NO148237B - Omkoblingsmetode for maaling av to naerliggende flyvende gjenstander etter hverandre - Google Patents

Abstract

Omkoblingsmetode for måling av to nærliggende flyvende gjenstander etter hverandre.

Description

Oppfinnelsen vedrører en omkoblingsmetode for måling av to hosliggende flyvende gjenstander etter hverandre ved hjelp av et måleanlegg som omfatter et elektronisk iakttagelsessystem med bildesensor og bildeapparat, et reguleringssystem for automatisk retting av bildesensoren mot en flyvende gjenstand som skal måles, og minst et første og et andre bildeberegningssystem, hvorved det i beregningssystemet dannes et første elektronisk vindu som i bildeapparatet omrammer sporet for siktlinjen og i det første bildeberegningssystem ut fra et slikt signal fra iakttagelsessystemet, som tilsvarer et på bildeapparatet innenfor det første vindu liggende bildepunkt danner et par første posisjonssignaler, som utgjør et mål for den momentane vinkelposisjon i asimut og elevasjonen mellom retningen til den første flyvende gjenstand og siktlinjen til bildesensoren, og som til-føres reguleringssystemet som tilsvarende nominell verdi, hvorved det videre i iakttagelsessystemet tilveiebringes et andre elektronisk vindu, som på bildeapparatet ved hjelp av manuelt betjenbare styremidler posisjoneres som ramme om bildet av en andre flyvende gjenstand, og i det andre bildeberegningssystem ut fra slike signaler i iakttagelsessystemet som tilsvarer et på bildeapparatet innenfor det andre vindu liggende bildepunkt danner et par av andre posisjonssignaler, som utgjør et mål for den momentane vinkelposisjon i asimut og elevasjonen mellom retningen for den andre flyvende gjenstand og siktlinjen, og hvorved den nominelle verdi for reguleringssystemet kan omkobles fra par av de første posisjonssignaler til par av de andre posi-sjons signaler .

Måleanlegg av den nevnte type er kjent, f. eks. fra DT-AS 2502245. Iakttagelsessystemer av den nevnte type er også kjent, f. eks. fra DT-OS 2441640. Elektroniske vinduer blir i det vesentlige benyttet som middel for forbedring av videokon-trastanalysen til bildet av en flyvende gjenstand. Som det f. eks. er kjent fra US patent nr. 3736376 er slike anlegg bestemt for og utformet for å bringe det elektroniske vindu og bildet av den f.lyvende gjenstand som skal måles omtrent i midten av bildet på bildeapparatet og holde bildet der.

Kjent er også manuelt betjenbare styremidler, vanlig-vis en todimensjonalt bevegelig■styreinnretning av den i DT-AS 2209073 viste type, med hvilken et elektronisk vindu kan legges om andre bildepunkter enn bindemidtpunktet. Når betjeningspersonen ser det fremkomme en flyvende gjenstand som skal måles på bildeapparatet, plasserer han det elektroniske vindu ved hjelp av styremidler rundt bildet av den flyvende gjenstand, hvorpå det innkobles en automatisk retting. Nu vil bildesensoren automatisk rette seg slik at bildet av den flyvende gjenstand og det elektroniske vindu vender tilbake til bildemidtpunktet på bildeskjermen. Stillingen for bildesensoren blir løpende målt, såvel som den nøyaktige stilling for bildet av den flyvende gjenstand på bildeapparatet, hvorav det fremkommer data over stillingen for den flyvende gjenstand i asimut og elevasjon. For militære formål blir disse data f. eks. benyttet for innretting av, luft-vernkanoner mot den flyvende gjenstand. For sivile formål blir f. eks. den flyvende gjenstand filmet fortløpende mens dataene over den flyvende gjenstands stilling blir registrert i kode på filmen. Et typisk eksempel for en slik sivil anvendelse er måling av raketter, som f. eks. blir benyttet for transport av romskip. Det er såvel ved utvikling av slike raketter som også ved start av slike romskip nødvendig å kjenne posisjonen, hastighe-ten og akselerasjonen til den flyvende gjenstand fullstendig nøyaktig. Nettopp i et slikt tilfelle er det imidlertid nødven-dig som målepunkt valgvis å kunne følge dysen eller spissen til raketten eller et annet vilkårlig punkt på denne. Omkoblingen av måleanlegget fra måling av det ene punkt til måling av et annet punkt (hvilke begge punkter kan betraktes som to hosliggende i forbindelse flyvende flyveobjekter) er forbundet med innrett-ingsfeil, som overveiende kan føres tilbake til de tidsforsink-elser som er forbundet med inngrepet fra betjeningspersonen. Heller ikke en fordobling av bilde beregningssystemet vil være noen løsning av omkoblingsproblemet, da en omkobling av reguleringssystemet fra det ene til det andre posisjonssignal ville tilveiebringe innsvingningsprosesser som på sin side forårsaker feil i målingen.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er ved omkobling av målingen fra en flyvende gjenstand til en annen hosliggende flyvende gjenstand å eliminere de feil som kan til-bakeføres til et inngrep fra betjeningspersonen eller til inn-svingninger.

Denne oppgave blir løst ifølge oppfinnelsen, som er kjennetegnet ved at det for sammenfall for det andre vindu med bildet av den andre flyvende gjenstand til de første posisjonssignaler adderes et asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignal og at det samtidig på bildeapparatet forskyves det første vindu om en til asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignalet svarende posisjon fra utgangsstillingen ved hvilken det første vindu omrammer sporet av siktlinjen, mens det andre vindu blir i den stilling som omrammer sporet til siktlinjen og etter oppnåelsen av sammenfall at omkoblingen foretas.

På denne måte blir det oppnådd en rykkfri omkobling fra den første til den andre flyvende gjenstand, da siktlinjen til bildesensoren i omkoblingsøyeblikket allerede er rettet mot den andre flyvende gjenstand og følgelig at innsvingningsprosesser for reguleringssystemet blir unngått.

Fortrinnsvis blir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forbedret ved at asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignalet forandres utgående fra verdien null, til på grunn av servosystemets reaksjon på denne forandring det respektive tilordnede andre posisjonssignal blir omtrent annulert, hvorved varigheten for forandringsprosessen er vesentlig større enn tidskonstanten for reguleringssystemet.

Fortrinnsvis blir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forbedret ytterligere ved at en momentan posisjon for manuelt betjenbare styremidler bestemmer verdien for asimut-, henholdsvis elevasjonstilieggssignalet, hvorved i en utgangsposisjon st yr einidiene for begge tilleggssignaler inntar verdien null og at i omkoblingsøyeblikket disse styremidler blir uten virkning tii de bringes tilbake til utgangsstillingen. Dermed oppnås at det første elektroniske vindu etter omkoblingen kommer tilbake til bildemidtpunktet for igjen å gjøre klart for fornyet omkobling til en andre flyvende gjenstand, hvorved uønskede omkoblin-ger som betjeningsfeil blir utelukket.

Fordelaktig er ved denne omkoblingsmetode at det ved hjelp av en eneste handling fra betjeningspersonalets side samtidig tas hånd om den andre flyvende gjenstand som skal måles senere og at beregningsanlegget bringes i den for denne bereg-ning gunstigste elektroniske og mekaniske utgangssituasjon, mens beregningen av den første flyvende gjenstand kan forløpe videre uforstyrret.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, som viser: fig. 1 et forenklet blokkskjema av et beregningsan-legg for gjennomføring av omkoblingsmetoden og

fig. 2 et skjematisk riss av et på bildeapparatet fremkommende bilde ved gjennomføring av omkoblingsmetoden.

På fig. 1 er det vist et målforfølgnings- og bereg-ningsanlegg rent skjematisk. Iakttagelsessystemet for dette anlegg omfatter en bildesensor 1 og et bildeapparat 2. Bildesensoren 1 er f. eks. et fjernsynskamera som er følsomt for lys eller infrarøde stråler. Siktlinjen 3 er vist som stiplet linje. Bildeapparatet 2 er f. eks. et vanlig fjernsynsbildeapparat med en bildeskjerm 4. På bildeskjermen 4 fremkommer sporet til siktlinjen 3 omtrent i bildets midtpunkt. Bildesensoren 1 blir ved hjelp av et servosystem 5 rettet mot den flyvende gjenstand som skal iakttas, noe som er symbolisert med den stiplede pil 6. Etterslepsfeil fer servosystemet tas det her ikke hensyn til, dvs. man går ut fra at servosystemet er istand tii å følge be-vegelsene for den flyvende gjenstand.

Signalene til bildesensoren 1 blir over en ledning 7 tilført til et første bildeberegningssystem 8 og et andre bildeberegningssystem 9. Slike bildeberegningssystemer er kjent. De analyserer de til bildet av den flyvende gjenstand svarende signaler fra bildesensoren for på grunnlag av bildekontrasten å bestemme tyngdepunktet eller det midtre punkt for bildeflaten til den flyvende gjenstand og tilveiebringer et par posisjonssignaler som betegner stillingen for tyngdepunktet med hensyn til et koordinatsystem. Referansepunktet for koordinatsystemet og retningen for koordinatene blir derved valgt slik at hver gang ett av posisjonssignalene er proporsjonalt til vinkelmålet for asimut-, henholdsvis elevasjonsposisjonen for den flyvende gjenstand med hensyn til siktlinjen. Fra det første bildeberegningssystem 8 blir det gitt et par første posisjonssignaler til et ledningsparti, likeledes blir et par andre posisjonssignaler, levert av det andre bildeberegningssystem 9 til et ledningspar 11, på tegningen vist som ledninger som er krysset med to skrå-streker .

Det første par posisjonssignaler blir fra ledningsparet 10 over et adderingsverk 12 og en omkobler 13, hvis virkning er nærmere forklart nedenfor, tilført et ledningspar 14. Likeledes blir det andre par posisjonssignaler fra ledningsparet 11 tilført over omkobleren 13 til ledningsparet 14. De av ledningsparet 14 førte signaler blir inngitt i servosystemet 5 som nominell verdi, dvs. hvert av signalene tjener som nominell verdi for retningen til siktlinjen 3 i asimut, henholdsvis elevasjon. Samtidig blir disse posisjonssignaler tatt ut av et ledningspar 16 for å bli benyttet for registrering av den momentane retning for siktlinjen.

I en første vindusdanner 17 blir det tilveiebragt signaler for et første elektronisk vindu, som styrer det første bildeberegningssystem 8 over ledningen 18. Slike elektroniske vinduer er kjent og tjener til å forbedre kontrastanalysen for den flyvende gjenstands bildeflate. For identifisering av bildet av den flyvende gjenstand blir nu slike bildepunkter analy-sert, som befinner seg innenfor det elektroniske vindu. Den første vindusdanner 17 styrer også en første videoblander 19

over en ledning 20. I en andre vindusdanner 21 blir det dannet signaler for et andre elektronisk vindu, som styrer det andre bildeberegningssystem 9 over ledningen 22. Likeledes styrer den andre vindusdanner 21 en andre videoblander 23 over en ledning 24.

Signalene til bildesensoren 1 blir tilført fra ledningen 7 til hver sin inngang på de to videoblandere 19 og 23. Utgangssigna-lene fra videoblanderne 19 og 23 blir over hver sin ledning 25, henholdsvis 26 tilført en tredje videoblander 27, hvis utgangs-signal over en ledning 28 styrer bildeapparatet 2.

På denne måte blir det på bildeskjermen 4 dannet et bilde som viser de av de elektroniske vinduer modifiserte signaler fra bildesensoren 1. Modifikasjonen består deri at det i bildet på bildeskjermen fremkommer hver gang en ramme, som ut-gjør et vindu. I en annen kjent og til og med vanlig utforming ville hver gang et trådkors fremkomme for å vise midten av et vindu, mens rammen til vinduene ikke er synlig.

Det er anordnet styremidler 2 9 som er betjenbare av

en betjeningsperson ved hjelp av en todimensjonalt bevegelig styrespak 30. Hver bevegelsesretning for styrespaken 30 styrer på kjent måte i styremidlene 29 dannelsen av et tilleggssignal. Det ene tilleggssignal er tilordnet asimutposisjonen, det andre elevasjonsposisjonen. Begge tilleggssignaler blir over ledningsparet 31 tilført på den ene side adderingsverket 12 og på den annen side den første vindusdanner 17.

I adderingsverket 12 blir de til hverandre tilordnede posisjonssignaler og tilleggssignaler summert, hvorav det fremkommer hver gang et asimut-, henholdsvis elevasjonssumsignal som tilføres omkobleren 13 over hver gang en ledning i et ledningspar 15. Det blir først antatt at omkobleren forbinder ledningsparet 15 med ledningsparene 14 og 16, mens ledningsparet 11 ikke er ytterligere forbundet. Adderingen av tilleggssignalene til posisjonssignalene bevirker en forandring av de til servosystemet 5 på ledningsparet 14 tilførte nominelle verdier. På denne forandring av de nominelle verdier reagerer servosystemet 5 med en forandring av retningen for siktlinjen 3, noe som igjen bevirker at siktlinjen 3 avviker om en fra tilleggssignalene forutgitt, forutbestemt posisjon fra retningen til den første flyvende gjenstand. Da sporet til siktlinjen 3 på bildeskjermen 4 prinsipielt ligger ved bildets midtpunkt, fremkommer bare bildet av den førs-te flyvende gjenstand forskjøvet om en av tilleggssignalene bestemt størrelse fra bildets midtpunkt.

Samtidig bevirker asimut-, henholdsvis elevasjonstil-leggssignalene i den første vindusdanner 17 en forskyvning av sentrum for det første elektroniske vindu. Når begge tilleggssignaler er lik null, ligger sentrum for vinduet i bildemidtpunktet på bildeskjermen 4. Et asimuttilleggssignal bevirker en horisontal forskyvning, et elevasjonssignal en vertikal forskyvning om nøyaktig den samme størrelse som forskyvningen av bildet av den flyvende gjenstand i reaksjon på de samme tilleggssignaler. På denne måte omrammer det første elektroniske vindu i hver forskyvningsstilling bestandig bildet av den første flyvende gjenstand.

Det andre elektroniske vindu blir derimot bestandig sentrert på bildets midtpunkt, da den tilsvarende andre vindusdanner 21 ikke styres av tilleggssignalene. Betjeningspersonen kan altså med styrespaken 30 tilveiebringe slike tilleggssignaler som bevirker en slik forskyvning av bildet av den første flyvende gjenstand og det første elektroniske vindu slik at bildet av den andre flyvende gjenstand vil komme til å ligge nøyak-tig i bildets midtpunkt og i det andre elektroniske vindu. En slik tilstand er vist på fig. 2.

På fig. 2 blir bildet på bildeskjermen 4 vist. Rundt bildets midtpunkt ligger det andre elektroniske vindu, hvis ramme 42 er gjort synlig. Forskjøvet fra bildets midtpunkt vises likeledes den synlige ramme 41 til det første elektroniske vindu.

På bildeskjermen er bildet 43 av en rakett synlig, hvis spiss fremkommer i rammen 42, mens motoren, henholdsvis det varmeste punkt for de fra dysen uttredende gasser fremkommer i rammen 41. I denne situasjon måler anlegget retningen til motoren, imidlertid har betjeningspersonen ved hjelp av styrespaken 30 forskjøvet bildet på bildeskjermen 4 slik at spissen til raketten vil ligge i bildets midtpunkt. Siktlinjen 3 er altså i denne situasjon rettet mot rakettens spiss. Følgelig vil en senere omkobling av målingen fra motoren til rakettens spiss ikke forårsake noen forandring av siktlinjens retning, ingen bevegelse av bildesensoren og ingen forandring av servosystemets tilstand, dvs. for for omkobling blir det altså ikke nødvendig med noe tidsrom for en søkning etter den nye flyvende gjenstand eller for en innsving-ning av servosystemet.

Omkoblingen skjer ved betjening av en koblingsknapp

32 som befinner seg i hodet til styrepaken 30. Et trykk på koblingsknappen 32 bevirker en avbrytelse av forbindelsen mellom ledningsparene 15 og 14 samt en forbindelse av ledningsparene 11 og 14, noe som er symbolisert med den stiplede pil 33. Samtidig blir på grunn av trykket på koblingsknappen 32 de av ledningsparet 31 førte tilleggssignaler klemt til verdien null og først igjen frigitt når styrespaken 30 er bragt tilbake i ut-gangsstiliing, dvs. når tilleggssignalene likevel inntar verdien nu 11.

Ved trykk på koblingsknappen 3 2 får således servosystemet 5 sin nominelle verdi fra de andre posisjonssignaler til det andre bildeberegningssystem, slik at siktlinjen 3 nu følger den andre flyvende gjenstand. Tilleggssignalene vender tilbake til null, slik at det første elektroniske vindu kommer tilbake til bildets midtpunkt og overlagrer det andre elektroniske vindu der. Når det på koblingsknappen 3 2 utøvede trykk opphører, blir ledningsparene 15 og 14 igjen forbundet, mens forbindelsen mellom ledningsparene 11 og 14 igjen avbrytes. Da imidlertid i mel-lomtiden ledningsparet 31 ikke mer fører noen tilleggssignaler, blir de første posisjonssignaler til det første bildeberegningssystem 8 i adderingsverket 12 addert med null, dvs. ikke forand-ret, slik at servosystemet 5 ikke påpreges noen forutbestemt posisjon. Siktlinjen 2 er og blir altså rettet mot den andre flyvende gjenstand, og måleanlegget står i en beredskapstilstand for gjen-tagelse av omkoblingsmetoden til en ytterligere flyvende gjenstand, så snart dette er ønsket.

Claims (5)

1. Omkoblingsmetode for måling av to nærliggende flyvende gjenstander etter hverandre ved hjelp av et måleanlegg som omfatter et elektronisk iakttagelsessystem med bildesensor og bildeapparat, et reguleringssystem for automatisk retting av bildesensoren mot en flyvende gjenstand som skal måles og minst et første og et andre bildeberegningssystem, hvorved det i iakttagelsessystemet dannes et første elektronisk vindu, som på bildeapparatet omrammer sporet av siktlinjen, og hvor det i det første bildeberegningssystem av slike signaler i iakttagelsessystemet, som svarer til et på bildeapparatet innenfor det første vindu liggende bildepunkt, dannes et par første posisjonssignaler, som utgjør et mål for den momentane vinkelstilling i asimut og elevasjonen mellom retningen for den første flyvende gjenstand og bildesensorens siktlinje og tilføres reguleringssystemet som nominell verdi, hvorved det videre i iakttagelsessystemet dannes et andre elektronisk vindu, som posisjoneres på bildeapparatet ved hjelp av manuelt betjenbare styremidler som ramme om bildet av en andre flyvende gjenstand, og hvor det i det andre bildeberegningssystem av slike signaler i iakttagelsessystemet, som svarer til et på bildeapparatet innenfor det andre vindu liggende bildepunkt, dannes et par andre posisjonssignaler, som utgjør et mål for den momentane vinkelstilling i asimut og elevasjonen mellom retningen til den andre flyvende gjenstand og siktlinjen, og hvorved reguleringssystemets nominelle verdier kan omkobles fra paret av de første posisjonssignaler til paret av de andre posisjonssignaler, karakterisert ved at det for oppnåelsen av overensstemmelse for det andre vindu med bildet av den andre flyvende gjenstand til de første posisjonssignaler adderes et asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignal og at samtidig det første vindu forskyves på bildeapparatet om en til asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignalet svarende posisjon fra utgangsstillingen, ved hvilken det første vindu omrammer siktlinjens spor, mens det andre vindu blir i stillingen som omrammer sxktlinjens spor, og at omkoblingen foregår etter oppnåelsen av overensstemmelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at asimut-, henholdsvis elevasjonetilleggs- signalet forandres utgående fra verdien null til det respektivt tilordnede andre posisjonssignal er omtrent annulert på grunn av servosystemets reaksjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at varigheten for forandringsprosessen er vesentlig større enn reguleringssystemets tidskonstant.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en momentan posisjon for manuelt betjenbare styremidler bestemmer den respektive verdi for asimut-, henholdsvis elevasjonstilleggssignalet, hvorved i en utgangsposisjon for styremidlene begge tilleggssignaler inntar verdien null.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 og 4, karakterisert ved at de manuelt betjenbare styremidler i omkob-lingsøyeblikket forblir virkningsløse til de bringes tilbake til utgangsposisjonen.