RU2560011C1 - Laser range finder - Google Patents
Laser range finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560011C1 RU2560011C1 RU2014123301/28A RU2014123301A RU2560011C1 RU 2560011 C1 RU2560011 C1 RU 2560011C1 RU 2014123301/28 A RU2014123301/28 A RU 2014123301/28A RU 2014123301 A RU2014123301 A RU 2014123301A RU 2560011 C1 RU2560011 C1 RU 2560011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- range
- switchboard
- receiver
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой области, где необходимо определить скорость движущегося объекта и расстояние до него, в частности для контроля рельефа подстилающей поверхности и управления режимом посадки летательного аппарата (ЛА).The invention relates to measuring technique and can be used in any field where it is necessary to determine the speed of a moving object and the distance to it, in particular for monitoring the relief of the underlying surface and controlling the landing mode of the aircraft (LA).
Известен лазерный дальномер, содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения и измеритель дальности на основе измерителя временного интервала между зондирующим и отраженным целью импульсами [1].A known laser range finder containing a laser transmitter, a receiver reflected by the object of radiation and a range meter based on the meter of the time interval between the probe and the reflected target pulses [1].
Недостатком этого дальномера является недостаточная дальность действия при использовании в качестве передатчика полупроводникового лазера.The disadvantage of this rangefinder is the insufficient range when using a semiconductor laser as a transmitter.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является лазерный дальномер с некогерентным накоплением отраженного сигнала [2], содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности.The closest in technical essence to the proposed device is a laser range finder with incoherent accumulation of the reflected signal [2], containing a laser transmitter, a receiver reflected by the radiation object, a multi-channel drive connected in series with a clock generator, and a range meter.
Данное устройство позволяет проводить измерения значительных высот [4], но не обладает возможностью измерения вертикальной составляющей скорости ЛА в режимах его взлета и посадки.This device allows measurements of significant heights [4], but does not have the ability to measure the vertical component of the speed of the aircraft in the modes of its take-off and landing.
Задачей изобретения является обеспечение измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и в при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения.The objective of the invention is the provision of measurements from the aircraft of its height and vertical component of speed both in stationary flight and during take-off and landing in a wide range of heights and modes of rise and fall.
Указанная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности, на выходе приемника введен коммутатор, первый выход которого соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором, а между управляющим входом коммутатора и выходами измерителя дальности и блока интерполяции введен блок переключения режимов.This problem is solved due to the fact that in the known laser range finder containing a laser transmitter, a receiver reflected by the radiation object, a multichannel drive connected to a clock generator, a range meter, a switch is introduced at the receiver output, the first output of which is connected to the input of a multichannel drive , and at the second output of the switch, a temporarily fixed block and an interpolation block connected to a clock generator, and between the control input A mode switching block is introduced by the switch and the outputs of the range meter and the interpolation block.
На фиг. 1 представлена схема дальномера-скоростемера, реализующего предлагаемый способ.In FIG. 1 presents a diagram of a range finder-speed meter that implements the proposed method.
Устройство содержит передатчик 1 и приемник 2, подключенный к коммутатору 3 с двумя выходами. На одном из выходов коммутатора включен многоканальный накопитель 4, связанный с измерителем дальности 5. Между выходом измерителя дальности и управляющим входом коммутатора включен блок переключения режимов 6, связанный также с блоком управления 7. На втором выходе коммутатора 3 включен блок временной фиксации 8, связанный с блоком интерполяции 9. Блок интерполяции и измеритель дальности синхронизируются времязадающим тактовым генератором 10.The device comprises a transmitter 1 and a receiver 2 connected to a switch 3 with two outputs. At one of the outputs of the switch, a multi-channel drive 4 is connected, connected with a range meter 5. Between the output of the range meter and the control input of the switch, a mode switching unit 6 is connected, which is also connected to the control unit 7. At the second output of the switch 3, a temporary fixation unit 8 is connected, connected with the interpolation unit 9. The interpolation unit and the range meter are synchronized by a timing oscillator 10.
В начале процесса измерений высоты и дальности летательного аппарата по команде с блока управления 7 коммутатор 3 переключает выход приемника 2 на вход блока временной фиксации 8, и блок интерполяции вычисляет вертикальную скорость и высоту ЛА. В моменты времени Тi производят серию измерений дальности в моноимпульсном режиме. Количество m зондирований определяется заданным периодом обновления информации и требованиями по точности. Оценки дальности до объекта R0 в начальный момент измерения и скорости объекта V формируются в блоке интерполяции 9 по формуламAt the beginning of the process of measuring the altitude and range of the aircraft, on a command from the control unit 7, the switch 3 switches the output of the receiver 2 to the input of the temporary fixation unit 8, and the interpolation unit calculates the vertical speed and altitude of the aircraft. At times T i , a series of range measurements is performed in a single-pulse mode. The number m of soundings is determined by a given period of updating information and accuracy requirements. Estimates of the distance to the object R 0 at the initial moment of measurement and the speed of the object V are formed in the interpolation block 9 according to the formulas
гдеWhere
R0 - оценка дальности до объекта в момент времени T1;R 0 - assessment of the distance to the object at time T 1 ;
V - оценка скорости объекта;V is an estimate of the speed of the object;
Ri=с·ti/2 - результат измерения дальности до объекта в i-м зондировании;R i = с · t i / 2 - the result of measuring the distance to the object in the i-th sounding;
Тi - моменты времени, в которые произведены замеры дальности Ri;T i - time points at which measurements of the range R i ;
с - скорость света;c is the speed of light;
m - количество замеров дальности в серии;m is the number of range measurements in the series;
ti - задержка между моментами излучения лазерного импульса и приема отраженного объектом излучения в i-м зондировании.t i is the delay between the moments of radiation of the laser pulse and the reception of the radiation reflected by the object in the i-th sounding.
Дальность до объекта R и его относительная скорость V определяются в блоке интерполяции 9 путем линейной интерполяции результатов измерений в виде R(t)=Vt+R0, где R(t) - текущая дальность до объекта; t - текущее время, отсчитываемое от начала серии зондирований; V - оценка скорости; R0 - оценка дальности до объекта при t=0. Оценка дальности может быть определена для любого момента времени t, в том числе для момента окончания серии зондирований t=Tm. Эта оценка подается на вход блока переключения режимов 6.The distance to the object R and its relative speed V are determined in the interpolation unit 9 by linear interpolation of the measurement results in the form R (t) = Vt + R 0 , where R (t) is the current distance to the object; t is the current time counted from the beginning of a series of soundings; V is the speed estimate; R 0 is an estimate of the distance to the object at t = 0. The range estimate can be determined for any moment in time t, including for the end of a series of soundings t = T m . This estimate is fed to the input of the mode switching unit 6.
Если в какой-то момент измеренное значение R начинает превышать заданную величину Rmax, то блок переключения режимов 6 переключает выход коммутатора 3 на вход многоканального накопителя 4, синхронизируемого тактовым генератором 10, и производится серия зондирований цели по методу некогерентного накопления [2]. По окончании процесса накопления, то есть по достижении накопленной суммой необходимого уровня хотя бы в одной ячейке дальности, измеритель дальности анализирует массив накопленных данных, определяя положение накопленного массива относительно временной шкалы по установленному критерию [2], например по максимуму корреляционной функции
Если измеренная дальность R больше предварительно заданного значения Rmax, определяемого полетным заданием летательного аппарата, то измерения продолжаются в описанном режиме. При посадке летательного аппарата, то есть когда R<R0, блок переключения режимов переключает коммутатор на выход, связанный с блоком временной фиксации, и измерения проводятся в описанном выше моноимпульсном режиме.If the measured range R is greater than the preset value R max determined by the flight task of the aircraft, then the measurements continue in the described mode. When the aircraft lands, that is, when R <R 0 , the mode switching unit switches the switch to the output associated with the temporary fixation unit, and measurements are performed in the single-pulse mode described above.
Данное изобретение позволяет:This invention allows:
- увеличить измеряемую высоту летательного аппарата до 1000-2000 м;- increase the measured height of the aircraft to 1000-2000 m;
- уменьшить минимальную измеряемую высоту до 2 м;- reduce the minimum measured height to 2 m;
- обеспечить минимальный период обновления информации порядка 1 с на больших высотах и до 0,1 с - на малых;- provide a minimum information update period of the order of 1 s at high altitudes and up to 0.1 s at low altitudes;
- обеспечить минимальную ошибку измерения скорости 0,01-0,1 м/с в зависимости от длительности серии зондирований и количества замеров в серии;- to provide a minimum velocity measurement error of 0.01-0.1 m / s depending on the duration of the series of soundings and the number of measurements in the series;
- интерполировать результаты к любому моменту периода измерений или экстраполировать их на заданное время вперед.- interpolate the results at any point in the measurement period or extrapolate them for a specified time in advance.
Эти выводы подтверждены испытаниями макетных образцов высотомера-скоростемера [4, 5]. Тем самым подтверждено решение поставленной задачи - обеспечение измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения.These conclusions are confirmed by testing prototype altimeter-speed meter [4, 5]. This confirms the solution of the problem - providing measurements from the aircraft of its height and vertical velocity component both in a stationary flight, and during take-off and landing in a wide range of heights and modes of rise and fall.
Источники информацииInformation sources
1. В.А. Смирнов. Введение в оптическую радиоэлектронику. М.: Советское радио, 1973, с. 189.1. V.A. Smirnov. Introduction to optical electronics. M .: Soviet Radio, 1973, p. 189.
2. В.Г. Вильнер и др. Оценка возможностей светолокационного измерителя дальности с накоплением // Фотоника, 2007, №6, с. 22-26 - прототип.2. V.G. Vilner et al. Evaluation of the capabilities of a radar range meter with accumulation // Photonika, 2007, No. 6, p. 22-26 is a prototype.
3. Способ определения дальности и/или скорости удаленного объекта. Патент РФ №2378705.3. A method for determining the range and / or speed of a remote object. RF patent No. 2378705.
4. Малогабаритный лазерный высотомер ДЛ-5М // Фотоника, №3, 2013, с. 55.4. Small-sized laser altimeter DL-5M // Photonics, No. 3, 2013, p. 55.
5. В.Г. Вильнер и др. Пути достижения предельной точности лазерного скоростемера // Мир измерений, №7, 2010, с. 17-21.5. V.G. Vilner et al. Ways to achieve extreme accuracy of a laser speedmeter // Mir izmereniya, No. 7, 2010, p. 17-21.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123301/28A RU2560011C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Laser range finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123301/28A RU2560011C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Laser range finder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560011C1 true RU2560011C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014123301/28A RU2560011C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Laser range finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560011C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626973C1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-08-02 | Владимир Владиславович Имшенецкий | Optical device for determining distances to object |
RU2653558C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-05-11 | Владимир Владиславович Имшенецкий | Optical device for determining distance to object |
RU2737592C1 (en) * | 2020-05-19 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Научно-Производственное предприятие "Топаз" | On-board laser range finder with determination of cloud bottom edge height |
RU2791151C1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-03-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for incoherent accumulation of pulsed light-location signals |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7202941B2 (en) * | 2002-11-26 | 2007-04-10 | Munro James F | Apparatus for high accuracy distance and velocity measurement and methods thereof |
RU2341770C1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-20 | Валерий Григорьевич Вильнер | Device for timing laser range-finder |
RU2343413C1 (en) * | 2007-04-03 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Laser range finder |
EP2051105A1 (en) * | 2003-06-13 | 2009-04-22 | Cubic Corporation | Integrated optical communication and range finding system and applications thereof |
RU2378705C1 (en) * | 2008-06-03 | 2010-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method of determining range and/or speed of remote object |
RU2476826C1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственная корпорация "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" | Optic-electronic tracking coordinator |
-
2014
- 2014-06-09 RU RU2014123301/28A patent/RU2560011C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7202941B2 (en) * | 2002-11-26 | 2007-04-10 | Munro James F | Apparatus for high accuracy distance and velocity measurement and methods thereof |
EP2051105A1 (en) * | 2003-06-13 | 2009-04-22 | Cubic Corporation | Integrated optical communication and range finding system and applications thereof |
RU2343413C1 (en) * | 2007-04-03 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Laser range finder |
RU2341770C1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-20 | Валерий Григорьевич Вильнер | Device for timing laser range-finder |
RU2378705C1 (en) * | 2008-06-03 | 2010-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method of determining range and/or speed of remote object |
RU2476826C1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственная корпорация "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" | Optic-electronic tracking coordinator |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626973C1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-08-02 | Владимир Владиславович Имшенецкий | Optical device for determining distances to object |
WO2017176172A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Владимир Владиславович ИМШЕНЕЦКИЙ | Optical device for determining distance to object |
RU2653558C1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-05-11 | Владимир Владиславович Имшенецкий | Optical device for determining distance to object |
RU2653558C9 (en) * | 2017-06-06 | 2018-08-17 | Владимир Владиславович Имшенецкий | Optical device for determining distance to object |
WO2018226124A1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Владимир Владиславович ИМШЕНЕЦКИЙ | Optical device for determining distances to an object |
RU2737592C1 (en) * | 2020-05-19 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Научно-Производственное предприятие "Топаз" | On-board laser range finder with determination of cloud bottom edge height |
RU2791151C1 (en) * | 2022-06-15 | 2023-03-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for incoherent accumulation of pulsed light-location signals |
RU2821159C1 (en) * | 2024-03-18 | 2024-06-17 | Акционерное общество "Научно-Производственное предприятие "Топаз" | Safety device for piloting in cloudy conditions with assessment of possibility of landing on water body with snow-ice cover |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2014109546A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TANK FILLING LEVEL | |
EP3153884A1 (en) | Detection apparatus, fish finder, and radar | |
RU2560011C1 (en) | Laser range finder | |
US20210373157A1 (en) | Ambiguity Mitigation for FMCW Lidar System | |
RU2510043C1 (en) | Method of determining range to earth's surface | |
RU2436116C1 (en) | Method of determining range to earth's surface | |
CN108445477A (en) | The precision distance measurement method of airdrome scene foreign bodies detection radar | |
RU2586078C2 (en) | Single-position passive radioelectronic system for determining horizontal coordinates, target motion elements and kilometric attenuation coefficient of electromagnetic radiation of target | |
RU2562150C1 (en) | Aircraft altitude and vertical speed measurement device | |
RU2562147C1 (en) | Device for determining distance and speed | |
RU2563607C1 (en) | Aircraft altitude and vertical speed measurement method | |
RU2821159C1 (en) | Safety device for piloting in cloudy conditions with assessment of possibility of landing on water body with snow-ice cover | |
RU2737592C1 (en) | On-board laser range finder with determination of cloud bottom edge height | |
RU2592075C1 (en) | Method for unambiguous measurement of range to meteorological object | |
RU2558694C1 (en) | Determination of aircraft altitude | |
RU2449310C2 (en) | Radar meter of low heights | |
RU2456637C1 (en) | Laser location method | |
RU2562148C1 (en) | Remote object distance and speed determination method | |
RU2598000C1 (en) | Method of autonomous aircraft navigation | |
RU2717233C1 (en) | Method of determining range to surface of earth | |
EP3955021A1 (en) | Light control device, light control method and program | |
RU2352903C1 (en) | Method of laser probing of remote object | |
RU2650851C1 (en) | Laser range finder | |
RU2282211C2 (en) | Radar pulse re-circulation radio altimeter | |
RU2720268C1 (en) | Laser range finder |