Устройство для измерения параметров движения объекта

.8)видетельство ССС601 Р 3/36, 1986. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юл. Мвич, В.М.Камышный и В,И.Кин(54) УСТРОЙСТВ РАМЕТРОВ ДВИ (57) Иэобретени бесконтактного и жения и может б мах наземной н координат назем бретения являет устройства. При ное изображени ния обьектива 1 зеркало 6, преоб О ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА е относится к устройствам эмерения параметров двиыть использовано в систеавигации для определения ных объектов. Целью иэося повышение надежности движении устройства входе от первого по ходу движечереэ открытый затвор 2, разователь 8, светофильто 9 и вращатель 10 поступает на транспарант 11, Световой поток, промодулированный входным изображением на транспаранте 11; поступает на мультиплексор 12 и проектируется с его выхода на матрицу 13 М масок, на каждой из которых записана одна из анализирующих функций. Световое распределение на выходе каждой маски интегрируется канальной линзой из матрицы 14 Й линз и регистрируется канальным фотодетектором из матрицы 15 й фотодетекторов, Иэображение от второго по ходу движения объектива 4 через затвор 5. зеркало 7, преобразователь 8, светофильтр 9 и вращатель 10 поступает на транспарант 11 и далее проходит то же путь. что и первое изображение, Вычисленное в корреляторе 16 значение корреляционной функции позволяет опре-делить в блоке 17 определения параметров Л движения скорость и путь движения обьек- С та. 3 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах наземной навигации для определения координат подвижных объектов,Известно устройство для измерения параметров движения, содержащее деа объектива, расположенные на известном один расстоянии другого, двухкоординатный дефлектор, расположенный на входе второго объектива, и последовательно расположенные на одной оптической оси преобразователь оптического изображения, светофильтр, вращатель изображения, транспарант, мультиплексор, матрица Й аналитических оптических масок, матрица М канальных линз, матрица Й канальных фотодетекторов, а также двухканальный корректор, блок определения параметров движения и блок управления, причем входы матрицы фотодетекторов соединены с Й первыми и й вторыми входами двухканального коррелятора, выход котороо подключен к четвертому входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами корректора, третий выход блока определения параметров движения соединен с входом блока управления, первый и второй входы которого связаны с пероым и оторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с первым и вторым входами блока определения параметров движения соответственно, третий вход блока управления соединен с электрическим входом оращателя иэображения и с третьим оходом блока определения параметров движения, пятый вход которого соединен с электрическим входом устройства, а четвертый и пятый выходы блс";а определения паролетрса движенил подключены к первому и отс:.-фу выходам устройства,Недостатком известного устройстоа является низкая надежность устройства, связанная со сложностью электронной схемы.Цепью изобретения является поеыщец,1 е надежности усгройстоаУстройство для измерения параметров доикения, содержащее доа объектиоа, расположенные на изоестмом один расстоянии другого, доухкоордйнатный дефпектор, расположенный на оходе второго обьектиеа, и последовательно расположенные на одной опчсской оси преобразователь оптическ го:,забражения, светофильтр, оращатель изображения, транспарант, мультиплексор, магрица М аналитических оптических масок, матрица М канальных линз, матрица Е канальных фотодетекторов, а также двухканальный коррелятор, блок определения параметров движения и блок управления, причем выходы матрицы фотодетекторов соединены с Й первыми и М вторыми входами двухканального коррелятора, выход которого подключен к четвертому входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами коррелятора, третий выход блока определения параметров движения соединен с входом блока управления. первый и второй входы которого связаны с первым и вторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с первым и вторым входами блока определения параметров движения соот-. ветственно, третий выход блока управления соединен с электрическим входом вращателя иэображения и с третьим входом блока определения параметров движения, пятый вход которого соединен с электрическим входом устройства. а четвертый и пятый выходы блока определения параметров движения подключены к первому и второму выходам устройства, дополнительно содержит два электрооптических затвора, каждый из которых установлен за соответствующим объективом и оптически согласован с преобразователем, при этом электрические входы затворов соединены с первым и вторым выкодами блока определения параметров движения соответственно.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема коррелятора, на фиг. 3- блок определения параметров движенияУстройство (фиг. 1) содержит объективы 1 и 4, электрооптические затворы 2 и 5, двухкоординатный дефлектор 3, зеркала б и 7 полного отражения, преобразователь 8 оптического иэображения, светофильтр 9, еращатель 10 изображения, транспарант 11, мультиплексор 12, матрицу 13 й анализирующих оптических масок, матрицу 14 М канальных линз, матрицу 15 канальных фотодетекторов, двухканальный коррелятор 16, блок 17 определения параметров движения, блок 1 В управления, Кроме того, показан сигнал 19 на электрическом входе устройства,Коррелятор 16 (фиг. 2) содержит первую линейку электронных ключей 20, вторую линейку электрон,:х ключей 21, блок 22 памяти, блок 23 вычисления корреляционной функции, схему 24 сравнения.Блок 17 (фиг. 3) содержит блок 25 программных переключений, триггер 26, элемент И 27, блок 2 В определения пути и линейной скорости, блок 29 определения угловой скорости генератор 30 тактовых им пульсов.5 10 15 20 25 формирования соответствующих фототоков. 30Коррелятор 16 предназначен для вычис-,ления корреляционной функции изображемий с первого и второго обьективов и выдачи сигнала совпадения на вход блока 17, если значение корреляционной функции равно или меньше порогового значения.Блок 17 предназначен для определения пути, линейной скорости и относительной угловой скорости движения объекта.Блок 18 предназначен для управления дефлектором 3 и вращателем 10 путем подачи управляющих напряжений разной частоты на их электрические входы.Устройство работает следующим образом.В момент начала движения на информационный вход устройства поступает сигнал 19 - команда на замер скорости. С третьего выхода блока 25 поступает команда на включение блока 18, а с первого выхода блока 25 - команда на открытие электронных ключей 20 и затвора 2. Одновременно на четвертом выходе блока 25 появляется импульс, который переводит триггер 26 в единичное состояние. При этом импульсы с генератора 30 через элемент И 27 начинают поступать в блок 28. Входное изображение от первого по ходу движения обьектива через открытый заОптические входы обьектива 1 и дефлектора 3 являются первым и вторым входами устройства соответственно. Выходы блоков 28 и 29 являются первым и вторым выходам устройства.Дефлектор 3 предназначен для сканирования визирной осью обьектива 4 по двум взаимно перпендикулярным направлениям - по горизонтали и по вертикали,Преобразователь 8 со светофильтром 9 позволяют осуществлять переход от одного диапазона световых волн к другим, например от инфракрасного к видимому.Вращатель 10 предназначен для компемсации влияния колебаний объекта отмосительно поперечной оси,Мультипликатор 12 размножает входное иэображение, создавая в выходной плоскости М идентичных непересекающихся изображений. совпадающих с исходным с точностью до масштабного преобразования.Маски. на каждой иэ которых записана одна из анализирующих функций р (х, у), предназначены для выполнения операций умножения ма двухмерные функциир (х, у). Фотодетекторы предназначены для 35 40 45 50 55 теор 2. зеркало 6, преобразователь 8. светофильтр 9 и вращатель 10 поступает на транспарант 11, причем ось обьектива 1 положения в пространстве не изменяет, а вращатель 10 обесточен. Световой поток, промодулированный входным иэображением нв транспаранте 11, поступает на мультиплексор 12, с выхода которого мультиплицированные изображения проектируются на матрицу 13 й масок, на каждой иэ которых записана одна иэ анализирующих функций. Световое распределение нэ выходе каждой маски интегрируется канальной линзой из матрицы 14 й линз и регистрируется канальным фотодетектором иэ матрицы 15 й фотодетекторов. Зафиксированные величины с выходов матрицы 15 й фотодетекторов через открытые электронные ключи 20 поступают на й входов блока 22 памяти, с выхода которого поступают на й первые входы блока 23. Далее по командам с выходов блока 25 закрываются электронные ключи 20, затвор 2 и открываются электронные ключи 21 и затвор 5. При этом изображение от второго по ходу движения обьектива через затвор 5, зеркало 7. преобразователь 8, светофильтр 9 и вращатель 10 поступает ма транспарант 11. Визирная ось объектива 4 изменяет свое положение в пространстве в двух взаимно перпендикулярных направлениях за счет работы дефлектора 3, управляемого мапря жением с первого и второго выходов блока 18, причем сканирование визирной осью по вертикали осуществляется с частотой в несколько раэ большей, чем частота сканирования визирной осью по горизонтали, Сканирование визирной осью объектива необходимо в связи с тем, что объект испытывает бортовую качку и поворачивается в соответствии с дорожными условиями, что приводит к изменению ракурса иэображения. Объект при движении также совершает колебания относительно поперечной оси, что приводит к вращению изображения в поле аппертуры объектива и значительно ухудшает точность работы устройства. Для компенсации влияния этих колебаний иэображение вращается, так как на электрический вход вращателя 10 подается управляющее напряжение с третьего выхода блока 18.Световой поток, промодулированный изображением на транспаранте 11, проанализированный матрицей 13 М масок, поступает на матрицу 15 Й фотодетекторов. Сигнал с выхода матрицы 15 й фотодетекторов через й вторые входы коррелятора 16. открытые электронные ключи 21 поступает на й вторые входыблока 23 вычисления корреляционной функции, в котором происходит вычисление корреляционной функции двух множеств, состоящих из величин, полученных при спектральном разложении иэображений от объективов 1 и 4, Вычисленное эмачение корреляционной функции поступает в схему 24 сравнения с пороговым значением. Если вычисленное значение равно или меньше порогового значения, т.е. во входную аппертуру объектива 4 попало изображение, эа; фиксированное в блоке 22 памяти, то с выхода схемы 24 сравнения подается сигнал на вход установки в нуль триггера 26 и на второй вход блока 28. Триггер 26 перебрасывается и тем самым прекращает поступление импульсов с генератора 30 в блок 28. Одновременно по сигналу с инверсного выхода триггера 26 блок 29 фиксирует напряжение с выходов блока 18. Количество импульсов, поступивших в блок 28, пропорционально линейной скорости объекта. Зафиксированные напряжения с выходов блока 18 пропорциональны повороту объекта относительно вертикальной оси и углам наклона объекта относительно продольной и поперечной осей. Из этой информации определяется относительная угловая скорость объекта.В ы би рая соответствующие с вето- фильтр 9, транспарант 11 можно регистрировать изображения в широком диапазоне видимого и инфракрасного спектра.Таким образом, устройство может работать при любом освещении и разных метеорологических условиях,Формула изобретенияУстройство для измерения парэметров движения обьекта, содержащее два объектива, расположенные ма известном расстоянии друг от друга, двухкоординатмый дефлектор, расположенный на входе атсрого объектива, и последовательно расположенные на одной оптической оси преобразователь оптического изображе ния, светофильтр, врвщатель изображения,транспарант, мультиплексор, матрица й аналитических масок, матрица М канальных линз, матрица Й канальных фотодетекторов, а также двухканальный корректор, блок 10 определения параметров движения и блокуправления, причем выходы матрицы фотодетекторов соединены с й первыми и й вторыми входами двухканального коррелятора, выход которого подключен к четвертому 15 входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединемы с третьим и четвертым входами коррелятора, третий выход блока определения параметров движения соединен с вхо дом блока управления, первый и второйвходы которого связаны с первым и вторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с пеговым и вторым входами блока определения пара метров движения соответственно. третийвыход блока управления соединен с электрическим входом вращателя изображения с третьим входом блока определения параметров движения, пятый вход которого сое динен с электрическим входом устройства,а четвертый и пятый выходы блока определения параметров движения подключены к первому и второму выходам устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повыше ния надежности, дополнительно содержитдва электрооптических затвора, каждый из которых установлен за соответствующим объективом и оптически согласован с преобразователем, при этом электрические входы 40 затворов соединены с первым и вторымвыходами блока определения параметров движения соответственно..Бобков ев акаэ 60 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. У