Способ измерения дальности до объекта и устройство для его осуществления

Способ измерения дальности до объекта и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.