SU1538050A1

SU1538050A1 - Устройство дл определени координат объекта

Info

Publication number: SU1538050A1
Application number: SU874359304A
Authority: SU
Inventors: Георгий Григорьевич Андриевский; Петр Владимирович Миндра; Александр Игоревич Найденко
Original assignee: Одесский Политехнический Институт
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1990-01-23

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению. Цель изобретени - повышение точности и быстродействи определени положени движущегос объекта. Если в зону обзора лазера 12 попадает движущийс объект, то на выходе блоков горизонтального 23 и вертикального наведений 24 по вл етс напр жение, пропорциональное смещению изображени объекта относительно центра фотоприемника, управл ющее двигател ми горизонтального 8 и вертикального разворотов 9, которые разворачивают принимающий объектив 15 в направлении объекта. Процессор 4 анализирует значение углов датчиков угла горизонтального 10 и вертикального разворотов 11. По значени м углов и измеренной дальности процессор 4 определ ет положение объекта. Стабилизаци амплитуд излучаемого и отраженного сигналов и обеспечение их равенства позвол ют повысить точность и быстродействие определени положени объекта за счет исключени погрешностей измерений и временной задержки измерений, св занных с флуктуаци ми амплитуды излучени в атмосфере.

Description

Изобретение относитс к приборостроению , в частности к устройствам дл определени положени подвижных объектов.

Цель изобретени - повышение точности и быстродействи определени объекта.

На фиг. 1 приведена структурна схема устройства дл определени и коррекции траектории объекта} на фиг. 2 - схема блока наведени ; на фиг. 3 схема блока стабилизации; на фиг. 4 схема генератора накачки ; на фиг. 5 пример конструктивного выполнени регул тора освещенности фотоприемника.

Устройство состоит из блока 1 обработки-информации , включающего последовательно соединенные измеритель 2 интервала времени, коммутатор 3, процессор k и накопитель 5 данных, а также радиоканал 6 передачи данных на объект, подключенный к процессору , приемопередатчик 7 оснащенного двигател ми горизонтального 8 и вертикального 9 разворотов и датчиками горизонтального 10 и вертикального 11 положений, подключенными к коммутатору 3 и включающего импульсный лазер 12 с передающим объективом 13 и- генератором И накачки, приемный объектив 15 с четырехплощадочным квадрантным фотоприемником 16, подключенный к фотоприемнику 1б предварительный четырехканальный усилитель 17, основание 18 с закрепленным на нем биморфным элементом 19 первый отрезок гибкого световода 20, концы которого закреплены около фотоприемника 16 и на биморфном элементе 19 и второго отрезка гибкого световода 21, концы которого закреплены около лазера 12 и на основании 18, и из блока 22 преобразований, включающего блок горизонтального 23 и блок верти

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кального 2k наведений, соединенные с предварительным усилителем 17 и двигател ми 8 и 9, суммирующий усилитель 25, соединенный с предварительным усилителем 17 и измерителем 2 интервала времени, и блок 26 стабилизации , соединенный с суммирующим усилителем 25, биморфным элементом 19 и управл ющим входом генератора 14 накачки, при этом синхровхо- ды блоков 23, 24 и 26 соединены с син- хровходом генератора 14 накачки.

Каждый блок 23 и 2k наведени содержит последовательно соединенные первый входной сумматор 27, первый ключ 28, первый пиковый детектор 29 и выходной вычитающий усилитель 30, выход которого соединен с соответствующим двигателем разворота, и последовательно соединенные второй входной сумматор 31, второй ключ 32 и второй пиковый детектор 33, соединенный с другим входом усилител 30, при этом входы сумматоров 27 и 31 соединены с соответствующими выходами усилител 17, а синхровходы ключей 28 и 32 подключены к синхровыходу генератора 14 накачки.

Блок 26 стабилизации содержит последовательно соединенные первый ключ 34, первый пиковый детектор 35 и первый вычитающий усилитель 36, выход которого соединен с биморфным элементом 19, последовательно соединенные второй ключ 37, второй пиковый детектор 38 и второй вычитающий усилитель 39, выход которого подключен к управл ющему входу генератора 14 накачки , и источник 40 опорного напр жени , соединенный с другими входами усилителей 36 и 39, при этом входы ключей 34 и 37 соединены с выходом усилител 25, а синхровходы ключей подключены к синхровходу генератора 14 накачки.

Генератор 1 накачки состоит из накопительного конденсатора 41, зар дной цепи 42 в виде резистора, соединенного с выходом усилител 36,

1538050

Блоки наведени 23 и 2k анализируют соотношени амплитуд импульсов на выходах усилител 17 (распределение светового потока по площадкам фотоключа 43, включенного между конденса- 5 приемника) и формируют напр жени ,

тором 41 и лазером 12, и задающего импульсного генератора 44, соединенного с синхровходами ключей 28,32,34, 37 и 43.

Основание 18 (фиг.5) неподвижно закреплено в приемопередатчике. Би- морфный элемент 19 с помощью кронштейна 45 установлен на основании и представл ет собой две скрепленные (спа нные или склеенные) пластины из пьезокерамики, например типа ЦТС 19 или ЦТС 23 с металлизированными поверхност ми (5), причем скреплены одноименными поверхност ми (векторы поперечной пол ризации направлены в противоположные стороны), а металлизированные поверхности (обкладки) со- (единены с выходом усилител 36.

Отрезок гибкого световода 20 пропущен через цанговый зажим 46, .закрепленный на основании 18, внутренний конец отрезка 20 закреплен на би10

15

пропорциональные углам отклонени объекта от оси приемопередатчика по вертикали и горизонтали (работа блоков 23 и 24 на&едени совместно с квадрантным фотоприемником аналогична работе блоков нормировани известного устройства. Напр жени отклонени поступают на двигатели 8 и 9, которые разворачивают приемопередатчик до совмещени его оптической оси с объектом, при движении которого блоки 23 и 24 с двигател ми 8 и 9 обеспечивают сопровождение оптической осью приемопередатчика объекта по азимуту и углу места.

Часть энергии излучени лазера 12 через отрезки световода 20 и 21 поступают на фотоприемник, а выходные им- 25 пульсы усилител 17 суммируютс усилителем 25. Таким образом, на выходе усилител 25 следуют как излученные, так и отраженные импульсы, далее отступающие на измеритель 2 интервала

20

морфном элементе 19 скобой 47, а наружный конец закреплен около фотопри- -JQ времени, который преобразует врем емника, например, таким же зажимом.распространени импульса до объекта

Второй отрезок гибкого световода 21и обратно (интервал времени между импропущен через другой цанговый зажимпульсами), в числовой эквивалент рас48 , закрепленный на основании, торецсто ни до объекта.

его внутреннего конца приближен соос-Коммутатор 3 поочередно вводит инно к торцу внутреннего конца отрезка 35 формацию о рассто нии от измерител

2 и об угловом положении объекта от датчиков 10 и 11 в процессор 4, который по рассто нию, азимуту и углу места вычисл ет пространственные коор20 с зазором 0,1-0,2 мм, а наружный конец закреплен около лазера.

Устройство работает следующим образом .

40

Задающий генератор 44 с посто нной частотой замыкает ключ 43, и конденсатор 41 разр жаетс на лазер 12, который излучает световые импульсы.

В промежутках между импульсами кон-денсатор 41 зар жаетс через резистор импульс от генерат ора 44 замыкает 42 до выходного напр жени усилите-ключ 34 и размыкает ключ 37, в осталь

динаты объекта.

Суммарные импульсы с выхода усилител 25 поступают на входы ключей 34 и 37 блока 26 стабилизации. Во врем излучени светового импульса синхроное врем ключ 34 разомкнут, а ключ 37 замкнут. Таким образом, на детектор 35 поступают только излученные импульсы, а на детектор 38 только отраженные. Детекторы преобразуют импульсы в пропорциональные их амплитуде напр жени , и на входы усилителей 36 и 39 поступают напр жени , про порциональные амплитудам излученных и отраженных импульсов, соответственно , которые сравниваютс с величиной напр жени опорного источника 40.

л 39. Световые импульсы через объектив 13 освещают объект, и отраженные от него световые импульсы через объектив 15 поступают на фотоприемник 16, в котором преобразуютс в электрические и усиливаютс усилителем 17. Приемный объектив 15 формирует на фотоприемнике 16 изображение объекта, смещение которого относительно центра фотоприемника пропорционально углу отклонени объекта относительно оптической оси приемопередатчика.

1538050

Блоки наведени 23 и 2k анализируют соотношени амплитуд импульсов на выходах усилител 17 (распределение светового потока по площадкам фотоа- 5 приемника) и формируют напр жени ,

Часть энергии излучени лазера 12 через отрезки световода 20 и 21 поступают на фотоприемник, а выходные им- пульсы усилител 17 суммируютс усилителем 25. Таким образом, на выходе усилител 25 следуют как излученные, так и отраженные импульсы, далее отступающие на измеритель 2 интервала

времени, который преобразует врем распространени импульса до объекта

2 и об угловом положении объекта от датчиков 10 и 11 в процессор 4, который по рассто нию, азимуту и углу места вычисл ет пространственные коор

динаты объекта.

Суммарные импульсы с выхода усилител 25 поступают на входы ключей 34 и 37 блока 26 стабилизации. Во врем излучени светового импульса синхроимпульс от генерат ора 44 замыкает ключ 34 и размыкает ключ 37, в осталь

0

5

ное врем ключ 34 разомкнут, а ключ 37 замкнут. Таким образом, на детектор 35 поступают только излученные импульсы, а на детектор 38 только отраженные. Детекторы преобразуют импульсы в пропорциональные их амплитуде напр жени , и на входы усилителей 36 и 39 поступают напр жени , пропорциональные амплитудам излученных и отраженных импульсов, соответственно , которые сравниваютс с величиной напр жени опорного источника 40.

Усилитель 39 регулирует напр жение зар да конденсатора 1, определ ющее мощность излучени лазера, чем стремитс обеспечить амплитуду отраженных импульсов на выходе усилител 25 пропорциональной величине опорного напр жени . Этим достигаетс независимость амплитуды отраженных импульсов на фотоприемнике от степени затухани и флуктуации световых импульсов в атмосфере.

Под действием выходного напр жени усилител 36 одна пластина би- морфного элемента 19 удлин етс , дру- га укорачиваетс , а элемент 19 в целом изгибаетс (5) в функции подводимого к обкладкам напр жени , чем смещает торец отрезка световода 20 относительно торца 21 (фиг.5) и ослабл ет величину подводимого к фотоприемнику светового потока от лазера, так как уменьшаетс площадь пересечени торцовых поверхностей.

Усилитель 36, изгиба элемент 19, стермитс обеспечить амплитуду излученных импульсов на выходе усилител 25 пропорциональной величине того же опорного напр жени , чем достигаетс независимость амплитуды излученного импульса на фотоприемнике от величины мощности излучени лазера. Таким образом , постигаетс стабилизаци и равенство амплитуд излученных и отраженных импульсов на входе измерите- л 2 интервала времени, а также независимость амплитуд отраженных импульсов на входах блоков наведени от затухани и флуктуации в атмосфере.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл определени координат объекта, содержащее двигатели

горизонтального и вертикального раз ворота, датчики углов горизонтального и вертикального разворотов, им

10

20

15 25

3Q 35 40

45

пульсный лазер с передающим объективом и генератором накачки, фотоприемник с приемным объективом, предварительный -канальный усилитель, сумми- тующий усилитель, блок горизонтального наведени , блок вертикального наведени , блок стабилизации, регул тор освещенности фотоприемника, закрепленный на неподвижном основании и последовательно соединенные измеритель интервала времени, коммутатор и процессор, выходы датчиков углов соединены с дополнительными входами коммутатора, лазер соединен с фотоприемником световодом, входы предварительного усилител соединены с соответствующими выходами фотоприемникаj, входы суммирующего усилител и соответствующие входы блоков горизонтального и вертикального наведений соединены с соответствующими выходами предварительного усилител , соответствующие входы блока стабилизации соединены с выходом суммирующего усилител и синхровыходом генератора накачки , а выход соединен с регул тором освещенности, вход измерител интервала времени соединен с выходом суммирующего усилител , дополнительные входы блоков горизонтального и вертикального наведений соединены с синхровыходом генератора накачки, (9 их выходы соединены соответственно с двигател ми горизонтального и вертикального разворотов, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, генератор накачки выполнен с управл ющим входом, а блок стабилизации выполнен с дополнительным выходом, соединенным между собой, световод выполнен гибким в виде двух оптически сопр женных отрезков, а регул тор освещенности фотоприемника выполнен в виде биморфного элемента, причем один из сопр женных концов световода закреплен на биморфном элементе , а другой - на основании.

41

SYN

# SL

фиг. 2

ФиеЗ

W

12

й

Ь

18

21

го

47

Фиг. 5