DE3720019C2

DE3720019C2 - Location system for determining the location and orientation of a moving body

Info

Publication number: DE3720019C2
Application number: DE19873720019
Authority: DE
Inventors: Sylvain Bouvier; Xavier De Montleau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2007-06-17
Also published as: FR2723207A1; FR2723207B1; GB8713975D0; GB2301966B; GB2301966A; DE3720019A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ortungssystem zur Bestimmung von Ort und Orientierung eines beweglichen Körpers bezüg lich einer Struktur durch Bestimmung von mit diesem Kör per verknüpften Richtungen. Ein solches Ortungssystem ist besonders geeignet zur Anwendung bei der Luftfahrt, wobei dann der bewegliche Körper durch den mit einem Visier aus gestatteten Pilotenhelm und die Struktur durch das Cockpit gebildet ist.The invention relates to a location system for determination of the location and orientation of a moving body Lich a structure by determining with this Kör by linked directions. Such a location system is particularly suitable for use in aviation, where then the moving body through that with a visor permitted pilot helmet and the structure through the cockpit is formed.

Derartige Systeme werden im allgemeinen in verschiedenen Formen ausgeführt, die in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden können, nämlich optische Lösungen und magnetische Lösungen. Die Erfindung befaßt sich mit einer optischen Lösung. Eine solche Lösung kann mittels einer Gruppierung von Leuchtdioden aufgebaut werden, die an dem Helm ange bracht sind, oder mittels eines oder mehrerer Meßwertauf nehmer, die an dem Cockpit angebracht sind, während ein Rechner die erfaßten Signale verarbeitet, um die mit dem Helm verknüpfte Bezugsrichtung zu messen. Der Rechner be wirkt eine sukzessive sequentielle Ansteuerung der Dioden. Die Meßwertaufnehmer sind in dem Flugzeug fest angebracht, und der Rechner kann jederzeit die räumliche Lage einer mit dem Helm verknüpften Richtung angeben, wobei die Be zugsrichtung vorzugsweise so gewählt ist, daß sie der Vi sierrichtung des Piloten entspricht. Eine solche Lösung ist insbesondere in der FR 2 399 033 A beschrieben. Der Meßwertaufnehmer besteht aus einer Detektorvorrichtung mit vorzugsweise drei Untergruppen, die jeweils eine linienför mige Anordnung von photoempfindlichen Elementen aufweisen, welche an ein zylindrisches Diopter angekoppelt ist, dessen Richtung senkrecht verläuft, um drei Ebenen zu bestimmen, die durch die lichtaussendene Quelle verlaufen, um über eine sekundäre Berechnung die entsprechende räumliche Lage dieser Quelle und anschließend die Lage des Dreiecks zu be stimmen, welches durch eine Gruppe von drei Quellen gebil det ist, woraufhin die aufzufindende Richtung bestimmt wird.Such systems are generally in different Shapes executed that are divided into two main categories can be, namely optical solutions and magnetic Solutions. The invention is concerned with an optical Solution. Such a solution can be done using a grouping be built up by LEDs attached to the helmet are brought up, or by means of one or more measured values participants who are attached to the cockpit while a Computer processed the detected signals to the with the Measure helmet linked reference direction. The calculator be is a successive sequential control of the diodes. The sensors are fixed in the aircraft, and the computer can always determine the spatial location of a indicate the direction associated with the helmet, the Be tensile direction is preferably chosen so that it Vi direction of the pilot. Such a solution is described in particular in FR 2 399 033 A. Of the Sensor consists of a detector device with preferably three subgroups, each a linear arrangement of photosensitive elements, which is coupled to a cylindrical diopter, the Direction is perpendicular to determine three planes that pass through the light-emitting source to a secondary calculation of the corresponding spatial location this source and then the location of the triangle agree, which is formed by a group of three sources det, whereupon the direction to be found is determined.

Ein bedeutsamer Mangel, welcher diesen Vorrichtungen anhaf tet, besteht darin, daß der optische Wirkungsgrad sehr ge ring ist, weil der zu dem zylindrischen Diopter gehörende Schlitz eine Breite von etwa 159 µm aufweist und die Licht energie, welche von der Lichtquelle ausgeht und diese Optik sowie diesen Schlitz durchläuft und zu einer oder mehreren Detektorzeilen gelangt, sehr gering ist.A significant shortcoming inherent in these devices tet, is that the optical efficiency is very ge ring is because the one belonging to the cylindrical diopter Slot has a width of about 159 microns and the light energy emanating from the light source and this optics as well as passes through this slot and into one or more Detector lines arrives, is very low.

Gemäß einer weiteren Lösung, die in der FR 2 433 760 A be schrieben ist, reflektiert der Helm eine Strahlung zurück, welche auf einer XY-Matrix auftrifft, die elektrisch durch eine Steuerschaltung und durch eine Rechenschaltung ge steuert wird, damit die Elemente gemäß einem vorbestimmten Selektionsprogramm vom undurchlässigen in den transparenten Zustand umgesteuert werden. Ein einziger Photodetektor vor der Matrix gibt sein Signal an die Rechenschaltung ab, wel che die Winkelablagemeßwerte der Rückreflektorvorrichtung ausgibt. Mehrere Rückreflektoren sind vorgesehen, um die Funktion von Dioden zu erfüllen und auf diese Weise eine mit dem Helm verknüpfte Richtung zu bestimmen. Bei dieser Lösung kann die elektrisch steuerbare Matrix aus nematischen Flüssigkristallen oder durch eine photoelektrische Verschluß vorrichtung auf der Basis einer PLZT-Keramik realisiert wer den. Eine solche Lösung erweist sich jedoch als komplex, ihr Aufbau als schwierig, und ihre Anwendung erfordert eine be stimmte Dauer, um die Matrix Element für Element abzufragen.According to a further solution, be in FR 2 433 760 A the helmet reflects radiation, which hits an XY matrix that is electrically through a control circuit and ge by an arithmetic circuit is controlled so that the elements according to a predetermined Selection program from opaque to transparent State can be reversed. A single photodetector in front the matrix sends its signal to the computing circuit, wel che the angular offset measurements of the back reflector device issues. Several back reflectors are provided to the Function of diodes and in this way a determine the direction associated with the helmet. At this Solution can be the electrically controllable matrix of nematic Liquid crystals or through a photoelectric shutter device realized on the basis of a PLZT ceramic the. Such a solution, however, turns out to be complex, you Setup as difficult, and its application requires a be agreed duration to query the matrix element by element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Richtung zu verwirk lichen, durch welches die Mängel der oben beschriebenen Lö sungen behoben werden, indem matrixartige Detektorstruktu ren in Festkörpertechnik angewendet werden.The invention has for its object a system for Determination of the spatial position of a direction to be realized by which the shortcomings of the above described Lö solutions are resolved by using a matrix-like detector structure be used in solid state technology.

Durch die Erfindung wird ein System zur Bestimmung der Orien tierung und Lage eines beweglichen Körpers bezüglich einer Struktur mittels von dem Körper getragenen Emissionseinrich tungen und von der Struktur getragenen optoelektrischen De tektionseinrichtungen geschaffen, um durch Analyse der er faßten Signale und Berechnung von Schnittebenen sowie der Schnittgeraden dieser Ebenen wenigstens eine mit diesem Kör per verknüpfte Richtung zu bestimmen, wobei die Emissions einrichtungen durch wenigstens drei punktförmige Lichtquel len gebildet sind, deren Strahlungsdiagramm omnidirektional ist, und wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß die optoelektrischen Detektionseinrichtungen Festkörper- Matrix-Bildaufnehmer sind, die mit Ladungsüberführung (CCD) arbeiten, wobei wenigstens zwei solche Festkörper-Matrix-Bildaufnehmer vorhanden sind, die jeweils an eine Empfangs optik angekoppelt sind, wobei die gesamte Baugruppe durch Analyse des erfaßten Bildes die Bestimmung der Koordinaten des Bildpunktes jeder der Quellen und anschließend der durch diesen Punkt und das Zentrum des zugehörigen Empfangsobjek tivs verlaufenden Geraden ermöglicht, welche gleichfalls durch die entsprechende Emissionsquelle verläuft, so daß jede Quelle durch wenigstens zwei Schnittgeraden bestimmt wird, wobei die räumliche Lage der Emissionsquellen die Orientierung des beweglichen Körpers, seinen Ort und die räumliche Lage der mit diesem Körper verknüpften Richtun gen bestimmt.The invention provides a system for determining the orien orientation and position of a movable body in relation to a Structure by means of emission devices carried by the body and optoelectric de tection facilities created to analyze the he captured signals and calculation of cutting planes as well as the Lines of intersection of these levels at least one with this Kör to determine by linked direction, the emissions facilities by at least three point light sources len are formed, whose radiation pattern is omnidirectional and the system is characterized in that the optoelectric detection devices Matrix imagers that are equipped with charge transfer (CCD) work, at least two such solid-state matrix image recorders are present, each at a reception optics are coupled, with the entire assembly through Analysis of the captured image determining the coordinates of the pixel of each of the sources and then that of this point and the center of the associated reception object tivs straight lines, which also runs through the corresponding emission source so that each source is determined by at least two intersection lines the spatial location of the emission sources Orientation of the moving body, its location and the spatial position of the direction associated with this body gene determined.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of embodiments and from the drawing to which reference is made. In the Show drawing:

Fig. 1 ein Übersichtsschema eines erfindungsgemäßen Systems; Fig. 1 is an overview diagram of a system according to the invention;

Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung der angewendeten Methode zur Bestimmung der räumlichen Lage; Figure 2 is a sketch for the method used for determining the spatial position of explanation.

Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung der Bestimmung mehrerer Richtungen des Körpers und seines Ortes in bezug auf eine Struktur; und Figure 3 is a sketch for explaining the determination of a plurality of directions of the body and its location with respect to a structure. and

Fig. 4 eine Detailansicht, durch welche die Meßge nauigkeit veranschaulicht wird. Fig. 4 is a detailed view through which the Meßge accuracy is illustrated.

Das in Fig. 1 beispielshalber gezeigte System ist auf das Visiergerät eines Helmes angewendet. Das Cockpit 1 des Flug zeugs ist mit zwei Miniaturkameras ausgestattet, die einen Festkörper-Matrix-Detektor aufweisen. Diese Kameras 2 und 3 beinhalten jeweils den eigentlichen optoelektrischen Bild aufnehmer 4 bzw. 5, der als Ladungsüberführungsschaltung (CCD-Schaltung) ausgebildet ist, ein Empfangsobjektiv 6, 7 sowie eine bei Bedarf vorgesehene optische Filtereinrichtung, beispielsweise ein Interferenzfilter 8 bzw. 9. Auf der Rück seite jedes Bildaufnehmers befinden sich im allgemeinen die zugeordneten Leseschaltungen 10 bzw. 11, die auch die Vor verstärkung übernehmen, und ggf. die Verarbeitungsschaltungen für die erfaßten Videosignale. Die optoelektronischen De tektormittel, welche durch diese beiden Kameras gebildet sind, ermöglichen das Empfangen und die Verarbeitung einer Strahlung, die in einem bestimmten Feld gegeben ist. Die Überschneidung dieser Felder stellt ein räumliches Volumen dar, worin der beobachtete bewegliche Körper seine Lage und Orientierung verändern kann. Bei der hier betrachteten Anwendung auf ein Helm-Visiergerät ist der bewegliche Kör per durch den Pilotenhelm 20 gebildet, welcher wenigstens drei Leuchtdioden 21, 22 und 23 trägt. Diese Leuchtdioden sind an den Ecken eines Dreiecks angeordnet, das beliebig sein kann. Eine Seite dieses Dreiecks kann die aufzufinden de Richtung DR darstellen, welche vorzugsweise der Visier richtung des Piloten entspricht.The system shown by way of example in FIG. 1 is applied to the visor of a helmet. The cockpit 1 of the aircraft is equipped with two miniature cameras that have a solid-state matrix detector. These cameras 2 and 3 each contain the actual optoelectric image sensor 4 or 5 , which is designed as a charge transfer circuit (CCD circuit), a receiving lens 6 , 7 and an optical filter device, if required, for example an interference filter 8 or 9 . On the back of each image sensor are generally the associated reading circuits 10 and 11 , which also take over the pre-amplification, and possibly the processing circuits for the detected video signals. The optoelectronic detector means, which are formed by these two cameras, enable the reception and processing of radiation which is given in a certain field. The intersection of these fields represents a spatial volume in which the observed moving body can change its position and orientation. In the application considered here on a helmet visor, the movable body is formed by the pilot's helmet 20 , which carries at least three light-emitting diodes 21 , 22 and 23 . These LEDs are arranged at the corners of a triangle, which can be any. One side of this triangle can represent the direction to be found, which preferably corresponds to the direction of sight of the pilot.

Die gemäß der Erfindung angewendete Technik ermöglicht das Auffinden eines Punktes im Raume in einer mit der Funktion der Augen vergleichbaren Weise. Bei der herkömmlichen Tech nik konnten die verwendeten Detektorzeilen die Netzhaut nicht räumlich simulieren. Auf dem Markt sind aber derzeit Matrix-Bildaufnehmer verfügbar, die mit Ladungsüberführung arbeiten und mit einer Netzhaut vergleichbar sind. Die photoempfindliche Oberfläche ist aus matrixförmig in Zei len X und Spalten Y verteilten Elementen gebildet. Diese Matrix-Bildaufnehmer werden hauptsächlich in Videokameras verwendet. Nach Projektion eines Bildes mittels eines Objek tivs auf der photoempfindlichen Oberfläche und nach Ablauf einer Integrationszeit kann jeder photoempfindliche Bild punkt ausgelesen werden, um ein Videobild zu erzeugen. Bei dem hier in Betracht gezogenen System wird ein Detektions-System analog den beiden Augen durch zwei Festkörper-Matrix-Bildaufnehmer, die mit Ladungsüberführung arbeiten, simu liert.The technique used according to the invention makes this possible Finding a point in space in one with the function of the eyes comparable way. With conventional tech The detector lines used could not penetrate the retina do not simulate spatially. But are currently on the market Matrix imagers available with charge transfer work and are comparable to a retina. The Photosensitive surface is made of matrix in Zei len X and columns Y distributed elements formed. This Matrix imagers are mainly used in video cameras used. After projecting an image using an object tivs on the photosensitive surface and after expiration integration time can be any photosensitive image point can be read out in order to generate a video image. At the system under consideration here becomes a detection system analogous to the two eyes through two solid-state matrix image recorders, who work with cargo transfer, simu liert.

Die Bestimmung der räumlichen Lage eines aussendenden Punk tes erfolgt leicht anhand des Bildpunktes und unter Berück sichtigung der Tatsache, daß dieser Bildpunkt mit der Emissionsquelle und dem Mittelpunkt des zugeordneten Ob jektivs durch eine Gerade verbunden ist. Die Koordinaten des Bildpunktes sind innerhalb der Matrix bekannt. Da fer ner die Lage der Matrix bezüglich des rechtwinkligen Koor dinatensystems, welches die Struktur darstellt, bekannt ist, können durch Berechnung leicht zwei Geraden abgelei tet werden, die einander in einem Punkt schneiden, welcher dem Ort der punktförmigen Emissionsquelle entspricht.Determining the spatial location of a sending punk This is easily done based on the pixel and under touch consideration of the fact that this pixel with the Emission source and the center of the assigned Ob jective is connected by a straight line. The coordinates the pixel are known within the matrix. Since fer ner the position of the matrix with respect to the right-angled coor dinatensystems, which represents the structure known is, two straight lines can easily deviate by calculation that intersect each other at a point which corresponds to the location of the point emission source.

Einzelheiten dieses Meßverfahrens ergeben sich aus Fig. 2, bei welcher zur Vereinfachung der Beschreibung und der Be rechnungen davon ausgegangen wird, daß die beiden Matrix-Bildaufnehmer in derselben Ebene liegen, beispielsweise in der Ebene OZY des mit der Struktur 1 verknüpften Koordina tensystems XYZ.Details of this measuring method result from Fig. 2, in which, for the sake of simplifying the description and the calculations, it is assumed that the two matrix image recorders lie in the same plane, for example in the OZY plane of the coordinate system XYZ linked to the structure 1 .

Der Abstand B zwischen den Mittelpunkten C1 und C2 ent spricht dem Abstand zwischen den Bildaufnehmern und bildet einen ersten bekannten Parameter. Es wird angenommen, daß die Kameras einander gleich sind und die Abstände C1 O1 so wie C2 O2 dieser beiden Mittelpunkte von den Mittelpunkten O1 und O2 der jeweils zugeordneten Objektive einander gleich und gleich der Brennweite f des Objektivs sind. Die von einer punktförmigen Emissionsquelle S1 ausgehende Lichtstrahlung wird auf der Matrix 4 im Bildpunkt E1 und auf der Matrix 5 im Bildpunkt E2 fokussiert. Durch zeilen weises und punktweises Auslesen der Bildaufnehmer wird die entsprechende Lage der Bildpunkte bezüglich des zugehörigen Mittelpunktes bestimmt, so daß also die Koordinaten des Punktes E1 bezüglich C1 und die Koordinaten des Punktes E2 bezüglich C2 bestimmt werden. Die Koordinaten der Mittel punkte C1 und C2 sind bezüglich der Achsen Y und Z bekannt; daraus werden leicht die Koordinaten der Punkte E1 und E2 bezüglich dieser Achsen und der Abstand E1 E2 zwischen die sen beiden Punkten abgeleitet. Die Gerade E1 S1 verläuft notwendigerweise durch das Zentrum O1 des Objektivs 6. Glei ches gilt für die Gerade E2 S1, welche durch das Zentrum O2 des Objektivs 7 verläuft. Da die Lagen der Punkte O1 und E2 bekannt sind, kann man somit durch Berechnung die Glei chungen der Geraden E1 O1 und E2 O2 sowie den gemeinsamen Schnittpunkt S1 dieser Geraden im Bezugssystem XYZ bestim men.The distance B between the center points C1 and C2 corresponds to the distance between the image recorders and forms a first known parameter. It is assumed that the cameras are identical to one another and the distances C1 O1 and C2 O2 of these two center points from the center points O1 and O2 of the respectively assigned lenses are equal to one another and equal to the focal length f of the lens. The light radiation emanating from a point-shaped emission source S1 is focused on the matrix 4 in the pixel E1 and on the matrix 5 in the pixel E2. By reading the image recorders line by line and point by point, the corresponding position of the image points with respect to the associated center is determined, so that the coordinates of point E1 with respect to C1 and the coordinates of point E2 with respect to C2 are determined. The coordinates of the center points C1 and C2 are known with respect to the axes Y and Z; the coordinates of the points E1 and E2 with respect to these axes and the distance E1 E2 between these two points are easily derived therefrom. The straight line E1 S1 necessarily runs through the center O1 of the objective 6 . The same applies to the straight line E2 S1, which runs through the center O2 of the objective 7 . Since the positions of the points O1 and E2 are known, the equations of the straight lines E1 O1 and E2 O2 and the common intersection S1 of these straight lines in the reference system XYZ can be determined by calculation.

Folglich wurde die Emissionsquelle S1 anhand ihrer Koordi naten im Bezugssystems XYZ, welches die Struktur repräsen tiert, geortet. Da die Emissionsquelle S1 eine der Quellen der Gruppierung 21, 22, 23 ist (Fig. 1), wird die Ortung der anderen punktförmigen Emissionsquellen durch eine glei che Berechnung aufgrund der entsprechenden Bildpunkte vor genommen. Wie die Fig. 3 zeigt, kennt man somit die drei Richtungen D1, D2 und D3, welche durch die Seiten des Drei ecks verlaufen, das die Emissionsquellen 21, 22, 23 bilden, deren Koordinaten im Bezugssystem XYZ bekannt sind. Es reicht nun aus, eine dieser Richtungen zu bestimmen, bei spielsweise die Richtung D1, welche der aufzufindenden Rich tung DR entspricht. Wenn hingegen die drei Richtungen D1, D2 und D3 bestimmt werden, unter Berücksichtigung der Tat sache, daß die Längen L1, L2, L3 der Seiten des Dreiecks, das die Emissionsquellen bilden, konstruktionsbedingt be kannt sind, kann man jederzeit hieraus durch Berechnung den Ort und die Orientierung des beweglichen Körpers 20, welcher die Emissionsquellen trägt, bezüglich der Struktur bestim men.Consequently, the emission source S1 was located on the basis of its coordinates in the reference system XYZ, which represents the structure. Since the emission source S1 is one of the sources of the grouping 21 , 22 , 23 ( FIG. 1), the location of the other point-like emission sources is carried out by a similar calculation based on the corresponding pixels. As FIG. 3 shows one thus knows the three directions D1, D2 and D3 which gon extend through the sides of the three, the emission sources 21, 22, 23 form, the coordinates of which are known in the reference system XYZ. It is now sufficient to determine one of these directions, for example the direction D1, which corresponds to the direction DR to be found. If, on the other hand, the three directions D1, D2 and D3 are determined, taking into account the fact that the lengths L1, L2, L3 of the sides of the triangle which form the emission sources are known by design, the location can be calculated at any time and determine the orientation of the movable body 20 carrying the emission sources with respect to the structure.

Die Anwendung einer Optik weist einen bedeutenden Vorteil gegenüber den früheren Vorrichtungen auf, die mit Schlitzen und Detektorzeilen arbeiten, aufgrund der Konzentration der Lichtenergie, welche in der Brennebene fokussiert wird, in welcher sich die Matrix befindet.The use of optics has a significant advantage compared to the previous devices with slits and detector lines work due to the concentration of the Light energy, which is focused in the focal plane, in which is the matrix.

Fig. 4 zeigt einen Lichtfleck, welcher in der Matrixebene entsprechend dem Bildpunkt gebildet ist, beispielsweise E1, welcher im allgemeinen mehrere photoempfindliche Elemente überdeckt, die als Pixel bezeichnet werden. Es kann somit die Präzision der Vorrichtung gesteigert werden, indem der Mittelpunkt des Lichtflecks im Verlauf der Verarbei tung der erfaßten Signale bestimmt wird. Hierzu sind zwei grundlegende Methoden verfügbar. Gemäß der ersten Methode wird jede beleuchtete Elementarzelle in der Matrix be stimmt, woraufhin der arithmetische Mittelwert gebildet wird, der einen angenäherten Wert für den Mittelpunkt des Lichtflecks ergibt. Diese Annäherung ist direkt mit dem Teilungsmaß der elementaren Zellen der Matrix verknüpft. Gemäß der zweiten Methode wird jede beleuchtete Zelle be stimmt, wobei für jede von ihnen der Beleuchtungspegel registriert wird. Hierdurch ergibt sich eine deutlich ge steigerte Genauigkeit, denn durch diese Berechnung kann der Schwerpunkt des Lichtflecks bestimmt werden. Es können auch weitere Methoden in Betracht gezogen werden, um den Lesefehler zu minimieren, der notwendigerweise mit dem Teilungsmaß der Bildmatrix verknüpft ist. Eine dieser Me thoden besteht darin, die Anzahl von untereinander räum lich kohärenten Leuchtpunkten zu vergrößern, um durch An wendung einer Extrapolationsberechnung die Genauigkeit zu steigern. Fig. 4 shows a light spot, which is formed in the matrix plane corresponding to the pixel covers, for example E1, wherein a plurality of generally photosensitive elements, which are called pixels. The precision of the device can thus be increased by determining the center of the light spot in the course of the processing of the detected signals. Two basic methods are available for this. According to the first method, each illuminated unit cell in the matrix is determined, whereupon the arithmetic mean is formed, which gives an approximate value for the center of the light spot. This approximation is directly linked to the division dimension of the elementary cells of the matrix. According to the second method, each illuminated cell is determined, the illumination level being registered for each of them. This results in a significantly increased accuracy, because this calculation can determine the center of gravity of the light spot. Other methods can also be considered to minimize the reading error that is necessarily related to the pitch of the image matrix. One of these methods is to increase the number of spatially coherent luminous dots in order to increase the accuracy by using an extrapolation calculation.

Um den Körper 20 zu orten, sind wenigstens drei Lichtquel len an den Ecken eines Dreiecks angeordnet, welches vor zugsweise ein unregelmäßiges Dreieck ist, wobei die Licht quellen gleichzeitig kontinuierlich gespeist werden und das durch die drei entsprechenden Punkte erzeugte Licht bild auf der Ebene der Matrix 4 und der Matrix 5 erzeugt wird. Um die beiden Punkte 21 und 22, welche der aufzufin denden Richtung DR entsprechen, ohne Mehrdeutigkeit aufzu finden (Fig. 1), steuert ein Hilfsrechner periodisch das Erlöschen der dritten Lichtquelle 23 während einer Dauer, die größer ist als die Integrationsdauer eines Bildaufneh mers, so daß während dieser Zeitspanne nur zwei Leuchtpunk te erfaßt werden können. In order to locate the body 20 , at least three light sources are arranged at the corners of a triangle, which is preferably an irregular triangle, the light sources being fed continuously at the same time and the light image generated by the three corresponding points on the level of the matrix 4 and the matrix 5 is generated. In order to find the two points 21 and 22 , which correspond to the direction DR to be found, without ambiguity ( FIG. 1), an auxiliary computer periodically controls the extinction of the third light source 23 for a period that is greater than the integration period of an image recorder, so that only two red dot te can be detected during this period.

Die Kameras 2 und 3 können Miniaturkameras sein, die mit Infrarotfiltern 8 und 9 ausgestattet sind, um die Strah lung zu filtern, wobei die Leuchtdioden 21 bis 23 im In frarotbereich aussenden, damit der Pilot durch die von ihnen ausgehende Strahlung nicht gestört wird. Es ist wei terhin anzumerken, daß eine absolute räumliche Ortung an Bord eines Flugzeugs erhalten werden kann, indem die Daten ausgewertet werden, welche von einer Vertikalitätszentrale geliefert werden, um in bekannter Weise die Koordinaten der Richtung DR, welche in bezug auf das mit dem Flugzeug verknüpfte Koordinatensystem, welches die Struktur 1 dar stellt, gemessen wurden, in die Koordinaten eines mit dem Boden verknüpften Koordinatensystems umzusetzen.The cameras 2 and 3 can be miniature cameras that are equipped with infrared filters 8 and 9 to filter the radiation, with the light-emitting diodes 21 to 23 emitting in the infrared region, so that the pilot is not disturbed by the radiation emanating from them. It is further to be noted that an absolute spatial location on board an aircraft can be obtained by evaluating the data supplied by a vertical center in order to know in a known manner the coordinates of the direction DR which are related to that with the aircraft linked coordinate system, which represents the structure 1 , were measured to convert into the coordinates of a coordinate system linked to the ground.

Claims

1. System for determining the orientation and the location of a movable body with respect to a structure by means of emission devices carried by the body and optoelectric detection devices carried by the structure, in order to determine cutting planes by analysis of the detected signals and by calculation, and straight from the cut of these planes to determine at least one direction linked to this body, the emission devices being formed by at least three point-shaped light sources with an omnidirectional radiation diagram, characterized in that the optoelectric detection devices are solid-state matrix image recorders ( 4 , 5 ) which are associated with Charge transfer (CCD) work, whereby at least two of these image recorders are provided, each of which is coupled to a receiving optical system ( 6 , 7 ), with each matrix ( 4 , 5 ) from each emission source receiving a light spot (E1, E2) that corresponds to the Pixel of this emiss Ion source corresponds, and the detection devices, by analyzing the detected signals, make it possible to determine the center of the light spot (E1, E2) and then to determine the straight line which passes through this center, the center point (01, 02) of the associated reception objective ( 6 , 7 ) and the corresponding emission source (S1), so that each emission source ( 21 , 22 , 23 ) is determined by at least two intersecting lines and the spatial location of the emission sources, the orientation of the movable body ( 20 ) and the spatial location of the directions associated with this body (DR, D1, D2, D3).

2. System according to claim 1, characterized in that the image recorders are formed by two matrix cameras ( 2 , 3 ) which work with charge transfer elements.

3. System according to claim 2, characterized in that the Cameras are miniature cameras.

4. System according to claim 2 or 3, characterized in that the cameras are equipped with optical filter devices ( 8 , 9 ) whose wavelength passband corresponds to the radiation emitted by the emission sources ( 21 , 22 , 23 ).

5. System according to claim 4, characterized in that the Radiation is in the infrared region.

6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the emission sources ( 21 , 22 , 23 ) are fed simultaneously and continuously.

7. System according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the center of the light spot (E1, E2) through Formation of the arithmetic mean of the illuminated Unit cells of the matrix is determined.

8. System according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the center of the light spot (E1, E2) the Corresponds to the center of gravity of the light spot starting from the lighting levels of the illuminated unit cells of the Matrix is calculated.

9. System according to one of the preceding claims, applied to the visor instrument of a pilot's helmet in flight, characterized in that the image recorders ( 2 , 3 ) are attached to the structure of the aircraft ( 1 ) and the emission sources ( 21 , 22 , 23rd ) are attached to the corners of a triangle on the pilot helmet ( 20 ).