Устройство для определения координат объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 ЯО, 53805 О 1)5 С О 5/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТБНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КООРНАТ ОБЪЕКТА Бюл. 1 3олитехничес й ин(57) Изобретение относи строению, Цель изобрете ние точности и быстрод деления положения движ та. Если в зону обзора падает движущийся объе ходе блоков горизонтал тикального наведений 2 напряжение, пропорциона ни ю и з обра же ни я объекта центра Фотоприемника,кий, П. В,ра 088.8)и др./Под ред. зерные измерител "Радио и связь",ь 1- ер тел ьст во С СС Р1 С 15/00,23.07(56) Батраков А,СЛ.ПЛукьянова Ланые системы. М.;1984, с. 138-139Авторское свид8 1384952, кл. С тся к приборо ния - повышействия опрещегося объеклазера 12 пот, тона в ного 23 и в и оя вля ет ся льное смеще относител ьно управляющее1538050 510 двигателями горизонтального 8 и вертикального разворотов 9, которые разворачивают принимающий объектив 15 внаправлении объекта. Процессор 4 анализирует значение углов датчиков углагоризонтального 10 и вертикальногоразворотов 11. По значениям углов иизмеренной дальности процессор 4определяет положение объекта. ОтабиИзобретение относится к приборо строению, в частности к устройствам для определения положения подвижных объектов.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия определения 20 объекта.На Фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения и коррекции траектории объекта; на фиг. 2 " схема блока наведения; на 25 фиг. 3 - схема блока стабилизации; на Фиг. 4 - схема генератора накач" ки; на фиг. 5 - пример конструктивного выполнения регулятора освещенности Фотоприемника. ЗОУстройство состоит из блока 1 обработки информации, включающего последовательно соединенные измеритель 2 интервала времени, коммутатор 3, процессор 4 и накопитель 5 данных, а также радиоканал 6 передачи данных на объект, подключенный к процессору, приемопередатчик 7 оснащенного двигателями горизонтального 8 и вер" тикального 9 разворотов и датчиками 10горизонтального 10 и вертикального11 положений, подключенными к коммутатору 3, и включающего импульсныйлазер 12 с передающим объективом 13и генератором 14 накачкиприемный 45объектив 15 с четырехплощадочнымквадра нт ным фотоп риемни ком 16, подключенныи к фотоприемнику 16 предварительный четырехканальный усилитель17, основание 18 с закрепленным нанем биморфным элементом 19, первыйотрезок гибкого световода 20, концыкоторого закреплены около фотоприемника 16 и на биморфном элементе 19и второго отрезка гибкого световода21, концы которого закреплены окололазера 12 и на основании 18, и изблока 22 преобразований, включающегоблок горизонтального 23 и блок вертилизация амплитуд излучаемого и отраженного сигналов и обеспечение их равенства позволяет повысить. точностьи быстродействие определения положения объекта за счет исключения погрешностей измерений и временной за"держки измерений, связанных с Флуктуа ция ми амплитуды и злуч ения в атмосфере. 5 ил. кального 24 наведений, соединенныес предварительным усилителем 17 идвигателями 8 и 9, суммирующий усилитель 25, соединенный с предварительным усилителем 17 и измерителем2 интервала времени, и блок 26 ста"билизации, соединенный с суммирующим усилителем 25, биморфным элемен"том 19 и управляющим входом генератора 14 накачки, при этом синхровходы блоков 23, 24 и 26 соединены с син.хровходом генератора 14 накачки.Каждый блок 23 и 24 наведения содержит последовательно соединенныепервый входной сумматор 27, первыйключ 28, первый пиковый детектор 29и выходной вычитающий усилитель 30,выход которого соединен с соответствующим двигателем разворота, и последовательно соединенные второйвходной сумматор 31, второй ключ 32и второй пиковый детектор 33, соеди"ненный с другим входом усилителя 30,при этом входы сумматоров 27 и 31 со"единены с соответствующими выходамиусилителя 17, а синхровходы ключей28 и 32 подключены к синхровыходугенератора 14 накачки.Блок 26 стабилизации содержит последовательно соединенные первый ключ34, первый пиковый детектор 35 и первый вычитающий усилитель 36, выходкоторого соединен с биморфным элементом 19, последовательно соединенныеторой ключ 37, торой новый де"тектор 38 и второй вычитающий усилитель 39, выход которого подключен куправляющему входу генератора 14 накачки, и источник 40 опорного напря"жения, соединенный с другими входами усилителей 36 и 39, при этом входы ключей 34 и 37 соединены с выходом усилителя 25, а синхровходы клю"чей подключены к синхровходу генератора 14 накачки,050 6Блоки наведения 23 и 24 анализируютсоотношения амплитуд импульсов навыходах усилителя 17 (распределениесветового потока по площадкам Фотоприемника) и формируют напряжения,пропорциональные углам отклоненияобъекта от оси приемопередатчика повертикали и горизонтали (работа бло"ков 23 и 24 наведения совместно сквадра нт ным фотоприемником а налогич"на работе блоков нормирования из"вестного устройства. Напряжения отклонения поступают на двигатели 8 и9, которые разворачивают приемопередатчик до совмещения его оптическойоси с объектом, при движении которогоблоки 23 и 24 с двигателями 8 и 9обеспечи вают сопровождение оптической осью приемопередатчика объектапо азимуту и углу места.Часть энергии излучения лазера 12через отрезки световода 20 и 21 посту.пают на фотоприемник, а выходные импульсы усилителя 17 суммируются усилителем 25. Таким образом, на выходеусилителя 25 следуют как излученные,так и отраженные импульсы, далее отступающие на измеритель 2 интервалавремени, который преобразует времяраспространения импульса до объектаи обратно (интервал .времени между им"пульсами), в числовой эквивалент расстояния до объекта.Коммутатор 3 поочередно вводит инФормацию о расстоянии от измерителя2 и об угловом положении объекта от датчиков 1 О и 11 в процессор 4, кото" рый по расстоянию, азимуту и углуместа вычисляет пространственные коор. динаты объекта.Суммарные импульсы с выхода усилителя 25 поступают на входы ключей 34и 37 блока 26 стабилизации. Во времяизлучения светового импульса синхроимпульс от генератора 44 замыкает ключ 34 и размыкает ключ 37, в осталь.ное время ключ 34 разомкнут, а ключ 37 замкнут. Таким образом, на детектор 35 поступают только излученные импульсы, а на детектор 38 только отраженные. Детекторы преобразуют. импульсы в пропорциональные их амплитуде напряжения, и на входы усилителей 36 и 39 поступают напряжения, пропорци онал ьные амплитуда м и злуч енных и отраженных импульсов, соответственно, которые сравниваются с величинойнапряжения опорного источника 40,5 1538Генератор 14 накачки состоит изнакопительного конденсатора 41, зарядной цепи 42 в виде резистора, соединенного с выходом усилителя 36,ключа 43, включенного между конденсатором 41 и лазером 12, и задающегоимпульсного генератора 44, соединенного с синхровходами ключей 28,32,34,37 и 43.Основание 18 (фиг.5) неподвижнозакреплено в приемопередатчике. Би"морфный элемент 19 с помощью кронштейна 45 установлен на основании ипредставляет собой две скрепленные(спаянные или склеенные) пластины иэпьезокерамики, например типа ЦТС 19или ЦТС 23 с металлизированными по"верхностями (5), причем скрепленыодноименными поВерхностями (векторы20поперечной поляризации направлены впротивоположные стороны), а металлизированные поверхности (обкладки) соединены с выходом усилителя 36.Отрезок гибкого световода 20 пропущен через цанговый зажим 46, .за"крепленный на основании 18, внутренний конец отрезка 20 закреплен на биморфном элементе 19 скобой 47, а наружный конец закреплен около Фотопри" З 0емника, например, таким же зажимом.Второй отрезок гибкого световода 21пропущен через другой цанговый зажим48, закрепленный на основании, торецего внутреннего конца приближен соосно к торцу внутреннего конца отрезка20 с зазором 0,1-0,2 мм, а. наружныйконец закреплен около лазера,Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 44 с постоянной. 40частотой замыкает ключ 43, и конден"сатор 41 разряжается на лазер 12,который излучает световые импульсы.В промежутках между импульсами конденсатор 41 заряжается через резистор4542 до выходного напряжения усилителя 39. Световые импульсы через объектив 13 освещают объект, и отраженныеот него световые импульсы через объектив 15 поступают на Фотоприемник 16,в котором преобразуются в электри"ческие и усиливаются усилителем 17.Приемный объектив 15 формирует на фо"топриемнике 16 изображение объекта,смещение которого относительно центра Фотоприемника пропорциональноуглу отклонения объекта относительнооптической оси приемопередатчика.Усилитель 39 регулирует напряжение заряда конденсатора 11, определяющее . мо 1 цность излучения лазера, чем стремится обеспечить амплитуду отраженных импульсов на выходе усилителя 255 пропорциональной величине опорного напряжения. Этим дост ига ется нева висимосгь амплитуды отраженных импульсов на Фотоприемнике от степени затухания и флуктуаций световых импуль" сов в атмосфере.Под действием выходного напряжения усилителя 3 б одна пластина биморфного элемента 19 удлиняется, дру гая укорачивается, а элемент 19 в целом изгибается (5) в Функции подводимого к обкладкам напряжения, чем смещает торец отрезка световода 20 относительно торца 21 (Фиг.5) и ослабляет величину подводимого к Фотоприемнику светового потока от лазера, так как уменьшается площадь пересе" цения торцовых поверхностей.25Усилитель 36, изгибая элемент 19, стермится обеспечить амплитуду излученных импульсов на выходе усилителя 25 пропорциональной величине того же опорного напряжения, цем достигается независимость амплитудь 1 излуценного импул ьса на фотоприемнике от велич и ны мощностИ излуцения лазера. Таким образом, достигается. стабилизация и равенство амплитуд излуценных и отраженных импульсов на входе измерителя 2 интервала времени, а также независимость амплитуд отраженных импульсов на входах блоков наведения от затухания и Флуктуаций в атмосфере,40формула изобретения Устройство для определения координат объекта, содержащее двигатели г ори зонтал ьного и верти каль ного ра зворота, датчики углов горизонтального и вертикального разворотов, импульсный лазер с передающим объекти"вом и генератором накачки, фотоприем" ник с приемным объективом, предварительный М "канальный усилитель, суммирующий усилитель, блок горизонтального на ведения, блок верти кал ьного на ведения, блок с та били за ции, регулятор освещенности фотоприемника, закрепленный на неподвижном основании и последовательно соединенные измеритель интервала времени, коммутатор и процессорвыходы датчиков углов со"единены с дополнительными входами коммутатора, лазер соединен с Фотоприемником световодом, входы предварительного усилителя соединены с соответствующими выходами Фотоприемника,входы суммирующего усилителя и сост" ветствующие входы блоков горизонтального и вертикального наведений соединены с соответствующими выходамипредварительного усилителя, соответствующие входы блока стабилизации соединены с выходом суммирующего усилителя и синхровыходом генератора накачки, а выход соединен с регулятором освещенности, вход измерителя интервала времени соединен с выходом суммирующего усилителя, дополнительные входы блоков горизонтального и вертикального наведений соединены с синхровыходом. генератора накачки,Л их выходы соединены соответствен-. но с д вига т елями гори зонтал ь ног о и вертикального разворотов, о т л иа ющееся тем, цто, с цельюповышения точности, генератор накачки выполнен с управляющим входом, а блок стабилизации выполнен с дополнительным выходом, соединенным между собой, световод выполнен гибким в виде двух оптически сопряженных отрезков, а ре" гулятор освещенности фотопри емни ка выполнен в виде биморфного элемента, причем один из сопряженных концов световода закреплен на биморфном эле" менте, а другой - на основании,1538050 иг,5 ль И. СуровцевДидык Корректор М. Шаро Сос Реда ктор В. Б уг р ен кова ТехТираж 382 венного комитета по 113035, Москва, Жльский комбина Производственно-и аказ 163 НИИПИ ГосудПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ С Раушская наб., д. 1/5 Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,