Устройство для определения направления на объект

Изобретение относится к пеленгаторам для определения направления с использованием систем с вращающимся лучом. Достигаемым техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет определения линейного размера наземного объекта с летательного аппарата, на котором установлен теплопеленгатор. Устройство состоит из теплопеленгатора и блока определения линейного размера объекта, определенным образом выполненных и соединенных между собой. 4 ил.

 

Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к системам для определения направления с использованием систем с вращающимся лучом.

Известен теплопеленгатор, содержащий оптико-механический блок, блок вычислителя, первый индикатор, блок определения угловых координат и второй индикатор, причем первая группа выходов оптико-механического блока соединена с первой группой входов блока вычислителя, первый, второй и третий выходы оптико-механического блока соединены с соответствующими входами блока вычислителя, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами первого индикатора, причем первая группа входов блока определения угловых координат соединена с первой группой выходов оптико-механического блока, первый, второй и третий входы блока определения угловых координат соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами оптико-механического блока, четвертый и пятый входы блока определения угловых координат соединены соответственно с первым и вторым выходами блока вычислителя, первая и вторая группы выходов блока определения угловых координат соединены с первой и второй группами входов второго индикатора, блок определения угловых координат содержит генератор, выход которого соединен со вторым входом схемы формирования одиночного импульса, вторым входом первого элемента И и вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом схемы формирования одиночного импульса, вторым входом первого счетчика, первым входом второго сумматора и первым входом третьего триггера, выход которого соединен с третьим входом первого счетчика, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов первого сумматора, первый вход которого соединен со вторым входом третьего триггера и первым выходом первого счетчика, группа входов которого соединена с группой выходов первого регистра, первый вход первого счетчика соединен через делитель с выходом второго элемента И и входом первого счетчика, выходы которого соединены с входами дешифратора, группа выходов которого соединена с второй группой входов блока элементов И, группа выходов которого соединена с группой входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, группа выходов которого является второй группой выходов блока определения угловых координат, первая группа входов которого соединена с первой группой входов схемы опорных импульсов и группой входов блока триггеров, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока элементов И, первый и второй входы блока определения угловых координат соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с первой группой входов второго сумматора и второй группой входов первого сумматора, третья группа входов которого соединена с группой выходов второго счетчика, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами второго преобразователя, вход которого является третьим входом блока определения угловых координат, пятый вход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, группа выходов которого соединена со второй группой входов второго сумматора, группа выходов которого соединена с первой группой выходов блока определения угловых координат, четвертый вход которого соединен соответственно с первым входом первого триггера, первым входом схемы формирования опорного импульса, вторым входом четвертого триггера и вторым входом второго счетчика, второй выход которого соединен соответственно со вторым входом второго сумматора и первым входом четвертого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго счетчика, группа входов которого соединена с группой выходов второго регистра, схема формирования одиночного импульса содержит второй блок триггеров, группа входов которого является группой входов схемы формирования одиночного импульса, первый вход которой соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом схемы формирования одиночного импульса, выход которой соединен соответственно с первым входом третьего элемента И и выходом пятого триггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, группа входов которого соединена с группой выходов второго блока триггеров, выход элемента И-НЕ соединен со вторыми входами соответственно пятого триггера и третьего счетчика (патент РФ на изобретение №2306577, от 20 сентября 2007 г.).

Недостатком известного устройства являются заниженные функциональные возможности.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения линейных размеров объекта.

Решение технической задачи изобретения заключается в том, что в устройство для определения направления на объект, содержащее установленный на летательном аппарате теплопеленгатор, на выходе которого формируется информация о наземных объектах, находящихся в зоне сканирования, дополнительно введен блок определения линейного размера объекта, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами оптико-механического блока теплопеленгатора, при этом блок определения линейного размера объекта содержит последовательно соединенные первый триггер Шмидта, четвертый элемент И, четвертый счетчик, третий регистр, первый преобразователь «код-напряжение» и третий умножитель, выход которого соединен с первым входом второго вычитающего устройства, выход которого является первым выходом блока определения линейного размера объекта, а также последовательно соединенные пятый элемент И, пятый счетчик, четвертый регистр, второй преобразователь «код-напряжение», первое вычитающее устройство, первый умножитель, второй делитель и второй умножитель, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, а также последовательно соединенные второй триггер Шмидта, шестой триггер и второй элемент НЕ, выход которого соединен с вторыми входами пятого счетчика и четвертого регистра, а также последовательно соединенные измеритель угла, функциональный преобразователь, пятый умножитель, на второй вход которого также подается сигнал с выхода функционального преобразователя, четвертый умножитель и третий делитель, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, первый вход которого соединен с вторым входом второго делителя, выход которого соединен с вторым выходом блока определения линейного размера объекта, а также измеритель скорости летательного аппарата, выход которого соединен с вторыми входами соответственно четвертого умножителя, третьего умножителя и первого умножителя, а также задатчик постоянной величины, выход которого соединен через шестой умножитель с вторым входом третьего делителя, второй вход шестого умножителя соединен с выходом измерителя высоты летательного аппарата, выход первого преобразователя «код-напряжение» соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход блока определения линейного размера объекта соединен с входом первого триггера Шмидта, выход которого соединен с первым входом шестого триггера и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторыми входами соответственно четвертого счетчика и третьего регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами соответственно четвертого и пятого элементов И, второй вход блока определения линейного размера объекта соединен с входом второго триггера Шмидта, при этом измеритель угла предназначен для выдачи сигнала, пропорционального углу наклона угла поля зрения элемента приемника излучения теплопеленгатора.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 приведена структурная схема блока определения линейного размера объекта; на фиг.3, 4 - схемы, поясняющие принцип измерения линейного размера объекта, где: 1 - теплопеленгатор, 2 - блок определения линейного размера объекта, 3 - первый триггер Шмидта, 4 - четвертый элемент И, 5 - четвертый счетчик, 6 - третий регистр, 7 - первый преобразователь код-напряжение, 8 - третий умножитель, 9 - второе вычитающее устройство, 10 - пятый элемент И, 11 - пятый счетчик, 12 - четвертый регистр, 13 - второй преобразователь код-напряжение, 14 - первое вычитающее устройство, 15 - первый умножитель, 16 - второй делитель, 17 - второй умножитель, 18 - второй триггер Шмидта, 19 - шестой триггер, 20 - второй элемент НЕ, 21 - измеритель угла, 22 - функциональный преобразователь, 23 - пятый умножитель, 24 - четвертый умножитель, 25 - третий делитель, 26 - измеритель скорости летательного аппарата, 27 - задатчик постоянной величины, 28 - шестой умножитель, 29 - измеритель высоты летательного аппарата, 30 - первый элемент НЕ, 31 - генератор тактовых импульсов.

Устройство для определения направления на объект содержит установленный на летательном аппарате теплопеленгатор 1, на выходе которого формируется информация о наземных объектах, находящихся в зоне сканирования, блок определения линейного размера объекта 2, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами оптико-механического блока теплопеленгатора 1, при этом блок определения линейного размера объекта 2 содержит последовательно соединенные первый 3 триггер Шмидта, четвертый 4 элемент И, четвертый 5 счетчик, третий 6 регистр, первый 7 преобразователь «код-напряжение» и третий 8 умножитель, выход которого соединен с первым входом второго 9 вычитающего устройства, выход которого является первым выходом блока определения линейного размера объекта 2, а также последовательно соединенные пятый 10 элемент И, пятый 11 счетчик, четвертый 12 регистр, второй 13 преобразователь «код-напряжение», первое 14 вычитающее устройство, первый 15 умножитель, второй 16 делитель и второй 17 умножитель, выход которого соединен с вторым входом второго 9 вычитающего устройства, а также последовательно соединенные второй 18 триггер Шмидта, шестой 19 триггер и второй 20 элемент НЕ, выход которого соединен с вторыми входами пятого 11 счетчика и четвертого 12 регистра, а также последовательно соединенные измеритель угла 21, функциональный преобразователь 22, пятый 23 умножитель, на второй вход которого также подается сигнал с выхода функционального преобразователя 22, четвертый 24 умножитель и третий 25 делитель, выход которого соединен с вторым входом первого 14 вычитающего устройства, первый вход которого соединен с вторым входом второго 16 делителя, выход которого соединен с вторым выходом блока определения линейного размера объекта 2, а также измеритель скорости летательного аппарата 26, выход которого соединен с вторыми входами соответственно четвертого 24 умножителя, третьего 8 умножителя и первого 15 умножителя, а также задатчик постоянной величины 27, выход которого соединен через шестой 28 умножитель с вторым входом третьего 25 делителя, второй вход шестого 28 умножителя соединен с выходом измерителя высоты летательного аппарата 29, выход первого 7 преобразователя «код-напряжение» соединен с вторым входом второго 17 умножителя, первый вход блока определения линейного размера объекта 2 соединен с входом первого 3 триггера Шмидта, выход которого соединен с первым входом шестого 19 триггера и входом первого 30 элемента НЕ, выход которого соединен с вторыми входами соответственно четвертого 5 счетчика и третьего 6 регистра, выход генератора тактовых импульсов 31 соединен с вторыми входами соответственно четвертого 4 и пятого 10 элементов И, второй вход блока определения линейного размера объекта 2 соединен с входом второго 18 триггера Шмидта, при этом измеритель угла 21 предназначен для выдачи сигнала, пропорционального углу наклона угла поля зрения элемента приемника излучения теплопеленгатора 1.

Устройство функционирует следующим образом.

Для определения линейного размера объекта с помощью теплопеленгатора 1, установленного на летательном аппарате (ЛА), необходимо выполнять полет вдоль направления движения объекта с постоянной скоростью V_ЛА.

Наземный объект имеет температурный контраст с фоном. Сигнал на выходе приемника излучения (ПИ) теплопеленгатора 1 появится в случае попадания объекта в поле зрения ПИ.

Приемник излучения теплопеленгатора 1 представляет собой линейку отдельных элементов и неподвижен относительно корпуса теплопеленгатора 1.

Мгновенный угол поля зрения первого элемента ПИ - α_ПЗ1 отклонен от вертикали на угол ϕ (фиг.3). При движении наземного объекта с постоянной скоростью V_ОБ его истинный продольный размер L_ист определится как:

где L=V_ЛА·τ - путь, пройденный ЛА за время τ; τ - время, в течение которого объект находился в поле зрения первого элемента ПИ; ΔL=V_ОБ·τ - путь, пройденный наземным объектом за время τ.

Для вычисления ΔL необходимо определить скорость движения наземного объекта.

На фиг.4 цифрами 1 и 2 показаны продольные размеры проекций первого и второго элементов ПИ. Из фиг.4 видно, что время между появлением сигналов на первом и втором элементах ПИ - τ₁₂ при неподвижном наземном объекте определится как:

где - продольный размер проекции элемента ПИ, Н - высота полета ЛА.

Если наземный объект движется, время между появлением сигналов на первом и втором элементах ПИ определится:

Из формул (2) и (3) получим:

Принцип функционирования блока определения линейного размера объекта 2 заключается в следующем.

Летательный аппарат, с установленным на нем теплопеленгатором 1, выполняет полет по направлению движения наземного объекта.

При попадании в мгновенное поле зрения первого элемента приемника излучения наземного объекта сигнал с первого выхода первой группы выходов оптико-механического блока теплопеленгатора 1 (фиг.1) поступает на первый вход блока определения линейного размера объекта 2 и далее на вход первого 3 триггера Шмидта (фиг.2).

При этом на выходе первого 3 триггера Шмидта формируется сигнал, который поступает на первый вход четвертого 4 элемента И. На второй вход этого элемента поступают импульсы с генератора тактовых импульсов 31. При наличии сигнала на первом входе четвертого 4 элемента И, тактовые импульсы поступают на первый (счетный) вход четвертого 5 счетчика. Одновременно сигнал с выхода первого 3 триггера Шмидта поступает на первый вход шестого 19 триггера и устанавливает его в единичное состояние.

Сигнал с выхода шестого 19 триггера поступает на первый вход пятого 10 элемента И и разрешает прохождение импульсов генератора тактовых импульсов 31 через второй вход пятого 10 элемента И на первый (счетный) вход пятого 11 счетчика.

При дальнейшем полете ЛА, через некоторое время, объект попадет в поле зрения второго элемента ПИ. При этом сигнал со второго выхода оптико-механического блока теплопеленгатора 1 поступает на второй вход блока определения линейного размера объекта 2 и далее на вход второго 18 триггера Шмидта.

Сигнал с выхода второго 18 триггера Шмидта устанавливает шестой 19 триггер в нулевое состояние. При этом импульсы с генератора тактовых импульсов 31 не поступают через пятый 10 элемент И на счетный вход пятого 11 счетчика. Одновременно логический «0» с выхода шестого 19 триггера поступает на вход второго 20 элемента НЕ. Логическая «1» с выхода второго 20 элемента НЕ поступает на второй вход (вход записи) четвертого 12 регистра и содержимое пятого 11 счетчика, пропорциональное временному интервалу , переписывается в четвертый регистр 12.

Одновременно логическая «1» с выхода второго 20 элемента НЕ поступает на второй вход (вход обнуления) пятого 11 счетчика и обнуляет его. Счетчик готов к следующим измерениям.

Сигнал с выхода четвертого 12 регистра в виде двоичного кода поступает на вход второго 13 преобразователя код-напряжение, на выходе которого формируется аналоговый сигнал, пропорциональный .

При дальнейшем полете ЛА наземный объект выйдет из поля зрения первого элемента ПИ. В этом случае сигнал на выходе первого элемента приемника излучения оптико-механического блока теплопеленгатора 1 исчезнет, и на выходе первого 3 триггера Шмидта сигнал также исчезнет. В этом случае сигналы с генератора тактовых импульсов 31 не будут поступать на счетный вход четвертого 5 счетчика. Кроме того, сигнал в виде логического «0» с выхода первого 3 триггера Шмидта поступает на вход первого 30 элемента НЕ. При этом сигнал с выхода первого 30 элемента НЕ в виде логической «1» обеспечивает запись содержимого четвертого 5 счетчика, пропорционального временному интервалу τ в третий 6 регистр. Сигнал с выхода третьего 6 регистра в виде двоичного кода поступает на вход первого 7 преобразователя код-напряжение, на выходе которого формируется аналоговый сигнал, пропорциональный τ.

Аналоговый сигнал с выхода первого 7 преобразователя код-напряжение поступает на первый вход третьего 8 умножителя, на второй вход которого поступает сигнал с измерителя скорости летательного аппарата 26. В результате на выходе третьего 8 умножителя формируется сигнал, пропорциональный величине L.

Одновременно сигнал с измерителя скорости летательного аппарата 26 поступает на второй вход четвертого 24 умножителя, на первый вход которого поступает сигнал, пропорциональный cos²ϕ с пятого 23 умножителя. Этот сигнал сформирован следующим образом. С измерителя угла 21 выдается сигнал, пропорциональный углу наклона ϕ угла поля зрения элемента ПИ. Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 22, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный cosϕ. Этот сигнал одновременно подается на первый и второй входы пятого 23 умножителя.

В результате на выходе четвертого 24 умножителя формируется сигнал, пропорциональный произведению V_ЛА·cos²ϕ. Этот сигнал поступает на первый вход третьего 25 делителя, на второй вход которого поступает сигнал с шестого 28 умножителя, пропорциональный произведению Нα_ПЗ1.

Этот сигнал сформирован из двух сигналов: сигнала с задатчика постоянной величины 27 (он пропорционален α_ПЗ1, и сигнала с измерителя высоты летательного аппарата 29.

Сигнал с выхода третьего 25 делителя, пропорциональный , поступает на второй вход первого 14 вычитающего устройства, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный , со второго 13 преобразователя код-напряжение. Сигнал разности поступает на первый вход первого 15 умножителя, на второй вход которого поступает сигнал с измерителя скорости 26.

Таким образом, на выходе первого 15 умножителя формируется сигнал, пропорциональный (τ^* ₁₂-τ₁₂)·V_ЛА. Этот сигнал поступает на первый вход второго 16 делителя, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго 13 преобразователя код-напряжение, пропорциональный . При этом на выходе второго 16 делителя формируется сигнал, пропорциональный скорости объекта V_ОБ, который подается на второй выход блока определения линейного размера объекта 2 и одновременно на первый вход второго 17 умножителя, на второй вход которого подается сигнал с выхода первого 7 преобразователя код-напряжение, пропорциональный τ.

В результате на выходе второго 17 умножителя формируется сигнал, пропорциональный ΔL. Этот сигнал поступает на второй вход второго 9 вычитающего устройства, на первый вход которого уже поступил сигнал, пропорциональный L. На выходе второго 9 вычитающего устройства формируется сигнал, пропорциональный истинному линейному размеру объекта L_ист, который является выходным сигналом блока определения линейных размеров объекта 2.

Устройство для определения направления на объект, содержащее установленный на летательном аппарате теплопеленгатор, на выходе которого формируется информация о наземных объектах, находящихся в зоне сканирования, отличающийся тем, что введен блок определения линейного размера объекта, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами оптико-механического блока теплопеленгатора, при этом блок определения линейного размера объекта содержит последовательно соединенные первый триггер Шмидта, четвертый элемент И, четвертый счетчик, третий регистр, первый преобразователь «код-напряжение» и третий умножитель, выход которого соединен с первым входом второго вычитающего устройства, выход которого является первым выходом блока определения линейного размера объекта, а также последовательно соединенные пятый элемент И, пятый счетчик, четвертый регистр, второй преобразователь «код-напряжение», первое вычитающее устройство, первый умножитель, второй делитель и второй умножитель, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, а также последовательно соединенные второй триггер Шмидта, шестой триггер и второй элемент НЕ, выход которого соединен с вторыми входами пятого счетчика и четвертого регистра, а также последовательно соединенные измеритель угла, функциональный преобразователь, пятый умножитель, четвертый умножитель и третий делитель, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего устройства, первый вход которого соединен со вторым входом второго делителя, выход которого соединен со вторым выходом блока определения линейного размера объекта, а также измеритель скорости летательного аппарата, выход которого соединен со вторыми входами соответственно четвертого умножителя, третьего умножителя и первого умножителя, а также задатчик постоянной величины, выход которого соединен через шестой умножитель с вторым входом третьего делителя, второй вход шестого умножителя соединен с выходом измерителя высоты летательного аппарата, выход первого преобразователя «код-напряжение» соединен с вторым входом второго умножителя, первый вход блока определения линейного размера объекта соединен с входом первого триггера Шмидта, выход которого соединен с первым входом шестого триггера и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторыми входами соответственно четвертого счетчика и третьего регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами соответственно четвертого и пятого элементов И, второй вход блока определения линейного размера объекта соединен с входом второго триггера Шмидта, при этом измеритель угла предназначен для выдачи сигнала, пропорционального углу наклона поля зрения элемента приемника излучения теплопеленгатора.