RU2565608C1

RU2565608C1 - Altimeter of airborne vehicle

Info

Publication number: RU2565608C1
Application number: RU2014119046/07A
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Григорьев; Владимир Валентинович Зайцев; Евгений Иванович Шабаков
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-10-20

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: altimeter includes an RS trigger and each measuring unit of inclined distance includes the second key the output of which is connected to the control input of a light-sensitive device with charge coupling of the measuring unit of inclined distance. The information input of the second key serves as the first input of the measuring unit of inclined distance, the second input of which is represented by the control input of the key, the third input of the measuring unit of inclined distance is represented by the input of a power source that is controllable, and the second output of each measuring unit of inclined distance is represented by the output of a pulse counter, with that, R input of the RS trigger is connected to the second output of the first measuring unit of inclined distance, and S input of the RS trigger is connected to the second output of the second measuring unit of inclined distance, the third input of which is connected parallel to R output of the RS trigger with the second input of the first measuring unit of inclined distance, the third input of which is connected parallel to S input of the RS trigger to the second input of the second measuring unit of inclined distance.

EFFECT: enlarging the range of measured altitudes of an airborne vehicle.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения высоты полета летательного аппарата (ЛА).The invention relates to the field of measurement technology and can be used to determine the flight altitude of an aircraft (LA).

Устройства для автоматического измерения высоты полета ЛА известны. Наиболее часто для измерения высоты полета используют радиолокаторы, работающие в СВЧ диапазоне [1]. Точность работы радиовысотомеров составляет единицы процентов и уменьшается с уменьшением высоты. Особенно большие погрешности в работе радиолокационных высотомеров наблюдаются при сверхмалых высотах полета (десятки метров), имеющих место при посадке, взлете, выполнении монтажных работ на вертолете, управлении полетом беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Поэтому на сверхмалых высотах радиолокационные высотомеры не находят применения. Для работы на сверхмалых высотах предложены некогерентные рентгеновские измерители малых высот [2, 3], принцип действия которых основан на выделении максимума обратно рассеянных квантов, регистрируемых детектором. Основными недостатками устройств [2, 3] являются: во-первых, невысокая точность измерения высоты, что связано с широкой диаграммой направленности излучения рентгеновского передатчика, доходящей до 80°; во-вторых, в негативном воздействии рентгеновского излучения со средней энергией 60 кэВ в телесном угле до 80° на все живые организмы, что требует принятия специальных защитных мер как для людей, размещаемых на летательном аппарате, так и людей, возможно, находящихся на отражающей поверхности; в-третьих, в относительно большом энергопотреблении. Указанные недостатки в значительной степени устранены в высотомере летательного аппарата [4]. Известное устройство [4] состоит из двух оптико-электронных измерителей наклонной дальности с применением фокусирующих оптических объективов, позволяющих уменьшить ширину диафрагмы направленности до десятков угловых минут, что снижает энергетические затраты и повышает точность измерения высоты. В каждом измерителе наклонной дальности в задней фокальной плоскости первого объектива размещен светоизлучатель, подключенный к блоку питания, а в задней фокальной плоскости второго объектива размещен светочувствительный линейный прибор с зарядовой связью (ЛПЗС), состоящий из N светочувствительных ячеек. Управляет работой светочувствительного ЛПЗС генератор сдвиговых импульсов. Счетчик импульсов фиксирует номер считываемого светочувствительной ячейки ЛПЗС. Информационный выход ЛПЗС через пороговый усилитель подключен к управляющему входу ключа. В том случае, когда с ЛПЗС считывается видеосигнал изображения подстилающей поверхности, освещенной светоизлучателем, на выходе порогового усилителя формируется импульс, который открывает ключ, и показание счетчика импульсов переписывается в регистр памяти. Блок вычисления дальности по номеру светочувствительной ячейки ЛПЗС и известному базовому расстоянию рассчитывает наклонную дальность до освещенной излучателем точки подстилающей поверхности. Эта наклонная дальность зависит как от высоты Н полета ЛА, так и от угла β атаки ЛА (Фиг. 1). Для определения высоты полета в устройстве применено два измерителя наклонной дальности, разнесенных на базовое расстояние L (Фиг. 1). Полученные результаты с выхода каждого блока измерения наклонной дальности одновременно поступают на соответствующие информационные входы блока вычитания, где осуществляется расчет разности между измеренными расстояниями. С выхода блока вычитания результат поступает на вход блока вычисления угла тангажа. При этом информация о расстоянии между блоками измерения наклонной дальности L записывается заранее на этапе юстировки и настройки высотомера в блок памяти. Эти данные подаются на вход блока вычисления sinpβ. С выхода блока вычисления sinβ и входа блока памяти информация поступает на соответствующие входы первого блока умножения, где происходит расчет разности высот нахождения относительно Земли блоков измерения наклонной дальности. Сигнал с входа блока вычитания и сигнал с выхода блока измерения наклонной дальности поступает на соответствующие входы блока деления. В блоке сложения к результату, полученному с входа блока деления, прибавляется единица. На входы второго блока умножения поступают результаты соответственно с блока умножения и блока сложения. Во втором блоке умножения рассчитывается конечная высота Н, значение которой подается на регистратор в требуемой форме.Devices for automatically measuring aircraft altitude are known. Most often, radars operating in the microwave range are used to measure flight altitude [1]. The accuracy of radio altimeters is a few percent and decreases with decreasing altitude. Particularly large errors in the operation of radar altimeters are observed at extremely low altitudes (tens of meters) that occur during landing, take-off, installation work on a helicopter, and flight control of an unmanned aerial vehicle (UAV). Therefore, at very low altitudes, radar altimeters are not used. To work at very low altitudes, incoherent low-level X-ray meters have been proposed [2, 3], the principle of which is based on the detection of the maximum of backscattered quanta recorded by the detector. The main disadvantages of the devices [2, 3] are: firstly, the low accuracy of height measurement, which is associated with a wide radiation pattern of the x-ray transmitter, reaching 80 °; secondly, in the negative effect of x-rays with an average energy of 60 keV in a solid angle of up to 80 ° on all living organisms, which requires special protective measures for both people on the aircraft and people who may be on a reflective surface ; thirdly, in relatively high power consumption. These shortcomings are largely eliminated in the altimeter of the aircraft [4]. The known device [4] consists of two optoelectronic measuring devices of inclined range using focusing optical lenses, which can reduce the width of the aperture to dozens of arc minutes, which reduces energy costs and improves the accuracy of height measurement. A light emitter connected to the power supply unit is located in each oblique range meter in the rear focal plane of the first lens, and a charge-sensitive linear sensing device (LPS) consisting of N photosensitive cells is placed in the rear focal plane of the second lens. The photosensitive LPSS is controlled by a shear pulse generator. The pulse counter records the number of the readable photosensitive LPSS cell. The information output of the LPS through a threshold amplifier is connected to the control input of the key. In the case when the video signal of the image of the underlying surface illuminated by the light emitter is read from the LPS, a pulse is generated at the output of the threshold amplifier, which opens the key, and the reading of the pulse counter is written to the memory register. The range calculation unit by the number of the LPSS photosensitive cell and the known base distance calculates the slant range to the point of the underlying surface illuminated by the emitter. This slant range depends on both the flight height H of the aircraft and the angle of attack β of the aircraft (Fig. 1). To determine the flight altitude in the device, two oblique range meters are used, spaced at the base distance L (Fig. 1). The results obtained from the output of each slant range measuring unit simultaneously arrive at the corresponding information inputs of the subtraction unit, where the difference between the measured distances is calculated. From the output of the subtraction block, the result is input to the pitch angle calculation block. In this case, information about the distance between the slant range measuring units L is recorded in advance at the stage of adjustment and adjustment of the altimeter in the memory unit. This data is fed to the input of the sinpβ calculation unit. From the output of the sinβ computation unit and the input of the memory unit, the information goes to the corresponding inputs of the first multiplication unit, where the calculation of the difference in the heights of the inclined range measuring units relative to the Earth is performed. The signal from the input of the subtraction unit and the signal from the output of the slant range measuring unit are supplied to the corresponding inputs of the division unit. In the addition block, one is added to the result obtained from the input of the division block. The inputs of the second multiplication block receive the results, respectively, from the multiplication block and the addition block. In the second block of multiplication, the final height H is calculated, the value of which is supplied to the recorder in the required form.

Высотомер летательного аппарата [4] может быть выбран в качестве технического решения, наиболее близкого к заявляемому.The altimeter of the aircraft [4] can be selected as the technical solution closest to the claimed one.

Особенность функционирования известного устройства [4] состоит в том, что при его размещении на малоразмерных ЛА, например БПЛА, не удается разнести блоки измерения наклонной дальности на значительные расстояния L, превышающие габаритные размеры самого ЛА и составляющие единицы метров. Поэтому при работе устройства на относительно больших высотах в десятки метров поля зрения блоков измерения наклонной дальности будут пересекаться. Это приведет к тому, что на светочувствительную поверхность ЛПЗС первого блока измерения наклонной дальности будет спроецирован световой поток от светоизлучателя второго блока измерения наклонной дальности и наоборот, на ЛПЗС второго блока измерения наклонной дальности может попасть световое пятно от светоизлучателя первого блока измерения наклонной дальности. В результате может быть рассчитано ошибочное значение высоты полета Н ЛА. Для устранения указанных ошибок в известном устройстве необходимо ограничивать максимально возможную измеряемую высоту условием обеспечения неперекрывания полей зрения блоков измерения наклонной дальности. В общем случае максимально возможная измеряемая высота Н пропорциональна значению базового расстояния L. Поэтому наибольшие ограничения по максимально возможной измеряемой высоте Н будут накладываться при размещении устройства на малогабаритных БПЛА.A feature of the functioning of the known device [4] is that when it is placed on small aircraft, such as UAVs, it is not possible to separate the slant range measuring units over significant distances L, exceeding the overall dimensions of the aircraft itself and amounting to units of meters. Therefore, when the device is operating at relatively high altitudes of tens of meters, the field of view of the slant range measurement units will intersect. This will lead to the fact that the light flux from the light emitter of the second oblique range measuring unit will be projected onto the photosensitive surface of the LPS of the first oblique range measuring unit and vice versa, a light spot from the light emitter of the first oblique range measuring unit can be projected onto the LPS of the second oblique range measuring unit. As a result, the erroneous value of the flight altitude N LA can be calculated. To eliminate these errors in the known device, it is necessary to limit the maximum possible measured height by the condition of ensuring non-overlapping fields of view of slant range measuring units. In the general case, the maximum possible measured height H is proportional to the value of the base distance L. Therefore, the greatest restrictions on the maximum possible measured height H will be imposed when the device is placed on a small UAV.

Таким образом, недостаток известного высотомера летательного аппарата состоит в относительно малом диапазоне измеряемых высот, вызванном ограничением максимально возможной измеряемой высоты.Thus, the disadvantage of the known altimeter of the aircraft is the relatively small range of measured heights caused by the limitation of the maximum possible measured height.

Цель настоящего предложения состоит в расширении диапазона измеряемых высот летательного аппарата.The purpose of this proposal is to expand the range of measured aircraft heights.

Поставленная цель достигается тем, что каждый из двух блоков измерения наклонной дальности освещает земную поверхность поочередно, например первый блок измерения наклонной дальности излучает световой поток и регистрирует его изображение на подстилающей поверхности в тот промежуток времени, когда считывается информация с ЛПЗС второго блока измерения наклонной дальности и, следовательно, этот ЛПЗС не реагирует на освещение его светочувствительной поверхности. Для реализации этого в устройство дополнительно введен RS триггер, каждый блок измерения наклонной дальности дополнен вторым ключом, а каждый блок питания выполнен управляемым, вход управления блока питания служит третьим входом соответствующего блока измерения наклонной дальности, первым и вторым входом которого служат соответствующие входы второго ключа соответствующего блока измерения наклонной дальности. Синхронизацию работы светоизлучателей и ЛПЗС осуществляет RS триггер. В момент окончания считывания информации с ЛПЗС в одном из блоков измерения наклонной дальности, например в первом, импульс выхода старшего разряда соответствующего счетчика импульсов поступает на R вход RS триггера, переводя его в противоположное устойчивое состояние. В результате на его $\bar{Q}$

выходе сигнал будет отсутствовать, а на выходе Q начинает действовать сигнал логической «1». Этот сигнал открывает второй ключ второго блока измерения наклонной дальности и соответствующий ЛПЗС переводится из светочувствительного режима в режим считывания информации. Одновременно этот же сигнал через управляемый блок питания первого измерителя наклонной дальности включает соответствующий светоизлучатель, и соответствующий ЛПЗС начинает преобразовывать световой поток в зарядовые пакеты. Одновременно ЛПЗС второго измерителя наклонной дальности переводится через соответствующий второй ключ в режим считывания информации, и поэтому на паразитный световой поток, возможно попадающий от работающего светоизлучателя первого блока измерения наклонной дальности, не реагирует. По окончании считывания информации с ЛПЗС второго блока измерения наклонной дальности импульс с выхода старшего разряда соответствующего счетчика импульсов поступает на S вход RS триггера, переводя его противоположное состояние: на Q выходе будет действовать нулевой сигнал и светоизлучатель первого блока измерения наклонной дальности отключится, а на Q выходе будет действовать сигнал логической «1», который включит светоизлучатель второго блока измерения наклонной дальности и через второй ключ первого блока измерения наклонной дальности переведет ЛПЗС первого блока измерения дальности из светочувствительного режима в режим считывания информации. Благодаря такой противофазной работе блоков измерения наклонной дальности исключается возможность паразитной засветки светочувствительной поверхности ЛПЗС в одном из блоков измерения наклонной дальности за счет светового потока от светоизлучателя другого блока измерения наклонной дальности. Это позволяет исключить ложные измерения на относительно больших высотах полета ЛА и увеличить тем самым максимально возможные значения измеряемой дальности.This goal is achieved in that each of the two slant range measuring units illuminates the earth's surface in turn, for example, the first slant range measurement unit emits a luminous flux and registers its image on the underlying surface at that time when information is read from the LPS of the second slant range measurement unit and therefore, this LPS does not respond to the illumination of its photosensitive surface. To implement this, an RS trigger is additionally introduced into the device, each inclined range measuring unit is supplemented with a second key, and each power supply unit is controllable, the power supply control input serves as the third input of the corresponding inclined range measuring unit, the first and second input of which are the corresponding inputs of the second key of the corresponding inclined range measuring unit. The synchronization of the light emitters and LPS is carried out by the RS trigger. At the time of the end of reading information from the LPS in one of the slant range measuring units, for example, in the first, the output pulse of the highest bit of the corresponding pulse counter is fed to the R input of the RS trigger, translating it into the opposite stable state. As a result on his

\bar{Q}

there will be no signal at the output, and at the output Q, the logical 1 signal starts to act. This signal opens the second key of the second slant range measuring unit and the corresponding LPS is transferred from the photosensitive mode to the information reading mode. At the same time, the same signal through the controlled power supply unit of the first oblique range meter turns on the corresponding light emitter, and the corresponding LPS starts converting the light flux into charge packets. At the same time, the LPS of the second oblique range meter is transferred through the corresponding second key to the information reading mode, and therefore does not respond to stray light flux, possibly coming from the working light emitter of the first oblique range measuring unit. At the end of reading information from the LPS of the second block for measuring the inclined range, the pulse from the output of the highest bit of the corresponding pulse counter is fed to the S input of the RS trigger, translating its opposite state: the zero signal will act on the Q output and the light emitter of the first block for measuring the inclined range will turn off, and on Q the logical signal “1” will act on the output, which will turn on the light emitter of the second inclined range measuring unit and, through the second key of the first inclined measuring unit, ti translate LPZS first distance measuring unit from the photosensitive mode information reading mode. Thanks to this out-of-phase operation of slant range measuring units, the possibility of spurious illumination of the LPSS photosensitive surface in one of the slope range measuring units due to the light flux from the light emitter of the other slant range measuring unit is excluded. This eliminates false measurements at relatively high altitudes of the aircraft and thereby increases the maximum possible values of the measured range.

Структурная схема устройства представлена на Фиг.2. Устройство содержит два идентичных блока: первый блок измерения наклонной дальности 1 и второй блок измерения наклонной дальности 2, которые разнесены один относительно другого на расстояние L (Фиг. 1). Каждый из блоков измерения наклонной дальности 1 и 2 содержат объективы 3 и 4, расположенные в одной плоскости и разнесенные на базовое расстояние I, светоизлучатель 5, управляемый блок питания 6, линейный прибор с зарядовой связью 7, пороговый усилитель 8, ключ 9, регистр памяти 10, счетчик импульсов 11, блок вычисления наклонной дальности 12 и второй ключ 13. Каждый линейный прибор с зарядовой связью 7 предназначен для преобразования светового потока, падающего на светочувствительную поверхность, в зарядовые пакеты в режиме фотопреобразования, и дальнейшего преобразования в режиме считывания в электрический сигнал. Оптические оси объективов 3 и 4 ориентированы в сторону поверхности Земли и размещены в одной плоскости. В задней фокальной плоскости объектива 3 помещен светоизлучатель 5, который подключен к выходу управляемого блока питания 6. В задней фокальной плоскости объектива 4 помещен линейный прибор с зарядовой связью 7. Линейный прибор с зарядовой связью 7 состоит из N-числа светочувствительных ячеек. Структура линейного прибора с зарядовой связью 7 размещена в плоскости, образуемой оптическими осями объективов 3 и 4. Выход линейного прибора с зарядовой связью 7 через пороговый усилитель 8 подключен к управляющему входу ключа 9. Ключ 9 своим информационным выходом подключен к входу регистра памяти 10, а информационным входом - к выходу счетчика импульсов 11. Регистр памяти 10 своим выходом подключен к блоку вычисления дальности 12. Счетчик импульсов 11 своим входом соединен с выходом второго ключа 13 и управляющим входом линейного прибора с зарядовой связью 7, а своим выходом старшего разряда подключен к управляющему входу регистра памяти 10. Первым выходом блока измерения наклонной дальности 1 или 2 является выход соответствующего блока вычисления дальности 12, вторым выходом каждого блока измерения наклонной дальности 1 или 2 служит выход старшего разряда счетчика импульсов 11, информационный вход второго ключа 13 служит первым входом соответствующего блока измерения наклонной дальности 1 или 2, вторым входом которого служит управляющий вход соответствующего ключа 13, а третьим входом блока измерения наклонной дальности служит вход соответствующего управляемого блока питания 6. Выход каждого блока измерения наклонной дальности 1 и 2 подключен к соответствующему входу блока вычитания 14. Блок вычитания 14 своим выходом подключен к первому входу блока вычисления угла тангажа 15. Блок вычисления угла тангажа 15 своим выходом подключен к входу блока вычисления sinβ 16. Блок памяти 17 своим выходом подключен ко второму входу блока вычисления угла тангажа 15 и ко второму входу первого блока умножения 18. Блок вычисления sinβ 16 своим выходом подключен к первому входу первого блока умножения 18. Блок деления 19 своим выходом подключен к входу блока сложения 20, первым информационным входом подключен к выходу блока вычитания 14, а вторым информационным входом подключен к выходу второго блока измерения наклонной дальности 2. Блок сложения 20 своим выходом подключен к входу второго блока умножения 21, выходом соединенного с входом регистратора 22. Второй информационный вход второго блока умножения 21 подключен к выходу первого блока умножения 18. Управляющий выход синхрогенератора 23 подключен к входу генератора сдвиговых импульсов 24, входу блока вычитания 14, входу блока вычисления угла тангажа 15, входу блока вычисления sinβ 16, входу первого блока умножения 18, входу блока деления 19, входу блока сложения 20, входу второго блока умножения 21. Первый вход каждого блока измерения наклонной дальности 1 и 2 соединен с выходом генератора сдвиговых импульсов 24. Второй вход блока измерения наклонной дальности 1 и 2 подключен соответственно к $\bar{Q}$

и Q выходу RS триггера 25. Кроме того,

\bar{Q}

выход RS триггера 25 соединен с третьим входом второго блока измерения наклонной дальности 2, a Q выход RS триггера 25 подключен к третьему входу первого блока измерения наклонной дальности 1, вторым выходом соединенным с R входом RS триггера 25, S вход которого соединен с вторым выходом второго блока измерения наклонной дальности 2.The block diagram of the device shown in Fig.2. The device contains two identical units: the first unit for measuring the inclined range 1 and the second unit for measuring the inclined range 2, which are spaced one relative to the other by a distance L (Fig. 1). Each of the inclined range measuring units 1 and 2 contains lenses 3 and 4 located in the same plane and spaced by the base distance I, a light emitter 5, a controllable power supply 6, a line device with charge coupling 7, a threshold amplifier 8, a key 9, a memory register 10, a pulse counter 11, an inclined range calculation unit 12, and a second key 13. Each linear device with charge coupling 7 is designed to convert the light flux incident on the photosensitive surface into charge packets in the photoconversion mode, and lneyshego conversion in read mode into an electrical signal. The optical axis of the lenses 3 and 4 are oriented toward the Earth's surface and are placed in the same plane. A light emitter 5 is placed in the rear focal plane of the lens 3, which is connected to the output of the controlled power supply 6. In the rear focal plane of the lens 4, a charge-coupled line device 7 is placed. The charge-coupled line device 7 consists of an N-number of photosensitive cells. The structure of the linear device with charge coupling 7 is placed in the plane formed by the optical axes of the lenses 3 and 4. The output of the linear device with charge coupling 7 is connected through a threshold amplifier 8 to the control input of key 9. The key 9 is connected to the input of memory register 10 by its information output, and information input - to the output of the pulse counter 11. The memory register 10 is connected with its output to the range calculation unit 12. The pulse counter 11 is connected to the output of the second key 13 and the control input of the linear device with a charge communication 7, and its high-order output is connected to the control input of the memory register 10. The first output of the inclined range measuring unit 1 or 2 is the output of the corresponding range calculation unit 12, the second output of each inclined range measuring unit 1 or 2 is the high-order output of the pulse counter 11, the information input of the second key 13 serves as the first input of the corresponding unit for measuring inclined range 1 or 2, the second input of which is the control input of the corresponding key 13, and the third input the house of the inclined range measuring unit is the input of the corresponding controlled power supply 6. The output of each inclined range measuring unit 1 and 2 is connected to the corresponding input of the subtraction unit 14. The subtraction unit 14 is connected with its output to the first input of the pitch angle calculation unit 15. Pitch angle calculation unit 15 its output is connected to the input of the calculation unit sinβ 16. The memory unit 17 is connected to the second input of the calculation unit of the pitch angle 15 and to the second input of the first multiplication unit 18. The calculation unit sinβ 16 is the output is connected to the first input of the first multiplication unit 18. The division unit 19 is connected by its output to the input of the addition unit 20, the first information input is connected to the output of the subtraction unit 14, and the second information input is connected to the output of the second inclined range measuring unit 2. Addition unit 20 of its own the output is connected to the input of the second block of multiplication 21, the output connected to the input of the recorder 22. The second information input of the second block of multiplication 21 is connected to the output of the first block of multiplication 18. The control output of the clock RA 23 is connected to the input of the shear pulse generator 24, the input of the subtraction unit 14, the input of the pitch angle calculation unit 15, the input of the sinβ calculation unit 16, the input of the first multiplication unit 18, the input of the division unit 19, the input of the addition unit 20, the input of the second multiplication unit 21. The first input of each slant range measurement unit 1 and 2 is connected to the output of the shear pulse generator 24. The second input of the slope range measurement unit 1 and 2 is connected respectively to

\bar{Q}

and Q to the RS trigger output 25. In addition,

\bar{Q}

trigger RS output 25 is connected to the third input of the second slant range measurement unit 2, a Q trigger RS output 25 is connected to the third input of the first slant range measurement unit 1, the second output connected to the RS input of trigger 25, the S input of which is connected to the second output of the second inclined range measuring unit 2.

Работает устройство следующим образом. В процессе работы устройства RS триггер 25 может находится в одном из двух устойчивых состояний. Пусть, для определенности, RS триггер 25 находится в условно «нулевом» состоянии, когда на его Q выходе действует сигнал логической «1», а на его $\bar{Q}$

выходе сигнала нет. Сигнал логической «1» открывает второй ключ 13 в первом блоке измерения наклонной дальности 1, включая тем самым соответствующий линейный прибор с зарядовой связью 7 в режим считывания и, одновременно, поступая на вход управляемого блока питания 6 второго блока измерения наклонной дальности 2, включает соответствующий светоизлучатель 5. При этом аналогичный светоизлучатель 5 в первом блоке измерения наклонной дальности не включен, так как на вход его управляемого блока питания 6 с выхода RS триггера 25 сигнал не поступает. Световой поток от светоизлучателя 5 второго блока измерения наклонной дальности 2 фокусируется соответствующим объективом 3 в виде узкого пучка на поверхности Земли. Отраженный от поверхности Земли световой поток объективом 4 проецируется на линейный прибор с зарядовой связью 7 первого блока измерения наклонной дальности 1. Размер светочувствительной ячейки поверхности линейного прибора с зарядовой связью 7 выбирается соизмеримым с размером светового пятна от светоизлучателя 5. В режиме фотопреобразования под воздействием светового потока в каждой ячейке линейного прибора с зарядовой связью 7 образуются зарядовые пакеты. В момент, когда заканчивается считывание информации с линейного прибора с зарядовой связью 7 на первом блоке измерения наклонной дальности 1 соответствующий счетчик импульсов 11 переполняется и на выходе его старшего разряда начинает действовать сигнал логической «1», который поступая на R вход RS триггега 25 переводит его во второе устойчивое состояние. В результате на его

\bar{Q}

выходе сигнал пропадет, а на Q выходе начнет действовать сигнал логической «1», который откроет второй ключ 13 второго блока измерения наклонной дальности 2 и переведет линейный прибор с зарядовой связью 7 из режима фотопреобразования в режим считывания. Одновременно этот сигнал включит светоизлучатель 5 первого блока измерения наклонной дальности 1 через соответствующий управляемый блок питания 6. Отсутствие сигнала на

\bar{Q}

выходе RS триггера 25 приведет к выключению светоизлучателя 5 второго блока измерения наклонной дальности 2 через соответствующий управляемый блок питания 6 и к закрытию второго ключа 13 первого блока измерения наклонной дальности 1, что завершит режим считывания с соответствующего линейного прибора с зарядовой связью 7. В режиме считывания на линейный прибор с зарядовой связью 7 второго блока измерения наклонной дальности 2 через открытый соответствующий второй ключ 13 начинают поступать сдвиговые импульсы с генератора сдвиговых импульсов 24, осуществляя считывание зарядовых пакетов и их преобразование в напряжение. С момента начала считывания информации с линейного прибора с зарядовой связью 7 счетчик импульсов 11 начинает подсчет числа импульсов, сформированных генератором сдвиговых импульсов 24. Световой поток, отраженный от поверхности Земли, содержит составляющие от естественного фона и освещенности от светоизлучателя 5. Яркость светового пятна от светоизлучателя 5 выбирается значительно больше естественной яркости фона за счет запаса мощности управляемого блока питания 6. Этим обуславливается форма зафиксированного на линейном приборе с зарядовой связью 7 сигнала. Максимум полученного сигнала соответствует световому потоку от светоизлучателя 5. Во втором блоке измерения наклонной дальности 2 считанная с линейного прибора с зарядовой связью 7 информация поступает на пороговый усилитель 8. Величина порога выбирается такой, чтобы отделить сигнал светоизлучателя 5 от общего видеосигнала изображения подстилающей поверхности. При превышении интенсивностью сигнала заданного порогового значения пороговый усилитель 8 подает управляющий сигнал на ключ 9, вследствие чего ключ 9 замыкается. Информация о текущем количестве импульсов, то есть о номере светочувствительной ячейки линейного прибора с зарядовой связью 7, с информационного выхода счетчика импульсов 11 через ключ 9 поступает на информационный вход регистра памяти 10. При этом количество импульсов, зарегистрированное счетчиком импульсов 11, соответствует номеру светочувствительной ячейки i линейного прибора с зарядовой связью 7, в которой зарегистрирована интенсивность излучения, превышающая естественную освещенность подстилающей поверхности. Ключ 9 размыкается в момент начала считывания информации с очередной светочувствительной ячейки линейного прибора с зарядовой связью 7, то есть после прихода в счетчик импульсов 11 очередного входного импульса. При увеличении или уменьшении высоты соответственно изменяется угол между оптической осью объектива 3 и лучом визирования объектива 4. Соответственно меняется и номер ячейки i=(1…N) линейного прибора с зарядовой связью 7, на которую объективом 4 фокусируется световой поток от светоизлучателя 5. Максимальное значение N счетчика импульсов 11 равно количеству ячеек в линейном приборе с зарядовой связью 7. При завершении считывания информации с линейного прибора с зарядовой связью 7 второго блока измерения наклонной дальности 2 старший разряд соответствующего счетчика импульсов 11 заполняется, и с выхода старшего разряда подается управляющий сигнал на S вход RS триггера 25, переводя RS триггер 25 в первое устойчивое состояние, и на управляющий вход регистра памяти 10. Информация с регистра памяти 10 подается на информационный вход блока вычисления дальности 12, где осуществляется расчет дальности. Расчет дальности в каждом блоке измерения наклонной дальности 1 и 2 производится по известному базовому расстоянию I между оптическими осями объективов 3 и 4, фокусному расстоянию объектива 4 и номеру ячейки i, в которой был зафиксирован максимум. Полученные результаты с выхода каждого блока измерения наклонной дальности 1 и 2 поступают на соответствующие информационные входы блока вычитания 14, где осуществляется расчет разности между измеренными расстояниямиThe device operates as follows. During the operation of the RS device, the trigger 25 may be in one of two stable states. Let, for definiteness, RS trigger 25 be in a conditionally “zero” state when a logical “1” signal acts on its Q output, and on its

\bar{Q}

there is no signal output. Logical signal “1” opens the second key 13 in the first block for measuring the inclined range 1, thereby including the corresponding linear device with charge coupling 7 in the reading mode and, simultaneously, entering the input of the controlled power supply unit 6 of the second block for measuring the inclined range 2, turns on the corresponding light emitter 5. At the same time, a similar light emitter 5 in the first block for measuring oblique range is not turned on, since the signal does not arrive at the input of its controlled power supply 6 from the output of trigger 25 of the RS. The luminous flux from the light emitter 5 of the second inclined range measuring unit 2 is focused by the corresponding lens 3 in the form of a narrow beam on the surface of the Earth. The light flux reflected from the Earth’s surface by the lens 4 is projected onto a linear device with charge coupling 7 of the first oblique range measuring unit 1. The size of the photosensitive cell of the surface of a linear device with charge coupling 7 is selected commensurate with the size of the light spot from the light emitter 5. In the photoconversion mode under the influence of the light flux charge cells are formed in each cell of the charge-coupled linear device 7. At the moment when the reading of information from the charge-coupled line device 7 at the first inclined range measuring unit 1 ends, the corresponding pulse counter 11 is overflowed and the logical signal “1” starts to act at the output of its senior discharge, which transfers it to the R input of trigger 25 transfers it into the second steady state. As a result on his

\bar{Q}

the signal will disappear at the output, and the logic signal “1” will start to act on the Q output, which will open the second key 13 of the second inclined range measuring unit 2 and transfer the linear device with charge coupling 7 from the photoconversion mode to the read mode. At the same time, this signal will turn on the light emitter 5 of the first block for measuring the slant range 1 through the corresponding controlled power supply 6. The absence of a signal on

\bar{Q}

the RS output of the trigger 25 will turn off the light emitter 5 of the second oblique range measuring unit 2 through the corresponding controlled power supply unit 6 and close the second key 13 of the first oblique range measuring unit 1, which will end the reading mode from the corresponding linear device with charge coupling 7. In the reading mode shear pulses from the shear pulse generator begin to arrive on the linear device with charge coupling 7 of the second block for measuring the slant range 2 through the corresponding open second key 13 24, by reading the charge packets and converting them into voltage. From the moment the information is read from a charge-coupled linear device 7, the pulse counter 11 starts counting the number of pulses generated by the shear pulse generator 24. The light flux reflected from the Earth's surface contains components from the natural background and illumination from the light emitter 5. The brightness of the light spot from the light emitter 5, much greater than the natural brightness of the background is selected due to the power reserve of the controlled power supply 6. This determines the shape of the charge recorded on the linear device dow link 7 signal. The maximum of the received signal corresponds to the luminous flux from the light emitter 5. In the second oblique range measuring unit 2, the information read from the charge-coupled linear device 7 is fed to the threshold amplifier 8. The threshold value is selected so as to separate the light emitter 5 from the total image signal of the underlying surface. If the signal intensity exceeds a predetermined threshold value, the threshold amplifier 8 supplies a control signal to the key 9, as a result of which the key 9 closes. Information about the current number of pulses, that is, about the number of the photosensitive cell of the linear device with charge coupling 7, from the information output of the pulse counter 11 through the key 9 goes to the information input of the memory register 10. The number of pulses registered by the pulse counter 11 corresponds to the number of the photosensitive cell i of a charge-coupled linear device 7 in which the radiation intensity is recorded that exceeds the natural illumination of the underlying surface. The key 9 opens when the information is read from the next photosensitive cell of the linear device with charge coupling 7, that is, after the next input pulse arrives at the pulse counter 11. When increasing or decreasing the height, the angle between the optical axis of the lens 3 and the beam of sight of the lens 4 changes accordingly. The cell number i = (1 ... N) of the linear device with charge coupling 7, on which the light flux from the light emitter 5 is focused, changes accordingly. the value of N of the pulse counter 11 is equal to the number of cells in the charge-coupled linear device 7. Upon completion of reading information from the charge-coupled linear device 7 of the second inclined range measuring unit 2, the senior discharge with the corresponding pulse counter 11 is filled, and a control signal is supplied from the high-order output to the S input of the RS flip-flop 25, transferring the RS flip-flop 25 to the first stable state, and to the control input of the memory register 10. Information from the memory register 10 is fed to the information input of the range calculation unit 12, where the calculation of the range. The range calculation in each slant range measuring unit 1 and 2 is made according to the known base distance I between the optical axes of the lenses 3 and 4, the focal length of the lens 4 and the cell number i, in which the maximum was recorded. The results obtained from the output of each slant range measurement unit 1 and 2 are fed to the corresponding information inputs of the subtraction unit 14, where the difference between the measured distances is calculated

А-В=С,A-B = C,

где А - сигнал, пропорциональный расстоянию, измеренному первым блоком измерения наклонной дальности 1;where A is a signal proportional to the distance measured by the first slant range measuring unit 1;

В - сигнал, пропорциональный расстоянию, измеренному вторым блоком измерения наклонной дальности 2;B is a signal proportional to the distance measured by the second inclined range measuring unit 2;

С - разность сигналов А и В.C is the difference of signals A and B.

С выхода блока вычитания 14 результат поступает на вход блока вычисления угла тангажа 15. При этом информация о расстояния между блоками измерения наклонной дальности 1 и 2 записывается заранее в блок памяти 17. Эти данные подаются на вход блока вычисления sinβ 16. С выхода блока вычисления sinβ 16 и входа блока памяти 17 информация поступает на соответствующие входы первого блока умножения 18, где происходит расчет разности высот нахождения относительно Земли блоков измерения наклонной дальности 1 и 2. Сигнал с входа блока вычитания 14 и сигнал с выхода блока измерения наклонной дальности 2 поступает на соответствующие входы блока деления 19, где рассчитывается частное (В/(А-В)). В блоке сложения 20 к результату, полученному с входа блока деления 19, прибавляется единица. На входы блока второго умножения 21 поступают результаты соответственно с первого блока умножения 18 и блока сложения 20. Во втором блоке умножения 21 рассчитывается конечная высота, значение которой подается на регистратор 22. Синхронную работу блоков измерения наклонной дальности 1 и 2, блока вычитания 14, блока вычисления угла тангажа 15, блока вычисления sinβ 16, первого блока умножения 18, блока деления 19, блока сложения 20, второго блока умножения 21 обеспечивает синхрогенератор 23.From the output of the subtraction unit 14, the result is fed to the input of the pitch angle calculating unit 15. In this case, information about the distance between the inclined range measuring units 1 and 2 is recorded in advance in the memory unit 17. These data are fed to the input of the sinβ 16 calculation unit. 16 and the input of the memory unit 17, the information is supplied to the corresponding inputs of the first multiplication unit 18, where the calculation of the difference in the heights of the slopes 1 and 2 relative to the Earth is measured. The signal from the input of the subtraction unit 14 and the signal from the output a slant range measurement unit 2 is fed to respective inputs of the division unit 19 where the calculated quotient (B / (A-B)). In addition block 20, a unit is added to the result obtained from the input of division block 19. The inputs of the second multiplication block 21 receive the results, respectively, from the first multiplication block 18 and the addition block 20. In the second multiplication block 21, the final height is calculated, the value of which is supplied to the recorder 22. The synchronous operation of the slant measuring units 1 and 2, the subtraction block 14, the block calculating the pitch angle 15, the calculation unit sinβ 16, the first multiplication unit 18, the division unit 19, the addition unit 20, the second multiplication unit 21 provides the clock generator 23.

Источники информацииInformation sources

1. Колчинский В.Е. и др. Доплеровские устройства и системы навигации. М.: Сов. радио, 1975, с. 45.1. Kolchinsky V.E. and other Doppler devices and navigation systems. M .: Sov. Radio, 1975, p. 45.

2. Герчиков Ф.Л. Управляемое рентгеновское излучение в приборостроении. М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 57.2. Gerchikov F.L. Controlled X-ray radiation in instrument making. M .: Energoatomizdat, 1987, p. 57.

3. Лопота В.А., Половко С.А., Смирнова Н.В., Спасский Б.А., Юревич Е.И. Способ измерения малых высот и устройство для его осуществления. Патент RU 2032919 S1, G01S 17/66, 13/64. Опубликован 10.04.1995.3. Lopota V.A., Polovko S.A., Smirnova N.V., Spassky B.A., Yurevich E.I. A method of measuring small heights and a device for its implementation. Patent RU 2032919 S1, G01S 17/66, 13/64. Published on April 10, 1995.

4. Вахмистров А.В., Ковалев Д.И., Шабаков Е.И. Высотомер летательного аппарата. Патент RU 2253880 C1, G01S 13/91, 17/08. Опубликован 10.06.2005.4. Vakhmistrov A.V., Kovalev D.I., Shabakov E.I. Altimeter Aircraft. Patent RU 2253880 C1, G01S 13/91, 17/08. Published June 10, 2005.

Claims

The altimeter of the aircraft, containing the first and second oblique range measuring units, a recorder, a memory unit, a clock generator, a shear pulse generator, a series subtraction unit, a pitch angle calculation unit, a sinβ calculation unit and a first multiplication unit, as well as a serial division unit, a unit addition and a second multiplication unit, wherein the output of each slant range measuring unit is connected to the corresponding input of the subtraction unit, the output connected to the first input of the division unit, the second input of which is connected to the output of one of the inclined range measuring units, while the output of the synchro generator is connected respectively to the control input of the first multiplication unit, to the control input of the addition unit, the control input of the division unit, the control input of the second multiplication unit, the control input of the sinβ calculation unit, control the input of the pitch angle calculation unit, the control input of the subtraction unit and the control input of the shear pulse generator, the output connected to the first input of the first and second of the inclined range measuring units, the first and second inclined range measuring units being spaced one relative to the other by the base distance L, the output of the memory unit is connected to the second information input of the pitch angle calculation unit and the second information input of the first multiplication unit, the output connected to the second information input of the second multiplication unit, the output connected to the input of the registrar, and each unit for measuring the slant range is made in the form of the first and second lenses, the optical axis to separated by a base distance I and oriented in the direction of the earth’s surface, connected in series with a threshold amplifier, a key and a range calculator, as well as a pulse counter, a power supply, a light emitter and a charge-sensitive linear device, with a light emitter located in the rear focal plane of the first lens and in the rear focal plane of the second lens there is a photosensitive linear device with charge coupling, the output connected to the input of the threshold force the control input connected to the input of the pulse counter, the output of which is connected to the control input of the key, and the high-order output is connected to the control input of the memory register, while the output of the power supply is connected to the input of the light emitter, while the output of the first and second oblique range measuring units there is a corresponding range calculation unit, characterized in that an RS trigger is additionally introduced, and a second key is additionally entered into each inclined range calculation unit and a second and three there are two inputs and a second output, with the output of the shear pulse generator connected to the first input of each slant range measuring unit, the second input of the first slant range measuring unit connected in parallel with the third input of the second slope measuring unit to

\bar{Q}

the RS output of the trigger, the Q output of which is connected to the second input of the second inclined range measuring unit and the third input of the first inclined range measuring unit, the second output of which is connected to the R input of the RS trigger, the S input of which is connected to the second output of the second inclined range measuring unit, while the output of the second key in each slant range measuring unit is connected to the control input of the corresponding linear device with charge coupling and the information input of the corresponding pulse counter, the output is older the discharge of which serves as the second output of the corresponding slant range measuring unit, and the second key information input serves as the first input of the slant range measuring unit, the second input of which is the control input of the corresponding second key, and the input of the corresponding power supply unit serves as the third input of each slant range measuring unit, made manageable.