ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
TELEVISION RANGE FINDER

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано в навигационных системах и в системах предупреждения столкновений судов и движущихся наземных объектов.
Известно телевизионное устройство определения дальности, представляющее собой телевизионный дальномер, представленный в патенте автора №2310887, бюл. №32 от 20.11.2007 г. В нем дальность определяется в том числе и до движущихся судов с помощью двух разнесенных на базовое расстояние телевизионных датчиков. При этом определяется временное рассогласование между двумя сигналами в моменты фиксации краев объекта. Однако устройство имеет увеличенную громоздкость из-за наличия базы.
Известно телевизионное устройство определения дальности, входящее в состав изобретения под названием «Система определения дальности», изложенное в патенте автора №2175618 от 10.11.2001 г. В нем с помощью одного телевизионного датчика определяется дальность до контрастного шара, расположенного на судне или на берегу. Наблюдение осуществляется с помощью видеоконтрольного устройства. На размер шара не влияет качка и дальность до него обратно пропорциональна диаметру. Если известен вертикальный размер судна или неподвижного объекта на берегу, то дальность может быть определена и без шара. При этом размеры вводятся с помощью панели выдачи данных в вычитатель. Последний на основании соотношения сторон и углов треугольника определяет дальность, которая отображается на индикаторе дальности. Однако для определения дальности необходимо знать размеры измеряемых объектов. С помощью предлагаемого устройства определяется дальность до объектов без наличия информации об их размерах.
Достигается это введением анализатора уровня сигнала, координатора нижнего края объекта, сумматора, датчика угла места и стабилизированной платформы, при этом выход телевизионного датчика через анализатор сигнала, через координатор нижнего края объекта соединен с первым входом сумматора, имеющего выход и второй вход, соответственно соединенные с первым входом вычислителя и с выходом датчика угла места, жестко связанного с телевизионным датчиком и стабилизированной платформой.
На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - телевизионный датчик;
2 - анализатор уровня сигнала;
3 - координатор нижнего края объекта;
4 - сумматор;
5 - видеоконтрольное устройство;
6 - датчик угла места;
7 - вычислитель;
8 - панель выдачи данных;
9 - стабилизированная платформа;
10 - индикатор дальности,
при этом выход телевизионного датчика 1 соединен с входом видеоконтрольного устройства 5, и через анализатор уровня сигнала 2, координатор нижнего края объекта 3 соединен с первым входом сумматора 4, имеющего выход и второй вход, соответственно соединенные с первым входом вычислителя 7 и с выходом датчика угла места 6, жестко связанного с телевизионным датчиком 1 и с стабилизированной платформой 9, а второй вход и выход вычислителя 7 соответственно соединены с выходом панели выдачи данных 8 и с входом индикатора дальности 10.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
С помощью телевизионного датчика 1, находящегося на определенной высоте над уровнем моря, осуществляется преобразование световой энергии в электрические сигналы, которые поступают в видеоконтрольное устройство 5, осуществляющее отображение объектов в поле зрения телевизионного датчика и наблюдения за ними. Сигналы также поступают в анализатор уровней сигналов 2, автоматически выделяющий уровни, отличные от сходственных окружающих уровней, например уровней от поверхности моря. Выделенные сигналы поступают в координатор нижнего края объекта 3, выделяющий, например, нижний край судна относительно водной поверхности, нижний край берега. В случае качки судно, до которого определяется дальность, то поднимается, то опускается, однако угломестное направление на нижний его край не меняется в связи с горизонтальным уровнем вершин волн, то есть водной поверхности. Координатор 3 определяет угломестное положение нижнего края судна относительно центральной оси объектива телевизионного датчика 1 и выдает его в сумматор 4, где его положительное или отрицательное значение складывается с угломестным значением этой центральной оси, поступающее с датчика угла места 6. Последний жестко связан с телевизионным датчиком 1 и с стабилизированной платформой 9, которая обеспечивает отсутствие наклона телевизионного датчика при нулевом значении угла места. В связи с этим по известной высоте расположения телевизионного датчика 1, поступающей с панели выдачи данных 8 и углу места, поступающего с сумматора 4, методом соотношения сторон и углов треугольника, в вычислителе 7 определяется дальность, поступающая в индикатор дальности 10 для отображения.
Пример конкретного исполнения анализатора и координатора представлен в книге Барсуков и др. «Телевизионные системы летательных аппаратов» М., 1979, стр.234. Пример конкретного исполнения датчика угла места представлен в книге Казаринов Ю.М., 1991, «Радиотехнические системы» М., стр.414, а пример конкретного исполнения вычислителя и стабилизированной платформы представлен в этой же книге на стр.480, 481, рис.22.21. Высота телевизионного датчика при расположении его, например, на берегу, если она неизвестна, определяется следующим образом. Первоначально определяется дальность до какого-либо неподвижного объекта, расположенного над уровнем моря, путем перемещения телевизионного датчика на величину, представляющую собой базу. Разность угловых координат до перемещения и после перемещения характеризует дальность. Далее, зная угломестное направление на объект, осуществляется определение высоты.
Устройство можно использовать при отсутствии других средств, например радиолокационных, определяющих местоположение судов.
Устройство можно применить в системах слежения, а также при осуществлении секторного или кругового обзора. Телевизионный датчик может работать и в инфракрасном спектре, осуществляя определение дальности и в темное время суток.
Устройство можно применить для определения дальности и до наземных объектов, в частности, до движущегося автомобиля, у которого нижним краем является край колеса, соприкасающийся с поверхностью дороги, или может быть использована тень от нижней части впереди идущего автомобиля. При этом телевизионный датчик может быть расположен на другом автомобиле, определяющем дальность до впереди идущей машины, или телевизионный датчик размещается неподвижно на контрольном посту.
Информация о дальности до судов или автомобилей может быть использована для дальнейшей обработки, где определяется направление движения объектов.
Информация также может быть передана с помощью узлов связи в центральный диспетчерский пункт, который также может работать совместно с системой Глонас.