Способ измерения дальности до объекта и устройство для его осуществления

Авторы патента:

Зыков Владимир Николаевич (RU)

Винокуров Владимир Иванович (RU)

Винокуров Дмитрий Владимирович (RU)

Мужичек Сергей Михайлович (RU)

G01S17/08 - для измерения только дальности (косвенное измерение G01S 17/46; с использованием параллактического треугольника G01C 3/10, G01C 3/22,G01C 3/24,G01C 3/26)

Владельцы патента RU 2394255:

Винокуров Дмитрий Владимирович (RU)
Мужичек Сергей Михайлович (RU)
Зыков Владимир Николаевич (RU)
Винокуров Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к системам с использованием отражения или вторичного излучения электромагнитных волн, а именно к дальномерам. Техническим результатом изобретения является расширение возможности способа и устройства за счет обеспечения возможности измерения дальности без использования сигнала излучения. Способ заключается в регистрации числа импульсов эталонной частоты, осуществлении сканирования пространства антенной системой, состоящей из попарно расположенных четырех антенн. Каждая пара образует равносигнальное направление, расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн равно L. Сканирование осуществляют со скоростью ω, точка сканирования находится посередине между парами антенн. Фиксируют момент нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют временной интервал Т между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют дальность до объекта. Дальномер содержит последовательно соединенные приемный тракт, ключ, счетчик импульсов, вычислитель и запоминающее устройство с индикатором, а также генератор импульсов эталонной частоты, задатчик угловой скорости ω и задатчик расстояния L между равносигнальными направлениями пар антенн. Причем выход генератора импульсов эталонной частоты соединен с входом ключа, а выходы задатчика угловой скорости ω и задатчика расстояния L между равносигнальными направлениями пар антенн соединены с входами вычислителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам с использованием отражения или вторичного излучения электромагнитных или иных волн, а именно к дальномерам.

Известен способ измерения расстояния до объекта, включающий регистрацию числа импульсов эталонной частоты за время от момента посылки зондирующего импульса до момента приема отраженного (Федоров Б.С. Лазеры и их применение, Москва, ДОСААФ, 1973, с.51).

Известен импульсный дальномер, содержащий приемопередающий тракт, триггер и последовательно соединенные генератор импульсов эталонной частоты, ключ, счетчик дальности, запоминающее устройство с индикатором, а также содержащий счетчик числа циклов измерений, выход которого подключен к другому входу запоминающего устройства, первый выход приемопередающего тракта соединен с входами соответственно установки единицы триггера и счетчика числа циклов измерений, второй выход приемопередающего тракта соединен с входом установки нуля триггера (Патент США №3968491, кл. G01S 9/04, 1976).

Недостатком известных способа и устройства является невозможность измерения дальности без использования сигнала излучения.

Технической задачей изобретения является расширение возможности способа и устройства за счет обеспечения возможности измерения дальности без использования сигнала излучения.

Технический результат изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе измерения дальности до объекта, включающем регистрацию числа импульсов эталонной частоты, дополнительно осуществляют сканирование пространства антенной системой, состоящей из попарно расположенных четырех антенн, каждая пара образует равносигнальное направление, расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн равно L, сканирование осуществляют со скоростью ω, точка сканирования находится посередине между парами антенн, фиксируют момент нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют временной интервал Т между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют дальность до объекта из выражения

где ω - угловая скорость сканирования; Т - временной интервал между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн; L - расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн.

Реализацию способа осуществляет дальномер, содержащий приемный тракт, генератор импульсов эталонной частоты, ключ и запоминающее устройство с индикатором, в который дополнительно в приемный тракт введены первая, вторая, третья и четвертая антенны, первое и второе суммирующие устройства, первое и второе вычитающие устройства, первый и второй инверторы, первый и второй элементы И и триггер, причем выход первой антенны соединен с первыми входами соответственно первого суммирующего и первого вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом второй антенны, выход первого суммирующего устройства соединен с первым входом первого элемента И, выход первого вычитающего устройства соединен через первый инвертор со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход третьей антенны соединен с первыми входами соответственно второго суммирующего и второго вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом четвертой антенны, выход второго суммирующего устройства соединен с первым входом второго элемента И, выход второго вычитающего устройства соединен через второй инвертор со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом триггера, выход которого является выходом приемного тракта и соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты, а выход со входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно задатчика угловой скорости ω и задатчика расстояния L между равносигнальными направлениями пар антенн, а выход со входом запоминающего устройства с индикатором.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения дальности, где: 1, 2, 3, 4 - антенны; 5, 6 - суммирующие устройства; 7, 8 - вычитающие устройства; 9, 10 - инвертор; 11, 12 - элементы И; 13 - триггер; 14 - приемный тракт; 15 - ключ; 16 - генератор импульсов эталонной частоты; 17 - счетчик импульсов; 18 - вычислитель; 19, 20 - задатчики; 21 - запоминающее устройство с индикатором.

Устройство для измерения дальности до объекта содержит приемный тракт 14, содержащий первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 антенны, первое 5 и второе 6 суммирующие устройства, первое 7 и второе 8 вычитающие устройства, первый 9 и второй 10 инверторы, первый 11 и второй 12 элементы И и триггер 13, причем выход первой 1 антенны соединен с первыми входами соответственно первого 5 суммирующего и первого 7 вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом второй 2 антенны, выход первого 5 суммирующего устройства соединен с первым входом первого 11 элемента И, выход первого 7 вычитающего устройства соединен через первый 9 инвертор со вторым входом первого 11 элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера 13, выход третьей 3 антенны соединен с первыми входами соответственно второго 6 суммирующего и второго 8 вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом четвертой 4 антенны, выход второго 6 суммирующего устройства соединен с первым входом второго 12 элемента И, выход второго 8 вычитающего устройства соединен через второй 10 инвертор со вторым входом второго 12 элемента И, выход которого соединен со вторым входом триггера 13, выход которого является выходом приемного тракта 14 и соединен с первым входом ключа 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 16 импульсов эталонной частоты, а выход со входом счетчика 17 импульсов, выход которого соединен с первым входом вычислителя 18, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно задатчика 19 угловой скорости ω и задатчика 20 расстояния L между равносигнальными направлениями пар антенн, а выход со входом запоминающего устройства с индикатором 21.

Устройство функционирует следующим образом. Осуществляется сканирование пространства со скоростью ω. При попадании объекта в диаграммы направленности первой 1 и второй 2 антенн приемного тракта 14, на выходах первого 5 суммирующего и первого 7 вычитающего устройств формируется сигналы. При нахождении объекта на равносигнальном направлении на выходе первого 5 суммирующего устройства будет сигнал определенной амплитуды, а на выходе первого 7 вычитающего устройства будет сигнал нулевой амплитуды. При этом на выходе первого 9 инвертора формируется сигнал положительной полярности. Одновременное воздействие указанных сигналов на входах первого 11 элемента И приводит к его срабатыванию, что приводит к переводу триггера 12 в единичное состояние и открывает ключ 15. Импульсы с выхода генератора 16 импульсов эталонной частоты поступают на вход счетчика 17 импульсов, который осуществляет их счет. Перемещение антенн приведет к попаданию объекта на равносигнальное направление третьей 3 и четвертой 4 антенн. При этом на выходе второго 12 элемента И сформируется сигнал, переводящий триггер 13 в нулевое состояние, чем закрывает ключ 15. На выходе счетчика 17 импульсов формируется код, пропорциональный временному интервалу Т между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, который поступает в вычислитель 18. На выходе вычислителя 18 вычисляется дальность D до объекта из выражения , где ω - угловая скорость сканирования; Т - временной интервал между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн; L - расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн.

Сигнал, пропорциональный дальности D до объекта, запоминается и индицируется запоминающим устройством с индикатором 21.

1. Способ измерения дальности до объекта, включающий регистрацию числа импульсов эталонной частоты, отличающийся тем, что осуществляют сканирование пространства антенной системой, состоящей из попарно расположенных четырех антенн, каждая пара образует равносигнальное направление, расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн равно L, сканирование осуществляют со скоростью ω, точка сканирования находится посередине между парами антенн, фиксируют момент нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют временной интервал Т между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн, определяют дальность до объекта из выражения
,
где ω - угловая скорость сканирования; Т - временной интервал между моментами нахождения объекта на равносигнальном направлении каждой пары антенн; L - расстояние между равносигнальными направлениями пар антенн.

2. Дальномер, содержащий приемный тракт, генератор импульсов эталонной частоты, ключ и запоминающее устройство с индикатором, отличающийся тем, что в приемный тракт введены первая, вторая, третья и четвертая антенны, первое и второе суммирующие устройства, первое и второе вычитающие устройства, первый и второй инверторы, первый и второй элементы И и триггер, причем выход первой антенны соединен с первыми входами соответственно первого суммирующего и первого вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом второй антенны, выход первого суммирующего устройства соединен с первым входом первого элемента И, выход первого вычитающего устройства соединен через первый инвертор со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход третьей антенны соединен с первыми входами соответственно второго суммирующего и второго вычитающего устройств, вторые входы которых соединены с выходом четвертой антенны, выход второго суммирующего устройства соединен с первым входом второго элемента И, выход второго вычитающего устройства соединен через второй инвертор со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом триггера, выход которого является выходом приемного тракта и соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты, а выход - со входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно задатчика угловой скорости ω и задатчика расстояния L между равносигнальными направлениями пар антенн, а выход - со входом запоминающего устройства с индикатором.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для обнаружения и фиксации нарушений правил дорожного движения транспортным средством.

Способ измерения дальности до объекта и устройство для его осуществления // 2365941

Изобретение относится к системам с использованием отражения или вторичного излучения электромагнитных или иных волн, а именно к дальномерам. .

Способ измерения дальности при полуактивном подсвете и импульсный дальномер // 2332686

Изобретение относится к системам измерения дальности с использованием отражения зондирующих импульсов и может быть использовано в дальномерах, установленных на ракетах с полуактивным подсветом.

Телевизионный дальномер // 2310887

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано в системах поиска и слежения. .

Лазерный дальномер (варианты) // 2273824

Изобретение относится к лазерным оптико-электронным устройствам, предназначенным для наблюдения удаленного объекта и измерения расстояний до него. .

Высотомер летательного аппарата // 2253880

Радиодальномер // 2197000

Селективная система определения дальности для комплексов вооружения // 2154808

Изобретение относится к цифровым системам измерения дальности по отраженному от цели излучению. .

Фазовый светодальномер // 2139498

Изобретение относится к области геодезического приборостроения, в частности к приборам для измерения расстояний с помощью источников света, и может быть использовано для точного измерения расстояния до объектов в геодезии, строительстве, топографии, маркшейдерском деле.

Лазерный дальномер // 2135954

Изобретение относится к лазерным приборам типа дальномеров, снабженных дневным оптическим визиром и предназначенных для измерения дальности до различных целей на местности.

Устройство для оптического измерения расстояний // 2442107

Способ определения дальности // 2469269

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии

Способ определения расстояния до цели // 2477869

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано во взрывателях различных боеприпасов, для определения расстояния до цели

Способ определения расстояния между телами // 2478984

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано во взрывателях различных боеприпасов, для определения расстояния между телами

Лазерный монокулярный дальномер // 2515418

Дальномер имеет частично совмещенные визирный, излучающий, приемный и проекционный каналы. Объективы всех каналов выполнены двухкомпонентными, первый компонент объектива визирного канала входит в состав объектива приемного и излучающего каналов. В дальномер входят первый компонент объектива визирного канала, призменная оборачивающая система с двумя дополнительными прямоугольными призмами и светоделительными покрытиями, второй компонент объектива визирного канала, сетка, окуляр, лазер, линзовый компонент излучающего канала, второй компонент объектива приемного канала, фотоприемное устройство, микродисплей, первый компонент проекционного канала, измеритель временных интервалов, вычислитель дальности, баллистический вычислитель, датчики температуры, давления, углов места цели, модули спутниковой навигации в системах NAVSTAR GPS и СНС ГЛОНАСС, внешний дисплей, компас и внешний разъем. Технический результат - повышение видимого увеличения визирного канала, уменьшение габаритных размеров и массы прибора, а также повышение удобства и скорости измерений, расширение функциональных возможностей. 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Лазерный дальномер // 2516165

Изобретение относится к лазерной технике к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости объектива излучателя. Объектив излучателя состоит из первого цилиндрического компонента с фокусным расстоянием f1≥В/β, образующая цилиндра которого перпендикулярна минимальному габариту В тела свечения, и второго цилиндрического компонента с фокусным расстоянием f2, образующая цилиндра которого перпендикулярна максимальному габариту А тела свечения. Расстояния от цилиндрических компонентов до эквивалентного тела свечения равны l1 для первого цилиндрического компонента и l2 для второго. Первый цилиндрический компонент имеет второй цилиндрический профиль, перпендикулярный его первому цилиндрическому профилю и обеспечивающий фокусное расстояние f 1 * , причем расстояние l1=f1-Δf, расстояние l2≤L, фокусные расстояния f 2 ≤ f 2 ' l 3 f 2 ' − l 1 и f 1 * ≤ − f 2 ' ( f 2 − l 3 ) f 2 ' − f 2 , где f 2 ' ≥ A / α , l3=(l2-l1), L - максимально допустимый габарит объектива излучателя вдоль его продольной оси, α и β - угловые размеры удаленного объекта, соответствующие максимальному А и минимальному В габаритам эквивалентного тела свечения, Δf - расстояние между главными плоскостями первого и второго цилиндрических профилей первого цилиндрического компонента. Технический результат заключается в обеспечении возможности сокращения размеров оптической системы излучателя без уменьшения мощности выходного излучения и без увеличения массы дальномера. 4 ил.

Лазерный дальномер // 2518588

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости объектива излучателя. Объектив состоит из цилиндрического первого оптического компонента с фокусным расстоянием f1, образующая которого перпендикулярна минимальному габариту В тела свечения, и второго оптического компонента. Второй компонент симметричен относительно оси объектива и имеет фокусное расстояние f2 ≥ А/α, где α - угловой размер удаленного объекта, соответствующий по ориентации максимальному габариту А тела свечения. Параметры оптических компонентов удовлетворяют условиям f 1 = l 1 ϕ 2 ϕ − ϕ 2 ; В / β ≤ f ≤ f 2 t g ( θ α / 2 ) t g ( θ β / 2 ) , где f - фокусное расстояние системы; β - угловой размер удаленного объекта, соответствующий габариту B, ϕ2=1/f2; ϕ=1/f; l1=f2-l; l - расстояние между компонентами; θα - угол расходимости в плоскости габарита А; θβ - угол расходимости габарита В. Причем второй оптический компонент имеет возможность регулировки расстояния l2=f2+Δf2 для изменения углов расходимости выходного излучения. Технический результат заключается в упрощении изготовления устройства при сохранении габаритов и КПД. 5 ил.

Способ измерения наклонной дальности и устройство для его осуществления // 2554601

Изобретение относится к способу и устройству определения наклонной дальности до цели. Сущность изобретения состоит в том, что при посылке лазерного излучения в направлении цели верхний край поля излучения передающего канала, включающего передающую оптическую систему и излучатель, совмещают с направлением на цель, в приемном канале осуществляют регистрацию, усиление и оптимальную фильтрацию сигнала с измерением момента максимума отфильтрованного сигнала. Определение дальности до цели производят схемой измерения и управления, которая имеет два дополнительных входа, на которые подается информация о текущих значениях высоты и угла визирования цели, и два дополнительных управляющих выхода, первый из которых соединен с входом усилителя с управляемой шириной полосы пропускания, а второй - со схемой фиксации максимума. Технический результат - идентификация цели в условиях наличия нескольких энергетических центров в отраженном сигнале и, как следствие, сохранение высокой точности при различных углах визирования цели. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для измерения дальности горизонтальных прыжков в легкой атлетике // 2559866

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в легкой атлетике преимущественно для измерения прыжков в длину и тройных прыжков. Устройство для измерения дальности горизонтальных прыжков в легкой атлетике состоит из двух лазерных приборов, один из которых установлен на каретке с отражателем, передвигающейся по станине вдоль прыжковой ямы, а другой является дальномером, находящимся в районе планки для отталкивания и направляющим лазерный луч в отражающую пластинку, расположенную на каретке. Технический результат - повышение точности измерения дальности в горизонтальных прыжках. 4 ил.

Высотомер летательного аппарата // 2565608

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения малых высот полета летательного аппарата. Достигаемый технический результат - расширение диапазона измеряемых высот летательного аппарата. Указанный результат достигается тем, что в высотомер введены RS триггер и в каждом блоке измерения наклонной дальности второй ключ, выходом соединенный с управляющим входом светочувствительного прибора с зарядовой связью блока измерения наклонной дальности, причем информационный вход второго ключа служит первым входом блока измерения наклонной дальности, вторым входом которого служит управляющий вход ключа, третьим входом блока измерения наклонной дальности служит вход блока питания, выполненного управляемым, а вторым выходом каждого блока измерения наклонной дальности служит выход счетчика импульсов, причем R вход RS триггера соединен с вторым выходом первого блока измерения наклонной дальности, a S вход RS триггера подключен к второму выходу второго блока измерения наклонной дальности, третий вход которого соединен параллельно с R выходом RS триггера с вторым входом первого блока измерения наклонной дальности, третий вход которого присоединен параллельно с S входом RS триггера к второму входу второго блока измерения наклонной дальности. 2 ил.