Система для определения координат объектов местности
СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ МЕСТНОСТИ, содержащая передатчик сколлимированного луча : лазерного и:злученйя с устройством круговой развертки луча и приемное устройство, включакицее преобразователь излучения передатчика, выход которого соединен с входом согласующего блока, и два счетчика импульсрв, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с .целью повыщения точности определения координат объектов местности, в нее введены два дополнительных передатчика сколлимированных лучей лазерного излучения с устройством круговой развертки лучей и три модулятора,выт ходы которых соединены с входами соответствующих передатчиков сколлими-. рованных лучей лазерного излучения, а в приемное устройство введены три разделительных фильтра, три формирователя временных интервалов, три формирователя счетньпс импульсов, дополнительный счетчик импульсов, формирователь импульса управления, электрон-; ные часы, генератор тактовых импульсов , блок управления записью показаний электронных часов, три блока управления записью измеренных временных интервалов и регистрирующий блок,при этом выход согласующего блока соединен с входамитрех paзjE eлитeльныx фильтров, выход первого разделительного фильтра соединен с входом формирователя импульса управления к с первым .и вторым входами соответственно nepBoroi и третьего формирователей временных: интервалов, выход второго разделительного фильтра соединен с первым и вторьм входами соответственно второго и первого формирователей временных интервалов, а выход третьего разделительного фильтра соединен с первым и вторым входами соответственно третьего и второго формирователей временных интервалов,.выходы формироS вателей временных интервалов через (Л соответствующие формирователи счетных импульсов соединены с входами соответствующих счетчиков импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронных часов и вторыми входами первого,второго третьего формирователей счетных импульсов , а выход формирователя импуль-. са управления соединен с управляющим входом управления записью показаний электронных часов, другой вход блока управления записью показаний электронных часов соединен с выходом электронных часов, а в| 1ходы.блока управления записью показаний электронных часов соединены с первым входом регистрирующего блока и управляющим входом первого блока управления записью измеренных временных интервалов , выходы счетчиков импульсов через соответствующие блоки управления записью измеренных временных интервалов соединены с вторым, трет,ьим и четвертым входами регистрирующего блока, а
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН, SU„2 548
А (51) 4 G 01 S 1/54
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ 6ССР
R0.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3232382/18-09 (22) 07.01. 81 (46) 23.08.88. Бюл. У 31 (71) Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (72) А.П. Иванов, В.В. Изосимов, В.В. Яхман и В.П. Антонов (53) 621.396.96(088.8) (56) Патент CIIIA 11р 37.14657, кл. G 01 S 1/54, опублик. 30.01.73 ° е (54) (57) СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ МЕСТНОСТИ, содержащая передатчик сколлимированного луча
:лазерного излучения с устройством круговой развертки луча и приемное устройство, включающее преобразова . тель излучения передатчика, выход которого соединен с входом согласующего блока, и два счетчика импульсов, отличающаяся тем, что, с .целью повышения точности определения координат объектов местности, в нее введены два дополнительных передатчика сколлимированных лучей лазерного излучения с устройством круговой развертки лучей и три модулятора,вы-. ходы которых соединены с входами соответствующих передатчиков сколлими-. рованных лучей лазерного излучения, а в приемное устройство введены три разделительных фильтра,. три формирователя временных интервалов, три формирователя счетных импульсов, допол-. нительный счетчик импульсов, формирователь импульса управления, электрон-: ные часы, генератор тактовых импульсов, блок управления записью показаний электронных часов, три блока уп- равления записью измеренных временных интервалов и регистрирующий блок,при этом выход согласующего блока соединен с входами трех разделительных фильтров, выход первого разделительного фильтра соединен с входом формирователя импульса управления и с первым .и вторым входами соответственно первого. и третьего формирователей временных интервалов, выход второго разделительного фильтра соединен с первым и вторым входами соответственно второго и первого формирователей временных интервалов, а выход третьего разделительного фильтра соединен с первым и вторым входами соответственно третьего и второго формирователей временных интервалов, выходы формиро- щ вателей временных интервалов через соответствувыие формирователи счетных Q) импульсов соединены с входами соответствующих счетчиков импульсов, при этом выход генератора тактовых импуль- ф сов соединен с входом электронных часов и вторыми входами первого, второго третьего формирователей счетных импульсов,а выход формирователяимпуль-. са управления соединен с управляющим входом блока управления записью показаний электронных часов, другой вход р блока управления записью показаний. электронных часов соединен с выходом электронных часов, а вь ходы .блока унравления записью показаний электрон- . ных часов соединены с первым входом регистрирующего блока и управляющим входом первого блока управления записью измеренных временных интервалов, выходы счетчиков импульсов через соответствующие блоки управления записью измеренных временных интервалов соединены с вторым, третьим и четвертым входамй регистрирующего блока, а
1026548 второй выход первого блока управления записью измеренных временных интервалов соединен с вторым входом второго блока управления записью иэИзобретение относится к навигационным системам и может использоваться при определении геодезических координат объектов местности при производстве топографических работ.
Известна система для определения координат объектов местности, содержащая передатчик сколлимированного луча лазерного излучения с устройством круговой развертки луча и приемное устройство, включающее преобразователь излучения передатчика, выход которого. соединен с входом согласующего блока, и два счетчика. Система позволяет определять координаты объектов местности независимо от метео-. рологических условий и отсутствия прямой видимости между объектами местности
Однако эта система не обеспечивает достаточной точности определения координат объектов местности при расстояниях между передатчиком лазерного излучателя и приемников более 100iS0 м.
Цель изобретения — повышение точности определения координат объектов местности.
Для этого в систему для определения координат объектов местности, содержащую передатчик сколлимированного луча лазерного излучения с устройством круговой развертки луча и .приемное устройство, включающее пре- образователь излучения передатчика, выход которого соединен с входом согласующего блока, и два счетчика импульсов, введены два дополнительных передатчика сколлимированных лучей лазерного излучения с устройствами круговой развертки лучей и три модулятора, выходы которых соединены с входами соответствующих передатчиков сколлимированных лучей лазерного излучения, а в приемное устройство введены три разделительных фильтра, меренных временных интервалов, второй выход которого соедине. с вторым входом третьего блока управления записью измеренных временных интервалов. три формирователя временных интервалов, три формирователя счетных импульсов, дополнительный счетчик импульсов, формирователь импульса уп5 равления, электронные часы, генератор тактовых импульсов, блок управления, записью показаний электронных часов, три блока управления записью измеренных временных интервалов и регистрирующий блок, при этом выход согласующего блока соединен с входами трех разделительных фильтров, выход первого разделительного фильтра соединен с входом формирователя импульса управления и с первым и вторым входами соответственно первого и третьего формирователей временных интервалов, выход второго разделительного фильтра соединен с первым и вторым входами
20 соответственно второго и первого формирователей временных интервалов, а выход третьего разделительного фильтра соединен с первым и вторым входами соответственно третьего и второго формирователей временных интервалов, выходы формирователей временных интервалов через соответствующие формирователи счетных импульсов соединены с входами соответствующих счетчиков
30 импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронных часов и вторыми-входами первого, второго и третьего формирователей счетных импульсов, а выход
35 формиРователя импульса управления соединен с управляющим входом блока управления записью показаний электронных часов, другой вход блока управления записью показаний электрон4Q ных часов соединен с выходом электронных часов; а выходы блока управления записью показаний электронных часов соединены с первым входом регистрирующего блока и управляющим входом
45 первог блока управления записью измеренных временных интервалов, выходы
10265 счетчиков импульсов через соответствующие блоки управления записью измеренных временных интервалов соединены с вторым, третьим и четвертым входами регистрирующего блока, а второй
5 выход первого блока управления записью измеренных временных интервалов соединен с вторым входом второго блока управления записью измеренных вре- 1р менных интервалов, второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока управления записью измеренных временных интервалов.
На фиг. 1 приведена блок-схема 15 системы для определения координат объектов местности; на фиг. 2 — схе- . ма определения угла при определяемом объекте; на фиг. 3 — схема установки на местности системы для определения 20 координат объекта.
Система для определения координат объектов местности (фиг. 1) содержит три передатчика 1, 2, 3 сколлимированных лучей 4, 5, 6 лазерного излучения и приемное устройство 7, включающее преобразователь 8 излучения передатчика, согласующий блок 9, три разделительных фильтра 10, 11, 12, формирователь 13 импульса уп- 30 равления, три формирователя 14, 15, l6 временных интервалов, генератор
17 тактовых импульсов, три формирователя 18, 19, 20 тактовых импульсов, электронные часы 21, три счетчика
22, 23, 24 импульсов, блок 25 управления записью показаний электронных часов, три блока 26, 27, 28 управлеHHH записью измеренных временных интервалов, регистрирующий блок 29, 4р устройства 30, 31, 32 круговой развертки лучей и модуляторы 33, 34,35, Система . работает следующим образом.
Лазерное излучение передатчика 1 45 модулируется сигналом с частотой f с помощью модулятора 33, излучение передатчика 2 модулируется сигналом с частотой Е с помощью модулятора
34, а излучение передатчика 3 — сигналом с частотой f с помощью модуля9 тора 35. Модулирующие частоты, выбираются близкими по спектру с условием устойчивого разделения их в приемном устройстве. Преобразователь 8 приемного устройства 7 имеет круговую диаграмму направленности.
Полоса пропускания согласующего блока
9 достаточно широка для прохождения
48 спектра модулирующих частот передатчиков 1, 2 и 3. Разделительный фильтр .
10 настроен на частоту модуляции f< излучения передатчика 1, разделительный фильтр 11 настроен на частоту модуляции f2 излучения передатчика 2, а разделительный фильтр 12 — на частоту модуляции f3 излучения передатчика 3. Формирователь 13 импульса управления вырабатывает импульсный сигнал, задержанный на величину длительности записи временного интервала, измеренного счетчиком 24 импульсЬв. Длительность импульса управления выбирается с учетом времени, необходимого для записи показаний электронных часов 21. Генератор 17 тактовых импульсов обеспечивает стабильность
-ь частоты на хуже чем 10 . Регистрирующий блок 29 позволяет записывать любое значение показаний счетчиков
22, 23, 24 и электронных часов 21.
Сколлимированные лучи 4, 5, 6 йередатчиков 1, 2 и 3, вращаясь с определенной частотой и фазой по горизонту, пересекают приемное устройство 7, установленное на любом объекте местности, например в точке A (фиг. 3). Принятые преобразователем
8 сигналы, пройдя через согласующий блок 9, поступают на входы разделительных фильтров 10, 11 и 12. Сигнал от передатчика 1 выделится на выходе разделительного. фильтра 10 в виде импульса, с помощью которого формируется импульс управления записи показаний электронных часов в формирователе 13 и включается счетчик 22 импульсов, который ведет, счет поступающих с генератора 17 через формирователь 18 счетных импульсов. Сигнал с передатчика 2 выделится на выходе разделительного фильтра 11 в виде импульса, с помощью которого выключается счетчик 22 и включается счетчик
23. Сигнал с передатчика 3 выделится на выходе разделительного фильтра 12 также в .виде импульса, с помощью которого выключается счетчик 23 и включается счетчик.24. Для выключения счетчика 24 необходим вторичный приход сигнала от передатчика 1. Таким образом в счетчике 22 измеряется временной интервал между приходом лучей
4 и 5 передатчиков ) и 2 (, ), в счетчике 23 измеряется временной интервал между приходом лучей 5 и Ь передатчиков 2 и 3 (), а в счетчи5 10265 ке 24 измеряется «реме<«1<ой интервал между приходом JT,. T< TT 6 и 4 передатчик ков 3 и 1 (<э,). Одновременно с этим сформированный уиравляющии импульс с выхода формирователя 13, поступив на
5 управляющий вход блока 25, даст разрешение на запись показаний электронных часов 21. При этом формирователь
13 импульса управления формирует управляющим импульс задержанным на время, необходимое для записи показаний
< временного интервала <, . Величина задержки постоянна и легко учитывается путем введения поправки в зафикси- 15 рованное значение показаний электронных часов..Блок 25 управления записью показаний электронных часоа по окончании записи формирует управляющий
/ импульс, который подается на управ- 2О ляющий вход блока 26 и разрешает запись на технический носитель регистрирующего блока 29 измеренного врег менного интервала <.<г ири завершении счета в счетчике импульсов 22. Блок 25
26 управления записью ири завершении записи временного интервала 4<г формирует управляющий импульс, который подается на управляющий вХод блока
27 и разрешает запись на технический носитель регистрирующего блока 29 измеренного временного интервала суу г при завершении счета в счетчике 23-, а блок 27 управления записью по окон чании процесса записи временного ин<
35 тервала с формирует управляющий импульс, который подается на управляющий вход блока 28 и разрешает запись на технический носитель регистрирующего блока 29 измеренного временного 4О интервала 49, ио окончании счета в счетчике 24. Таким образом на магнитную ленту блока ?9 заиисываются показания электронных часов 21 на момент прихода сигнала с передатчика 1, 45 а также измеренный временной интервал с,г, затем измерс нный временной ин(< тервал сг и сз . По окончании процесса записи цикл измерений может быть повторен многократно на любом другом объекте. Аналогичным образом ведут измерения и на других Объектах местности. Г1агнитную ленту с зарегистрированными данными вв одят и ЭВГ1 и обрабатывают.
Углы при Опорных то <ках Определяют следующим обре:<»1.
Например, l«<1«l! . 2 СРеДством Раз ве11TI,T)Ill ltl1Я Цв Ух с к 0!1JIII мированных лучей 4 и 5 передатчиков 1 и 2, установленнь<х на двух точках месткости. С помощью приемного устройства 7, установлен<<ого 1га точке А, регистрируют моменты прохождения лучей 4 и 5, вращаюп<ихся с одинаковой частотой иг . В мо <ент вклк<чения передатчиков 1 и 2 лучи 4 и 5 занимали о положение tt и F (начальнь<е фазы опорЯ ных плоскостей). Для удобства .. вывода произведем некоторые дополни< тельные построения: выполним параллельный перенос в точку установки передатчика 2 направления <г<<" луча 4 и продолжим луч 5. Найдем временной интервал между моментами прихода лучей 5 и 4 на приемное устройство, установленное в точке А 4 4 4 Я4 Я 4 л где t u t . . — — моменты прихода лучей 4 и 5 на приемное устройство в точке A. Выразим угол А,через измеренный временной интервал гс 4 и начальную о разность фаз ь 9, . В соответствии с фиг. 2 можно записать с-4 с 4 <4 с,= с (2) где 44 — временной интервал, соэтветствующий повороту луча 4 от направления .<
4 - временной интервал, соответствующий повороту луча 5 от о начального направления <г до направления на тачку А. 4 4 г4
