NL1004073C2 - Gestabiliseerde optische richtinrichting. - Google Patents

Description

Gestabiliseerde optische richtinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een gestabiliseerde optische richtinrichting die bestemd is op een draagvoertuig te worden gemon-5 teerd welke tijdens de verplaatsingen daarvan verstorende bewegingen voor wat betreft rollen, stampen en gieren ondergaat. De uitvinding heeft een belangrijke bijzondere toepassing bij vaartuigen waar de verstoringen vrijwel permanent optreden en een grote amplitude kunnen hebben. De uitvinding is evenwel toepasbaar bij elk steunorgaan die 10 bewegingen ondergaat en met name voor de vervaardiging van richt-inrichtingen die een panoramische bewaking mogelijk maken welke inhoudt dat de richtlijn onder een vaste richthoek ten opzichte van de horizontaal wordt gehouden terwijl men tegelijkertijd de richtlijn rond een verticale as laat draaien. De term "optisch" moet in ruime 15 zin worden geïnterpreteerd om daarmee zowel een infrarode richtbewer-king als een richtbewerking in het zichtbare gebied te bestrijken.

Men kent gestabiliseerde optische richtinrichtingen die een opnemer of sensor bevatten welke op een platform is gemonteerd dat ten opzichte van een geografisch referentie drievlakshoek vast wordt ge-20 houden door het op een kruiskoppeling te monteren voorzien van motoren die op basis van door een navigatiecentrale geleverde informaties worden bestuurd. De traagheid van de opnemer en van het de opnemer dragende platform is groot en schaadt de dynamiek van het systeem en vereist een aanzienlijk motorisatievermogen.

25 De uitvinding heeft dientengevolge betrekking op een gestabili seerde richtinrichting van het type dat de traagheid van de beweeglijke delen reduceert, welke inrichting omvat een richtspiegel waarvan de oriëntatie rond een vaste as ten opzichte van een met de drager een eenheid vormend platform, de "circulaire" genoemd, en rond een eleva-30 tie-as wordt bestuurd om de richting van het volgens een in een geografisch referentiedriehoeksvlak bepaalde richtlijn ontvangen licht te herleiden naar een richting die constant is ten opzichte van steunorgaan, waarbij de constante richting die is van de circulaire as in het veelvuldige geval van een panoramische inrichting. Vaak kan de 35 spiegel voor de richtbewerking of richtlijnbewerking eveneen georiënteerd worden rond een as, de laterale as genoemd, welke evenwijdig loopt aan de as van de circulaire met een elevatie gelijk aan nul. Deze samenstelling maakt het met name mogelijk een panorame- 1004073 2 tische richtinwerking samen te stellen waarvan de spiegel met constante snelheid wordt aangedreven rond de as van de circulaire, waarbij de verstorende bewegingen die de neiging hebben de richthoek te wijzigen gecompenseerd worden door besturing van een rotatiemotor van de spie-5 gel rond de elevatie-as en van een rotatiemotor van de laterale as.

Figuur 1 toont schematisch de samenstelling van het principe van een dergelijke inrichting met een laterale as evenals de parameters die bij de besturing een rol spelen en de aanduidingen die vervolgens worden toegepast, waarbij de schaal niet wordt gerespecteerd.

10 De inrichting omvat een richtorgaan zoals correct benoemd, welke in de top van een op de brug van het vaartuig 12 bevestigde mast 10 is geplaatst. De inrichting omvat een kop 14 die door een motor 15 oriënteerbaar is volgens een loodrecht ten opzichte van de brug verlopende circulaire as ζγ ten opzichte van een aan de mast bevestigd 15 platform 32. In de figuur 1 duidt xx de lengteas van het vaartuig (richtlijn) en duidt yj de in het vlak van de brug gelegen as aan loodrecht op Xj en Zj. In de kop 14 is een richtingsorgaan, samengesteld door een richtspiegel 16, oriënteerbaar rond een elevatie-as 18 loodrecht op de circulatieas en rond een laterale as 20 loodrecht op de 20 elevatie-as 18. De rotatie rond de elevatie-as 18 wordt bestuurd door een elevatiemotor 22. De uitgangsspil van deze motor ondersteunt een steunorgaan 24 van de laterale as 20 en de laterale motor 26 die de rotatie van de richtspiegel rond de laterale as bestuurt. Een optisch buigingssamenstel 28 verandert de oriëntatie van de optische weg opdat 25 deze weg uit het richtorgaan merkbaar volgens de circulaire as treedt. In het algemeen bedraagt de verandering van oriëntatie 90°. De lichtbundel, die verloopt volgens de richting van de richtlijn 30 wordt aldus successievelijk gereflecteerd door de richtspiegel 16 en afgebogen door het samenstel 28.

30 De richtlijn kan door een richthoek Si en een azimut Az in een geografisch referentiedriehoeksvlak xyz worden gedefinieerd.

De besturingsregels voor rotatie rond de circulaire, elevatie-en laterale assen zijn veel gecompliceerder dan de besturingsregels van een platform om dit vast te houden ten opzichte van een geogra-35 fisch referentiedriehoeksvlak met name als gevolg van het feit dat de laterale as door de elevatie-as wordt aangedreven. De te geven snelheid van rotatie rond de circulaire as zlt gekoppeld aan het schip, en de azimutale snelheid ten opzichte van het referentieaard-driehoeks- 1004073 3 vlak xyz, verschillen als gevolg van de bewegingen van het schip bij het rollen, stampen en gieren. Voor een panorametische aftasting met constante liggingshoek en met vrijwel constante azimetale snelheid variëren de hoeken van oriëntatie rond de circulaire elevatie- en 5 laterale assen permanent. De berekening daarvan in ware tijd door middel van opvolgende benaderingsmethoden vereist een zeer hoog berekeningsvermogen rekening houdend met onvermijdelijke fouten.

De onderhavige uitvinding beoogt een gestabiliseerde optische richtinrichting te verschaffen van het boven gedefinieerde type die 10 beter dan de vroeger bekende inrichtingen reageert op de eisen van de praktijk, met name dat hij het mogelijk maakt aanzienlijk de gecompliceerdheid van de berekeningen te reduceren terwijl een constante richthoek van de richtlijn wordt verzekerd.

Hiervoor aanvaardt de uitvinding bepaalde tegenstrijdigheden en 15 met name het feit dat de uittreding van de optische weg georiënteerd is volgens één van de assen van het richtorgaan (kenmerkend de circulaire as) en dat bepaalde gebreken van het richtorgaan (gebrek van loodrechtheid, onvolmaaktheden van de optiek, invloed van een intree-poort) kunnen eenmaal voor altijd worden gemeten tijdens een vooraf-20 gaande fase van identificatie en door rotatiematrices kunnen worden gerepresenteerd.

De uitvinding stelt dientengevolge een richtinrichting voor met: een richtorgaan met een mik- of spiegel waarvan de oriëntatie rond een circulaire as vast ten opzichte van een met een drager een 25 eenheid vormend steunorgaan, en rond een elevatie-as worden bestuurd door motoren om de richting van het licht, dat wordt ontvangen volgens een voorgeschreven richtlijn in een geografisch referentiedriehoeks-vlak te herleiden naar de richting van de circulaire as en middelen voor meting van de reële oriëntatie gegeven aan de richtspiegel door 30 de motoren rond de circulaire en laterale assen, en een gyrometrische centrale eenheid die het mogelijk maakt de hoeken van doorgang van het referentiedriehoeksvlak naar een aan het steunorgaan bevestigd driehoeks vlak permanent te berekenen; - en een reken- en bedieneenheid voor besturing van de motoren op 35 basis van van de gyrometrische centrale eenheid en van de meetmiddelen ontvangen informaties;

Welke inrichting met het kenmerk heeft dat de eenheid is voorzien om de ware positie van de richtlijn te berekenen op basis van 1004073 4 door de meetmiddelen verschafte informaties en op basis van opgeslagen parameters die ten minste de optische en mechanische gebreken van het richtorgaan modelleren.

Op deze wijze kunnen de bedieningen met verhoogde frequentie 5 worden bestuurd zonder dat het noodzakelijk is een systeem van vergelijkingen op te lossen door opvolgende benaderingen die evenwel slechts een goede benadering opleveren. De gebreken van het systeem (gebreken van loodrechtheid tussen de assen, fouten van bediening, optische gebreken) worden vervolgens in aanmerking genomen ook niet om 10 de besturing van de bedieningen te corrigeren maar eenvoudig om in ware tijd de exacte positie te berekenen van de richtlijn. Deze positie wordt overgedragen aan een gebruiksapparaat dat het bijvoorbeeld mogelijk maakt de van het richtorgaan afkomstige, opvolgende beelden te visualiseren door hen, de ene ten opzichte van de andere, op cor-15 recte wijze te verstellen.

De uitvinding is toepasbaar als het richtorgaan al dan niet een laterale as heeft rondom welke de richtspiegel is georiënteerd.

De rekeneenheid is geprogrammeerd om een sequentie van bediening en berekening in ware tijd te herhalen. Elke sequentie kan worden 20 beschouwd drie fasen te bevatten: 1) berekening van de voorschrift- en bedienwaarden van de circulaire; 2) berekening van de voorschrift- en bedienwaarde van de eleva-tie-as (en eventueel van de lateraal) op basis van de richthoek (en 25 azimut) voorschriften en van de gemeten waarde Cim; 3) berekening van de ware positie van de richtlijn op basis van de gemeten waarden Ci„, El„ (en eventueel LaJ van de rotatiehoeken Ci in circulaire. El in elevatie (en eventueel La„ in lateraal).

De verkregen hoeken worden afgegeven aan een module die hen 30 benut bijvoorbeeld via visualisatie en/of weergave.

De uitvinding vertegenwoordigt een bijzonder belang in geval van richtinrichtingen die bestemd zijn om een panoramische bewaking te waarborgen met een constante richthoek en een zo constant mogelijke azimutale snelheid. Vaak zijn de optische opnemers samengesteld uit 35 opto-elektronische opnemers in staafvorm, met lichtintegratie, die in azimutale zin een zeer zwak hoekvormig veld hebben. Het is wenselijk om de lezing van deze optische opnemers in intervallen te besturen die overeenkomen met in azimut gezien gelijke voorwaartse hoekstappen. De 1004073 5 uitvinding maakt het mogelijk op eenvoudige wijze dit resultaat te bereiken als gevolg van het feit dat de rekeneenheid volledig de ware oriëntatie in azimut van de richtlijn identificeert en dat op elk moment. Een generator van leespuls kan zijn verbonden met de uitgang 5 van de eenheid teneinde de lezing door de opnemers teweeg te brengen op momenten die niet in de tijd regelmatig zijn verdeeld maar overeenkomen met gelijke intervallen in azimut.

De boven gegeven kenmerken evenals andere zullen beter naar voren komen bij de lezing van de beschrijving die volgt van een bij-10 zondere uitvoeringsvorm die bij wijze van niet beperkend voorbeeld is gegeven. De beschrijving verwijst naar de bijgevoegde tekeningen waarin:

Fig. 1, reeds genoemd, een principeschema is dat bestemd is om de parameters te tonen die bij de samenstelling van de richtinrich-15 ting, wanneer hij een laterale-as heeft, naar voren komen;

Fig. 2 een schema is van de werking van een richtinrichting welke een laterale as heeft;

Fig. 3, soortgelijk aan fig. 2, overeenkomt met een richtinrichting niet voorzien van laterale as; 20 Fig. 4 een vereenvoudigde weergave is van een richtorgaan bruik baar in een gestabiliseerde richtinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 5 een principeschema is van de bij het richtorgaan behorende elektronica;

Fig. 6 een stroomschema is dat de bewerkingen toont die optreden 25 tijdens de derde berekening bij het in werking stellen van de uitvinding in een bijzondere uitvoeringsvorm; en

Fig. 7 een mogelijke rangschikking toont van de berekeningen.

In het vervolg van de toelichting zal men de volgende aanduidingen gebruiken: 30 xyz = geografisch referentiedriehoeksvlak dat als oorsprong het midden van de drager heeft maar verbonden is aan aarde (de assen x, y en z kenmerken noord, west en verticaal zijn); 35 χιΥιζι s aan de drager verbonden driehoeksvlak, samengesteld uit de lengteas (richtlijn), de transversale as en de loodlijn op de brug in het geval van een vaartuig, waarbij de 1004073 6 as Zj verschilt van de circulaire as slechts met een kleine verstelhoekfout; LV = richtvector van de richtlijn in het aan de drager verbon- 5 den driehoeksvlak Xjyj en Zj;

Vr = referentievector volgens x in het referentiedriehoeksvlak xyz; 10 [Az] = rotatiematrix in azimut (rond de z as); [Si] * rotatiematrix in richthoek; K,T,R = rotatiehoeken (steven, stampen en rollen) tijdens over- 15 gang van het locale geografische driehoeksvlak xyz naar het aan de drager verbonden driehoeksvlak y^z^

Ci,La,El = rotatiehoeken rond de circulaire-, laterale- en elevatie-assen die het mogelijk maken de richtlijn te oriënteren 20 in een gekozen richting; th = index die de uit een berekening resulterende waarde aan duidt; 25 m = die de uit een meting resulterende waarde aanduidt.

Men zal eenvoudigheidshalve bij het volgende aannemen dat de laterale draaiing nul is.

De richtvector LV en de referentievector Vr zijn aan elkaar 30 gekoppeld door de betrekking: LV = [(Si)*(Az)]*VR (1) LV = [(Lath)*(Elth)*(Cith)*(R)*(T)*(K)]*Vr (2) 35

Bij een eerste fase van de berekening zoekt men de circulaire as te besturen met de waarde die een laterale hoek nul zou geven teneinde de uitslag te beperken.

1004073 7

Vergelijking (2) wordt met Lath = 0 : LV = [(Elth)*(Cilh)*(R)*(T)*(K)]*Vr)] (3) 5 Uit de vergelijkingen (1) en (3) kan men afleiden: (Elth)*(Cith) = (Si)*(Az)*(K)-1*(T)-1(R)'1 (4)

Vergelijking (4) maakt het mogelijk de theoretische rotaties in 10 elevatie en circulair te berekenen.

In feite geeft in vergelijking (4) het product van de vijf rechter matrices een matrix van afmetingen 3*3 en geeft het product van de twee linker matrices een matrix van dezelfde afmetingen 3x3· Door term na term van de beide matrices van de vergelijking (4) te identificeren 15 berekent men Elth en Cilh op een onafhankelijke wijze, derhalve de gezochte grootheid Cith.

In een tweede fase zoekt men de elevatie- en laterale assen te besturen op basis van de kennis van (Si), (Az), (K), (T), (R) en de gemeten waarde van de circulaire Cim. Men vervangt Cith door Cim in de 20 vergelijking (2), hetgeen oplevert: LV = [(Lath)*(Elth)*(Cim)*(R)*(T)*(K)]*Vr (5)

Uit de vergelijkingen (1) en (5) kan men afleiden: 25 (Lath)*(Elth) = (Si)*(Az)*(K)-1*(T)-1*(R)-1*(Cim)'1 (6)

Om dezelfde redenen als voor vergelijking (4) maakt vergelijking (6) het mogelijk afzonderlijk Lath en Elth te berekenen die zullen gaan 30 dienen voor de besturing van de overeenkomstige bedieningen.

De voorschriftwaarden van Si en Az kunnen in de tijd variëren. Voor een panoramische bewaking bijvoorbeeld is Si constant en Az een lineaire functie van de tijd.

K, T en R worden gemeten of berekend door integratie van de 35 gemeten hoeksnelheden. Vaak worden zij geleverd door een gyrometrische centrale eenheid met verbonden componenten, "strap-down" genoemd, welke door een het steunorgaan van het richtorgaan samenstellende voetplaat 32 worden ondersteund. Op een vaartuig kan deze centrale 1004073 8 eenheid periodiek worden versteld door de steven- en verticale boord-centrale teneinde op lange termijn afwijkingen te vermijden.

Men zal nu het proces beschrijven dat door een tot de inrichting behorende rekenaar in werking wordt gesteld voor de uitwerking recht-5 streeks, d.w.z. zonder opvolgende benaderingen, van de hoeken van circulaire en elevatie, voor het verschaffen van deze waarden aan de motoren teneinde een bediening te realiseren en voor het verschaffen aan de uitgang van de gecorrigeerde waarde van de richthoek van azimut rekening houdend met de onvolmaaktheden van het systeem.

10 1) De eerste fase van het proces omvat een eerste berekening die dezelfde is of er nu wel of geen laterale as aanwezig is. De berekening bestaat uit een eerste oplossing van de vergelijkingen aannemende dat de laterale hoek nul is. Dit levert de theoretische waarde op die de circulaire-hoek zou moeten hebben wanneer de fouten nul waren. Het 15 gaat hier om een grove evaluatie omdat zij geen rekening houdt met onvolmaaktheden.

Deze berekening van de circulaire op basis van vergelijking (4) is in 34 geschematiseerd in de figuren 2 en 3· Uitgaande van K, T en R verschaft door de gyrometrische centrale eenheid en voorschriftwaarden 20 (Si) en (Az), verschaft de rekenaar een theoretische waarde Cith van de circulaire hoek aan een schakeling 36 voor bediening van Ci, welke de schematisch in 15 aangeduide circulaire motor bestuurt.

2) Een schematisch met 40 aangeduide hoekopnemer verschaft de reële waarde Cim, welke wordt gebruikt enerzijds om de bediening weer 25 in lusvorm te sluiten en anderzijds voor een tweede berekening 42, die zelf verschilt al naar gelang er wel of niet een laterale as is.

(a) Richtorgaan met een laterale as (figuur 2)

Tijdens de tweede berekening 42 worden de theoretische waarden 30 Elth en Lath berekend uitgaande van de gemeten waarde Cim opnieuw door toepassing van de vergelijking (4). Het gaat nog om berekeningen die men kan kwalificeren als "grof" daar zij niet met alle gebreken rekening houden.

Bij het begin vein deze tweede bewerking (tweede berekening en 35 bediening) beschikt de rekenaar over de gemeten waarden Elth en Lath en verschaft hen aan een bedienschakeling die de elevatie- en laterale motoren bestuurt.

1 00407Ö 9 (b) Richtorgaan zondere laterale as (figuur 3)

In dit geval houdt de tweede berekening slechts rekening met de voorschriftrichthoek. De berekening gebruikt eveneens de gemeten waarde Cim en geeft de theoretische waarde van de elevatiehoek Elth af aan 5 de bedienschakeling die de elevatiemotor bestuurt.

(3) Berekening van de de richt- en azimuthoeken van de effectief verkregen richtlijn.

Als gevolg van gebreken verkrijgt men niet op exacte wijze de 10 voorschrifthoeken Si en Az.

Een tweede fase 44 maakt het mogelijk te bepalen welke de ware richt- en azimuthoeken zijn van de richtlijn en hen te verschaffen aan een uitgang 46 naar een module voor visualisatie en weergave.

Tijdens deze berekening wordt met de gebreken rekening gehouden 15 die door de rotatiematrices worden gerepresenteerd, zoals: gebrek van orthogonaliteit tussen de circulaire en elevatie- assen; gebrek van orthogonaliteit tussen de laterale en elevatie-assen (wanneer er een elevatie-as is); 20 - parasitaire afwijkingen van El, La, Ci als gevolg van de optiek (bijvoorbeeld door een poort die een variabele afwijking introduceert) ; invloed van andere elementen zoals een derotator wanneer hij voorzien is om de inclinatie te elimineren.

25 De ware of reële positie van de richtlijn 30 wordt rechtstreeks berekend door rekening te houden met gebreken. Deze berekening is ontkoppeld van de eerste fasen en gebruikt alleen de resultaten die tijdens deze fase zijn verkregen en beperkt zich tot de berekening van een matrixproduct. Het gaat niet om de oplossing van een vergelijking. 30 Wanneer bijvoorbeeld de gebreken door twee matrices kunnen wor den weergegeven, eenmaal bepaald voor altijd door een voorafgaande kalibrering en in het rekenorgaan opgeslagen: (Dl) : matrix van gebrek of fout tussen de laterale- en eleva-35 tie-assen (gebrek van orthogonaliteit bijvoorbeeld); (D2) : matrix van gebrek of fout van orthogonaliteit tussen de circulaire as en het de circulaire ondersteunende platform.

De ware richtvector LVj wordt gegeven door: 1004073 10 LVr = [(La)*(Dl)*(El)*(Ci)*(D2)*(R)*(T)*(K)]*Vr (7)

Terwijl de gemeten richtvector LVB gelijk is aan: 5 LVm = [ (Lam)*(Dl)*(ElB)*(Cim)*(D2)*(R)*(T)*(K) ]*Vr (8)

De vergelijking (8) vormt een benadering van (7), dat wil zeggen geeft een schatting van LVS. Men kan schrijven: 10 LVm = [(SiJ*(AzJ]*Vr (9)

Uit de vergelijkingen (8) en (9) kan men afleiden: 15 (Sim)*(AzJ = (La„ * (Dl) * (El m) * (Cim* (D2)*(R)*(T)*(K) (10)

Vergelijking (10) maakt het mogelijk met een goede nauwkeurigheid de reële richt- en azimuthoek te berekenen uitgaande van de waarden van K, T, R, van de coëfficiënten van de matrices van gebrek en 20 van de waarden Elm, La^, Cim, gemeten door op de assen gemonteerde hoekopnemers die eveneens optreden bij de (door 40 en 43 in de figuren 2 en 3 aangeduide) bedieningen.

In feite verschaft het product van de beide matrices in het linker deel van de vergelijking (10) een matrix met de afmetingen 3x3· 25 Het product van de acht matrices in het rechter deel van de vergelij king (10) verschaft een matrix van dezelfde afmeting 3x3· De identificatie, term na term, in de vergelijking (10) maakt het mogelijk Sim en Azm op onafhankelijke wijze te berekenen.

De rangschikking van de berekeningen kan de volgende zijn zoals 30 geschematiseerd in fig. 7·

Fase 1 . meting en verwerving van de circulaire hoek Cim . verwerving van de hoeksnelheidswaarden p, q, e van de gyrometri-35 sche centrale . berekening van K, R, T op het moment Tn . berekening van de waarde van Cith uitgaande van het voorschrift (Si, Az) en van K, R, T met behulp van vergelijking (4) 1004073 11 . berekening van de besturing van de bediening van de circulaire door de correctienetwerken op te nemen die de stabiliteit van de lus garanderen.

5 Fase 2 meting en verwerving van de laterale- en elevatie-hoeken La,,, Elm . berekening van de waarden Elth en Lath uitgaande van het voorschrift (Si, Ar), van K, R, T en van Ci„ met behulp van vergelijking (6) 10 . berekening van de besturing voor de bediening van de lateraal en elevatie door de correctienetwerken op te nemen die de stabiliteit van de lussen garanderen.

Fase 3 15 · berekening van de ware positie van de richtlijn uitgaande van Cim

La^ Eln,, K, R, T en van rotatiematrices die de geometrische gebreken presenteren, op basis van de vergelijking (10).

Een voordeel is gelegen in het feit dat de berekeningen onafhankelijk zijn vanaf de tijd To + At en door verschillende microrekenaars 20 parallel kunnen worden uitgevoerd.

Als gevolg hiervan kan de cyclustijd zeer kort zijn (b.v. 400ps ongeveer).

De reële samenstelling van een panoramische meetinrichting kan die zijn zoals aangegeven in de figuren 4 en 5 waarin de elementen 25 overeenkomend met die welke reeds beschreven zijn door hetzelfde refe-rentienummer zijn aangeduid. Het platform 32 bevat de optische opne-mers en de (niet aangegeven) aandrijfmotor van een beweeglijke kop 48 rond de circulaire as. In de kop zijn twee vaste spiegels 28a en 28b geplaatst die het optische samenstel vormen voor afbuiging over 90° 30 van de optische weg en de richtspiegel 16. Op de meetassen Ci„, Elm en La,, geplaatste opnemers verschaffen signalen die de waarden daarvan afgeven aan een rekeneenheid 50 (fig. 5) die verderop worden beschreven.

Bij een in fig. 4 aangegeven uitvoeringsvorm bevat het platform 35 32 van het richtorgaan dichroïtische of half-transparante stroken die de bundel, welke volgens de circulaire as penetreert, splitsen en de delen richten naar verscheidene opto-elektronische opnemers, zoals: een opnemer voor zichtbaar licht 52, 1004073 12 een infrarode opnemer 54 (3 tot 5 p).

- een infrarode opnemer (8 tot 12 μ).

Elk deel kan een niet aangegeven derotator doorlopen, waarvan de rol zal worden toegelicht.

5 De verschillende opnemers kunnen een staaf van cellen CCD bevat ten met een veld van enkele graden in richthoek (overeenkomend met de lengte van de staaf) en zeer klein in azimut. In dit geval wordt een beeld slechts gevormd wanneer de kop draait (of wanneer een aftast-spiegel is voorzien). Opvolgende verwervingen worden gedaan op vaste 10 momenten door verwervings pulsen afkomstig van een uitgang 58 van de eenheid 50.

Het elektronische deel van de inrichting omvat de doos of eenheid 50 die de signalen ontvangt van de aan het platform bevestigde gyrometrische centrale eenheid 60 die in het algemeen de snelheden (en • * 15 niet de hoeken) van draaiing van steven K, van stampen T en van rollen R verschaft.

De eenheid berekent permanent K, T en R uitgaande van deze gegevens en verstelt hen periodiek met behulp van aanduidingen die verschaft worden door de centrale steven- en verticale-boordeenheid 62 20 via een terugkoppellusfilter met grote tijdconstante ten opzichte van de drager.

De eenheid 50 gebruikt enerzijds de voorschriftwaarden, gevormd door de aan te houden richthoek Si en de aftastsnelheid Az in geval van panoramische bewa-25 king.

anderzijds de metingen Cim, Elm en La„ afkomstig van op de assen geplaatste opnemers om de besturingen van de motoren 15, 22 en 26 te ontwikkelen.

De correcties kunnen worden berekend overeenkomstig het stroom-30 schema van fig. 6 dat rekening houdt met drie typen fouten: eerste fout van loodrechtheid tussen de laterale en elevatie-assen, door een matrix Mdlt gemodelleerd, tweede fout van loodrechtheid tussen de circulaire as en het steunorgaan, gemodelleerd door een matrix Md2, 35 invloed van de poort, gemodelleerd door een matrix Md3, en van scheefte Br, Bt, Bk van rollen, stampen en steven.

Opvolgend berekent men de componenten (a, b, c) van de richtvec-tor LV in de markeringkop [t], vervolgens de componenten al, bl, cl in 1004073 13 de markeringdrager [s]. Men introduceert vervolgens de scheefheden Br, Bt en Bk om de componenten (a2, b2, c2) in een markeringvaartuig [b] te verkrijgen.

Vervolgens berekent men de componenten (x, y, z) van de vector 5 LV in de geografische markering [g] door de waarden te gebruiken van K, T en R, afkomstig van de gyrometrische centrale eenheid. Uitgaande van de componenten (x, y en z) zijn de ware richthoek en azimut rechtstreeks berekenbaar.

Het is niet nodig hierin het detail te geven van de eerste fase 10 die klassiek kan zijn, en evenmin van de calibrering omdat deze slechts de bepaling vormt door de meting van afwijkingen aan het reële apparaat en hun representatie door draaiingsmatrices.

Uitgevoerde proeven hebben aangetoond dat een inrichting met een laterale as, met een doorlaatband van bediening in elevatie en late-15 raai groter dan van de circulaire het mogelijk maakt, een nauwkeurige richtwerking in azimut en in richthoek uit te voeren. De inrichting maakt het eveneens mogelijk een constante snelheid in azimut aan te houden. Een inrichting zonder laterale as behoudt een verhoogde prestatie in richthoek dankzij de tweede fase. De prestaties in azimutale 20 snelheid en richtwerking in azimut zijn minder bevredigend dan in het eerste geval, maar de reële richthoek en azimut worden blijvend met nauwkeurigheid gemeten.

Wanneer de opnemer aan het vaste deel van het steunorgaan is gemonteerd, voert het beeld van het uitwendige, op de opnemer gepro-25 jecteerd, een draaiing rond zijn as uit tegelijkertijd met de bewegingen van de drager en met de circulaire as.

Bij een eenvoudig geval, waarbij de drager onbeweeglijk is en met richthoek nul is uitgelijnd, wordt het beeld van het uitwendige geprojecteerd op de opnemer met een draaiing gelijk aan de draaiing 30 van de circulaire.

Dit verschijnsel is klassiek en wordt opgelost door de plaatsing in de optische schakeling van een derotator die het mogelijk maakt het beeld van een horizontale lijn horizontaal aan te houden. Men zal de besturing van de derotator, vergelijkbaar met die van bekende inrich-35 tingen, niet beschrijven.

Figuur 8 toont een uitvoeringsvariant van de inrichting bestemd voor een panoramische bewaking met vrijwel constante richthoek Si, die het mogelijk maakt een kegel in de ruimte met vrijwel constante af- 1004073 ik tastsnelheid te doorzoeken. De organen, die overeenkomen met die van fig. 1, zijn aangeduid door dezelfde verwijzingscijfers. De kop lk wordt in rotatie aangedreven rond de as 18. Het optische afbuigsamen-stel 28 is zodanig dat de as 18 qua functie vrijwel equivalent wordt 5 aan een laterale as terwijl de as 20 vrijwel equivalent wordt aan een elevatie-as.

In dit geval kan de aan het steunorgaan (niet aangegeven) bevestigde opnemer gevormd worden door een opto-elektronische staaf met een klein hoekveld in azimutale zin (bijvoorbeeld CCD staaf). De inrich-10 ting kan dan een generator van leespulsen hebben die verbonden is met de uitgang van de rekeneenheid en geprogrammeerd is om de lezing van de fotogevoelige plaatsen van de opnemer te bewerkstelligen op momenten die overeenkomen met gelijke intervallen in azimut.

De reken- en bedieneenheid kan nog zijn geprogrammeerd om een 15 sequentie voor bediening en berekening in ware tijd te herhalen teneinde voorschriften voor richthoek en azimut aan te houden, waarbij elke sequentie drie fasen omvat: berekening en bediening van de circulaire as met een laterale hoek gelijk aan nul, 20 - berekening en bediening van de elevatie- en laterale as uitgaan de van de meting van de rotatie van de circulaire berekening van de bepaling van de ware hoeken van de richthoek en azimut van de richtlijn (30), teneinde hen aan een gebruiks-module te verschaffen, bijvoorbeeld voor visualisatie en/of voor 25 bewerking van de beelden.

Bij nog een andere variant heeft de inrichting geen laterale as. De tweede rekenfase heeft dan slechts betrekking op de elevatie-as hetgeen slechts toelaat met nauwkeurigheid het voorschrift van de richthoek te waarborgen maar de besturing vereenvoudigt. De eenheid is 30 verder voorzien voor het in aanmerking nemen van de onvolmaaktheden bij het teweegbrengen van een product voor bepaalde ten minste van de rotatiematrices die gebreken van orthogonaliteit tussen de assen en parasitaire optische afwijkingen vertegenwoordigen.

1004073

Claims (9)

1. Gestabiliseerde richtinrichting met een richtorgaan omvattende een mik- of richtspiegel (16) waarvan de oriëntaties rond een cir- 5 culaire as, welke vast is ten opzichte vein een een eenheid met een drager vormend steunorgaan, en rond een elevatie-as (18) worden bestuurd door motoren (15, 22) teneinde de richting van het licht, dat is ontvangen volgens een voorschriftrichtlijn in een geografisch refe-rentiedriehoeksvlak (x, y, z), te herleiden naar de richting van de 10 ciculaire as (30), en middelen voor meting van de aan de richtspiegel (16) door de motoren gegeven ware oriëntatie rond de circulaire en laterale assen, en een gyrometrische centrale eenheid (60) die permanent de hoeken van doorgang geeft van het referentiedriehoeksvlak (x, y, z) naar een aan het steunorgaan verbonden driehoeksvlak (xl, yl, 15 zl); en een reken- en bedieneenheid voor besturing van de motoren (15, 22) uitgaande van informaties ontvangen van de gyrometrische centrale eenheid (60) en van de meetmiddelen; met het kenmerk, dat de eenheid (50) is voorzien voor het berekenen en overdragen aan een gebruiksapparaat van de ware positie van de richt-20 lijn (30) uitgaande van door de meetmiddelen verschafte informaties en uitgaande van opgeslagen parameters die ten minste de optische en mechanische gebreken van het richtorgaan modelleren.

2. Inrichting volgens conclusie 1, voor een panoramische bewaking met constante richthoek en met een vrijwel constante aftastsnel- 25 heid in azimut, waarvan het richtorgaan opto-elektronische opnemers heeft in staaf vorm met een zeer klein hoekveld in azimutale zin, gekenmerkt door een generator van leespulsen die verbonden is met de uitgang van de eenheid en die geprogrammeerd is om de lezing van de opnemers teweeg te brengen op momenten die overeenkomen met gelijke 30 intervallen in azimut.

3· Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de reken- en bedieneenheid geprogrammeerd is om een reeks van ware bedien- en rekentijden te herhalen voor het aanhouden van de richthoek en azimutvoorschriften; waarbij elke reeks drie fasen omvat: 35. de berekening en de bediening van de circulaire as waarbij de laterale hoek gelijk aan nul wordt genomen, de berekening en de bediening van de elevatie- en de laterale as uitgaande van de meting van de circulaire draaiing, 1004073 de berekening van de bepaling van de ware richt- en azimuthoeken van de richtlijn (30) waarbij zij aan een module worden verschaft voor gebruik bijvoorbeeld of visualisatie en/of voor bewerking vein beelden.

4. Inrichting volgens conclusie 3. zonder laterale as, met het kenmerk. dat de tweede fase van berekening slechts de elevatie-as betreft om met nauwkeurigheid alleen het richthoekvoorschrift te waarborgen .

5· Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kop 10 (14) rond de elevatie-as (18) en de inrichting voor afbuiging van het lichttraject (28) zodanig zijn dat de as (18) wat functie betreft merkbaar equivalent is aan een laterale as en dat de laterale as (20) wat functie betreft equivalent is aan een elevatie-as.

6. Inrichting volgens conclusie 5. voor een panoramische bewa-15 king met constante richthoek en met een vrijwel constante aftastsnel- heid, waarvan het richtorgaan een opto-elektronische opnemer bevat in lineaire staafvorm met een klein hoekveld in azimutale zin, gekenmerkt door een generator van leespulsen die verbonden is met de uitgang van de eenheid om de lezing van de opnemer teweeg te brengen op momenten 20 die overeenkomen met gelijke intervallen in azimut.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de reken- en bedieneenheid geprogrammeerd is om een reeks van bediening en berekening in ware tijd te herhalen om de richthoek en azimutvoor-schriften aan te houden, waarbij elke reeks drie fasen omvat: 25. de berekening en de bediening van de circulaire as onder aanname dat de laterale hoek gelijk is aan nul, - de berekening en de bediening van de elevatie- en van de laterale as uitgaande van de meting van de circulaire rotatie, de berekening van de bepaling van de ware richt- en azimuthoeken 30 van de richtlijn (30) waarbij zij aan een module worden ver schaft voor gebruik bijvoorbeeld visualisatie en/of voor bewerking van beelden.

8. Inrichting volgens conclusie 7. zondere laterale as, met het kenmerk. dat de tweede fase van berekening slechts de elevatie-as 35 betreft om met nauwkeurigheid slechts het richthoekvoorschrift te waarborgen.

9. Inrichting volgens conclusie 3» 4, 7 of 8, met het kenmerk, dat de reken- en bedieneenheid is voorzien voor het in aanmerking 1004073 nemen van de onvolmaaktheden van de inrichting bij het teweegbrengen van een product voor bepaalde ten minste van de rotatiematrices, die gebreken in orthogonaliteit tussen de assen representeren en van parasitaire optische afwijkingen. 5 xxxxxxxx 1004073