Радиодальномер

Изобретение относится к радиолокации и дальнометрии и может быть использовано в высокоточных радиолокационных и лазерных дальномерах, а в частности, в радиовысотомерах, автомобильных радарах безопасности, геодезических тахеометрах и 3-D сканнерах. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения дальности. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик, усилитель, приемник, формирователь временного интервала, первый и второй счетчики, компаратор числа счетных импульсов, блок измерения временных интервалов, передающую и приемную антенны, блок управления. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации и дальнометрии и может быть использовано в высокоточных радиолокационных и лазерных дальномерах.

Известно устройство цифрового измерителя дальности (Молебный В.В. «Оптико-локационные системы: Основы функционального построения». - М., Машиностроение, 1981, стр. 52-56), состоящее из генератора тактовых импульсов, бистабильного мультивибратора, схемы совпадения, в котором пусковой и столовый импульсы поступают на мультивибратор так, что в промежутке между ними генерируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна измеряемому расстоянию до объекта. Этот импульс открывает схему совпадения для сигнала генератора тактовых импульсов, соответствующее число которых поступает на счетчик импульсов, и в дальнейшем отображается на цифровом индикаторе. Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения коротких импульсов, связанная с техническими ограничениями по повышению верхнего предела частоты следования тактовых импульсов.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство (Молебный В.В. «Оптико-локационные системы: Основы функционального построения». - М., Машиностроение, 1981, стр. 75-79), в котором реализован отсчет измеряемой величины длительности импульса, соответствующей дальности до объекта, выполняемый большое число раз с использованием двух близких частот счета. Известное устройство содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник и усилитель, а также блок выходной измерения временных интервалов и ряд дополнительных блоков. При этом в устройстве имеет место накопление результатов поправки к измерению, осуществляемое в течение большого числа периодов посылок импульсов к одному объекту, когда по процентному соотношению числа импульсных посылок, при которых показания счетчиков близких частот, определяемые за период посылки, отличаются на 1, и числа посылок, при которых показания счетчиков не отличаются друг от друга, определяется добавка к среднему числу счетных тактовых импульсов, укладывающихся в период одной посылки импульсов к объекту. К недостаткам известного устройства относится сложность схемотехнической реализации измерения длительности импульса таким способом и работа его, главным образом, лишь по одному объекту.

Цель настоящего изобретения - повышение точности измерения дальности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство-прототип, содержащее генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик, усилитель, приемник, блок выходной измерения временных интервалов, передающую и приемную антенны, введены формирователь временного интервала, первый и второй счетчики, компаратор числа счетных импульсов и блок управления.

В отличие от прототипа, где реализован способ последовательного прямого подсчета счетных импульсов с вычислением поправок за k счетных периодов, в предлагаемом устройстве с помощью введения формирователя временного интервала, первого и второго счетчика, компаратора числа счетных импульсов и блока управления реализован способ пропорционального расширения измеренного импульса с одновременным подсчетом счетных импульсов, легко осуществляемый при помощи не применявшегося ранее сочетания введенных элементов и связей между ними и обеспечивающий получение более высокой точности измерений длительности импульса, соответствующей дальности до объекта, без повышения частоты генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявленного устройства; на фиг. 2 изображены эпюры напряжений на выходах отдельных блоков устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, передатчик 3, усилитель 4, приемник 5, формирователь 6 временного интервала, первый 7 и второй 8 счетчики, компаратор 9 числа счетных импульсов, блок 10 выходной измерения временных интервалов, передающую 11 и приемную 12 антенны, блок 13 управления.

Работает устройство следующим образом.

С первого выхода генератора 1 тактовых импульсов сигнал поступает на делитель 2 частоты, затем на передатчик 3 и далее на передающую 11 антенну. Излученный сигнал, отраженный от объекта, принимается приемной 12 антенной, поступает на приемник 5 и далее на усилитель 4. Импульс запуска передатчика 3 с выхода делителя 2 поступает на второй вход формирователя 6 временного интервала, устанавливая его выход в состояние логической единицы, на первый же вход формирователя 6 временного интервала с усилителя 4 поступает ответный импульс от объекта, устанавливая его выход в состояние логического нуля. Таким образом, на выходе формирователя 6 временного интервала получаем импульс, представленный на фиг. 2а, длительность которого пропорциональна дальности до зондируемого объекта. Импульс с выхода формирователя 6 временного интервала поступает на вторые входы первого 7 и второго 8 счетчиков устройства. На первый вход второго 8 счетчика поступают счетные импульсы (fп, для срабатывания по переднему фронту) со второго выхода делителя 2 частоты тактовых импульсов, тогда как на первый вход первого 7 счетчика поступают счетные импульсы (fз, для срабатывания по заднему фронту) со второго выхода генератора 1 тактовых импульсов. Первый 7 счетчик начинает счет по заднему фронту импульса, идущего с формирователя 6 временного интервала, тогда как второй 8 счетчик начинает счет по переднему фронту данного импульса. Первый 7 и второй 8 счетчики прекращают счет, а затем с некоторой задержкой обнуляются по сигналу, поступающему на их третьи входы, со второго выхода компаратора 9 числа счетных импульсов. Этот сигнал компаратор 9 числа счетных импульсов вырабатывает при достижении равенства числа импульсов, поступивших на первый и второй входы компаратора 9 числа счетных импульсов соответственно с выходов первого 7 (фиг. 2в) и второго 8 (фиг. 2б) счетчиков. С первого выхода компаратора 9 числа счетных импульсов на второй вход блока 10 выходного измерения временных интервалов поступает расширенный в n раз импульс, соответствующий дальности до объекта (фиг. 2г). В блоке 10 выходного измерения временных интервалов по числу счетных импульсов, поступивших со второго 8 (фиг. 2б) счетчика, с учетом масштаба (коэффициента n) регистрируется численное значение длительности расширенного импульса, соответствующего дальности до зондируемого объекта. Масштаб (коэффициент n) расширения импульса дальности связан с соотношением между частотами счетных импульсов, поступающих на первые входы первого 7 и второго 8 счетчиков, формулой:

Таким образом, если, например, выбрать масштаб (коэффициент n) расширения импульса дальности равным 10, то между данными частотами должно быть установлено соотношение $$\frac{n-1}{n}=9/10$$ . Для расширенного импульса, при одной и той же (неизменной) частоте счетных импульсов, измерение длительности будет проведено в 10 раз большим числом импульсов, чем для измерительного импульса, соответствующего реальной дальности. Таким образом, с уменьшением в n раз цены младшего разряда измерения временных интервалов (для расширенного импульса), получим соответствующее повышение точности измерения реальной дальности в n раз.

Блок 13 управления служит для запуска устройства в работу и для установки коэффициентов делителя 2 импульсов в соответствии с требуемым масштабом расширения импульса измерения дальности для случая нескольких переключаемых диапазонов шкалы дальности.

Заявленное устройство, по сравнению с прототипом, при небольших аппаратных затратах обеспечивает более высокую точность без повышения частоты генератора тактовых импульсов.

Радиодальномер, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты, передатчик и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник и усилитель, а также блок измерения временных интервалов, соответствующих длительности формируемого расширенного импульса, пропорциональной дальности до объекта, отличающийся тем, что в его состав введены последовательно соединенные формирователь временного интервала, первый счетчик и компаратор числа счетных импульсов, а также второй счетчик и блок управления, при этом выход усилителя подключен к первому входу формирователя временного интервала, выход которого дополнительно подключен ко второму входу второго счетчика, выход последнего соединен с первым входом компаратора числа счетных импульсов и первым входом блока измерения временных интервалов, первый вход первого счетчика соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый вход второго счетчика соединен со вторым выходом делителя частоты, компаратор числа счетных импульсов первым своим выходом соединен со вторым входом блока измерения временных интервалов, а вторым своим выходом соединен с третьими входами первого и второго счетчиков, первый выход делителя частоты дополнительно соединен со вторым входом формирователя временного интервала, а первый и второй выходы блока управления подключены соответственно к входу генератора тактовых импульсов и ко второму входу делителя частоты.