Оптическое навигационное устройство

 

Изобретение относится к системам оптической навигации, в частности, с использованием лазерных и оптических источников, и может быть использовано для обеспечения движения летательных аппаратов, судов и автомобильного транспорта. Сущность изобретения: устройство содержит два источника оптического излучения, разнесенные в пространстве. Каждый источник позволяет получить не менее двух пучков оптического излучения, по одному пучку оптического излучения каждого источника имеют совпадающие диапазоны длин волн. Оптические пучки с совпадающими диапазонами длин волн перекрываются в зоне створа. Вне зоны створа эти пучки перекрываются с пучками оптического излучения иных диапазонов длин волн. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам оптической навигации, в частности, с использованием лазерных и оптических источников и может быть использовано для обеспечения движения летательных аппаратов, судов и автомобильного транспорта.

Известен оптический маяк высокой интенсивности (патент США 3634675, B 64 F 1/20, 1976), представляющий собой компактное устройство, содержащее основание, на котором смонтированы точечный источник оптического излучения и система формирования направленного конического пучка света. Недостатками известной конструкции следует признать ограниченность применения (только для навигации летательных аппаратов) и малую информативность.

Известен также навигационный маяк (патент Великобритании 1242431, F 21 Q 3/02, 1971), содержащий оптическую систему с источником "белого" света, расположенную в фокусе собирающей линзы, и два соприкасающихся оптических фильтра, формирующих два окрашенных пучка света. Известное устройство не пригодно для навигации автомобильного транспорта и не позволяет скорректировать направление движения движущегося объекта относительно створа.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения следует признать систему маяка визуальной глиссады (патент США 4064424, B 64 F 1/20, 1982), содержащую прямоугольную прозрачную коробку, фильтр с линзой, расположенный в передней части коробки, два источника "белого" света, различно ориентированные относительно фильтра, и зеркало с отверстием. Фильтр создает янтарную, зеленую и красную зоны маяка. Источники могут быть импульсными. Недостатками этой конструкции следует признать ограниченную информативность, затрудняющую ориентацию транспортного средства при подходе к маяку.

Как в прототипе, так и в указанных аналогах наиболее существенным недостатком является увеличение размера центральной световой зоны в горизонтальной плоскости при увеличении расстояния от навигационного устройства (маяка), что приводит к уменьшению позиционной чувствительности подвижного объекта при удалении от маяка.

Предметом настоящего изобретения является разработка конструкции оптического навигационного устройства. Устройство содержит два источника оптического излучения, разнесенные в пространстве и позволяющие получать пучки оптического излучения различной длины, причем каждый источник оптического излучения позволяет получить не менее двух не перекрывающихся пучков оптического излучения, при этом диапазон длин волн одного из пучков оптического излучения первого источника совпадает с диапазоном длин волн одного из пучков оптического излучения второго источника; источники оптического излучения расположены таким образом, что их пучки с совпадающими длинами волн перекрываются в створной полосе, а остальные пучки оптического излучения расположены с внешних сторон перекрывающихся пучков оптического излучения относительно створной полосы. В качестве источников оптического излучения могут быть использованы лазеры, в том числе и полупроводниковые - импульсные. В качестве источников оптического излучения могут быть использованы источники "белого" излучения с системой светофильтров, в частности, ламп накаливания. Неперекрывающиеся пучки оптического излучения могут иметь различные диапазоны длин волн. Каждый источник оптического излучения может содержать блок управления, преимущественно блок управления содержит схему электрического питания, схему дистанционного включения и регулировки мощности оптического излучения и схему приема и дешифровки управляющих радиосигналов.

Для обоснования введения в формулу изобретения вышеприведенных признаков укажем следующее. Сущность использования заявленной конструкции состоит в создании в зоне створа перекрытия оптических пучков с совпадающими диапазонами длин волн (например, пучков зеленого цвета), а вне зоны створа транспортное средство попадает в зону перекрывающихся пучков оптического излучения с другими диапазонами волн (в частном случае, например, возможен вариант пучков красного и желтого цветов). В этом случае в зоне створа транспортное средство будет находиться в зоне зеленого цвета, вблизи зоны створа в зоне зелено-желтого или зелено-красного цвета, вдали от зоны створа в зоне красного или желтого цвета. Это позволит визуально оценить точность вхождения транспортного средства в зону створа. Перекрытие оптических пучков с одинаковыми диапазонами длин волн возможно только при наличии двух источников оптического излучения, разнесенных на поверхности земли, что позволяет формировать зону створа с постоянным размером в горизонтальной плоскости на всей дистанции проводки объекта и обеспечить на этой дистанции одинаковую позиционную чувствительность. Источники оптического излучения могут быть как импульсные, так и не импульсные. Этому требованию отвечают лазерные источники, источники "белого" излучения с соответствующей системой светофильтров. Они могут содержать блоки управления. Использование источников оптического излучения, у которых диапазоны длин волн одного из пучков каждого источника совпадают, а другого пучка каждого источника не совпадают предпочтительно, т. к. это повышает безопасность навигации, дополнительно указывая, в какую сторону от створа отклонилось транспортное средство.

Изобретение отличается от ближайшего аналога тем, что: а) каждый источник оптического излучения выбран с возможностью получения двух непересекающихся пучков оптического излучения; б) диапазоны длин волн у одного из пучков каждого из источников оптического излучения совпадают; в) эти пучки оптического излучения пересекаются в зоне створа; г) остальные пучки оптического излучения расположены с внешних сторон пучков оптического излучения с совпадающими длинами волн; д) в качестве источников оптического излучения могут быть использованы лазеры; е) в качестве источника оптического излучения могут быть использованы импульсные лазеры; ж) в качестве источника оптического излучения могут быть использованы источники "белого" излучения с системой светофильтров; з) в качестве источника оптического излучения могут быть использованы лампы накаливания; и) неперекрывающиеся пучки оптического излучения могут иметь различные диапазоны волн;
к) каждый источник оптического излучения может содержать блок управления;
л) блок управления может состоять их схемы электрического питания, схемы дистанционного управления и регулировки мощности источника оптического излучения и схемы приема и дешифровки управляющих радиосигналов.

На фиг. 1 приведена блок-схема конструкции, на фиг. 2 схема установки устройства и зоны ориентирования.

Приведен вариант конструкции с использованием лазерных источников оптического излучения. Устройство содержит два лазера 1, 2, на выходе которых установлены оптические блоки 3 и 4 формирования секторов излучения. Блок управления лазерами 5 и 6 соединен с лазерами 1 и 2 и содержит источники питания 7 и 8 лазеров 1 и 2 и блок формирования временных интервалов.

Схемы выполнены на следующей элементной базе: в качестве источников оптического излучения в приведенном варианте использован полупроводниковый лазер с электронным возбуждением, мощностью излучения более 1 Мвт, длительностью импульса 5 нм и частотой 0,5-3 Гц; в качестве оптического блока формирования зон использованы стандартные устройства поворота оптического излучения и линза; в источнике питания используются стандартные выпрямители и высоковольтные трансформаторы, в блоке временных интервалов используются микросхемы серий 561, 1533, 538 и 140, а также стандартные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания включаются источники питания лазеров и блок формирования временных интервалов. Появляется излучение с заданными частотой, длительностями импульсов, цветом и геометрическими размерами зон ориентирования.

Техническим эффектом использования изобретения является возможность формирования оптического створа с постоянным размером в горизонтальной плоскости на всей дистанции проводки подвижного объекта, что повышает точность проводки, а также дает возможность формирования дополнительных цветовых зон вне створа, что обеспечивает дополнительную информацию о степени и направлении отклонения подвижного объекта от створа.

Формула изобретения

1. Оптическое навигационное устройство, содержащее два источника оптического излучения, разнесенные в пространстве и позволяющие получить пучки оптического излучения различной длины волны в зоне ориентирования, отличающееся тем, что каждый источник оптического излучения выбран с возможностью получения не менее двух неперекрывающихся пучков оптического излучения, причем диапазоны длин волн у одного из пучков оптического излучения каждого из источников совпадают, источники оптического излучения расположены таким образом, что оптические пучки с совпадающими диапазонами длин волн перекрываются в зоне створа, а вне зоны створа перекрываются с пучками оптического излучения иных диапазонов длин волн.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источников оптического излучения использованы лазеры.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве источников оптического излучения использованы импульсные лазеры.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источников оптического излучения использованы источники "белого" излучения с системой светофильтров.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве источников оптического излучения использованы лампы накаливания.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неперекрывающиеся пучки оптического излучения имеют несовпадающие диапазоны волн.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый источник оптического излучения содержит блок управления.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что блок управления содержит схему электрического питания, схему дистанционного включения и регулировки мощности источника оптического излучения и схему приема и дешифровки управляющих радиосигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2