NO143117B - Fremgangsmaate og apparat for maaling av avstand - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for måling av avstanden til et objekt, innbefattende trinnene å

sende et elektromagnetisk pulssignal av kort varighet og motta en reflektert ekkopuls fra objektet, og måle tidsforsinkelsen mellom disse to hendelser, idet målingen innbefat-

ter en grov-avstandsmåling og en fin-avstandsmåling. Oppfinnelsen vedrører videre et apparat for utførelse av fremgangsmåten. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen bestemmelse av avstand med en nøyaktighet mindre enn 61 cm.

Elektronisk måling av avstand innbefatter bestemmelse av tids-forskjellen av ankomsten mellom et ekkosignal og en hensiktsmessig referanse. Vanligvis er referansen et utsendt signal som må markeres på en viss utpreget måte for å etablere en begynnelsestid ved mottageren fra hvilken tidspunktet for ekko-returen kan bestemmes. Denne tidsmarkering kan henføres til en utsendt puls, slik tilfellet er for en pulsradar, og avstanden bestemt fra tidspunktet for retur av ekkopulsen. En analog tilnærming til problemet innbefatter skaping av en sagtannkurve (ramp) ved tidspunktet for sending, hvilket etablerer t = 0

og avslutter sagtannkurven ved t =T' , dvs. tidspunktet hvor ekkoet mottas. Likespenningen ved avslutningen av sagtannkurven holdes ved hjelp av operasjonsforsterkere og andre like-spenningsstabiliserende nettverk inntil begynnelsen av en ny periode, ved hvilken sagtannkurven nullstilles. Den gjennom-snittelige likespenningen over et antall sendeperioder, hvil-

ken varierer som en funksjon av avstanden måles ved hjelp av en likespenningsmåler. Målenøyaktigheten bestemmes av den evne som stabiliseringskretsen har til å opprettholde sagtannspen-nmgen ved t Annen analog teknikk anvender en grov-av-standsforsinkelsesgenerator, slik som en multivibrator og en fin-avstandsgenerator, bestående av en eller flere presisjons-faseskiftere som tilveiebringer den maksimale tidsreferanse i form av brøkdeler av en-syklus hos en grunnleggende avstands-måleoscillator, for å bestemme tiden mellom utsendt puls og mottagelsen av dens ekko. Disse systemer oppviser systematiske feil på flere meter endog med lineariteter på 1/10 %.

En digital tilnærming til dette problem hvor det er mulig å oppnå avstandsnøyaktigheter av størrelsesorden 30,5 cm, involve-rer styring av en 1 GHz oscillator og telling av sykluser. Å telle ved en frekvens på 1 GHz krever kostbart og komplisert kretsutstyr og følgelig er dette ikke noe tiltrekkende løsning på problemet.

I US-patent nr. 2.977.587 anvendes en frekvensmodulert puls, som bestemmer en grov-avstand til målet ved å måle tidsforsinkelsen mellom en utsendt puls og ekkopulsen som mottas som svar

på denne, og bestemmer en fin-avstand innenfor avstanden av-grenset av pulsbredden ved å måle faseforskjellen mellom de frekvensmodulerte bærebølger i de utsendte og mottatte pulser. Disse målinger utføres samtidig og grov-avstandsinkrementet etableres ikke før ekkoet mottas og behandles. Det er her dog ikke tale om et grov-avstandsinkrement med hver mottatte ekkopuls. Grov-avstandsmålingen utføres på kjent måte ved hjelp av tidsmålekretsen og indikatoren som måler tiden mellom den utsendte puls og dens mottatte ekko. Fin-avstandsmålingen utføres samtidig ved å bestemme et null mellom et internt FM signal som returneres fra målet. US-patent 2.626.313 tilveiebringer ikke et grov-avstands-fin-avstandsmålesystem.

Et første sett av pulser påtrykkes en krets tilpasset til å frembringe pulser med variable forsinkelser. Når en av disse pulser bringes til sammentreff med et signal mottatt ved en andre inngangsterminal, fullføres avstandsmålingen. Tidsforsinkelsen mellom pulsene, og i tilknytning til avstanden, bestemmes ved den passende kalibrering av forsinkelses-kretsen.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å tilveiebringe et grov-avstand-fin-avstand system med hvilket nøyaktigheten som kan oppnås ved hjelp av digital teknikk på en rimelig måte kan tilveiebringes. Dette tilveiebringes slik det vil bli for-klart i det etterfølgende, ved å kombinere vanlig digital teknikk med en fordelt nettverk-løsning for å tilveiebringe digital behandlingsnøyaktighet med en besparelse av en viss størrelsesorden i kostnadene i komponentene.

Den innledningsvis definerte fremgangsmåten kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved de ytterligere trekk å etablere et flertall inkrementære tidsforsinkelser, hvor hver av disse korresponderer med en av et forutbestemt flertall grovavstandsverdier og hver av hvilke representerer et likt grov-avstandsintervall innenfor hvilket en fin-avstandsmåling skal foretas, sende et pulset signal, trigge en første kort puls ved begynnelsen av hvert suksessive grov-avstandsinterval1, motta ekkopulser av det pulsede signal fra nevnte objekt, trigge en andre kort puls som svar på mottagelsen av hver av ekkopulsene, koble nevnte første og andre korte pulser til motsatte ender av en transmisjonslinje, hvis elektriske lengde er stort sett lik grov-avstandsintervallet og som inneholder tapninger med elektisk avstand mellom disse som korresponderer med et fin-avstandsinkrement, bestemme grov-avstandsverdien ved å bemerke den spesielle av de inkrementære tidsforsinkelsene for hvilken den første pulsen sammenskyves på en tapning på transmisjonslinjen, og bestemme fin-avstandsinkrementet innenfor grov-avstandsintervallet for den bemerkede grov-avstandsverdien ved å bemerke tapningen på transmisjonslinjen på hvilken nevnte første og nevnte andre korte pulser sammenskyves .

Avstandsmålingsapparat som er hensiktsmessig for å utføre fremgangsmåten og som innbefatter en sender for suksessiv transmisjon .av elektromagnetiske pulssignaler av kort varighet, en mottager for mottagelse av reflekterte ekkopulser, og tidsmålinqsmidler for måling av tidsintervallet mellom transmisjonsøyeblikket for et pulssignal og mottagelsesøyeblikket for en ekkopuls av nevnte signal, idet tidsmålemidlene har midler for grov-

og finmålinger, kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at apparatet ytterligere omfatter første inngangsmiddel for mottagelse av pulser fra senderen, intervalltriggermiddel koblet til nevnte første inngangsmiddel for frembringelse av grov-avstandsintervaller som svar på senderpulsene, grovavstands-kontrollmiddel koblet til intervalltriggermiddelet for valg av grov-avstandsverdier som svar på grov-avstandsintervall-kodene, pulskontrollgeneratormiddel koblet til det første inngangsmiddelet for frembringelse av et pulskontrollstyresignal som svar på hver senderpuls, idet pulskontrollstyresignalet har en varighet overensstemmende med et flertall av grov-avstandsintervallene, hvor et suksessivt antall av

disse, begynnende med det første, er representativt for den valgte grov-avstandsverdien, sende-kortpulstriggermidler som reagerer på pulskontrollgeneratormiddelet og grov-avstandskontrollmiddelet for å tilveiebringe en triggerpuls ved begynnelsen av grov-avstandsintervallet som umiddelbart følger den valgte grov-avstandsverdien, sende-kort-pulsgeneratormiddel koblet til sende-kort-pulstriggermidlene for å frembringe nevnte første korte puls som svar på triggerpulsen, andre inngangsmiddel for å motta pulser fra mottageren, motta kort-pulsgeneratormiddel koblet til nevnte andre inngangsmiddel å frembringe nevnte andre korte puls som svar på en puls på

nevnte andre inngangsmiddel, og en transmisjonslinje for å bestemme fin-avstandsinkrementet og koblet til å motta de korte pulsene fra sende og motta-kort-pulsgeneratorene, idet et flertall fin-avstandsinkrementer etableres, hvis totale er representativt for et grov-avstandsintervall, og idet fin-avstandsinkrementet bestemmes ved sammentreffet av de korte pulsene fra sende- og motta-kort-pulsgeneratorene innen-

for et av fin-avstandsinkrementene.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av etterfølgende beskrivelse samt de etterfølgende patentkrav.

I sin foretrukne form gir oppfinnelsen en nøyaktighet i om-

rådet av 30,5 eller 61 cm. Dette tilveiebringes ved å bestemme posisjonene langs en transmisjonslinje ved hvilken to korte pulser utsendt fra motsatte ender av linjen forenes. Disse pulser frembringes av kort-pulsgeneratorer som er plassert ved hver ende av linjen og som trigges av sendertriggeren ved en ende og av den mottatte ekkopulsen ved den andre. Trigging av kort-' pulsgeneratoren ved senderenden forsinkes for å sikre at den korte pulsen fremkommer på transmissjonslinjen samtidig med den korte pulsen som trigges ved mottagelsen av ekkopulsen. Forsinkelses-tiden og linjelengden er funksjoner av den maksimale og minimale avstand for hvilke målinger er onskelig. Kortpulssammentref f - stedet på transmisjonslinjen bestemmes ved å "plassere" sammentreffdetektorer jevnt langs transmisjonslinjen med en avstand lik nøyaktigheten ved hvilken avstandsmålingen er onskelig. Pulsbredden av minst en av de korte pulsene, når den er multiplisert med hastigheten av en elektromagnetisk bolge langs transmisjons-

linjen, er noe storre enn avtapningsavstanden. Systemer av denne art hvor store måleinkrementer er onskelig, krever relativt lange transmisjonslinjer og derved et stort antall sammentreffdetektorer hvis .kun en enkelt forsinkelse anvendes. For å redusere antallet detektorer langs transmisjonslinjen anvendes et grovavstands-finavstand system som gjor bruk av en fast linjelengde med et rimelig antall detektorer som bestemmer finavstand-inkrementet, i forbindelse med en variabel forsinkelse som bestemmer grovavstandsinkrementet.

For å sikre at en måling rikke rapporteres på grunn av en støy-puls i systemet er det tilveiebragt en krets som krever fem suksessive ekkopulsmottagelser for en måling rapporteres. Hvis dette ikke inntreffer null-stilles systemet og prosessen gjen-tas ved et annet grovavstandsinkrement.

Avstandsutlesningsapparatet ifolge oppfinnelsen vil nu bli beskrevet, i eksempels form, under henvisning til vedlagte teg-ninger. Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en transmisjonslinje som er terminert ved begge ender med sin karakteristiske impedans og pulsgeneratorer. Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av en transmisjonslinje, terminert ved begge ender med sin karakteristiske impedans og pulsgeneratorer, og med avtappninger langs linjen til hvilke sammentreffdetektorer er koblet. Fig. 3a og 3b sammen omfatter en skjematisk fremstilling av avstandsutlesningsapparatet ifolge oppfinnelsen. Fig. 4 viser bolger som anvendes for å tilveiebringe grovav-standstidsinnstilling i apparatet i fig. 3a og 3b. Fig. 5 viser bolger som anvendes for å tilveiebringe fin-avstandstidsinnstilling.

I fig. 1 er en transmisjonslinje 1 terminert ved begge ender med generatorer 2 som frembringer identiske pulser 3 med amplitude V

—f

og pulsbredde L / hvor hver generator 2 har en indre impedans R lik den karakteristiske impedans for transmisjonslinjen 1. Hvis ^ iL er meget mindre enn transmisjonstiden over transmisjonslinjen vil de to pulsene (hvis avgitt samtidig) møtes kun i nærheten av punktet 5 (representert ved en stiplet linje i

fig. 1) midtveis mellom de to generatorene, og en observatør plassert ved punktet 5 ville observere en bølgefront 4 med en spenning 2V, dvs. i amplitude'-lik to ganger spenningen av hver puls 3, hvor bølgefronten 4 begynner ved tidspunktet hvor de to pulsene 3 ankommer ved dette sted og avsluttes når hver puls 3 er passert fullstendig forbi, hvor observasjonsinter-vallet er lik en pulsbredde . Etter som pulsene 3 kun forenes ved midtpunktet 5 vil observatorer plassert ved et hvert annet sted langs linjen kun observere en puls med amplitude V etter som hver av pulsene 3 krysser de andre stedene. På denne måte tilveiebringer en transmisjonslinjelengde et meget virk-ningsfullt summeringsnettverk. Skulle det inntreffe at en av pulsene 3 ble utsatt for en forsinkelse forut for å gå inn på transmisjonslinjen 1 ville de to pulsene 3 forenes ved et sted på linjen forskjellig fra midtpunktet 5. Stedet ved hvilket de to pulsene forenes kan bestemmes ved å plassere tapninger' til hvilke sammentreffdetektorer er koblet, jevnt langs transmisjonslinjen. I fig. 2 er et antall tapninger 6 plassert i lik avstand langs transmisjonslinjen. Det er koblet en sammentreffdetektor 42 til hver tapning 6, hvilken detektor kan innbefatte en diode 42a forspent til en terskel-spenning Vt via en motstand 42b og en detektorkrets 42c. Hver terskelspenning Vt motforspenner dioden 42a ved en spenning mellom V og 2V for å hindre leding med mindre to pulser forenes ved tapningsstedet. Etter som begge ender av transmisjonslinjen 1 er avsluttet i den karakteristiske impedans R for transmisjonslinjen 1 vil refleksjoner som kan bevirke flere avstandsindikasjoner ikke eksistere. Imidlertid kan variasjoner fra perfekte tilpassninger «ksistere uten å bevirke falske avstandsreaksjoner når diodene 42a ved tapningene 6 er riktig forspent.

An^i. man at de to pulsene som forloper langs transmisjonslinjen 1 skal forenes ved en ende av linjen for den maksimale avstand som skal måles, R , og ved den andre enden av linjen for

msx

den minste avstanden som skal måles, R . , vil det i denne min

situasjon med en linjelengde L og avstandsforsinkelse D" (uttrykt, i lengdeenheter) fås følgende ligninger:

hvis en fast avstandsforsinkelse anvendes, med den ledsagende linjelengde, for en gitt R og R . , kan et uonsket flertall

^ max ^ min

tapninger kreves for å tilveiebringe den onskede avstandsnby-aktighet. For å redusere denne flertallsmulighet kan en linjelengde LQ velges, hvilken vil kreve kun et rimelig antall tapninger for å oppnå den onskede noyaktighet og forsinkelsen variert for å trinnforskyve avstandsintervallet, bestemt av den faste linjen, over hele distansen for hvilken målingene er onskelige. Dette oppnås hvis D varieres ifolge ligningen

hvor n er et helt tall 1, 2 N korresponderénde med det forste, andre etc. forsinkelsestrinn eller grovavstandsinnstilling og 3 R oer den minste avstand som skal måles. På denne måte tilveiebringer hver forsinkelse avstandsmålinger i intervallet de-finert ved

I fig. 3a er et 10 KHz firkantbolgesignal fra en hovedoscillator (ikke vist) koblet til en ELLER-port 30 ved en terminal 30a og til en puls (burst) kontrollgenerator 31 ved terminalen 31e via en terminal 80. Puls (burst) kontrollgeneratoren 31 omfatter terminaler 31c, d, e, f, j og kan være en del av en SN 74123 (dobbel monostabil) logisk brikke med terminaler 31c, d, e, f, j korresponderende med henholdsvis pinnene 6, 7, 10, 5 og 9. Terminalen 31j er koblet til en låsegcnerator 50 (fig. 3b) mens terminalen 31d er koblet til terminalen 31c via en konden-

sator 38 og til en positiv likespenningskilde (ikke vist) via en motstand 39. En andre inngang er tilført ELLER-porten 30

ved terminalen 30b fra utgangen av låsegeneratoren 50. ELLER-porten 30 og låsegeneratoren 50 omfatter midlene for system-låsing. Utgangen fra ELLER-porten 30, hvilken ved fravær av et låsesignal fra låsegeneratoren 50 er lOKHz inngangssignalet ved terminalen 80, fremkommer ved en terminal 30c og er koblet til en intervalltrigger-enhet 10 ved en terminal lia.

Intervalltriggerenheten 10 består av to SN 7490 (dekade teller) logiske kretsbrikker 11 og 12. En terminal i den logiske brikken 11 korresponderer med pinne 1 på brikken 74 90, mens terminalen 11b i den logiske brikken 11 og 12b i den logiske brikken 12 korresponderer med pinnen 2, og terminalen lic i den logiske brikken ;11 og 12c i den logiske brikken 12 korresponderer med pinnen 3. Terminalene 11b, lic, 12b og 12c er sammenkoblet med en terminal 13a på en ELLER-port 13 og er koblet til en null-stillingsmekanisme 14, hvilken når den er innkoblet jor-

der disse terminalene. Nullstillingsmekanismen 14 og ELLER-porten 13 omfatter midler for systemnullstilling. Terminalen 11b i den logiske brikken 11 (pinne 11 i 7490 brikken) og terminalen lie (pinne 14) er sammenkoblet og koblet til termina-

len 12e i den logiske brikken 12 (pinne 14 i 7490 brikken) og til terminalen 13b og ELLER-porten 13. Ved fravær av et låsesignal fra låsegeneratoren 50 er utmatningen fra de sammenkob-lede terminalene lid og lie en positiv puls etter hver femte puls fra 10 KHz hovedoscillatoren. Terminalen 13c for ELLER-porten 13 er koblet til fininnstillingsmodulene 40 og tilveiebringer en tilbakestillingspuls til disse moduler ved fravær av et låsesignal, når en positiv puls fremkommer enten ved terminalen 13a eller 13b. Terminalen lim og 12m i den lo-

giske brikken 11 og 12 (pinne 5 i 7490 brikken) er koblet til en positiv likespenningskilde (ikke vist) mens 11L, 12L og 11K, 12K (pinne 10 og 7 resp. i 7490 brikken) alle er jordet. Terminalene 12a og 12h (pinnene 1 og 12 resp.) er sammenkob-

let og tilveiebringer med terminalene 12g, 12f-og 12d (pinnene-9, 8 og 11 resp.) en digital kode til en grov-avstandskontroll 20.

Grov-avstandskontrollen 20 består av en intervallgenerator 21 som kan være en SN 7445 en av ti ("lekoder, en grov-avstandsindikator, som kan være ti lamper 22, hver av typen 2182 med operasjons-data 14 volt og 80 milliampere og en grov-avstandskontroll-tidskrets som kan innbefatte kombinasjonen av ti transistorer 24 som hver kan være av typen MPS 404, ti motstander R-^ til R^g og en kondensator 25. Transistorene 24 tilveiebringer por-ter gjennom hvilke en av motstandene R-^ til R^Q velges. Kombinasjonen av den valgte motstanden med kondensatoren 25 danner et tidsinnstillingsmiddel for en forsinkelsesgenerator 37. Terminalene 21L, m,n,p og 21g (koblet til en ikke vist positiv likespenningskilde) av dekoderen 21, korresponderer med henholdsvis pinnene 12-16 av nevnte SN 7445 krets, mens terminalene 21a-k korresponderer med pinnene 1-11. Terminalene 21L, 21m, og 21n er respektive koblet til terminalene 12d, 12f og 12g av den logiske brikken 12 og terminalen 21p er koblet til terminalene 12a og 12h. Hver av terminalene 21a-k, med unntak av 21h som er jordet, er koblet til en positiv likespenningskilde (ikke vist) via lamper 22 og til basisen 24a av en av transistorene 24 via en motstand 23. Emitterne 24c på hver av transistorene er koblet til en positiv likespenningskilde (ikke vist) mens hver av kollektorene er koblet til forsinkelsesgeneratoren 37 ved terminalen 31b via en av motstandene R-^ til R^q og ved terminalen 31a via en av disse motstander og kondensatoren 25. Forsinkelsesgeneratoren 37

kan være del av en SN 742123 logisk brikke omfattende terminalene 31a, b, g, h, i, k og L som korresponderer henholdsvis med pinnene 14, 15, 2, 16, 1 og 8, hvor terminalene 31k og L er jordet, terminalen 31g er koblet til terminalen 31f på

puls (burst) kontrollgeneratoren 31 og til fin-avstandsoscillatoren 32, terminalen 31h er koblet til en positiv likespenningskilde (ikke vist) og terminalen 31i er koblet til katoden av en diode 36, hvis anode er koblet til fin-avstandsoscillatoren 32 via en motstand 3 3 til en sénde-kort-puls-generator 60 via en kondensator 34 og til jord via kondensatoren 34 og en motstand 35. Kombinasjonen av dioden 36, kondensatoren 34, motstandene 33 og 35 og fin-avstandsoscillatoren 32 danner en triggerkrets som i kombinasjon med forsinkelsesgeneratoren 37 danner sende-kort-pulstriggercnheten.

Transmisjonslinjen 1 som er delt i ti like segmenter ved hjelp av 11 tapninger 6 og som er 6,0 96 m lang er koblet sendekort-pulsgenerator 60 ved en terminal 61 og til en mottakortpuls-generator 70 ved en terminal 71. Mottakort-pulsgeneratoren 70 er i sin tur koblet til en mottaker (ikke vist) ved en terminal 90. Ved hver tapning 6 er det koblet en fin-inn-stillingsmodul 40 som består av sammentreffdetektoren 42, en dekoder 41 (som kan være en SN 7490 brikke) , en transistor 43 (som kan være av typen 2N 4124), og en fin-avstandsindikator 44 (som kan være en lampe av typen 2182). Transmisjonslinjen 1, tapningene 6 og fin-innstillingsmodulene 40 omfatter en fin-avstandsindikator . I den etterfølgende beskrivelse vil sist-nevnte terminaler på dekoderen 41 ha samme forbindelse med pinnene på den logiske brikken SN 74 90 som tidligere angitt med hensyn til de logiske brikkene 11 og 12. Utgangen fra sammentreffdetektoren 42 er koblet til en terminal 41a på dekoderen. 41. Terminalene 41L og 41k i dekoderen 41 er koblet til jord mens terminalene 41b og 41c er koblet til terminalen' 13c på ELLER-porten 13, hvilken tilfører nullstillings-pulser. Utmatningen fra dekoderen 41 fremkommer fra en terminal 43 som er koblet via en motstand 45 til basisen 43a på transistoren 43, mens kollektoren 43b er koblet til låsegeneratoren 50 via indikatoren 44. Låsegeneratoren 50 består av en motstand 51, en transistor 52, hvilken kan være av typen 2N 4136, en motstand 53 og en motstand 54. Basisen 52a på transistoren 52 er koblet til emitteren 52c og en positiv likespenningskilde (ikke vist) og til kollektoren 43b på transistoren 43 via indikatoren 44, mens kollektoren 52b er koblet til jord via motstandene 53 og 54. Forbindelsen 55 mellom motstandene 53 og 54, ved hvilken låsesignalene fremkommer,

er koblet til ELLER-porten 30 ved terminalen 30b.

De forskjellige bølgene som anvendes i systemet og deres tids-forhold er vist i fig. 4 og 5. En 10 KHz firkantbølge som vist i fig. 4 trigger en sender (ikke vist) ved den fremre kant av den positive puls som angitt ved bølgen anmerket med senderpulser. Denne 10 KHz firkantbølgen påtrykkes også terminalen 80 og

er koblet til terminalen lia av intervalltriggeren 10 (fig. 3a) ved fravær av. et låsesignal ved terminalen 30b på ELLER-porten 30. Den logiske brikken 11 dekoder dette signalet og tilveie-

bringer en puls ved terminalen lid for hver femte puls i 10 KHz firkantbolgen hvilket frembringer en bolgeform som vist ved A

i fig. 4, hvilken kobles til den logiske brikken 12 ved terminalen 12e. Den bakre kant av hver puls i bolgen A utlbser en kode ved terminalene 12d, f, g og h i den logiske brikken 12 hvilke terminaler er koblet til den logiske brikken 21 i grov-avstandskontrollen 20. Denne kode setter en av terminalene 21a til 21g og 21i til 21k i dekoderen 21 til en lav tilstand hvor denne forblir slik inntil neste bakre kant som genererer en kode som nullstiller spenningen ved terminalen til hoy og setter spenningen ved den neste terminalen til lav. Den andre terminalen forblir i lav tilstand for en mellompuls-periode av bolgen A etter hvilken den bakre kant av pulsen av bolgen A nullstiller den til hoy og setter den neste terminalen til lav. Denne pro-sess er syklisk og fortsetter inntil et låsesignal genereres. Fire av ti bolger som således genereres, C1-C4, hvilke fremkommer ved terminalene 21a til 21b i dekoderen 21, er vist i fig. 4. Den lave tilstanden ved hver terminal begynner midtveis mellom transmisjonen av to senderpulser og er av tilstrekkelig varighet til å ta hensyn til transmisjonen av fem senderpulser for avslutning, hvilken også er midtveis mellom transmisjonen av to senderpulser. Bolgen A kobles også til terminalen 13b i ELLER-porten 13 i fig. 3a og trigger tilbakest.i.llingspulser fra terminalen 13c som er tidsforsinket for et minimum av en pulsbredde av bølgen A til fininnstillingsmoduler 40 for hver femte puls av 10 KHz firkantbølgen når fire "treff" ikke registreres av disse moduler. 10 KHz firkantbølgen i fig. 4 kobles også til terminalen 31e i puls (burst) kontrollgeneratoren 31. Den fremre kant av hver puls.i firkantbølgen utløser en monostabil (one shot) puls (burst) kontrollbølge D i fig. 5 hvis bredde kontrolleres av tidskonstanten av mostanden 3 9 og kondensatoren 38. Denne pulskontrollbølge D, hvilken fremkommer ved terminalen 31f,

er koblet til fin-avstandsoscillatoren 32 i fig. 3b som genererer kambølgen F i fig. 5 for varigheten av pulsen (burst). Perioden av kambølgen F korresponderer med lengden av et grov-avstandsintervall, hvor hver periode representerer en gitt grov-avstand, og det totale antallet perioder, innenfor varigheten av puls (burst) kontrollbølgen D er lik det totale antallet grove avstander pluss antallet perioder som kreves for

å etablere forsinkelsen for den første grov-avstandsverdien. Puls (burst) kontrollbølgen som kobles til terminalen 31g på forsinkelsesgeneratoren 37 bevirker utgangen ved terminalen 31i til å gå lav hvor den forblir inntil avbrytelse og null-stilling til høy slik det er omtalt nedenfor hvorved dannes bølgen E. Mens utgangen av terminalen 31i er lav leder dioden 36 og fastspenner utgangen av fin-innstilt-avstandsoscillatoren 3 2 til et lavt nivå. Når utgangen fra en av terminalene 21a - 21g og 21i - 21k er lav vil lampen som er koblet til den terminalen lyse og indikere grov-avstandsinnstilling. Likeledes leder transistoren som er koblet til den terminalen og velger motstanden som er koblet til kollektoren, hvilken i kombinasjon med kondensatoren 25 etablere en tidskonstant som bestemmer avslutningen av den lave tilstanden av bølgen E, dvs. tidskonstanten etablerer tiden ved hvilken utgangen ved terminalen 31i nullstilles til en hoy tidstand etter at den er blitt satt til en lav i begynnelsen av bolgen D. Varigheten av den lave tilstanden av bolgeformen E bestemmer antallet pulser i kambolgen F som fastspennes til et lavt nivå. Dette antall etablerer grovavstandsinnstillingen. Hver tidskonstant settes til å avslutte den lave tilstanden for grovavstandskontrollen E omtrentlig midtveis mellom to pulser i kambolgen F. Den resulterende kambølgc differensieres så for å frembringe en diffe-rensiert bolge G. Den forste hoye puls i bolgen G utloser sendekortpulsgeneratoren 60 som frembringer et avstandstyresignal med varighet to nanosekunder, se kurve I i fig. 5, for den gjenværende varighet av pulsen (burst).

Den korte pulsen I avgis på transmisjonslinjen 1 fra terminalen 61, fig. 3b. Den behandlede ekkopulsen fra mottageren (ikke vist) fremkommer ved terminalen 90 og er koblet til mottakortpulsgeneratoren 70. Den fremre kant av denne puls trigger generatoren 70 som frembringer en puls med varighet ett nano-sekund, hvilken puls kobles til transmisjonslinjen 1 ved terminalen 71. 2 nanosekundpulsen og 1 nanosekundpulsen forloper langs transmisjonslinjen i motsatte retninger. Når de to pulsene forenes ved en av tapningene 6 vil sammentreffdetektoren 42 ved den tapningen rapportere et treff til dekoderen 41.

Når fire suksessive treff rapporteres til dekoderen 41 frembringes en positiv utmatning ved terminalen 41d, hvilket bevirker transistoren 43 til å lede, tenning av indikatoren 44 og frembringelse av en lav tilstand ved basisen 52å på transistoren 52, hvilket bevirker transistoren til å lede og skaper en hoy tilstand ved punktet 55. Denne hoye tilstand kobles til terminalen 30b på ELLER-porten 30 og til terminalen 31j i puls(burst) kontroll generatoren 31 hvilket blokkerer grovavstandsindikatortrigger-enheten 10 og puls (burst) kontrollgeneratoren 31 og således låser systemet. Etter at låsing har inntruffet kan systemet null-stilles ved å fjerne terminalene 11b og lic i den logiske brikken 11 og terminalene 12b og 12c i den logiske brikken 12 fra jord ved å operere nullstillingsmekanismen 14, og således frembringe en hoy tilstand ved terminalen 13a på ELLER-porten 13. Dette frembringer en hoy tilstand ved terminalen 13c hvilket nullstiller alle fininnstillingsmodulene. Selvom fig. 3a viser nullstillingsmekanismene 14 som en mekanisk trykknapp kan en automatiske nullstillingsmekanisme tas i bruk, hvilken kan nullstille systemet ved en hvilken som helst hastighet. Hvis fire påhverandre folgende treff ikke registreres vil den neste pulsen i bolgen A nullstille dekoderen 41 og prosessen fortsetter for den neste grovavstanden.

Som omtalt antas kambolgen F å ha startet samtidig med inntref-fet at puls-(burst) kontrollsignalet D. Imidlertid kan bolgen F ha en naturlig start-forsinkelse som vil påvirke målenoyaktig-, heten. Kompensering for denne forsinkelse kan utfores ved å forsinke den utsendte puls eller ved å ta i bruk en transmisjonslinjelengde forut for den forste tapningen 6 ved enden av linje 1 hvor generatoren 70 er plassert.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for måling av avstanden til et objekt, innbefattende trinnene å sende et elektromagnetisk pulssignal av kort varighet og motta en reflektert ekkopuls fra objektet, og måle tidsforsinkelsen mellom disse to hendelser, idet målingen innbefatter en grov-avstandsmåling og en fin-avstandsmåling, karakterisert ved de ytterligere trekk å etablere et flertall inkrementære tidsforsinkelser, hvor hver av disse korresponderer med en av et forutbestemt flertall grov-avstandsverdier og hver av hvilke representerer et likt grov-avstandsintervall innenfor hvilket en fin-avstandsmåling skal foretas, sende et pulset signal, trigge en første kort puls ved begynnelsen av hvert suksessive grov-avstandsintervall, motta ekkopulser av det pulsede signal fra nevnte objekt, trigge en andre kort puls som svar på mottagelsen av hver av ekkopulsene, koble nevnte første og andre korte pulser til motsatte ender av en transmisjonslinje (1), hvis elektriske lengde er stort sett lik grov-avstandsintervallet og som inneholder tapninger (6) med elektrisk avstand mellom disse som korresponderer med et fin-avstandsinkrement, bestemme grov-avstandsverdien ved å bemerke den spesielle av de inkrementære tidsforsinkelsene for hvilken den første pulsen sammenskyves på en tenning på transmisjonslinjen, og bestemme fin-avstandsinkrementet innenfor grov-avstandsintervallet for den bemerkede grov-avstandsverdien ved å bemerke tapningen (6) på transmisjonslinjen på hvilken nevnte første og nevnte andre korte pulser sammenskyves.

2. Avstandsmålingsapparat som er hensiktsmessig : f or å utføre fremgangsmåten som angitt i krav 1, og innbefattende en sender for suksessiv transmisjon av elektromagnetiske pulssignaler av kort varighet, en mottager for mottagelse av reflekterte ekkopulser, og tidsmålingsmidler for måling av tidsintervallet mellom trans-mis jonsøyeblikket for et pulssignal og mottagelsesøyeblikket : for en ekkopuls av nevnte signal, idet tidsmålemidlene har midler for grov og finmr.linger, karakterisert ved at apparatet ytterligere omfatter første inngangsmiddel (80) for mottagelse av pulser fra senderen, intervalltriggermiddel (10) koblet til nevnte første inngangsmiddel (80) for frembrin- gelse av grov-avstandsintervallkoder som svar på senderpulsene grov-avstandskontrollmiddel (20) koblet til intervalltriggér-middelet (10) for valg av grovavstandsverdier som svar på grov-avstandsintervallkodene, pulskontrollgeneratormiddel (31) koblet til det første inngangsmiddelet (80) for frembringelse av et pulskontrollstyresignal som svar på hver senderpuls, idet pulskontrollstyresignalet har en varighet overensstemmende med et flertall av grov-avstandsintervallene, hvor et suksessivt antall av disse, begynnende med det første, er representativt for den valgte grov-avstandsverdien, sende-kortpulstriggermidler (32-37) som reagerer på pulskontrollgeneratormiddelet (31) og grov-avstandskontrollmiddelet (20) for å tilveiebringe en triggerpuls ved begynnelsen av grov-avstandsintervallet som umiddelbart følger den valgte grov-avstandsverdien, sende-kort-pulsgeneratormiddel (60) koblet til sende-kortpuls— triggermidlene (32-37) for å frembringe nevnte første korte puls som svar på triggerpulsen, andre inngangsmiddel (90) for å motta pulser fra mottageren, motta kort pulsgeneratormiddel (70) koblet til nevnte andre inngangsmiddel (90) å frembringe nevnte andre korte puls som svar på en puls på nevnte andre inngangsmiddel (90), og en transmisjonslinje (1) for å bestemme fin-avstandsinkrementet og koblet til å motta de korte pulsene fra sende og motta-kor-t-pulsgeneratorene (60; 70), idet et flertall fin-avstandsinkrementer etableres, hvis totale er representativt for et grov-avstandsintervall, og idet fin-avstandsinkrementet bestemmes ved sammentreffet av de korte pulsene fra sende og motta kortr-pulsgeneratorene (60; 70) innenfor et av fin-avstandsinkrementene.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at det ytterligere innbefatter apparat-låsemidler (30, 50) omfattende låsegeneratormiddel (50) som har en inrigangs-terminal koblet til fin-avstandsmålemidlene (6, 40, 61, 71) og en utgangsterminal koblet til pulskontrollgeneratormiddelet (31) for å tilveiebringe et signal som svar på et signal fra fin-avstandsmålemidlene (6, 40, 61, 71) som indikerer fullførelsen av en avstandsmåling og for derved å blokkere pulskontrollgeneratormiddelet (31), og ELLER- portmiddel (30) som har en første inngangsterminal (30a) koblet til det første inngangsmiddelet (80), én andre inngangsterminal (30b) koblet til utgangsterminalen (55) av nevnte låsegeneratormiddel (50) og en utgangsterminal (30c) koblet til intervalltriggermiddelet (10), hvorved ved fraværet av et signal fra låsegeneratormiddelet (50) på den andre inngangsterminalen (30b), en puls på den første inngangsterminalen (30a) koblet fra det første inngangsmiddelet (80) bevirker ELLER porten (30) til å generere en puls om bevirker intervalltrigger middelet (10) til å reagere, men i nærværet av et signal fra e låsegeneratoren (50) et kontinuerlig signal kobles til intervalltriggermiddelet (10), hvilket således hindrer et svar fra intervalltriggermiddelet (10) på en puls på det første inngangsmiddelet (80).

4. Apparat som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at grov-avstandskontrollmiddelet (20) omfatter intervallgeneratormiddelet (21) koblet til intervalltriggermiddelet (10): og som reagerer overfor interwallkodene og har et flertall utgangsterminaler (21a-21k) som pulses sekvensmessig med pulser av lik lengde i overensstemmelse med intervallkodene, idet lengdene av pulsen bestemmer apparatobservasjonstiden og hver pulset utgangsterminal korresponderer med en av et flertall sekvensmessige grov-avstandsverdier, hvor hver av disse har tilliggende seg grov-avstandsintervaller, og grov-avstands-kontrolltidsmidler (23, 24, 25) som har et flertall inngangs-terminaler, hvor hver inngangsterminal korresponderer med en respektiv terminal av utgangsterminalene (21a-21k) av intervallgeneratormiddelet (21) for å tilveiebringe et utgangssignal som svar på pulsen nå utgangsterminalene av intervallgeneratormiddelet (21), idet utgangssignalet fra kontrolltidsmidlene (23, 24, 25) kobles til sendekortpulstriggermiddelet (37), hvorved en forsinkelse mellom starten av pulskontrollstyresignalet og genereringen av sende-kortpulsen etableres.

5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at det ytterligere innbefatter grov-avstandsindikatormidler (22) koblet til hver av utgangene (21a-21k) av intervallgeneratormiddelet (21), idet hver av indikatormidlene (22) indikerer grov-avstandsverdien.

6. Apparat som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at grov-avstandskontrollmidlene omfatter et flertall styringsmidler (24) som hver er koblet til en respektiv terminal av utgangsterminalen (21a-21k) av intervallgeneratormiddelet (21) og et flertall tidsinnstillingsmidler (<R>^, R2 Rio^' som ^ver ^ar en inngangsterminal koblet til et respektivt av styremidlene (24) og som har en utgangsterminal koblet til sende-kortpulstriggermiddelet (37), idet hver av flertallet av tidsinnstillingsmidler (R^, R2-..R-^q) for bestemmelse av varigheten av forsinkelsen for hver av grov-avstandsverdiene korresponderer med pulsene på utgangsterminalene av intervallgeneratormiddelet (21).

7. Apparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-6, karakterisert ved at intervalltriggermiddelet (10) ytterligere innbefatter tilbakestillingsmidler (13, 14) og fin-avstandsmålemidlene (6, 40, 61, 71) ytterligere inneholder en avlåsningsterminal koblet til intervalltriggermiddelet (10) . og en tilbakestillingsterminal (13c), idet tilbakestillingsmidlene (13, 14) er koblet til tilbakestillingsterminalen (13c) og til intervalltriggermiddelet (10), idet tilbakestillingsmidde-let (13, 14) for tilbakestilling av fin-avstandsmålemidlene (6, 40, 61, 71) ved begynnelsen av observasjonstiden for hver av grov-avstandsverdiene ved fraværet av et signal, koblet fra avlåsningsterminalen til intervalltriggermiddelet, indikerer fullførelsen av en avstandsmåling for den tidligere grov-avstandsverdien.

8. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at tilbakestillingsmidlene (13, 14) ytterligere innbefatter middel (14) for tilbakestilling av fin-avstandsmålemidlene (6, 40, 61, 71) etter at avlåsning har funnet sted. .

9. Apparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-8, karakterisert ved at transmisjonslinjen (1) er koblet i en ende til sendekortpulsgeneratoren (60) og ved den andre enden til mottakortpulsgeneratoren (70), idet et flertall tapninger (6) er tilveiebragt på transmisjonslinjen (1), og fin-innstillingsmodulmidler (40)' er koblet til hver av tapningene 6, for bestemmelse av sammentreffet mellom nevnte sende første korte puls og nevnte motta andre korte puls på tapningene (6).

10. Apparat som angitt i krav 9, karakterisert ved at den elektriske lengden av transmisjonslinjen (1) er stort sett lik hver av grovftavstandsintervallene og den elektriske avstanden mellom ta<p>ningene (6) langs transmisjonslinjen er stort sett lik fin-avstandsinkrementet.

11. Apparat som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at fininnstillingsmodulmidlene (40) omfatter sammentreffdetektormidler (42) som har en inngangsterminal koblet til en av tapningene (6) på transmisjonslinjen (1) og en utgangsterminal for å tilveiebringe et utgangssignal når sende-kortpulsen og motta-kortpulsen sammenskyves eller forenes ved tapningen (6), dekodermidler (41) som har en inngangsterminal koblet til utgangsterminalen av sammentreffdetektormidlene (42) og har en utgangsterminal, idet detektormidlene (41) reagerer på utgangssignalet fra sammentreffdetektormidlene (42) og tilveiebringer et utgangssignal etter et bestemt antall utgangs-signaler fra sammentreffdetektormidlene (42) innenfor obser-vas jonstiden, og fin-avstandsindikatormidler (44) koblet til utgangsterminalen av dekodermidlene (41) for å tilveiebringe en fin-avstandsindikasjon.

12. Apparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-11, karakterisert ved at sendekortpulstrigger-midlene (32-37) omfatter forsinkelsegeneratormiddel (37) koblet til grov-avstandskontrollmiddelet (20) og til pulskontrollgeneratormiddelet (31) for å tilveiebringe en tidsforsinkelse mellom starten av pulskontrollstyresignalet og triggerpulsen, idet tidsforsinkelsen korresponderer med en av grov-avstandsverdiene, og triggermidler (32-36) koblet til forsinkelsegeneratormiddelet (37) og til sende-kortpulsgeneratormiddelet (60) for å tilveiebringe triggerpulsen til sende-kortpulsgeneratormiddelet (60) ved utløpet av tidsforsinkelsen.

13. Apparat som angitt i krav 12, karakterisert ved at triggermiddelet omfatter fastspenningsmiddelet (36) som har en første terminal koblet til forsinkelsegeneratormiddelets (37) utgang og en andre terminal for å tilveiebringe en lavnivå elektrisk signal fastspenning for varigheten av tidsforsinkelsen, idet fininnstillingsavstandsoscillatormiddelet (32) har en inngangsterminal koblet til pulskontrollgeneratormiddelets (31) utgang og en utgangsterminal koblet til den andre terminalen av fastspenningsmiddelet (36), for å frembringe en kambølge for varigheten av pulskontrollstyresignalet, idet de fremre pulser av kambølgen innenfor varigheten av tidsforsinkelsen fastspennes til nevnte lavnivå elektriske signal ved hjelp av fastspenningsmiddelet (36), og diffferensieringsmidler (34, 35)som har en inngangsterminal koblet til den andre terminalen av fastspenningsmiddelet (36) for differensiering av pulser i kambølgen, idet sendekortpulsen trigges av den første differensierte pulsen i kambølgen etter avslutning av tidsforsinkelsen.