Устройство для измерения параметров движения объекта

 

Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения параметров движения и может быть использовано в системах наземной навигации для определения координат наземных объектов. Целью изобретения является повышение надежности устройства. При движении устройства входное изображение от первого походу движения объектива 1 через открытый затвор 2, зеркало б, преобразователь 8. светофильтр 9 и вращатель 10 поступает на транспарант 11. Световой поток, промодулированный входным изображением на транспаранте 11; поступает на мультиплексор 12 и проектируется с его выхода на матрицу 13 N масок , на каждой из которых записана одна из анализирующих функций. Световое распределение на выходе каждой маски интегрируется канальной линзой из матрицы 14 N линз и регистрируется канальным фотодетектором из матрицы 15 N фотодетекторов. Изображение от второго по ходу движения объектива 4 через затвор 5. зеркало 7, преобразователь 8. светофильтр 9 и вращатель 10 поступает на транспарант 11 и далее проходит то же путь, что и первое изображение. Вычисленное в корреляторе 16 значение корреляционной функции позволяет определить в блоке 17 определения параметров движения скорость и путь движения объекта . 3 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 P3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802281/10 (22) 15.01.90 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (72) А.Л.Денисевич, В.М.Камышный и В.И.Кинщак (53) 531.767(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1422160, кл. G 01 P 3/36, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения параметров движения и может быть использовано в системах наземной навигации для определения координат наземных объектов. Целью изобретения является повышение надежности устройства. При движении устройства входное иэображение от первого по ходу движения обьектива 1 через открытый затвор 2, зеркало 6, преобразователь 8, светофильто,, Я2„, 1704093 А1

9 и вращатель 10 поступает на транспарант

11. Световой поток, промодулированный входным изображением на транспаранте

11; поступает на мультиплексор 12 и проектируется с его выхода на матрицу 13 N масок, на каждой из которых записана одна из анализирующих функций. Световое распределение на выходе каждой маски интегрируется канальной линзой из матрицы 14

Й линз и регистрируется канальным фотодетектором из матрицы 15 N фотодетекторов.

Иэображение от второго по ходу движения объектива 4 через затвор 5. зеркало 7, преобразователь 8, светофильтр 9 и вращатель

10 поступает на транспарант 11 и далее проходит то же путь. что и первое иэображение.

Вычисленное в корреляторе 16 значение корреляционной функции позволяет определить в блоке 17 определения параметров движения скорость и путь движения обьекта. 3 ил.

1704093

30

40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах наземной навигации для определения координат подвижных объектов, Известно устройство для измерения параметров движения, содержащее два объектива, расположенные на известном один расстоянии другого, двухкоординатный дефлектор, расположенный на входе второго объектива, и последовательно расположенные на одной оптической оси преобразователь оптического изображения, светофильтр, вращатель изображения, транспарант, мультиплексор, матрица N аналитических оптических масок, матрица

N канальных линз, матрица N канальных фотодетекторов, а также двухканальный корректор, блок определения параметров движения и блок управления, причем входы матрицы фотодетекторов соединены с N первыми и N вторыми входами двухканального коррелятора, выход которого подключен к четвертому входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами корректора, третий выход блока определения параметров движения соединен с входом блока управления, первый и второй входы которого связаны с первым и вторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с первым и вторым входами блока определения параметров движения соответственно, третий вход блока управления соединен с электрическим входом вращателя иэображения и с третьим входом блока определения параметров движения, пятый вход которого соединен с электрическим входом устройства, а четвертый и пятый выходы блс;а определения парал етрса движенил подключены к первому и втс .- у выходам устройства.

Недостатком известного устройства является низкая надежность устройства, связанная со сложностью электронной схемы.

Цепью изобретения является повыщен. е надс,ности устройства.

Устройство для измерения параметров движения, содержащее два объектива, расположенные на известном один расстоянии другого, доухкоорд знатный дефпектор, расположенный на входе второго обьектива, и последовательно расположенные на одной or r.- ской оси преобразователь оптиче roro:,. îáðàæåния, светофильтр, вращатель изображения, транспарант, мультиплексор, магрица N аналитических оптических масок, матрица

Nканал,ьных линз, матрица N канальных фотодетекторов, а также двухканальный коррелятор, блок определения параметров движения и блок управления, причем выходы матрицы фотодетекторов соединены с N первыми и N вторыми входами двухканального коррелятора, выход которого подключен к четвертому входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами коррелятора, третий выход блока определения параметров движения соединен с входом блока управления. первый и второй входы которого связаны с первым и вторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с первым и вторым входами блока определения параметров движения соответственно, третий выход блока управления соединен с электрическим входом вращателя иэображения и с третьим входом блока определения параметров движения, пятый вход которого соединен с электрическим входом устройства. а четвертый и пятый выходы блока определения параметров движения подключены к первому и второму выходам устройства, дополнительно содержит два электрооптических затвора, каждый из которых установлен за соответствующим объективом и оптически согласован с преобразователем, при этом электрические входы затворов соединены с первым и вторым выкодами блока определения параметров движения соответственно.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема коррелятора, на фиг. 3- блок определения параметров движения

Устройство (фиг. 1) содержит объективы

1 и 4, электрооптические затворы 2 и 5, двухкоординатный дефлектор 3, зеркала 6 и

7 полного отражения, преобразователь 8 оптического иэображения, светофильтр 9, вращатель 10 изображения, транспарант

11, мультиплексор 12, матрицу 13 N анализирующих оптических масок. матрицу 14 N канальных линз, матрицу 15 канальных фотодетекторов, двухканальный коррелятор

16, блок 17 определения параметров движения, блок 1В управления. Кроме того, показан сигнал 19 на электрическом входе устройства.

Коррелятор 16 (фиг. 2) содержит первую линейку электронных ключей 20, вторую линейку электрон,;v. ключей 21. блок 22 памяти, блок 23 вычисления корреляционной функции, схему 24 сравнения.

Блок 17 (фиг. 3) содержит блок 25 программных переключений, триггер 26, элемент И 27, блок 28 определения пути и линейной скорости, блок 29 определения угловой скорости генератор 30 тактовых импульсов.

1704093

25 формирования соответствующих фототоков. 30

Коррелятор 16 предназначен для вычис-.

Оптические входы обьектива 1 и дефлектора 3 являются первым и вторым входами устройства соответственно. Выходы блоков 28 и 29 являются первым и вторым выходам устройства.

Дефлектор 3 предназначен для сканирования визирной осью обьектива 4 по двум взаимно перпендикулярным направлениям — по горизонтали и по вертикали.

Преобразователь 8 со светофильтром 9 позволяют осуществлять переход от одного диапазона световых волн к другим, например от инфракрасного к видимому.

Вращатель 10 предназначен для компемсэции влияния колебаний объекта отмосительно поперечной оси.

Мультипликатор 12 размножает входное иэображение, создавая в выходной плоскости N идентичных непересекающихся изображений. совпадающих с исходным с точностью до масштабного преобразования.

Маски. на каждой иэ которых записана одна из анализирующих функций р (х, у), предназначены для выполнения операций умножения ма двухмерные функции

p(х, у).

Фотодетекторы предназначены для ления корреляционной функции изобрвжений с первого и второго обьективов и выдачи сигнала совпадения нэ вход блока

17, если значение корреляционной функции равно или меньше порогового значения. Блок 17 предназначен для определения пути, линейной скорости и относительной угловой скорости движения обьекта. блок 18 предназначен для управления дефлектором 3 и вращателем 10 путем подачи управляющих напряжений разной частоты на их электрические входы.

Устройство работает следующим образом.

В момент начала движения на информационный вход устройства поступает сигнал 19 — команда на замер скорости. С третьего выхода блока 25 поступает команда на включение блока 18, а с первого выхода блока 25 — команда на открытие электронных ключей 20 и затвора 2. Одновременно на четвертом выходе блока 25 появляется импульс, который переводит триггер 26 в единичное состояние. При этом импульсы с генератора 30 через элемент И 27 начинают поступать в блок 28.

Входное иэображение от первого по ходу движения обьектива через открытый за35

55 теор 2. зеркало 6, преобразователь 8. светофильтр 9 и вращатель 10 поступает нэ транспарант 11, причем ось объектива 1 положения в пространстве не изменяет, в вращатель 10 обесточен. Световой поток, промодулированный входным иэображением нв транспаранте 11, поступает нв мультиплексор 12, с выхода которого мультиплицировэнные изображения проектируются на матрицу 13 N масок, нв каждой иэ которых записана одна иэ анализирующих функций. Световое распределение нэ выходе каждой маски интегрируется канальной линзой из матрицы 14 N линз и регистрируется канальным фотодетектором из матрицы 15 N фотодетекторов. Зафиксированные величины с выходов матрицы 15 и фотодетекторов через открытые электронные ключи 20 поступают на N входов блока 22 памяти, с выхода которого поступаю íà N первые входы блока 23. Далее по командам с выходов блока 25 закрываются электронные ключи 20, затвор 2 и открываются электронные ключи 21 и затвор 5. При этом изображение от второго по ходу движения обьектива через затвор 5, зеркало 7. преобразователь 8, светофильтр

9 и вращатель 10 поступает ма транспарант

11. Визирная ось объектива 4 изменяет свое положение в пространстве в двух взаимно перпендикулярных направлениях за счет работы дефлектора 3. управляемого мапря» жением с первого и второго выходов блока

18, причем сканирование визирной осью flo вертикали осуществляется с частотой в несколько раз большей, чем частота сканирования визирной осью по горизонтали, Сканирование визирной осью объектива необходимо в связи с тем, что объект испытывает бортовую качку и поворачивается в соответствии с дорожными условиями, что приводит к изменению ракурса иэображения. Объект при движении также совершает колебания относительно поперечной оси, что приводит к вращению изображения в поле аппертуры обьектива и значительно ухудшает точность работы устройства. Для компенсации влияния этих колебаний изображение вращается. так как на электрический вход вращателя 10 подается управляющее напряжение с третьего выхода блока 18.

Световой поток, промодулированный изображением на транспаранте 11. проанализированный матрицей 13 N масок, поступает на матрицу 15 N фотодетекторов. Сигнал с выхода матрицы 15 N фотодетекторов через N вторые входы коррелятора 16. открытые электронные ключи 21 поступает на N вторые входы

l704093 блока 23 вычисления корреляционной функции, в котором происходит вычисление корреляционной функции двух множеств, состоящих из величин, полученных при спектральном разложении иэображений от обьективов 1 и 4. 8ычисленное значение корреляционной функции поступает в схему

24 сравнения с пороговым значением. Если вычисленное значение равно или меньше порогового значения, т.е. во входную аппертуру обьектива 4 попало изображение, за-. фиксированное в блоке 22 памяти, то с выхода схемы 24 сравнения подается сигнал на вход установки в нуль триггера 26 и на второй вход блока 28. Триггер 26 перебрасывается и тем самым прекращает поступление импульсов с генератора 30 в блок

28. Одновременно по сигналу с инверсного выхода триггера 26 блок 29 фиксирует напряжение с выходов блока 18. Количество импульсов, поступивших в блок 28. пропорционально линейной скорости объекта. Зафиксированные напряжения с выходов блока 18 пропорциональны повороту обьекта относительно вертикальной оси и углам наклона объекта относительно продольной и поперечной осей. Из этой информации определяется относительная угловая скорость обьекта.

8 ы би рая соответствующие с ветофильтр 9, транспарант 11 можно регистрировать изображения в широком диапазоне видимого и инфракрасного спектра.

Таким образом. устройство может работать при любом освещении и разных метеорологических условиях, Формула изобретения

Устройство для измерения парэметров движения обьекта, содержащее два объектива, расположенные на известном расстоянии друг от друга, двухкоординатный дефлектор, расположенный на входе гтсрого объектива, и последовательно расположенные на одной оптической оси преобразователь оптического изображе5 ния, светофильтр, врвщатель иэображения, транспарант, мультиплексор, матрица N аналитических масок, матрица М канальных линз, матрица N канальных фотодетекторов, а также двухканальный корректор, блок

10 определения параметров движения и блок управления, причем выходы матрицы фотодетекторов соединены с N первыми и N вторыми входами двухканального коррелятора, выход которого подключен к четвертому

15 входу блока определения параметров движения, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами коррелятора, третий выход блока определения параметров движения соединен с вхо20 дом блока управления, первый и второй входы которого связаны с первым и вторым электрическими входами двухкоординатного дефлектора соответственно и с пеГ,дым и вторым входами блока определения пара25 метров движения соответственно. третий выход блока управления соединен с электрическим входом вращателя изображения с третьим входом блока определения параметров движения, пятый вход которого сое30 динен с электрическим входом устройства, а четвертый и пятый выходы блока определения параметров движения подключены к первому и второму выходам устройства. о тл и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повыше35 ния надежности, дополнительно содержит два электрооптических затвора. каждый из которых установлен за соответствующим объективом и оптически согласован с преобразователем, при этом электрические входы

40 затворов соединены с первым и вторым выходами блока определения параметров движения соответственно.

1704093

202/18

Составитель Ю.Власов

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор Н.Бобкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 60 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5