DE2150816A1 - Entfernungsmesser - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH ⁸ München 2, ^ _oktob&_{r 1971} PMO« ΙΜΛ /-1"IM-TLJ=I=. U-^i-* Ul KAUFINQERSTRASSE 8

DIPL.-ΙΝΘ. GÜNTHER KOCH _{TELEF0N 240275}

DR. TINO HAI BACH I I 0 U Q Ί 0

UNSER ZEICHEN:

London British Aircraft Corporation Limited, jäoQxxxxk, England.

Entfernungsmesser

Die Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser, der einen Sender aufweist, um einen oder mehrere Impulse elektromagnetischer Energie nach einem Ziel zu senden, wobei ein Empfänger die vom Ziel reflektierte Energie empfängt und eine Anzeige der Entfernung des Zieles durch Messung der Zeit liefert, die zwischen der Aussendung des Impulses und dem Empfang des reflektierten Impulses verstrichen ist.

Bei klarer Luft liefern solche Entfernungsmesser eine genaue Anzeige der Entfernung des Zieles. Wenn Jedoch zwischen Entfernungsmesser und Ziel lichtreflektierende Medien im Raum befindlich sind, z.B. Rauch, Nebel usw., empfängt der Empfänger mehr als eine Reflexion von einem einzigen ausgesandten Impuls und es wird daher keine definierte Anzeige der Entfernung geliefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Entfernungsmes ser zu schaffen, der eine genaue Anzeige unabhängig von dem Vorhandensein lichtreflektierender Medien zwischen Entfernungs messer und Ziel liefert.

Die Erfindung geht aus von einem Entfernungsmesser mit einem Sender, der einen Impuls elektromagnetischer Energie aussendet und ist dadurch gekennzeichnet, daß er nachfolgende Stufen auf-

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weist: einen Taktschrittgenerator, einen Vorwärtszähler zum Zählen der vom Taktschrittgenerator ausgehenden Impulse, einen Rückzähler mit einer dem Vorwärtszähler gleichen Kapazität, um von einer vollen Zählung der Impulse des Taktschrittgenerators abziehen zu können, eine Einrichtung zum Anhalten der Zähler nach Auffüllen des VorwärtsZählers, einen Empfänger zum Empfang von Reflexionen des/pulses elektromagnetischer Energie, eine Einrichtung, um den Rückzähler jeweils voll zurückzustellen, wenn eine Reflexion vom Empfänger empfangen wird, eine Einrichtung, die die in dem Rückzähler bestehende Zählung nach einem Speicher durchtreten läßt, wenn der Vorwärtszähler aufgefüllt ist, eine Einrichtung zur visuellen Darstellung der Zahl der vom Speicher empfangenen Impulse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Sender ein Laser-Lieht-Sender benutzt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Ein Laser-Impuls-Generator 1, der einen Teil des Entfernungsmessers bildet, wird auf ein Ziel 20 ausgerichtet und der Generator 1 sendet einen oder mehrere kurze Lichtimpulse nach dem Ziel aus. Zu Beginn eines jeden Impulses wird ein erster Synchronzähler 2 auf Null zurückgestellt und beginnt die Taktimpulse zu zählen, die von einem 15 MHz Taktschritt-Generator 3 ausgesandt werden, der außerdem Impulse einem zweiten Synchronzähler 4 über ein Gatter 5 liefert. Der zweite Zähler 4 wird durch ein ODER-Gatter 14 auf "VOLL" zurückgestellt. Beide Zähler 2 und 4 besitzen eine Kapazität von 1000 und der Zähler 2 zählt von Null nach oben, während der Zähler 4 bei 1000 beginnt und nach unten zählt.

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Immer dann, wenn ein Teil des ausgesandten Liohtimpulses von irgendeinem lichtreflektierenden Medium, z.B. Nebel, Rauch, Metallfolien 21 od.dgl.,innerhalb des Pfades des Lichtimpulses bei seinem Lauf nach dem Ziel 20 reflektiert wird, dann wird das reflektierte Licht von einem Empfänger 6 aufgenommen, der ein elektrisches Ausgangssignal einem Verstärker 7 und einem Pegel-detektor 8 liefert. Der Hinterrand eines jeden Ausgangssignales veranlaßt den Detektor 8 eine auf "VOLL" rückstellende Einrichtung 9 anzutreiben, die bewirkt, daß das ODER-Gatter 14 den Zähler 4 auf "VOLL" (z.B. 1000) zurückstellt. Der Empfänger 6 kann verschiedene derartige reflektierte Signale empfangen, die von einem einzigen Lichtimpuls herrühren, der von dem Laser-Impuls-Generator 1 ausgesandt wurde. Das zuletzt empfangene reflektierte Signal rührt jeweils vom Ziel her, da der Lichtimpuls des Generators 1 jeweils durch das Ziel gesperrt wird.

Wenn ein einziger Impuls vom Generator 1 ausgeht, beginn der Zähler 2 sich von Null aus aufzufüllen und der Zähler 4 beginnt sich, von "VOLL" zu entleeren. Ein vom Empfänger 6 aufgenommenes reflektiertes Lichtsignal veranlaßt dann eine Rückstellung des Zählers 4 auf "VOLL" und es beginnt eine erneute Rückzählung aus diesem vollen Zustand. Der Zähler 2 fährt jedoch in der Zählung nach oben fort..Der Empfang weiterer reflektierter Lichtsignale durch den Empfänger 6 bewirkt, daß der Zähler 4 jeweils auf "VOLL" zurückgestellt wird und jeweils wieder mit der Rückzählung von "VOLL" aus beginnt. Das zuletzt empfangene reflektierte Lichtsignal rührt vom Ziel 20 her.

Wenn der Zähler 2 gfüllt ist, wird ein "Zählanhalt"-Impuls erzeugt, der verhindert, daß weitere Impulse, die von dem Tastschrittgenerator erzeugt werden, nach den Zählstufen 2 und 4 über das Gatter 5 gelangen und beide Zähler bleiben dann stehen. Die vom Zähler 4 gelieferte Zahl bildet eine direkte Messung des Bereichs und der "Zählanhalt"-Impuls wird benutzt, um diese Zahl einer Dekoder-Ma-

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trix 11 über eine Torschaltung 10 zuzuführen. Ein kombinierter Binärkode-Dezimaldekoder und eine Stufe 12 dekodieren die in der Matrix 11 gespeicherte Zählung und erzeugen eine geeignete Darstellung auf einer visuell erkennbaren Anzeigevorrichtung Y$, um die Entfernung darzustellen.

Die Messung der Entfernung bis zu dem Ziel entspricht der Zeit zwischen Beginn der Zählung durch den Zähler 2 und Empfang des letzten reflektierten Impulses im Empfänger 6. Der Zähler 4 zählt von einer maximalen Zahl seit Empfang des letzten Signalimpulses nach unten und so enthält der Zähler Jtibac4, wenn der Zähler 2 aufgefüllt ist, eine Zählung die äquivalent ist der Zeit, die zwischen der Aussendung des Laserimpulses durch den Generator 1 und Empfang des letzten empfangenen Lichtimpulses durdiden Empfänger 6 verstrichen ist.

Die Dezimalzählung für die 15 MHz Taktimpulsgeschwindigkeit ist äquivalent der Entfernung des Zieles in jeweils 10 Metern und für eine maximale Zählung von 1000 beträgt die maximale Entfernung 10 km. Um eine Entfernungsanzeige in englischen Fuß zu erlangen, müßte ein 492.125984 MHz Taktschrittgenerator benutzt werden, aber es wäre eine maximale Zählung von 10 000 oder 1 Million erforderlich, um Entfernungen von zwei Meilen bzw. zwanzig Meilen anzeigen zu können*

Um eine genaue Entfernungsmessung durchführen zu können, sollte die Laserimpulslänge für eine 10 m Auflösung geringer als 10 m lang sein, d.h. kleiner als 50 nsec in·der Dauer. Ebenso sollte bei einer Auflösung mit einer Genauigkeit von 1 Fuß die Impulslänge eine Dauer von etwa 1 nsec haben.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß jeder der Blöcke des beiliegenden Blockschaltbildes eine herkömmliche und handelsübliche Schaltungsstufe ist, die in Einschubtechnik benutzbar ist.

.A Patentansprüche ;

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Claims (2)

1. Patentansprüche s

   .!Entfernungsmesser rait einem Sender, der einen Impuls elektromagnetischer Energie aussendet,
   dadurch gekennzei chnet, daß er nachfolgende Stufen aufweist! einen Taktschrittgenerator, einen Vorwärtszähler zum Zählen der vom Taktschrittgenerator ausgehenden Impulse, einen Rückzähler mit einer dem Vorwärtszähler gleichen Kapazität, um von einer vollen Zählung der Impulse des Takts chri ttgenera tors abzdäien zu können, eine Einrichtung zum Anhalten der Zähler naeh Auffüllen des Vorwärtszählers, einen Empfänger zum Empfang von Reflexionen des Impulses elektromagnetischer Energie, eine Einrichtung, um den Rückzähler jeweils voll zurückzustellen, wenn eine Reflexion vom Empfänger empfangen wird, eine Einrichtung, die die in dem Rückzähler bestehende Zählung nach einem Speicher durchtreten läßt, wenn der Vorwärtszähler aufgefüllt ist, eine Einrichtung zur visuellen Darstellung der Zahl der vom Speicher empfangenen Impulse.
2. 2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzei chnet, daß der Sender ein LaserIientsander ist.

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