Устройство для измерения дальности

союз советснисоциАлистичеснРЕСПУБЛИК 1)4 3 08 КОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТКРЫТ ОСУДАРСТНЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛ Н АВТСРСИОМУ ЮВЮЮЬРРййЫ юл. У 40виационный инстит Феоктистахимов 60,СР986 тво /08 4) УСТСТИ7) Изо е относится к измериоптического диапазоляет уменьшить время беспечении неизменельной т на волн о измер ной т и и ни чн ни чет испоти измерения скост ьзо енн менных осо игнала - неодны. Излучаеемента опортеи изостейгнал с ученного пекл-карт од ка ого э фд 4 Д Сл(56) Заявка ФРГ Р 28346кл. С 01 С 3/00, 1980,Авторское свидетельс9 1364870, кл. С О 1 С 3 ЙСТВО ДЛЯ ИЗЮРЕНИЯ ДАЛ,801434252 А ной Фотоприемной матрицы 5 поступает на К блоков выборки-хранения 7, которые при подаче последовательности импульсов с первого блока управлеиия 20 дискретизируют излученный сигнал во времени и запоминают эти дискреты.Рабочий сигнал с каждого элемента рабочей Фотоприемной матрицы 6 поступает на К сигнальных ключей, которые последовательно подключают дискретные во времени части этого сигнала к входам соответствующих компараторов 1 1, Они производят сравнение рабочего сигнала и излученного. Тем самым сравнивают нх плоскостно-временные Формы, причем Форма излученного сигна ф ла хранится в блоках выборки-хранения .у поэтому для измерения достаточно из- Д,) лучить один световой импульс. Если на жив: вход придет помеховый сигнал, то он не пройдет на выход устройства, т.к, имеет плоскостно-временную Форму, отличную от иэлученного сигнала. 1 э.п.Ф-лы, 5 ил.юаньИзобретение относится к измерительной геодезической технике оптического диапазона волн и может быть использовано для измерения расстояний,Цель изобретения - новьштение быст-родействия.11 а фиг. 1 показана блок-схема устройства;. ка Фиг, 2 - блок.-схема первого и второго блоков управления; наФиг. 3 - воемекные диаграммы напряжений на К выходах блоков управления;на Фиг, 4 - временные диаграммы, демонстрирующие работу блока упгавления-. ча Фчг. 5 - временные диаграммы, 15 демонстрирующие работу блоков выбор-к и хи а тт с тл ив оУтройство содержит лазерный перецаттттк 1, установленный на одной оптттческой оси с первым 2 и вторым 3 20полупрозрачным зеркалами и отражателем 4, опорную 5 и рабочую 6 фотоприемные матрицы, М К блоков 7 выборки;хранения (БВХ), И К сумматоров 8, МфК узлтов 9 вычитания, И К сигкалькьзх клю 25 чей 10, М К первых компаратЪров 11, М вторых компараторов 12, М рабочих су:тматоров 13, М интеграторов 14, И клячей 15, общий сумматор 16, об:щий кои:.таратор 17, осциллограф 18, 30Фотчтироватль 19, первый 20 и второй1 блоки управления, элемент ИЛИ 22,блок 23 оторкых напряжений БОН), причем 11 выходов опорной Фотоприемной матрицы 5 соединены с первыми входами МК БВХ 7, вторые входы которых соединены с К выходами первого блока управления 20, выходы М К БВХ7 соединены с первыми входами МК ,сумматоров 8 и первыми входами МК узлов 9 вычитания, вторые входы 11 К сумматоров 8 и вторые входы И К узлов 9 вычитания соединены с первым входом БОН 23 выходы И К сумматора 8 соединены с первыми входами М"К первых компараторов 11 соответственно. выходы М К узлов 9 вьтчитатлия соединены с третьтлми входами И К первых ,комкараторов 11 соответственно, выходы которых соединены с К входами М рабочих сумматоров 13 соответственно, выходы которых соединены с входами М итттет раторов 14 соответственно выходы которых соединены с первыми входами И клточей 15 соответственно, выходы т;эторьтх соедипекы с И входами общего сумматора 16 соответственно, выход которого соедипен с вторым входом общего компаратора 17, выход которого соединен с первым входом осциллографа 18, первый вход общего компаратора,соедикен с третьим выходом БОН 23,М выходов рабочей фотоприемной матрицы 6 соединены с первыми входами Ивторых компараторов 12 соответственно, с первыми входами И К сигнальных клюЖй 10 соответственно, вторыевходы которых соединены с К выходамивторого блока 2 управления, выходыМ К сигнальных ключей 10 соединены свторыми входами М К первых компара"торов 11 соответственно, выходы Ивторых компараторов 12 соединены с Мвходами элемента ИЛИ 22 соответственно и с вторыми входами ключей 15 соответственно, выход элемента ИЛИ 22соединен с входом второго блока 21управления, выход Формирователя 19соединен с входом первого блока 20управления, входом лазерного передатчика 1, с вторым входом осциллографа 18, третий выход БОН 23 соединенс первым входом общего компаратора 17.Блоки 20 и 21 управления содержатсхему И 24, генератор 25 тактовых импульсов, делитель 26 счетчик 27 идешифратор 28, причем выход генератора 25 соединен с вторым входом схемыИ, второй вход которой соединен свторым входом счетчика 27 и соединенвходом первого 20 и второго 21 блоков управления К входами которых являются К выходы дешифратора 28.Устройство работает следующимобразом,Формирователь 19 формирует импульсзапуска, который поступает на лазерный передатчик 1, запускает развертку осциллографа 18 и включает первый блок 20 управления. Лазерный передатчик 1 излучает в направленииотражателя 4 световой импульс длительностью, равной импульсу запускаформирователя 19. От лазерного передатчика 1 луч проходит через полу-прозрачные зеркала 2 и 3. При помощи полупрозрачного зеркала 2 небольшая часть энергии импульса поступаетка опорную матрицу 5. На И выходахопоркой Фотоприемной матрицы 5 образуется электрический аналог реальной спекл-картины, который изменяется в течение длительности импульса.На К выходах первого блока 20 управления Формируется последовательность импульсов Фиг. 3), которая35 К = 2 Р дп управляет М К БВХ 7. Каждый из М выходов опорной матрицы 5 соединен с К БВХ 7. Каждый из К БВХ 7 запоминает свой кусок из длительности импульса (Фиг. 5), Таким образом за 5 поминается Форма импульса в каждой области спекл-картины.Возвращенный отражателем 4 световой импульс через полупрозрачное зер кало 3 падает на плоскость рабочей Фотоприемной матрицы 6 и на ее выходе образуется электрический аналог рабочей спекл-картины. Амплитуда,импульса на каком-либо из И выходов рабсчей Фотоприемной матрицы 6 превышает некоторый шумовой порог и один из М вторых компараторов 12 включает второй блок 21 управления. Со своих К вьгходов он выдает последовательность импульсов, аналогичных импульсам первого блока 20 управления, Эти импульсы последовательно опрашивают сигнальные ключи 10, выходы которых соединены с вторыми входами первых компараторов 11. Каждый из первых компараторов 11 сравнивает свой кусок пришедшего импульса с напряжением на соответствующем БВХ 7. В итоге К первых компараторов30 1 одного из М каналов сравнивают Форму опорного и рабочего импульса элементов фотоприемных матриц 5 и 6. Сумматоры 8, узлы 9 вычитания и БОИ 23 задают ширину допустимой зоны различения исходя из шумовой обстановки (день, ночь, туман), Сумматоры 13 суммиру;от сигналы с К первых компараторов каждого из М каналов, интеграторы 14 интегрируют сигнал по длительности импульса. И клю 40 чей 15 служат для отключения устройства в моменты времени, когда импульс отсутствует, Общий сумматор производит сложение М сигналов. Третий компаратор сравнивает эту сумму с неко 45 торым опорным напряжением. Если сигнал превышает этот порог, то компаратор выдает импульс на осциллограф. Расстояние от начала координат до импульса на экране осциллографа соответствует расстоянию до цели. Первый 20 и второй 21 блоки управления работают следующим образом (фиг. 4). Импульс запуска, пришедший55 на первый вход схемы И 24, пропускает на выход тактовые, импульсы высокой частоты от генератора 25 тактовых импульсов, делитель 26 делит эту частоту на некоторое число Н, что уменьшает ошибку Тпоявления переднего фронта импульсов на входе счетчика 27 в Б раз. В исходном состоянии счетчик 27 стоит в обнуленном состоянии, пришедший на его второй вход импульс разрешает его работу. Счетчик 27 считает в двоичном коде, дешифратор 28 дешифрует этот код и ча его К выходах появляется последовательность импульсов (фнг. Э).Если на вход рабочей матрицы придет помеховый импульс с амплитудой выше пороговой, он запустит второй блок 21 управления и произойдет сравнение опорной спекл-картины и пришедшей по времени. Так как они имеют различную временную Форму то на выходе М интеграторов 14 накопления практически не будет.Пространственную обработку произведет общий сумматор 16 и об,ий компаратор 17, который не выдает сигнала, если пространственные формы опорной спекл-картины и пришедшей сильно различаются. Тзк как частота изменения спекл-картины в пределах импульса ограничена Г, то согласно теореме Котельникова существует некоторое число К. на которое надо дискретизировать исходный импульс, чтобы точность измерения предлагаемого устройства и прототипа совпадали. Оно определяется исходя из длительности импульса ,ци верхней частоты Р Таким образом, устройство одним световым импульсом производит измерение нужного расстояния. при этом точность измерения по сравнению с прототипом не изменяется, а время уменьшается в 10-10 раз,формула изобретекия 1, Устройство для измерения дальности, содержащее лазерный передатчик, первое и второе полупрозрачные зеркала и отражатель, расположенные на одной оптической оси, опорную и рабочую Фотоприемные матрицы, блок опорных напряжений, М сумматоров, где М - целое число, И узлов вычитания, М первых компараторов, связанных вторыми входами с соответствующими выходами рабочей фотоприемнойматрицы, а выходами - с М интеграторами. И кулючей, И вторых компараторов, общий сумматор, общий компаратор и формирователь, связанный свторым входом осциллографа, первымвходом соединенного с выходом общегокомпаратора, первый вход которогосоединен с третьим выходом блокаопорных напряжений, первый выход которого подключен к первым входам сумматора и узлом вычитания, попарносоединенных вторыми входами, связанными с соответствующими выходамиопорной фотоприемной матрицы, второй вход общего компаратора соединен свы.опо. общего сумматора, выходы Мсумматоров соединены с первыми вхо",а.и" И первых компараторов соответс,. в :.:.;ппо, третьи входы которых соединены с выходами М узлов вычитания соо:ьетственпо, второй выход блока опорных напрякений соединен с вторыми входами М вторых компараторов, выхо,гьы М интеграторов соединены с вторыми 25 входами М ключей соответственно, первые входы которых соединены с выхо дами И вторых компараторов соответ ственно выходы И ключей соединены с .1 входами общего сумматора соответ- ЗО ственна, о т л и ч а ю щ е е с я те, чго с целью повышения быстродей-тв: я, в него введены (К)М суммато;-.,ов, где К - целое число, (К)Иу-лов вьчитания (К) М первых ком 35 параторов, первый и второй блокиуправления, элемент ИИ. выход формирователя, соединен с входами лазерного передатчика и первого блока управления, связь опорной фотоприемнойматрицы с вторыми входами сумматорови узлов вычитания осуществлена черезМ К введенных блоков выборки-хранения, другие выходы которых соединеныс К выходами первого блока управления, связь рабочей и фотоприемнойматрицы с вторыми входами первых компараторов осуществлена через М.К сигнальных ключей, другими входами связанных с К выходами второго блокауправления, входом подключенного кэлементу ИЛИ, связанному М входамис выходами вторых компараторов, связьпервых компараторов с интеграторамиосуществлена через М введенных рабочих сумматоров, а М выходов рабочейфотоприемной матрицы соединены спервыми входами М вторых компараторов. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждыйиз блоков управления выполнен в видепоследовательно соединенных схем И,делителя, счетчика и дешифратора, квторому входу схемы И подключен генератор тактовых импульсов, а первыйвход схемы И соединен с вторым входом счетчика,;: 42 О Ыик Щг. Составитель В. СарахановРедактор Л. Пчолииская Текред М.Лидык Корректо Заказ 5543/42 Тираж 680 В 11 ИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Раодписно омитет ткрытип наб д ск 1 роизвод но-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул, 11 роектпа