Способ определения пространственной ориентации луча излучения лазерного локационного средства
Владельцы патента RU 2694121:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение может быть использовано в системах лазерной локации для определения местонахождения объектов в пространстве. Сущность изобретения заключается в осуществлении пространственной обработки двух последовательно получаемых матричным фотоприемным устройством изображений принятых отраженных излучений, имеющих общую перекрываемую область. В приемо-передающем модуле лазерного локационного средства используют матричное фотоприемное устройство, с помощью которого формируют изображения принятых оптических излучений. Далее сравнивают параметры двух последовательно формируемых изображений и определяют пространственные параметры области равных параметров двух последовательно формируемых изображений. По значениям пространственных параметров области равных параметров двух последовательно формируемых изображений вычисляют угловые координаты смещения ориентации луча лазерного локационного средства (ЛЛС) относительно угловых координат ориентации лазерного локационного средства, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений по угловым координатам ориентации передающего модуля ЛЛС, формирующего оптическое излучение. Определяют угловые параметры ориентации луча лазерного локационного средства, как сумму угловых параметров ориентации луча лазерного локационного средства, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений и угловых параметров смещения ориентации луча лазерного локационного средства. Техническим результатом является повышение эффективности определения положения лазерного луча в пространстве. 2 ил.
Изобретение может быть использовано в системах лазерной локации для определения местонахождения материальных объектов в пространстве.
Наиболее близким решением по технической сути к заявленному способу является способ лазерной локации (заявка на изобретение №2001117241, G01B 11/24, 2003 г.), включающий последовательное облучение области материального объекта оптическим излучением лазерного локационного средства (ЛЛС), прием отраженного оптического излучения ЛЛС, определение угловых координат ориентации луча ЛЛС по угловым координатам ориентации приемо-передающего модуля ЛЛС. В указанном способе лазер устанавливается на поворотной платформе, а лазерное излучение направляется на материальный объект под разными углами, при этом для определения координат каждой точки поверхности контролируемого материального объекта необходимо измерять углы поворотной платформы, на которой устанавливают лазер. Недостаток данного способа заключается в невозможности определения пространственной ориентации луча ЛЛС в случае выхода из строя элементов поворотной платформы с лазером.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности определения положения лазерного луча в пространстве.
Технический результат достигается тем, что в известном способе определения угловых координат, основанном на последовательном облучении объекта оптическим излучением ЛЛС, приеме отраженного оптического излучения ЛЛС, определении угловых координат ориентации луча ЛЛС по угловым координатам ориентации приемо-передающего модуля ЛЛС, формируют изображения принятых оптических излучений, сравнивают параметры двух последовательно формируемых изображений, определяют пространственные параметры области равных параметров двух последовательно формируемых изображений, по значениям которых вычисляют угловые координаты смещения ориентации луча оптического излучения относительно угловых координат ориентации луча оптического излучения, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений по угловым координатам ориентации передающего модуля, формирующего оптическое излучение, определяют угловые параметры ориентации луча оптического излучения как сумму угловых параметров ориентации луча оптического излучения, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений и угловых параметров смещения ориентации луча оптического излучения.
Сущность изобретения заключается в определении ориентации луча с использованием пространственной обработки двух последовательно получаемых матричным фотоприемным устройством изображений принятых отраженных излучений ЛЛС, имеющих общую перекрываемую область.
На фигуре 1 приведена схема, поясняющая существо способа, где 1 - формируемое матричным фотоприемным устройством изображение i-го принятого ЛЛС отраженного оптического излучения, 2 - формируемое матричным фотоприемным устройством изображение (i+1)-го принятого ЛЛС отраженного оптического излучения, 3 - область равных параметров i-го и (i+1)-го изображений принятых матричным фотоприемным устройством отраженных излучений, d и h - размеры изображения отраженного оптического излучения, Δу, Δх - пространственные координаты области равных параметров i-го и (i+1)-го изображений отраженных излучений, О и О1 - центры координат изображений i-го и (i+1)-го изображений, XOY и X1OY1 - системы координат i-го и (i+1)-го изображений отраженных оптических излучений, Δα и Δε - смещение азимута и угла места (i+1)-го изображения относительно (i)-го изображения, .
Лазерное локационное средство облучает область материального объекта оптическим излучением и принимает каждое отраженное оптического излучение. В приемо-передающем блоке ЛЛС используют матричное фотоприемное устройство, с помощью которого формируют изображения 1, 2 принятых отраженных оптических излучений и запоминают их параметры. Сравнивают параметры i-го 1 и (i+1)-го 2 изображений принятых отраженных излучений. Определяют пространственные параметры области равных параметров 3 i-го 1 и (i+1)-го 2 изображений по формулам:
Δх=Х-Х1; Δy=Y-Y1,
где X, Х1, Y и Y1 - координаты чувствительных элементов матричного фотоприемного устройства, соответствующие началу и окончанию области перекрытия по двум осям.
По значениям пространственных параметров области равных параметров 3 i-го 1 и (i+1)-го 2 изображений принятых отраженных излучений вычисляют i-e угловые параметры смещения ориентации луча ЛЛС относительно i-х угловых параметров ориентации луча ЛЛС по формулам:
; 
.
Определяют (i+1)-е угловые параметры ориентации луча ЛЛС, как сумму i-х угловых параметров ориентации луча ЛЛС и i-x угловых параметров смещения ориентации луча ЛЛС по формулам:
αi+1=αi+Δαi,
Εi+1=εi+Δεi,
где αi, εi - угловые координаты ориентации передающего модуля.
На фигуре 2 представлена блок-схема устройства реализации способа определения пространственной ориентации луча излучения ЛЛС, где 4 - лазерное локационное средство с матричным фотоприемным устройством, 5 - ЭВМ.
Устройство работает следующим образом. ЛЛС с матричным фотоприемным устройством 4 измеряет углы ориентации своего передающего модуля, формирует изображения принятых отраженных оптических излучений и передает их в ЭВМ 5. ЭВМ 5 осуществляет обработку изображений и вычисляет пространственную ориентацию луча излучения ЛЛС.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ определения пространственной ориентации луча излучения ЛЛС, основанный на последовательном облучении заданной области пространства оптическим излучением ЛЛС, приеме отраженного оптического излучения ЛЛС, определении угловых координат ориентации луча ЛЛС по угловым координатам ориентации приемопередающего модуля ЛЛС, формировании изображений принятых оптических излучений, сравнении параметров двух последовательно формируемых изображений, определении пространственных параметров области равных параметров двух последовательно формируемых изображений, вычислении по значениям области равных параметров угловых координат смещения ориентации луча ЛЛС относительно угловых координат ориентации ЛЛС, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений по угловым координатам ориентации приемо-передающего модуля ЛЛС, формирующего оптическое излучение, и определении угловых параметров ориентации луча ЛЛС как суммы угловых параметров ориентации луча ЛЛС, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений по угловым координатам ориентации приемо-передающего модуля ЛЛС, формирующего оптическое излучение.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и радиотехнические узлы и устройства.
Способ определения пространственной ориентации луча излучения лазерного локационного средства, основанный на последовательном облучении объекта оптическим излучением, приеме отраженного оптического излучения, определении угловых координат ориентации луча оптического излучения по угловым координатам ориентации передающего модуля, формирующего оптическое излучение, отличающийся тем, что формируют изображения принятых оптических излучений, сравнивают параметры двух последовательно формируемых изображений, определяют пространственные параметры области равных параметров двух последовательно формируемых изображений, по значениям которых вычисляют угловые координаты смещения ориентации луча оптического излучения относительно угловых координат ориентации луча оптического излучения, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений по угловым координатам ориентации передающего модуля, формирующего оптическое излучение, определяют угловые параметры ориентации луча оптического излучения как сумму угловых параметров ориентации луча оптического излучения, полученных при формировании первого из двух последовательно формируемых изображений и угловых параметров смещения ориентации луча оптического излучения.
