RU178680U1

RU178680U1 - Laser rangefinder

Info

Publication number: RU178680U1
Application number: RU2017145050U
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Гиндин; Яков Владимирович Гицилевич; Виктор Генрихович Волков; Владимир Владимирович Карпов
Original assignee: Акционерное общество "Московский завод "САПФИР"
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-04-17

Abstract

Полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов, в частности к лазерным дальномерам, предназначенным для точного измерения дальности до объекта наблюдения в наземных условиях. Лазерный дальномер состоит из передающего, приемного, дневного визирного каналов и цифрового магнитного компаса, причем в передающем канале содержится объектив формирования излучения, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, подключенный к выходу блока накачки, к входу которого подключен предварительный усилитель, в приемном канале содержится приемный объектив, сфокусированный на фотодиод, выход последнего подключен через последовательно соединенные усилитель, блок измерения амплитуды, блок сравнения и блок коррекции к первому входу измерителя временных интервалов. Также усилитель подключен ко второму его входу, к нему же подключен второй выход блока коррекции, к третьему входу измерителя временных интервалов подключен первый выход задающего генератора импульсов, второй выход которого подключен ко второму входу блока накачки, выход измерителя временных интервалов подключен к входу индикатора дальности, выход блока сравнения подключен к первому входу блока регулирования, ко второму входу блока регулирования подключен выход источника эталонного напряжения, а выход блока регулирования подключен к входу фотодиода и к входу предварительного усилителя, между приемным объективом, являющимся также объективом дневного визирного канала, и фотодиодом установлено наклонное дихроичное зеркало, оптически сопряженное через плоское зеркало с оборачивающей системой дневного визирного канала. В плоскости изображения которой установлена сетка этого канала, на которую сфокусирован окуляр этого канала и с которой сопряжен выход индикатора дальности, а также первый и второй выходы цифрового магнитного компаса. При движении объекта по всем трем координатам его перемещения преобразуются в соответствующие скорости по этим координатам, эти скорости алгебраически суммируются и преобразуются в скорость перемещения объекта наблюдения в любом направлении. Технический результат - повышение эффективности измерения, а именно, точности измерения дальности при условии обеспечения измерения скорости перемещения объекта наблюдения в любом направлении. 1 ил.The utility model relates to the technique of optoelectronic devices, in particular to laser range finders, designed for accurate measurement of the distance to the object of observation in ground conditions. The laser range finder consists of a transmitting, receiving, daytime sighting channel and a digital magnetic compass, and the transmitting channel contains a radiation forming lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter connected to the output of the pump unit, to the input of which a preamplifier is connected, in the receiving channel there is a receiving a lens focused on a photodiode, the output of the latter is connected through a series-connected amplifier, an amplitude measurement unit, a comparison unit, and block correction to the first input of the time interval meter. The amplifier is also connected to its second input, the second output of the correction unit is connected to it, the first output of the master pulse generator is connected to the third input of the time interval meter, the second output of which is connected to the second input of the pump unit, the output of the time interval meter is connected to the input of the range indicator, the output of the comparison unit is connected to the first input of the control unit, the output of the reference voltage source is connected to the second input of the control unit, and the output of the control unit is connected to the input of the photodiode and the input of the preamplifier, between the receiving lens, which is also the lens of the daytime sighting channel, and the photodiode there is an inclined dichroic mirror optically coupled through a flat mirror with the reversing system of the daytime sighting channel. In the image plane of which the grid of this channel is installed, on which the eyepiece of this channel is focused and with which the output of the range indicator is paired, as well as the first and second outputs of the digital magnetic compass. When an object moves along all three coordinates, its movements are converted to the corresponding speeds along these coordinates, these speeds are algebraically summed up and converted to the speed of the object being observed in any direction. The technical result is an increase in the measurement efficiency, namely, the accuracy of the range measurement, provided that the measurement of the speed of movement of the object of observation in any direction. 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике оптико-электронных приборов, в частности к лазерным дальномерам, предназначенным для точного измерения дальности до объекта наблюдения в наземных условиях.The proposed utility model relates to the technique of optoelectronic devices, in particular to laser range finders, designed for accurate measurement of the distance to the object of observation in ground conditions.

Известен принятый за аналог лазерный дальномер (Оптический журнал, 2009 г., т. 76, №8, с. 18-21, Абрамов А.И., Вельский А.Б., Зборовский А.А., Иванов Б.Б. Разработка лазерных дальномеров-биноклей на Красногорском заводе им. С.А. Зверева.), а также созданный по такой же схеме лазерный дальномер Swarovski Laser Guide 8×30. (Техническое описание. Германия, 2017. http://www.raffa.ru.). Лазерный дальномер состоит из передающего, приемного и оптического визирного каналов. В передающем канале содержится объектив формирования излучения, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, вход которого подключен к первому выходу блока накачки. В приемном канале содержится приемный объектив, сфокусированный на фотодиод, выход которого подключен к импульсному усилителю. Его первый выход через блок управления и обработки информации подключен к блоку накачки. Второй выход этого блока подключен ко второму входу фотодиода. Третий выход этого блока подключен к жидкокристаллическому дисплею. Оптический визирный канал содержит последовательно установленные на оптической оси объектив, оборачивающую систему, сетку и окуляр, причем в фокальной плоскости объектива установлен работающий «на просвет» дисплей, а окуляр сфокусирован на сетку.A known laser rangefinder adopted as an analogue is (Optical Journal, 2009, vol. 76, No. 8, pp. 18-21, Abramov A.I., Velsky AB, Zborovsky AA, Ivanov BB Development of laser range finders-binoculars at the Krasnogorsk plant named after S.A. Zverev.), As well as the Swarovski Laser Guide 8 × 30 laser range finder created according to the same scheme. (Technical description. Germany, 2017. http://www.raffa.ru.). Laser range finder consists of transmitting, receiving and optical sighting channels. The transmitting channel contains a radiation forming lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter, the input of which is connected to the first output of the pump unit. The receiving channel contains a receiving lens focused on a photodiode, the output of which is connected to a pulse amplifier. Its first output through the control and information processing unit is connected to the pump unit. The second output of this unit is connected to the second input of the photodiode. The third output of this unit is connected to a liquid crystal display. The optical sighting channel contains a lens sequentially mounted on the optical axis, a wrapping system, a grid and an eyepiece, with a display working in the focal plane of the lens and the eyepiece focused on the grid.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- низкая точность измерения дальности по подвижному объекту наблюдения, когда объект перемещается в поперечном направлении по отношению оптической оси лазерного дальномера;- low accuracy of measuring range from a moving object of observation, when the object moves in the transverse direction relative to the optical axis of the laser rangefinder;

- невозможность измерения координат объекта наблюдения и скорости его движения при перемещении объекта наблюдения в любом направлении.- the impossibility of measuring the coordinates of the object of observation and the speed of its movement when moving the object of observation in any direction.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является лазерный дальномер, описанный Волковым В.Г., Гиндиным П.Д. Техническое зрение. Инновации. М.: 2014, 840 с., с 24-25, а также созданный по такой же схеме дальномер лазерный Leica Geovid 8×242 HD-B. (Техническое описание. 2017 г., http://sports.okar.ru). Лазерный дальномер состоит из передающего, приемного, оптического визирного каналов и цифрового магнитного компаса. В передающем канале содержится объектив формирования излучения, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, вход которого подключен к выходу блока накачки. К его входу подключен предварительный усилитель. В приемном канале содержится приемный объектив, сфокусированный на фотодиод. Его выход подключен через последовательно соединенные усилитель, блок измерения амплитуды, блок сравнения и блок коррекции к первому входу измерителя временных интервалов, а также подключен ко второму его входу. Выход блока сравнения подключен также к первому входу блока регулирования. К третьему входу измерителя временных интервалов подключен первый выход задающего генератора импульсов. Его второй выход подключен ко второму входу блока накачки. Выход измерителя временных интервалов подключен к входу индикатора дальности. Ко второму входу блока регулировки подключен выход источника эталонного напряжения. Выход блока регулировки подключен к входу фотодиода и к входу предварительного усилителя. Между приемным объективом, являющимся также объективом дневного визирного канала, и фотодиодом установлено наклонное дихроичное зеркало. Оно оптически сопряжено через плоское зеркало с оборачивающей системой. В ее плоскости изображения установлена сетка. На нее сфокусирован окуляр и с ней сопряжен выход индикатора дальности, а также первый и второй выходы цифрового магнитного компаса. В данном устройстве благодаря наличию цифрового магнитного компаса обеспечивается измерение координат объекта наблюдения. Однако по-прежнему сохраняются недостатки устройства-аналога, а именно:The closest analogue of the proposed utility model is a laser rangefinder described by Volkov V.G., Gindin P.D. Technical vision. Innovation M .: 2014, 840 s., From 24-25, and also the laser range finder Leica Geovid 8 × 242 HD-B created according to the same scheme. (Technical description. 2017, http://sports.okar.ru). The laser range finder consists of a transmitting, receiving, optical sighting channels and a digital magnetic compass. The transmitting channel contains a radiation forming lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter, the input of which is connected to the output of the pump unit. A preamplifier is connected to its input. The receiving channel contains a receiving lens focused on the photodiode. Its output is connected through a series-connected amplifier, an amplitude measuring unit, a comparison unit and a correction unit to the first input of the time interval meter, and is also connected to its second input. The output of the comparison unit is also connected to the first input of the control unit. The first output of the master pulse generator is connected to the third input of the time interval meter. Its second output is connected to the second input of the pump unit. The output of the time interval meter is connected to the input of the range indicator. The output of the reference voltage source is connected to the second input of the adjustment unit. The output of the adjustment unit is connected to the input of the photodiode and to the input of the pre-amplifier. An oblique dichroic mirror is installed between the receiving lens, which is also the lens of the daytime target channel, and the photodiode. It is optically coupled through a flat mirror with a wrapping system. A grid is installed in its image plane. The eyepiece is focused on it and the range indicator output is paired with it, as well as the first and second outputs of the digital magnetic compass. In this device, thanks to the presence of a digital magnetic compass, the coordinates of the object under observation are measured. However, the disadvantages of the analog device still remain, namely:

- невозможность измерения скорости движения объекта наблюдения при его перемещении в любом направлении.- the impossibility of measuring the speed of the object of observation when moving in any direction.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение эффективности измерения, а именно точности измерения дальности при условии обеспечения измерения скорости перемещения объекта наблюдения в любом направлении.The problem solved by the proposed utility model is to increase the measurement efficiency, namely, the accuracy of the range measurement, provided that the measurement of the speed of movement of the object of observation in any direction.

Указанный технический результат достигается за счет применения дополнительных электронных блоков, позволяющих обеспечить прием и обработку сигнала о дальности и скорости перемещения объекта наблюдения в пространстве для расширения функциональных возможностей и эффективности работы предлагаемого устройства.The specified technical result is achieved through the use of additional electronic units, which allow for the reception and processing of a signal on the range and speed of the observation object in space to expand the functionality and efficiency of the proposed device.

Лазерный дальномер, состоящий из передающего, приемного каналов, дневного визирного канала и цифрового магнитного компаса, причем в передающем канале содержится объектив формирования излучения, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель, подключенный к выходу блока накачки, к входу которого подключен предварительный усилитель, в приемном канале содержится приемный объектив, сфокусированный на фотодиод, выход последнего подключен через последовательно соединенные усилитель, блок измерения амплитуды, блок сравнения и блок коррекции к первому входу измерителя временных интервалов, а также усилитель подключен ко второму его входу, к нему же подключен второй выход блока коррекции, к третьему входу измерителя временных интервалов подключен первый выход задающего генератора импульсов, второй выход которого подключен ко второму входу блока накачки, выход измерителя временных интервалов подключен к входу индикатора дальности, выход блока сравнения подключен к первому входу блока регулирования, ко второму входу блока регулирования подключен выход источника эталонного напряжения, а выход блока регулирования подключен к входу фотодиода и к входу предварительного усилителя, между приемным объективом, являющимся также объективом дневного визирного канала, и фотодиодом установлено наклонное дихроичное зеркало, оптически сопряженное через плоское зеркало с оборачивающей системой дневного визирного канала, в плоскости изображения которой установлена сетка этого канала, на которую сфокусирован окуляр этого канала и с которой сопряжен выход индикатора дальности, а также первый и второй выходы цифрового магнитного компаса, отличающийся тем, что в лазерный дальномер дополнительно введен блок измерения координат, к первому и второму входам которого соответственно подключены первый и второй выходы цифрового магнитного компаса, причем первый и второй выходы блока измерения координат подключены через дополнительно введенный первый контроллер к первому и ко второму входам введенного блока вычисления скорости, а третий и четвертый выходы блока измерения координат подключены к одноименным входам введенного блока регулировки частоты, последний подключен ко второму входу задающего генератора импульсов, второй выход измерителя временных интервалов подключен к входу введенного второго контроллера, выход которого подключен к входу блока измерения координат, выход последнего сопряжен с сеткой и подключен ко второму входу введенного блока регулирования.A laser range finder, consisting of a transmitting, receiving channel, a daytime target channel and a digital magnetic compass, the transmitting channel containing a radiation generating lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter connected to the output of the pump unit, to the input of which a pre-amplifier is connected, in the receiving channel contains a receiving lens focused on a photodiode, the output of the latter is connected through a series-connected amplifier, an amplitude measuring unit, a unit with avoniya and the correction unit to the first input of the time interval meter, and the amplifier is connected to its second input, the second output of the correction unit is connected to it, the first output of the master pulse generator is connected to the third input of the time interval meter, the second output of which is connected to the second input of the block pump, the output of the time interval meter is connected to the input of the range indicator, the output of the comparison unit is connected to the first input of the control unit, you are connected to the second input of the control unit The source of the reference voltage source, and the output of the control unit is connected to the input of the photodiode and to the input of the preamplifier, between the receiving lens, which is also the lens of the daytime viewing channel, and the photodiode, an inclined dichroic mirror is optically coupled through a flat mirror with the reversing system of the daytime viewing channel, in the image plane of which the grid of this channel is installed, on which the eyepiece of this channel is focused and with which the output of the range indicator is paired, as well as the first and the outputs of the digital magnetic compass, characterized in that the coordinate measuring unit is additionally introduced into the laser rangefinder, the first and second outputs of which are connected to the first and second outputs of the digital magnetic compass, the first and second outputs of the coordinate measuring unit are connected via an additionally introduced first controller to the first and second inputs of the input unit for calculating speed, and the third and fourth outputs of the unit for measuring coordinates are connected to the same inputs of the input unit ulirovki frequency, the latter is connected to the second input of the master oscillator pulses, the second output of the meter slots connected to the input inputted second controller, whose output is connected to the input coordinate measurement unit, the latter output coupled to the grid and is connected to the second input inputted control unit.

В предлагаемой полезной модели повышается точность измерения дальности по подвижному объекту наблюдения, когда объект перемещается в поперечном направлении по отношению оптической оси лазерного дальномера. Указанный результат достигается за счет повышения частоты импульсного лазерного полупроводникового излучателя пропорционально перемещению объекта по отношению к центру поля зрения лазерного дальномера при условии обеспечения измерения скорости движения объекта наблюдения при его перемещении в любом направлении. При движении объекта по всем трем координатам его перемещения преобразуются в соответствующие скорости по этим координатам, эти скорости алгебраически суммируются и преобразуются в скорость перемещения объекта наблюдения в любом направлении.In the proposed utility model, the accuracy of measuring range by a moving observation object is increased when the object moves in the transverse direction with respect to the optical axis of the laser range finder. This result is achieved by increasing the frequency of the pulsed laser semiconductor emitter in proportion to the movement of the object relative to the center of the field of view of the laser rangefinder, provided that the measurement of the speed of the object under observation when moving in any direction. When an object moves along all three coordinates, its movements are converted to the corresponding speeds along these coordinates, these speeds are algebraically summed up and converted to the speed of the object being observed in any direction.

Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг. 1, на которой изображена схема устройства.The essence of the utility model is illustrated by the drawing of FIG. 1, which shows a diagram of a device.

Лазерный дальномер по схеме фиг. 1 содержит передающий 1, приемный 2, дневной визирный 3 каналы и цифровой магнитный компас 4. В передающем канале 1 содержится объектив формирования излучения 5, сфокусированный на импульсный лазерный полупроводниковый излучатель 6, вход излучателя 6 подключен к выходу блока накачки 7, к входу которого подключен предварительный усилитель 8. В приемном канале 2 содержится приемный объектив 9, сфокусированный на фотодиод 10, выход фотодиода 10 подключен через последовательно соединенные усилитель 11, блок измерения амплитуды 12, блок сравнения 13 и блок коррекции 14 к первому входу измерителя временных интервалов 15, а также подключен ко второму входу измерителя 15, к этому же входу подключен второй выход блока коррекции 14. К третьему входу измерителя временных интервалов 15 подключен первый выход задающего генератора импульсов 16. Второй выход генератора 16 подключен ко второму входу блока накачки 7. Выход измерителя временных интервалов 15 подключен к входу индикатора дальности 17. Выход блока сравнения 13 подключен к первому входу блока регулирования 18. Ко второму входу блока регулирования 18 подключен выход источника эталонного напряжения 19. Выход блока регулирования 18 подключен к входу фотодиода 10 и к входу предварительного усилителя 8. Между приемным объективом 9, выполняющим также роль объектива дневного визирного канала 3, и фотодиодом 10 установлено наклонное дихроичное зеркало 20, оптически сопряженное через плоское зеркало 21 с оборачивающей системой 22 дневного визирного канала 3. В ее плоскости изображения установлена сетка 23 этого канала, на которую сфокусирован окуляр 24 этого канала и с которой сопряжен выход индикатора дальности 17, а также первый и второй выходы цифрового магнитного компаса 4. Эти выходы магнитного компаса 4 подключены соответственно к первому и второму входу блока измерения координат 25, первый и второй выходы блока 25 подключены через первый контроллер 26 к первому и ко второму входам блока вычисления скорости 29, а третий и четвертый выходы подключены к одноименным входам блока регулировки частоты 27. Блок 27 подключен ко второму входу задающего генератора импульсов 16. Второй выход измерителя временных интервалов 15 подключен к входу второго контроллера 28. Выход второго контроллера 28 подключен к входу блока вычисления скорости 29. Выход последнего сопряжен с сеткой 23 и подключен ко второму входу блока регулирования 18.The laser rangefinder of FIG. 1 contains transmitting 1, receiving 2, daytime targeting 3 channels and a digital magnetic compass 4. The transmitting channel 1 contains a radiation generating lens 5 focused on a pulsed laser semiconductor emitter 6, the input of the emitter 6 is connected to the output of the pump unit 7, to the input of which is connected preamplifier 8. In the receiving channel 2 contains a receiving lens 9, focused on the photodiode 10, the output of the photodiode 10 is connected through a series-connected amplifier 11, an amplitude measuring unit 12, a comparison unit 13 and bl ok correction 14 to the first input of the time interval meter 15, and also connected to the second input of the meter 15, the second output of the correction unit 14 is connected to the same input. The first output of the timing pulse generator 16 is connected to the third input of the time interval meter 16. The second output of the generator 16 connected to the second input of the pump unit 7. The output of the time interval meter 15 is connected to the input of the range indicator 17. The output of the comparison unit 13 is connected to the first input of the control unit 18. To the second input of the control unit 18, the output of the reference voltage source 19 is connected. The output of the control unit 18 is connected to the input of the photodiode 10 and to the input of the preamplifier 8. Between the receiving lens 9, which also acts as the lens of the daytime viewing channel 3, and the photodiode 10, an inclined dichroic mirror 20 is installed, which is optically coupled through a flat mirror 21 with a wrapping system 22 of the daytime target channel 3. A grid 23 of this channel is installed in its image plane, onto which the eyepiece 24 of this channel is focused and with which the indicator output is paired Range oracle 17, as well as the first and second outputs of the digital magnetic compass 4. These outputs of the magnetic compass 4 are connected respectively to the first and second input of the coordinate measuring unit 25, the first and second outputs of block 25 are connected through the first controller 26 to the first and second inputs of the block computing speed 29, and the third and fourth outputs are connected to the same inputs of the frequency control unit 27. Block 27 is connected to the second input of the master pulse generator 16. The second output of the time interval meter 15 is connected to the input horn controller 28. The output of the second controller 28 is connected to the input of the speed calculation unit 29. The output of the latter is connected to the grid 23 and connected to the second input of the control unit 18.

Устройство работает следующим образом. Принцип действия лазерного дальномера основан на измерении временного интервала между излученным и отраженным от объекта наблюдения и принятым импульсом излучения с использованием порогового устройства и счетчиков. С первого выхода задающего генератора импульсов 16 синхроимпульсом запускается блок накачки 7 передающего канала 1. Одновременно сигнал со второго выхода задающего генератора импульсов 16 поступает на первый вход измерителя временных интервалов 15. Блок 7 формирует импульсы тока накачки. Их амплитуда может регулироваться с помощью предварительного усилителя 8. Тем самым регулируется и мощность излучения импульсного полупроводникового лазерного излучателя 6. Импульсы тока накачки возбуждают импульсный полупроводниковый лазерный излучатель 6. Он генерирует импульсы излучения, которые коллимируются передающим объективом 5 и направляются на объект наблюдения. Импульсы излучения, отраженные от объекта излучения, приходят в приемный объектив 9 приемного канала 2. Объектив 9 концентрирует принятое излучение на чувствительной площадке фотодиода 10. Тот преобразует импульсы излучения в электрические импульсы, которые усиливаются в усилителе 11. С его выхода импульсы поступают на второй вход измерителя временных интервалов 15 и на вход блока измерения амплитуды 12. Измеренная в блоке измерения амплитуды 12 величина амплитуды сопоставляется с указанным в том же блоке уровнем сигнала. Если в результате измерений в блоке сравнения 13 оказывается, что амплитуда отраженного сигнала отличается от установленного в блоке 12 уровня сигнала, то после его прихода в блок регулирования 18 на его выходе возникает сигнал, который изменяет усиление предварительного усилителя 8 и параметры фотодиода 10. Точность поддержания постоянства амплитуды определяет точность измерения дальности. Источник эталонного напряжения 19 формирует эталонный сигнал, который используется в блоке регулирования 18 в качестве опорного сигнала для формирования результирующего сигнала на выходе блока 18. Блок регулирования 18 запускает блок коррекции 14, который создает на выходе сигнал, поступающий на третий вход блока измерения временных интервалов 15 и обеспечивающий выход работы блока 15 на линейный участок его характеристики. В блоке 15 формируется сигнал, длительность которого зависит от разности времени прихода сигнала с задающего генератора импульсов 16 и сигнала с выхода усилителя 11. Этот результирующий сигнал, пропорциональный дальности до объекта наблюдения, оцифруется в блоке 15 и поступает в индикатор дальности 17, где преобразуется в высвечиваемое на светодиодном табло индикатора дальности 17 в виде ее цифрового значения. Импульсный лазерный полупроводниковый излучатель 6 генерирует излучение на длине волны 0,85 мкм или 0,9 мкм либо 1,55 мкм. В соответствии с этим выполнено дихроичное покрытие наклонного дихроичного зеркала 20. Оно пропускает излучение на длинах волн 0,85, 0,9 и 1,55 мкм, но отражает видимый свет в области спектра 0,38-0,78 мкм. Благодаря этому объектив 9 используется также и в качестве объектива дневного визира 3. С помощью дихроичного наклонного зеркала 20 и плоского зеркала 21 объектив 9 приемного канала 2, являющийся также объективом дневного визирного канала 3, сопряжен с оборачивающей системой 22 этого канала. Она создает изображение объекта наблюдения и окружающего его фона в своей плоскости изображения. В ней же находится сетка 23 этого канала с перекрестием. С ней сопряжен выход блока индикации 17. Благодаря этому в периферической части поля зрения проектируется цифровое значение дальности до объекта наблюдения. Сетка 23 наблюдается оператором через окуляр 24 дневного визирного канала 3. Цифровой магнитный компас 4 позволяет не только ориентироваться по странам света, но измеряет углы по вертикали и горизонту. Поскольку выходы цифрового магнитного компаса 4 сопряжены с сеткой 23, то на ней в периферической части поля зрения представляется информация об ориентации оператора по отношению к странам света и угловые координаты положения объекта наблюдения. Эти координаты передаются также в блок измерения координат 25, данные с выхода которого, пропорциональные соответствующим линейным перемещениям объекта наблюдения по отношению к центру поля зрения, поступают в первый контроллер 26. В нем осуществляется дифференцирование этих сигналов. Известно, что первая производная линейного перемещения есть скорость. Благодаря этому в первом контроллере 26 создаются сигналы, пропорциональные скорости перемещения объекта в плоскости, перпендикулярной оптической оси лазерного дальномера. Эти сигналы поступают в блок измерения скорости 29. Со второго выхода измерителя временных интервалов 15 сигнал, пропорциональный дальности до объекта наблюдения, поступает во второй контроллер 28. В нем сигнал дифференцируется и преобразуется в скорость перемещения объекта в направлении оптической оси лазерного дальномера. Этот сигнал с выхода контроллера 28 поступает в блок измерения скорости 29. В нем алгебраически суммируются скорости перемещения объекта по всем трем координатам. В результате этого на выходе блока 29 формируется сигнал, несущий информацию о скорости движения объекта наблюдения при его произвольном перемещении по отношению к оптической оси лазерного дальномера. Этот сигнал передается в блок регулирования 18 для оперативной корректировки его работы, а также на сетку 23, где в ее периферической части отображается численное значение этой скорости. Значения координат с третьего и четвертого выходов блока измерения координат 25 поступают в блок регулировки частоты 27. Благодаря этому частота работы задающего генератора импульсов 16 и соответственно лазерного дальномера изменяется в зависимости от перемещения объекта наблюдения в поперечном направлении по отношению к оптической оси лазерного дальномера. Чем больше перемещение, тем выше частота. Если при нахождении объекта наблюдения в центре поля зрения рабочая частота лазерного дальномера составляет 3-5 Гц, то на краю поля зрения доходит до 15-25 Гц. Такое увеличение рабочей частоты в соответствии с перемещением объекта наблюдения в процессе его движения от центра поля зрения позволяет повысить вероятность определения дальности до объекта. Если в устройстве-прототипе при расположении изображения объекта наблюдения в центре поля зрения точность измерения дальности составляла ±1 м на дальности до 2000 м при вероятности 0,85, то при перемещении изображения объекта в поперечном направлении по отношению к оптической оси лазерного дальномера точность измерения дальности снижалась до ±10 м на дальности до 2000 м при вероятности менее 0,5. В предлагаемом устройстве, как в центре поля зрения, так и при движении объекта наблюдения по отношению к нему в поперечном направлении со скоростью до 200 км/ч точность измерения дальности составила не более ±1 м на дальности до 2000 м при вероятности 0,85. При этом точность измерения скорости составляла не более ±1 км/ч при скорости движения объекта наблюдения до 200 км/ч.The device operates as follows. The operating principle of the laser range finder is based on measuring the time interval between the emitted and reflected from the object of observation and the received radiation pulse using a threshold device and counters. From the first output of the master pulse generator 16, the pump unit 7 of the transmitting channel 1 is started with a clock pulse. At the same time, the signal from the second output of the master pulse generator 16 is fed to the first input of the time interval meter 15. Block 7 generates pump current pulses. Their amplitude can be controlled using a preamplifier 8. The radiation power of the pulsed semiconductor laser emitter is also controlled 6. The pump current pulses excite the pulsed semiconductor laser emitter 6. It generates radiation pulses that are collimated by the transmitting lens 5 and sent to the observation object. The radiation pulses reflected from the radiation object come into the receiving lens 9 of the receiving channel 2. The lens 9 concentrates the received radiation on the sensitive area of the photodiode 10. It converts the radiation pulses into electrical pulses, which are amplified in the amplifier 11. From its output, the pulses are fed to the second input measuring time intervals 15 and to the input of the amplitude measuring unit 12. The amplitude value measured in the amplitude measuring unit 12 is compared with the signal level indicated in the same block. If, as a result of measurements in the comparison unit 13, it turns out that the amplitude of the reflected signal differs from the signal level set in the block 12, then after it arrives at the control unit 18, a signal appears at its output that changes the gain of the pre-amplifier 8 and the parameters of the photodiode 10. Maintenance accuracy the constancy of the amplitude determines the accuracy of the range measurement. The reference voltage source 19 generates a reference signal, which is used in the control unit 18 as a reference signal to generate the resulting signal at the output of the unit 18. The control unit 18 starts the correction unit 14, which creates an output signal that is input to the third input of the time interval measuring unit 15 and providing the output of the block 15 to the linear portion of its characteristics. In block 15, a signal is generated, the duration of which depends on the difference in the time of arrival of the signal from the master pulse generator 16 and the signal from the output of amplifier 11. This resulting signal, which is proportional to the distance to the object of observation, is digitized in block 15 and fed to the range indicator 17, where it is converted to range indicator 17 displayed on the LED display as its digital value. A pulsed laser semiconductor emitter 6 generates radiation at a wavelength of 0.85 μm or 0.9 μm or 1.55 μm. In accordance with this, a dichroic coating of an inclined dichroic mirror 20 is made. It transmits radiation at wavelengths of 0.85, 0.9 and 1.55 μm, but reflects visible light in the spectral region of 0.38-0.78 μm. Owing to this, the lens 9 is also used as the lens of the daytime sighting device 3. Using the dichroic inclined mirror 20 and the flat mirror 21, the lens 9 of the receiving channel 2, which is also the lens of the daytime sighting channel 3, is coupled to the wrapping system 22 of this channel. It creates an image of the object of observation and the background surrounding it in its image plane. It also contains a grid 23 of this channel with a crosshair. The output of the indication unit 17 is coupled to it. Due to this, a digital value of the distance to the object of observation is projected in the peripheral part of the field of view. The grid 23 is observed by the operator through the eyepiece of the 24-day sighting channel 3. The digital magnetic compass 4 not only allows you to navigate the countries of the world, but also measures angles vertically and horizontally. Since the outputs of the digital magnetic compass 4 are connected to the grid 23, information on the operator's orientation with respect to the countries of the world and the angular coordinates of the position of the object under observation are presented on it in the peripheral part of the field of view. These coordinates are also transmitted to the coordinate measurement unit 25, the output of which, proportional to the corresponding linear displacements of the observation object with respect to the center of the field of view, is supplied to the first controller 26. Differentiation of these signals is carried out in it. It is known that the first derivative of linear displacement is velocity. Due to this, signals are generated in the first controller 26, which are proportional to the speed of the object in a plane perpendicular to the optical axis of the laser rangefinder. These signals are fed to the speed measuring unit 29. From the second output of the time interval meter 15, a signal proportional to the distance to the target is sent to the second controller 28. In it, the signal is differentiated and converted to the speed of the object in the direction of the optical axis of the laser rangefinder. This signal from the output of the controller 28 enters the speed measuring unit 29. In it, the object’s movement speeds along all three coordinates are algebraically summed. As a result of this, a signal is generated at the output of block 29 that carries information about the speed of the object under observation during its arbitrary movement with respect to the optical axis of the laser rangefinder. This signal is transmitted to the control unit 18 for operational adjustment of its operation, as well as to the grid 23, where the numerical value of this speed is displayed in its peripheral part. The coordinate values from the third and fourth outputs of the coordinate measuring unit 25 are supplied to the frequency adjustment unit 27. Due to this, the frequency of operation of the master pulse generator 16 and, accordingly, the laser range finder varies depending on the movement of the observation object in the transverse direction with respect to the optical axis of the laser range finder. The greater the movement, the higher the frequency. If, when the object of observation is in the center of the field of view, the working frequency of the laser rangefinder is 3-5 Hz, then at the edge of the field of view it reaches 15-25 Hz. Such an increase in the operating frequency in accordance with the movement of the object of observation during its movement from the center of the field of view allows increasing the probability of determining the distance to the object. If in the prototype device, when the image of the object of observation was located in the center of the field of view, the accuracy of measuring the range was ± 1 m at a distance of up to 2000 m with a probability of 0.85, then when moving the image of the object in the transverse direction relative to the optical axis of the laser rangefinder, the accuracy of the range measurement decreased to ± 10 m at a range of up to 2000 m with a probability of less than 0.5. In the proposed device, both in the center of the field of view and during the movement of the object of observation in relation to it in the transverse direction at a speed of up to 200 km / h, the accuracy of measuring the range was no more than ± 1 m at a distance of up to 2000 m with a probability of 0.85. In this case, the accuracy of measuring the speed was not more than ± 1 km / h at a speed of movement of the object of observation up to 200 km / h.

В настоящее время разработана конструкция предложенного лазерного дальномера и успешно проведены испытания его макета.At present, the design of the proposed laser rangefinder has been developed and its layout has been successfully tested.

Таким образом, в предложенной полезной модели повышается эффективность измерения, а именно точность измерения дальности при условии обеспечения измерения скорости перемещения объекта наблюдения в любом направлении, за счет применения дополнительных электронных блоков, позволяющих обеспечить прием и обработку сигнала о дальности и скорости перемещения объекта наблюдения в пространстве.Thus, in the proposed utility model, the measurement efficiency is increased, namely, the accuracy of the range measurement, provided that the measurement speed of the object of observation is measured in any direction, due to the use of additional electronic units that allow receiving and processing a signal about the range and speed of the object to be observed in space .

Claims

A laser range finder, consisting of a transmitting, receiving, daytime sighting channel and a digital magnetic compass, wherein the transmitting channel contains a radiation generating lens focused on a pulsed laser semiconductor emitter connected to the output of the pump unit, to the input of which a pre-amplifier is connected, the receiving channel contains receiving lens focused on a photodiode, the output of the latter is connected through a series-connected amplifier, an amplitude measuring unit, a comparison unit I and the correction unit to the first input of the time interval meter, as well as the amplifier are connected to its second input, the second output of the correction unit is connected to it, the first output of the master pulse generator is connected to the third input of the time interval meter, the second output of which is connected to the second input of the block pump, the output of the time interval meter is connected to the input of the range indicator, the output of the comparison unit is connected to the first input of the control unit, the output of the source is connected to the second input of the control unit of the reference voltage, and the output of the control unit is connected to the input of the photodiode and to the input of the preamplifier, between the receiving lens, which is also the lens of the daytime viewing channel, and the photodiode, an inclined dichroic mirror is optically coupled through a flat mirror with a reversing system of the daytime viewing channel, in the plane image of which the grid of this channel is installed, on which the eyepiece of this channel is focused and with which the output of the range indicator is paired, as well as the first and second the outputs of the digital magnetic compass, characterized in that the coordinate measuring unit is additionally introduced into the laser rangefinder, the first and second outputs of which are connected to the first and second outputs of the digital magnetic compass, the first and second outputs of the coordinate measuring unit are connected via the additionally introduced first controller to the first and to the second inputs of the input unit for calculating speed, and the third and fourth outputs of the unit for measuring coordinates are connected to the same inputs of the input unit for adjusting frequency ki, the latter is connected to the second input of the master pulse generator, the second output of the time interval meter is connected to the input of the introduced second controller, the output of which is connected to the input of the coordinate measurement unit, the output of the latter is connected to the grid and connected to the second input of the introduced control unit.