излучения соединен выходом с входами селектора сигналов от цели и селектора синхроимпульсов, отличающийся тем, что он снабжен последовательно соединенными вычитателем следующих одна за другой дальностей и делителем на два, соединенным выходом с вторым информационным входом блока определения дальности и направления, соединенным вторым выходом с входом вычитателя следующих одна за другой дальностей, при этом блок определения временных интервалов соединен информационным входом с выходом селектора сигналов от цели, а управляющим входом - с выходом селектора синхроимпульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2