Устройство определения местоположения объекта

 

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА содержащее пространственную антенную решетку из N приемных элементов и блок определения максимального сигнала, отличающееся тем, 4TOi с целью повышения точности определения ориентации объекта в пространстве, введены блок нормировки, последовательно соединенные блок определения минимального сигнала, блок векторного вычитания , блок вычисления дальности, а также первый и второй блоки памяти и блок векторного суммирования, причем N выходов пространственной антенной решетки соединены с соответствующими входами блока нормировки, N-1 выходов блока нормировки соединены с соответствующими входами блоков определения максимального и минимального сигналов , первый и второй выходы блока определения максимального сигнала соединены соответственно с первым входом блока векторного суммирования и входом первого блока памяти, а первый и второй выходы первого блока памяти соединены со вторым и третьим входа- i ми блоков векторного суммирования и вычитания, вход второго блока памяти соединен со вторым выходом блока определения минимального сигнала, а его первый и второй выходы - с четвертым и пятым входами блоков векО ) торного вычитания и суммирования, первые выходы блоков определения максимального и минимального сигнала соединены с шес.тыми входами соответственно блоков векторного вычитания и суммирования, второй выход блока векторного вычитания и выход блока векторного суммирования соедине- . ны соответственно со вторым и третьим входами блока вычисления даль--: ности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1110294 (594 G01 Я 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М Я)

®gpss ñ.<у»р1q с ! д

1 (21) 3509297/18-09 (22) 03.11.82 (46) 07.04 ° 87. Бюл. 11» 13 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физиологии им. И.П.Павлова (72) В.1»1.Гусев и Б.В.Крылов (53) 621.396.96(088.8) (56) Принципы навигации. М., Воениздат, 1968, с. 312, Патент США 1Ф 4131873, кл. G Ol $ 3/80, опублик. 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее пространственную антенную решетку из N приемных элементов и блок определения максимального сигнала, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения ориентации объекта в пространстве, введены блок нормировки, последовательно соединенные, блок определения минимально-го сигнала, блок векторного вычитания, блок вычисления дальности, а также первый и второй блоки памяти и блок векторного суммирования, причем

N выходов пространственной антенной решетки соединены с соответствующими входами блока нормировки, N-1 выходов блока нормировки соединены с соответствующими входами блоков определения максимального и минимального сигналов, первый и второй выходы блока определения максимального сигнала сое-. динены соответственно с первым входом блока векторного суммирования и входом первого блока памяти, а первый и второй выходы первого блока памяти соединены со вторым и третьим входами блоков векторного суммирования и вычитания, вход второго блока па" мяти соединен со вторым выходом блока определения минимального сигнала, а его первый и второй выходы - с четвертым и пятым входами блоков векторного вычитания и суммирования, первые выходы блоков определения максимального и минимального сигнала соединены с шестыми входами соответственно блоков векторного вычитания и суммирования, второй выход блока векторного вычитания и выход блока векторного суммирования соедине- . ны соответственно со вторым и третьим входами блока вычисления дальности.

1110294

Изобретение Относится к области измерительной техники, в частности, может быть использовано при исследо-, вании поведения живых биологических объектов в проводящей среде (морской воде).

Известно устройство, состоящее из нескольких разнесенных в пространстве приемников и блока совместной обработки результатов измерений направлений на объект °

Однако известное устройство не позволяет определить ориентацию объекта в пространстве.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство определения местоположения объекта, содержащее пространственную антенную решетку из N приемных элементов и блок определения максимального сигнала.

Однако известное устройство не позволяет с достаточной точностью определить ориентацию объекта в пространстве.

Цель изобретения — повышение точности определения ориентации объекта в пространстве.

Для этого в устройство определения местоположения объекта, содержащее пространственную антенную решетку из N приемных элементов и блок определения максимального сигнала, введен блок нормировки, последовательно соединенные блок определения минимального сигнала, блок .векторного вычитания, блок вычисления дальности, а также первый и второй блоки памяти и блок векторного суммирования, причем N выходов пространст-, венной антенной решетки соединены с соответствующими входами блока нормировки, N-1 выходов блока нормировки соединены с соответствующими входами блоков определения максимального и минимального сигналов, первый и второй выходы блока определения максимального сигнала соединены соответственно с первым входом блока век-. торного суммирования и входом первого блока памяти, а первый и второй выходы первого блока памяти соединены со вторым и третьим входами блоков векторного суммирования и вычитания, вход второго блока памяти соединен со вторым выходом блока определения минимального сигнала, а его первый и второй выходы — с четвертым и пятым входами блоков векторного вычитания и суммирования, первые входы . блоков определения максимального и минимального сигнала соединены с шес5 тыми входами соответственно блоков векторного вычитания и суммирования, второй выход блока векторного вычитания и выход блока векторного суммирования соединены соответственно со вторым и третьим входами блока вычисления дальности.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства определения местоположения объекта; на фиг.2 — пример выполнения блока вычисления дальности.

Предложенное устройство содержит пространственную антенную решетку 1, блок 2 нормировки, блок 3 определения максимального сигнала, блок 4 определения минимального сигнала, первый и второй блоки S памяти, блок 6 векторного суммирования, блок 7 векторного вычитания и блок 8 вычисления дальности.

Блок 8 вычисления дальности (фиг.2) содержит нелинейный преобразователь 9, сумматор 10, инвертор

11 и интегратор 12.

На фиг.1 Q ..,,q, В, Р— угловые координаты местоположения и ориентации объекта в сферических координа— тах.

Устройство работает следующим образом, Изобретение основывается на том экспериментальном факте, что любое живое существо имеет между своими р0 крайними точками тела определенную разность потенциалов и будучи помещенным в проводящую среду (напри/ мер в морскую воду) индуцирует вокруг себя электрическое поле токов

45 растекания. Зквипотенциальные линии этого поля на удалении порядка размеров тела животного имеют характер распределения потенциала, аналогичный распределению потенциала диполя в вакууме с максимальной разностью потенциалов до 0,1: В.

Распределение потенциалов в проводящей среде, индуцируемое биологическим объектом, воспринимается

55 приемными элементами пространственной антенной решетки 1 и передается связанному с каждым приемным элементом блоку 2 нормировки, в котором осуществляются операции взятия раз25

3 111029 ности потенциалов между каждой из точек на поверхности сферы и ее центром определения среднеквадратического значения этих разностей потенциалов и деление каждой такой разности на вычисленное среднеквадратичное значение. Сигналы с выхода блока 2 нормировки направляются одновременно в блоки 3 и 4 определения максимального и минимального сигналов, в ко- 10 торых определяется точка из поверхности пространственной антенной решетки 1, соответствующая максимальному и минимальному принятым сигналам.

Положение выбранной точки, кодируе- 15 мое, например, номером х места на сфере, направляется по второму выходу этих блоков в блоки 5 памяти, в которых по известному порядку нумерации приемных элементов пространст- 20 венной антенной решетки 1 формируют на выходе соответствующие угловые координаты этих элементов в сферической системе координат.

Сигналы, выбранные блоками 3 и 4 определения максимального и минимального сигналов, передаются далее на блоки 6 и 7 векторного сложения и вычитания соответственно, кроме того, 30 на них поступают сигналы с выхода,, блоков памяти, соответствующие угловым координатам максимального и минимального сигналов. Блоки 6 и 7 векторного суммирования и вычитания реа- 35 лизуют известные преобразования сигналов векторного сложения и вычитания в сферической системе координат.

На выходе блоков 6 и 7 образуются векторные сигналы, содержащие три 40 компоненты: модуль вектора и два угла его ориентации в сферической системе координат, причем на выходе блока 6 образуется векторный сигнал суммы максимального и минимального 45 принятых сигналов, и на выходе блока 7 — векторный сигнал тех же сиг4 4 налов. Полученные на выходе блоков 6 и 7 векторные сигналы подаются в

t блок .8 вычисления дальности, в последнем используется сигнал модуля векторной суммы с двух углов ориентации (в горизонтальной и вертикальной плоскостях) векторной разности.

В этом же блоке предусмотрен ввод исходных данных (длина эквивалентного диполя исследуемого биологического объекта). В блоке 8 вычисления дальности дальность до объекта определяют по формуле

S - D(g) — А(() (1 — 2cos В cos Р), где S — модуль векторной суммы максимального и минимального сигналов и сигналов, соответствующих угловым координатам;

R — R — дальности до объекта

У ! — длина эквивалентного диполя объекта;

Ф-- оценка угловой координаты ориентации объекта в горизонтальной плоскости

8 — оценка угловой координаты.. ориентации объекта в вертикальной плоскости;

D((), A(() — экспериментальные аппроксимирующие зависимости:D(()

= 20/(; A(() =0,6(1-0,286().

Помимо тех преимуществ, которые предоставляет предлагаемое устройство при наблюдении за биологическими объектами в пассивном режиме определения их местоположения и ориентации в пространстве, следует отметить, что это устройство избирательно выделяет лишь живые биологические объекты, поскольку только они обладают электрическим полем, аналогичным электрическому полю диполя. Любые другие объекты, внешне похожие на изучаемый биологический объект, либо неживые, не будут восприниматься устройством.

1110294

1110294

4Ptlg.2

Редактор П.Горькова Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1230/! Тираж 731 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,. r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4