DE3207382C2

DE3207382C2 - Abtastender Laserentfernungsmesser

Info

Publication number: DE3207382C2
Application number: DE3207382A
Authority: DE
Inventors: Gunther Dr. Dipl.-Phys. 8012 Ottobrunn Sepp
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1986-10-16
Also published as: FR2522828B1; DE3207382A1; FR2522828A1

Abstract

Einem Laserentfernungsmesser sind mehrere benachbarte Sendestrahlenbündel zugeordnet, mit deren Hilfe für alle abgetasteten Zielpunkte gleichzeitig deren Radialgeschwindigkeit mit einem vereinfachten elektronischen Aufwand meßbar ist.

Description

Φ der Auswerteinheit 18 eingegeben, die ihre Ergebnisse der Anzeigeeinheit 20 zuleitet Hierbei bedeuten:

h Ri = Entfernungsmeßwert des 1. Abtaststrahls

zur Zeit fi

J Ri = Entfernungsmeßwert des 2. Abtaststrahls

zur Zeit h = t\ + At At — Zeitintervall, nach welchem der 2. Abtast-

J¹ strahl die vorherige Lage des 1. Abtast-

, Strahls einnimmt, d. h. nach welchem eine

Richtungsänderung der beiden Abtaststrahlen um Αθ, Αφ stattfindet
ν = Radialgeschwindigkeit {R.2-R\lAt)

j θ = Azimutwinkel des 1. Abtaststrahls zur

Zeit fi

Θ—ΑΘ — Azimutwinkel des 2. Abtaststrahls zur

; Zeit ii

\ φ = Elevationswinkel des 1. Abtaststrahls zur

Zeit U

■'β φ—Αφ = Elevationswinkel des 2. Abtajtstrahls zur

f' Zeh t\

£, Zur Harmonisierung der Zusatzoptik 13 mit der Ab-

"^! lenkoptik sowie zur Steuerung der Auswerteinheit 18 dient eine Steuereinheit 15, die die zeitlich variierenden Richtungswinkel θ, φ für die Abtastung erzeugt und an die genannten Geräte weitergibt.

"· Bei einem Vierstrahlsystem werden nun bei im we-

' senllichen gleichem Aufbau des Systems, wie vorbeschrieben, im Laserentfernungsmesser 10 vier Sendelascr 10a, b, c, d so angeordnet daß deren mit den Frequenzen v\, t'2, Vi, Va modulierte Strahlenbündel lla bis Wddas in Fig.3 dargestellte Abtastbild erzeugen. In

, j diesem Falle ist nun eine Hintereinanderanordnung der Laserstrahlenbündel nicht mehr erforderlich, wenn die Abtastung nur in solchen Richtungen erfolgt, bei welchen ein zweiter Abtaststrahl nach einem Zeitintervall At hinreichend genau in die Richtung eines ersten Ab-

\ taststrahls fällt Diese vier Richtungen sind in der F i g. 3 eingezeichnet. In diesem Falle entfällt die Zusatzoptik 13. Das Verfahren, die Auswertung usw. bleiben, wie ₍ eingangs beschrieben, gleich.

ϊ Somit ist ein System geschaffen, mit dem die Radial-

gcschwindigkeit eines sich an beliebiger Stelle des abgetasteten Gesichtsfeldes befindlichen Zieles durch einfachen Direktempfang bestimmbar ist. Das Mehrzwecksystem, verbunden mit den unterschiedlichen Strahlmodulationsfrequenzen, schafft darüber hinaus einen großen Eindeutigkeiisbereich bei gleichzeitiger hoher Entfernungsauflösung.

Hierzu! Blatt Zeichnungen

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Claims

1 . 2 kussiert wurde. Durch die Abtastung ergibt sich eine Patentansprüche: unregelmäßige Hell/Dunkelfolge, die bei den beiden Wandlern infolge der Relativbewegung des Zieles zeit-

1. Abtastender Laserentfernungsmesser nach dem Hch versetzt sind, wodurch das Verfahren als Korrela-Phasendifferenz- oder Puls-Laufzeit-Meßsystem mit 5 tionsmethode bezeichnet werden kann. Eine direkte Be-Sende-, Ablenk-, Empfangsoptik und Empfänger Stimmung der Radialkomponente ist mit der bekannten entsprechender Steuer-, Auswert- und Anzeigeein- Anordnung nicht möglich.

heit, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durch die DE-OS 2454299 ist eine weitere Einrich-

Laserentfernungsmesser (10) zur Bildung von zwei tung zur berührungslosen Bestimmung der Richtung ei-

oder vier eng benachbarten Sendestrahlenbündeln io ner Relativbewegung bekanntgeworden, aber auch hier

(Ha, b, c, d) entsprechend zwei oder vier Sendelaser handelt es sich dem Prinzip nach um eine Korrelations-

(10a, 6 oder 10a bis d) sowie bei Verwendung von methode und eine Entfernungsmessung zwischen Appa-

nur zwei Sendestrahlenbündeln eine die Strahlen- ratur und Objekt findet auch bei dieser bekannten Ein-

bündel bezüglich der Abtastrichtung hintereinander richtung nicht statt Es wird lediglich die quer zur Beob-

anordnende Zusatzoptik (13) und deren Steuerung 15 achtungsrichtung erfolgende Relativbewegung gemes-

(15) zugeordnet sind, und daß mit diesen Sendestrah- sen.

lenbündeln sowie der Ablenkoptik (14) der d?s anzu- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zumessende Zielobjekt enthaltende Raum abgetastet gründe, einen abtastenden Laserentfernungsmesser der wird und die Radialgeschwindigkeit des angemesse- eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem für alle nen Objektes durch die aufeinanderfolgenden Ent- 20 abgetasteten Zielpunkte gleichzeitig die Radialgcfernungsmeßwerte und die Abtastzeitpunkte be- schwindigkeit in einfachem Direktempfang gemessen stimmt wird. werden kann.

2. Laserentfernungsmesser nach Anspruch 1, da- Diese Aufgabe ist in zuverlässiger Weise durch die in durch gekennzeichnet daß den Sendestrahlenbün- den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen gelöst In dein (11a, b oder 11a bis d) eine gemeinsame Sende- 25 der nachfolgenden Beschreibung sind zwei Ausfiihoptik (12) zugeordnet ist rungsbeispiele abgehandelt und in den Figuren der

3. Laserentfernungsmesser nach den Ansprüchen Zeichnung schematisch im Aufbau dargestellt. Es zeigt

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- F i g. 1 ein Blockschaltbild eines beschriebenen Ausstrahlenbündel (Ha bis d) voneinander unterschied- führungsbeispiels von einem Zweistrahlsystem;
liehe Modulationsfrequenzen besitzen. 30 Fig. 2 ein Abtastbild für ein Zweistrahlsyitem mit

4. Laserentfernungsmesser nach einem der An- Zusatzoptik zur Abtastbildorientierung gemäß Fig. 1; Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ge- F i g. 3 ein Abtastbild für ein Vierstrahlsystem ohne meinsamen Empfänger (16a, 16tyden verschiedenen Zusatzoptik eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Empfangsstrahlenbündeln (2t a bis d) elektronische In Fig. 1 ist der Aufbau eines abtastenden Laserent-Filter (17) zugeordnet sind. 35 fernungsmessers dargestellt. Der zielabtastende Laser-

5. Laserentfernungsmesser nach einem der An- entfernungsmesser 10 enthält zwei eng benachbarte Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendelaser 10a, 106, die vorzugsweise Zwei-Chip-Halb-Steuerung (IS) der Zusatzoptik (13) und der Ablenk- leiterlaser sind. Beiden Lasern 10a, 106 ist eine gemeinoptik (14) zugeordnet ist und ihre Signale gleichzei- same Sendeoptik 12 zur Bildung von zwei eng benachtig der Auswerteinheit (18) für die Empfangsstrah- 40 barten Sendestrahlenbündel 11a, 116 zugeordnet, aulung(21a, 21 b) eingegeben werden. ßerdem ein Signalgenerator 10s, der jedes Einzelstrahlenbündel mit einer gesonderten Modulationsfrequenz

V\, Vi versieht. Bei diesem Zweistrahlsystem ist es nun

erforderlich, daß den beiden Sendestrahlenbündeln eine 45 Zusatzoptik 13 vorgeschaltet wird, die diese Strahlcn-

Die Erfindung bezieht sich auf einen abtastenden La- bündel Ha, 116 bezüglich der Abtastrichtung hintereinserentfernungsmesser nach dem Phasendifferenz- oder ander ordnet, so wie es in F i g. 2 schematisch aufge-Puls-Laufzeit-Meßsystem mit Sende-, Ablenk, Emp- zeichnet ist. Das heißt, die Sendestrahlenbündel 11a, 116 fangsoptik und Empfänger sowie entsprechender Steu- treffen in Abtastrichtung hintereinander auf dieselben er-, Auswert- und Anzeigeeinheit. 50 Punkte des Zieles auf. Zur Abtastung ist im Strahlen-

Solche abtastenden Laserentfernungsmesser oder gang der Sendebündel 11a, 116 eine Ablenkoptik 14 Laserradargeräte sind in den verschiedensten Ausfüh- angeordnet. Die jeweils mit einer gesonderten Modularungsformen bekannt. Allen diesen zum Stand der Tech- tionsfrequenz versehenen Sendestrahlenbündel 11 a, 116 nik zählenden Ausführungsformen aber ist gemeinsam, treffen nun während des Abtastvorganges nacheinander daß sie die Radialgeschwindigkeiten eines sich irgend- 55 auf die sich mit einer radialen Geschwindigkeitskompowo im Gesichtsfeld bewegenden Zieles meistens über- nente bewegenden Zielpunkte auf und werden reflekhaupt nicht messen können oder hierzu einen sehr korn- tiert Über die Ablenkoptik 14 und die Empfangsoptik plizierten Aufwand an einem heterodynen, d. h. Überla- 16a werden die rückgestreuten, unterschiedlich fregerungsempfang benötigen. quenzmodulierten Empfangsstrahlen 21a, 216 auf einen

Durch die DE-OS 26 39 226 ist eine Einrichtung zur 60 gemeinsamen Detektor 166 fokussiert, dessen Ausgang

hf»rühpijniTclQQi*n Rpctimmunor Hat Ricktuner mnoi* Dgja_ ÜÖSr ZV/βϊ s!s!ctrO"!SChs FÜtST t7c!sr» beide" PhoSCitdC-

tivbewegung bekanntgeworden, mit der ein einzelner tektoren 19 zugeleitet wird. Hier werden die Phasenun-Punkt eines Objektes nacheinander auf mindestens zwei terschiede der vom Signalgenerator 10s gelieferten beioptoelektronische Wandler abgebildet wird, wozu eine den Referenzsignale und der beiden Empfangssignale nicht modulierte Beleuchtungsquelle vorgesehen ist.de- 65 bestimmt, welche ein Maß für die Zielentfernung sind, ren vom abgetasteten Objektraum rückgestreute Inten- Die beiden Ausgangssignale werden in bekannter Weise sität infolge der Oberflächenrauhigkeit eine Funktion zur Ermittlung der Entfernung und der Radialgeschwindes Ortes ist, auf den die Beleuchtungseinrichtung fo- digkeit für die Zielpunkte mit den Richtungswinkeln Θ,