DE3815373C2 - - Google Patents
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- DE3815373C2 DE3815373C2 DE19883815373 DE3815373A DE3815373C2 DE 3815373 C2 DE3815373 C2 DE 3815373C2 DE 19883815373 DE19883815373 DE 19883815373 DE 3815373 A DE3815373 A DE 3815373A DE 3815373 C2 DE3815373 C2 DE 3815373C2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
- G01S3/784—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems using a mosaic of detectors
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen des Ortes
von im Gelände angeordneten Objekten, die mindestens einen
Retroreflektor aufweisen, bei dem ein gepulster Lichtstrahl
zum Objekt gesandt und das vom Retroreflektor zurückgesandte
Licht mit einer Fernseh- oder Matrix-CCD-Kamera aufgenommen
und ausgewertet wird, insbesondere zur Schußsimulation.
Bei Verfahren dieser Art, insbesondere aber nicht ausschließ
lich bei der Schußsimulation, wird das Objekt beleuchtet und
strahlt mit seinem Retroreflektor einen Teil des auftreffenden
Lichtes zurück. Dieses Licht kann dann mit einer Fernseh- oder
Matrix-CCD-Kamera aufgenommen werden und in ein elektrisches
Signal umgewandelt werden. Auf einem Bildschirm kann das
Objekt als ein heller Lichtpunkt beobachtet werden. Das Signal
kann aber auch elektronisch zur Vermessung und dergleichen
weiterverarbeitet werden (DE 35 07 007). Obwohl als Lichtquelle auch eine
kontinuierliche Lichtquelle verwendet werden kann, soll hier
nur der häufig benutzte Fall in Erwägung gezogen werden, daß
die Lichtquelle gepulstes Licht aussendet, also z.B. eine
Blitzlichtlampe oder ein gepulst betriebener Laser ist.
Der Nachteil bei diesem bekannten Verfahren bei der Verwendung
von kommerziellen Kameras ist, daß die Lichtintensität des
ausgesendeten Lichtes (der Lichtblitze) normalerweise immer
dieselbe Größe hat und auch aus Sicherheitsgründen nicht über
einen gewissen Grenzwert gesteigert werden kann, während die
Helligkeit der Umgebung sehr stark von der Tageszeit und
Beleuchtungsverhältnissen abhängt. Aus diesem Grund ist es bei
großer Helligkeit schwierig, den vom Retroreflektor reflek
tierten Lichtpunkt zu erkennen. Dies gilt insbesondere dann,
wenn z.B. in der Umgebung des Objekts nasse Blätter durch
Sonnenlicht bestrahlt werden. ln diesem Fall kann es praktisch
unmöglich werden, den Lichtpunkt von den anderen Reflexionen
noch zu unterscheiden. Man hat zwar versucht, diese Nachteile
durch Blenden, optische Filter und dergleichen zu vermeiden,
hat aber dadurch gleichzeitig das Nutzsignal abgeschwächt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der
eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei wech
selnden Lichtverhältnissen die von den Retroreflektoren
reflektierten Lichtstrahlen deutlich festgestellt werden
können.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Aufnahme
zyklen der Kamera mit der Pulsfolge des Lichtstrahls synchro
nisiert werden, wobei wenigstens ein Teil der aufgenommenen
Bilder mit einer Belichtungszeit aufgenommen wird, die der
Pulsdauer angepaßt ist.
Durch die Synchronisation mit der Pulsfolge und die Anpassung
der Belichtungszeit an die Pulsdauer wird das gesamte von den
Retroreflektoren zurückgestrahlte Licht aufgenommen. Anderer
seits wird bei der Aufnahme das Bild der Umgebung, das von
anderen Lichtquellen beleuchtet ist, in einem Verhältnis
abgeschwächt, das dem Verhältnis der Belichtungszeit zu
normaler Aufnahmezeit eines Bildes (Halbbildes) entspricht,
z.B. bei einer zehnmal kürzeren Länge der Belichtungszeit wird
das Bild der Umgebung um einen Faktor 10 in der Intensität
abgeschwächt. Auf diese Weise kann durch geeignete Wahl der
Pulsdauer auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen, d.h. bei
großer Helligkeit, immer noch der Ort des Retroreflektors mit
der Fernseh- oder Matrix-CCD-Kamera deutlich festgestellt
werden.
Es ist zwar bekannt, bei Laserentfernungsmessern durch mecha
nische oder elektronische Verschlüsse alle die Lichtsignale
von der Aufnahme und der elektronischen Weiterverarbeitung
auszuschließen, die von Objekten reflektiert werden, die sich
vor oder hinter einem eingestellten Entfernungsbereich befinden
(US-PS 47 27 259). Diese bekannte Verfahren selektiert
also aus dem reflektierten Licht Licht eines bestimmten Lauf
zeitintervalles aus, während bei dem Verfahren der Erfindung
im allgemeinen das gesamte reflektierte Licht des Pulses auf
genommen wird. Beim vorbekannten Verfahren treten auch die
Probleme des Tageslichts nicht auf, da das Verfahren in erster
Linie für die Entfernungsmessung bei Satelliten verwendet werden
soll und außerdem ein Hochleistungslaser verwendet werden
kann (Spalte 3, Zeile 36), was bei der Schußsimulation im
Gelände nicht möglich ist. Das vorbekannte Verfahren vermag
daher keine Hinweise auf die erfindungsgemäße Lösung zu geben.
Zusätzlich zu den Bildern mit verkürzter Belichtungszeit
können, falls dies gewünscht ist, auch noch zwischen zwei
Pulsen normale Bilder aufgenommen werden, die dann separat
ausgewertet werden können.
Insbesondere könnte abwechselnd je ein Halbbild mit verkürzter
und mit normaler Belichtungszeit aufgenommen werden. Man
könnte aber auch nur während eines Teiles des Halbbildes
belichten und für den Rest dieses Halbbildes sowie während der
Dauer des gesamten anderen Halbbildes keine Belichtung durch
führen.
Die Belichtungssteuerung könnte dabei mit Hilfe eines Ver
schlusses geregelt werden, wie er in ähnlicher Form z.B. bei
Foto- und Filmkameras bekannt ist. Als besonders zweckmäßig
hat es sich aber erwiesen, daß die auf der lichtempfindlichen
Matrix nach Beendigung eines Zeitraums, für den kein Bild
aufgenommen werden soll, akkumulierten Ladungen schnell
abgeleitet und neutralisiert werden. In diesem Fall ist ein
zusätzlicher Kameraverschluß nicht erforderlich. Die Belich
tungszeitregulierung erfolgt vielmehr vollständig elektro
nisch, ohne daß ein zusätzlicher Verschluß vorgesehen werden
muß. Der große Vorteil ist dabei, daß für diesen Zweck normale
CCD-Arrays verwendet werden können und die Belichtungszeit
programmiert werden kann.
Die Neutralisierung der unerwünschten Ladungen kann im we
sentlichen auf zwei verschiedene Weisen durchgeführt werden,
wobei eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten ebenfalls
denkbar ist.
Einerseits könnten die Ladungen in Bereiche der lichtempfind
lichen Matrix transportiert werden, in denen Antiblooming-
Elektroden angeordnet sind, mit deren Hilfe sie dort neutra
lisiert werden. Andererseits könnten die Ladungen in ein oder
mehrere Schieberegister eingelesen werden und durch dasselbe
transportiert werden, dessen Ausgang kurzgeschlossen ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Verfahrens zum
Feststellen des Ortes eines Objektes und
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der verwendeten Kamera.
In Fig. 1 ist ein Retroreflektor 1 gezeigt, der das zu beob
achtende Objekt darstellt. Man wird verstehen, daß solche
Retroreflektoren an anderen Objekten leicht anzubringen sind,
die beobachtet werden sollen.
Mit Hilfe eines Lasers 2 wird gepulste Laserlichtstrahlung 3
zum Retroreflektor 1 gesandt und von demselben in eine Kamera
4 mit einem Objektiv 5 reflektiert. Dabei wird die Kamera 4
mit den Pulsen des Lasers 2 synchronisiert, so daß zwar das
vom Retroreflektor 1 reflektierte gepulste Licht vollständig
aufgenommen wird, aber das Umgebungslicht im Tastverhältnis
der Pulse abgeschwächt wird. Anschließend kann dann eine
Auswertung des Bildes mit einer Schaltung 6 erfolgen.
Wenn von Synchronisierung von Laserpulsen und Aufnahmezyklus
der Fernseh- oder Matrix-CCD-Kamera 4 die Rede ist, so wäre
bei großen Entfernungen des Retroreflektors 1 und kurzen
Pulszeiten auch noch die Laufzeit der Laserpulse vom Laser 2
zur Kamera 4 zu berücksichtigen.
In Fig. 2 ist das Prinzipschaltbild einer Matrix-CCD-Kamera
gezeigt. Das in das Objektiv 5 der Kamera 4 einfallende Licht
wird auf die lichtempfindliche Matrix 7 abgebildet. Da die
Betriebsweise insoweit die bekannte Betriebsweise einer
üblichen Matrix-CCD-Kamera ist, wird auf die nähere Erläute
rung dieser Vorgänge verzichtet.
Erfindungsgemäß wird nun eine verkürzte Belichtungszeit
dadurch erhalten, daß die durch die Belichtung auf der licht
empfindlichen Matrix 7 akkumulierten Ladungen nicht erst nach
Beendigung der Dauer eines Halbbildes, d.h. z.B. nach 20 msek
- wie in der Videonorm gängig - in die Speichermatrix oder
Schieberegister (je nach Sensortyp) 9 weitergeleitet werden,
sondern bereits wesentlich früher, z.B. nach 1 msek. Von der
Speichermatrix 9 werden dann diese Ladungen wie bei üblichen
Kameras zur Weiterverarbeitung in der Schaltung 8 geleitet. Da
es sich bei dem Verfahren um Bilder in Fernsehrastern handelt,
dauert die Auslesezeit ca. 20 msek. Erst nach dieser Zeit wird
die Speichermatrix 9 frei zur Aufnahme der Ladungen des
zweiten Bildes (Halbbildes).
Die sich während der Zeit auf der lichtempfindlichen Matrix 7
ansammelnden Ladungen werden nicht weiterverarbeitet, sondern
neutralisiert. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß die
Ladungen am Ende der Aufnahmezeit des ersten Bildes (Halbbil
des) in Bereiche der lichtempfindlichen Matrix 7 transportiert
werden, in denen diese mit Antiblooming-Elektroden versehen
ist, z.B. im Rand dieser Matrix 7. Solche Antiblooming-Elek
troden sind bei 11 angedeutet. Dort können die Ladungen dann
schnell mit Hilfe der Antiblooming-Elektroden neutralisiert
werden.
Eine andere Möglichkeit ist es, nach Ende des ersten Halb
bildes die Ladungen schnell durch das Schieberegister 10
hindurchzuleiten, dessen Ausgang zu diesem Zweck kurzge
schlossen wird. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform
geschieht dies dadurch, daß die Ladungen in einem ersten
Schritt zunächst in die Speichermatrix 9 eingelesen werden und
erst in einem zweiten Schritt durch das Schieberegister 10
hindurchgeleitet werden. Dies ist möglich, wenn die vorher
interessierenden Ladungen des Bildes, das mit den Pulsen
synchronisiert ist, bereits aus der Matrix 9 wieder ausgelesen
und weiterverarbeitet ist.
Claims (6)
1. Verfahren zum Feststellen des Ortes von im Gelände ange
ordneten Objekten, die mindestens einen Retroreflektor
aufweisen, bei dem ein gepulster Lichtstrahl zum Objekt
gesandt und das vom Retroreflektor zurückgesandte Licht
mit einer Fernseh- oder Matrix-CCD-Kamera aufgenommen und
ausgewertet wird, insbesondere zur Schußsimulation,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmezyklen der Kamera
mit der Pulsfolge eines Lichtstrahls synchronisiert
werden, wobei wenigstens ein Teil der aufgenommenen Bilder
mit einer Belichtungszeit aufgenommen wird, die der
Pulsdauer angepaßt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zwischen den mit den Pulsen synchronisierten
Bildern Bilder mit normaler Belichtungszeit aufgenommen
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
abwechselnd jedoch in beliebiger Reihenfolge programmier
bar ein Bild (Halbbild) mit verkürzter oder mit normaler
Belichtungszeit aufgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf der lichtempfindlichen Matrix
nach Beendigung eines Zeitraums, für den kein Bild aufge
nommen werden soll, akkumulierten Ladungen schnell abge
leitet und neutralisiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ladungen in Bereiche der lichtempfindlichen Matrix trans
portiert werden, in denen Antiblooming-Elektroden ange
ordnet sind, mit deren Hilfe sie dort neutralisiert
werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ladungen in Schieberegister (je nach Sensortyp) eingelesen
werden, und durch dieselbe transportiert werden, deren
Ausgang kurzgeschlossen ist.
Priority Applications (2)
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Publications (2)
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Family
ID=6353737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Family Cites Families (3)
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1988
- 1988-05-05 DE DE19883815373 patent/DE3815373A1/de active Granted
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- 1989-04-10 CH CH134389A patent/CH678979A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
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