RU2468336C1 - Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор - Google Patents
Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468336C1 RU2468336C1 RU2011120664/28A RU2011120664A RU2468336C1 RU 2468336 C1 RU2468336 C1 RU 2468336C1 RU 2011120664/28 A RU2011120664/28 A RU 2011120664/28A RU 2011120664 A RU2011120664 A RU 2011120664A RU 2468336 C1 RU2468336 C1 RU 2468336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- distance
- planes
- axes
- optical devices
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Способ включает следующие этапы. Наведение оси наблюдений на объект. Получение отображений объекта на плоскостях измерений. Плоскости измерений ортогональны оптическим осям из центров двух идентичных оптических устройств, разнесенных на известной базе. Проведение на плоскостях измерений через точки проекций оптических осей измерительных осей координат, параллельных базе. Измерение положений граничных точек отображений объекта от центров проекций оптических осей. Вычисление расстояния до объекта, используя размер базы как составную часть опорного параметра. Причем управляют размером базы и расстоянием от центров оптических устройств до плоскостей измерений. Вычисления выполняют, используя как опорный параметр произведение длины базы на расстояние от центров оптических устройств до измерительных плоскостей. Технический результат - повышение точности и надежности определения отстояний и размеров объекта по результатам стереоскопических измерений, а также создания устройства, обеспечивающего повышение качества использования зрительного навигационного оборудования, а также надежность и удобство при плавании судов в ближней зоне. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области определения взаимного положения объектов, один из которых служит источником электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, а второй - его измерителем и может использоваться для создания оптических дальномеров, пеленгаторов, теодолитов, телескопов и другой оптической аппаратуры аналогичного назначения.
Известен фотограмметрический способ измерений отстояния объекта [1], выбранный в качестве аналога, включающий получение двух отображений объекта на плоскостях измерений, ортогональных оптическим осям, из двух точек пространства на известной базе, измерение координат отображений граничных точек объекта на осях плоскостных систем координат, определение расстояния до объекта, используя как опорный параметр расстояние от точки расположения оптического устройства до плоскости измерений.
Стереоскопический способ измерений отстояния объекта [1], выбранный в качестве прототипа, включает наведение оси наблюдений на объект, получение отображений объекта на плоскостях измерений, ортогональных оптическим осям, из центров двух идентичных оптических устройств, разнесенных на известной базе, проведение на плоскостях измерений через точки проекций оптических осей измерительных осей координат, параллельных базе, измерение положений граничных точек отображений объекта и вычисление расстояния до объекта, используя размер базы как опорный параметр.
Стереоскопический судовой дальномер [1], выбранный в качестве прототипа, состоит из двух параллельных оптических устройств, жестко установленных на базе, блока управления, механизма поворота базы по двум осям, системы переноса отображений на общую плоскость измерений и блока вычислений.
Стереоскопический способ определения отстояний объекта и стереоскопический дальномер, выбранные в качестве прототипа, имеют недостаточную точность и надежность, связанную с неучетом размеров объекта наблюдения и размеров измерителя. В стереоскопическом способе измерений модельное описание объектов (или их частей) и их измерителей выполняют в виде точки. При этом отстояние объекта от измерителя, состоящего из двух оптических устройств, разнесенных на известной базе, определяют по одной из двух формул [1-2]:
где L - отстояние (кратчайшее расстояние) от базы до объекта;
d - измерительная база измерителя;
α - параллактический угол,
S - площадь треугольника.
Недостаточно высокая точность известного стереоскопического способа измерения отстояний и реализующего его стереоскопического дальномера связана с тем, что пространство перед объектом отображается треугольником, а реально это трапеция, размеры которой зависят как от размеров объекта наблюдения, так и от размеров измерителя [2]. Относительная погрешность определения отстояния может быть оценена коэффициентом k при (D>d) по формуле [2]:
где D - размер объекта.
Так, например, при артиллерийской дуэли английского крейсера Белфаст и немецкого линкора Тирпиц эта погрешность составляла в зависимости от ориентации кораблей на дистанции 30 км от 300 м до 2000 м [3].
Целью заявляемого изобретения является повышение точности и надежности определения отстояний и размеров объекта по результатам стереоскопических измерений, а также создания устройства, обеспечивающего повышение качества использования зрительного навигационного оборудования, а также надежность и удобство при плавании судов в ближней зоне.
Указанная цель достигается тем, что в стереоскопический способ измерений отстояния объекта, включающий наведение оси наблюдений на объект, получение отображений объекта на плоскостях измерений, ортогональных оптическим осям, из центров двух идентичных оптических устройств, разнесенных на известной базе, проведение на плоскостях измерений через точки проекций оптических осей измерительных осей координат, параллельных базе, измерение положений граничных точек отображений объекта от центров проекций оптических осей и вычисление расстояния до объекта, используя длину базы как составную часть опорного параметра, управляют размером базы и расстоянием от центров оптических устройств до плоскостей измерений, а вычисления выполняют, используя как опорный параметр произведение длины базы на расстояние от центров оптических устройств до измерительных плоскостей.
Указанная цель достигается также тем, что судовой дальномер, состоящий из двух параллельных оптических устройств, жестко установленных на базе, блока управления, механизма поворота базы по двум осям, системы переноса отображений на общую плоскость измерений и блока вычислений, снабжен устройствами управления изменением размеров базы и отстояния измерительных плоскостей от центров оптических устройств, блок управления дополнительно подключен к механизмам изменения длины базы и отстояния измерительных плоскостей от центров оптических устройств, а плоскости измерений выполнены в виде матричных плоскостей, одна из сторон которых установлена параллельно базе, и которые подключены к вычислительному устройству.
Пример выполнения заявляемого изобретения.
На фиг.1 показан судовой дальномер-пеленгатор, состоящий из пульта управления 1, двух идентичных оптических устройств S1, S2, базы 2, на которой они установлены, измерительных плоскостей для каждого оптического устройства 3-1, 3-2 и вычислительного устройства 4.
Пульт управления 1 (вычислительное устройство) выполнен в виде в виде микропроцессора, обеспечивающего управление механизмами вращения базы по двум осям, изменения размеров базы, изменения расстояния от измерительных плоскостей до оптических устройств.
База 2 - жесткое основание, имеющее механизмы: вращения по двум ортогональным осям и изменения длины базы. На концах базы установлены оптические устройства S1, S2 с ортогональными их оптическим осям измерительными плоскостями 3-1, 3-2.
Оптические устройства S1, S2 выполнены в виде идентичных объективов. Оптические устройства S1, S2 размещены на известном отстоянии f от измерительных плоскостей 3-1, 3-2, которое может изменяться механическими либо аналитическими средствами. Измерительные плоскости 3-1, 3-2 выполнены в виде матричных плоскостей требуемой дискретности, например 25 точек на 1 мм2, на которые проектируются отображения объектов и оптические оси устройств S1 и S2. Стороны матричных плоскостей установлены параллельно направлению базы. С этими сторонами связано направление измерительных осей X1 и X2 соответственно. Вычислительное устройство 4 выполнено в виде в виде микропроцессора, например семейства AVR фирмы АТМЕС.
Судовой дальномер-пеленгатор работает следующим образом. Оператор с помощью пульта управления 1 направляет ось наблюдений 0Y дальномера на объект путем поворота базы 2 по двум осям. При этом оптические устройства имеют параллельные оптические оси и перекрывающиеся сектора обзора. Изменяют размер d базы 2 и отстояние f оптических устройств S1, S2 от измерительных плоскостей, чтобы обеспечить оптимальное перекрытие секторов обзора. Их размеры поступают с пульта управления 1 в вычислитель 4 для оценки опорного параметра.
Лучи света, отраженные от объекта, попадают в оптические устройства S1 и S2 и, увеличиваясь в размерах, проектируются на плоскости 3-1, 3-2. С матриц измерительных плоскостей снимают информацию по строкам, совпадающим с направлением измерительных осей X1 и Х2, в которых участки засветки преобразуются в электрические сигналы, поступающие в вычислитель 4. В вычислителе 4 определяют отстояние и размеры объекта по осям Х и Y.
Рассмотрим плоскостную задачу (фиг.1), в которой объект АВ с центром ОО в виде прямой линии D имеет две составляющие DX и DY в системе координат XY. Расположим оси оптических устройств параллельно на некотором расстоянии - базе (d) друг от друга. В этом случае два оптических устройства S1 и S2 будут иметь общую плоскость измерений, на которой проекции оптических осей 01 и 02 имеют постоянное положение. Через проекции оптических осей 01 и 02 проведем общую измерительную ось X. При этом база (d) ортогональна оптическим осям устройств, что обеспечивает ее параллельность плоскости измерений. Плоскость, ортогональная общей измерительной оси Х и проходящая через центры проектирования S1 и S2, образует плоскость наблюдений, имеет две оси XY и включает две плоскости наблюдений, оси которых параллельны: X1Y1, X2Y2.
По шести значениям, измеренным на осях X1 и Х2: a1, b1, c1 и а2, b2, c2, и из подобия 6 пар треугольников, одна из которых выделена цветом, определим расстояние (L) центра базы 0 от центра объекта OO и размеры объекта. Количество возможных решений определяется количеством сочетаний из 6 элементов по 2. Одно из возможных решений для выделенных цветом пар треугольников приведено ниже:
OX=(XB-XA)/2; OY=(LA-LB)/2;
где LA, LB - отстояние (кратчайшее расстояние) точек А и В объекта от базы по оси Y;
OX, OY - отстояния центра объекта от центра базы по осям Х и Y;
DX, DY - размеры проекций объекта по оси Х и Y соответственно;
L - расстояние от центра базы 0 до центра объекта OO.
Для повышения точности оценки размеров объекта при составлении систем уравнений можно выбирать наиболее большие проекции отстояний граничных точек объекта. То есть получаемые результаты контролируются, и многократно.
При этом лучи, идущие от объекта к отображению, подвергаются рефракции, но из-за относительной малости размера базы d идут по одному пути, что искажает их движение и получаемые отображения, но одинаково. Поэтому при использовании вышеприведенных зависимостей влияние рефракции не приводит к появлению погрешности, так как аналогичные параметры используются в разности.
Относительная погрешность выполненных оценок определяется только относительной погрешностью измерения наименьшего из значений: a1, b1, c1 и a2, b2, c2. А уменьшение погрешности достигается увеличением произведения размера базы на отстояние измерительной плоскости от оптического устройства (d·f), то есть параметров, которыми можно управлять, и использованием наиболее больших проекции отстояний граничных точек объекта. Это обеспечивает возможность обеспечения любых требуемых точностей (которые значительно точнее получаемых с помощью GPS).
Судовой дальномер-пеленгатор имеет в зоне прибрежного плавания неоспоримые преимущества перед используемыми навигационными средствами, так как с его помощью можно определять не только направление на створы, вехи и суда в процессе движения, но и расстояния до них, то есть определять координаты и маневренные элементы движения судна с высокой точностью.
Литература
1. Физический энциклопедический словарь. - М.: Научное издательство "Советская энциклопедия", - 1983. - 928 с.
2. Гузевич С.Н. О недостатках модели измерений односторонним дальномером в спутниковых навигационных системах // Геодезия и картография. - 2005. - №6. - С.19-21.
3. Гузевич С.Н. «О косвенных методах геометрических измерений» // Электронный журнал «Прикладная геометрия» (МАИ), выпуск 10, №21 (2008), С.29-38.
4. Гузевич С.Н. Аналитическое определение размеров и пространственного положения объектов при выполнении косвенных измерений // Геодезия и картография. - 2009. - №9. С.35-41.
5. Гузевич С.Н. «Косвенные геометрические измерения и условия их выполнения» // Электронный журнал «Прикладная геометрия» (МАИ), выпуск 11, №23 (2009), С.1-22.
Claims (2)
1. Стереоскопический способ измерений отстояния объекта, включающий наведение оси наблюдений на объект, получение отображений объекта на плоскостях измерений, ортогональных оптическим осям, из центров двух идентичных оптических устройств, разнесенных на известной базе, проведение на плоскостях измерений через точки проекций оптических осей измерительных осей координат, параллельных базе, измерение положений граничных точек отображений объекта от центров проекций оптических осей и вычисление расстояния до объекта, используя размер базы как составную часть опорного параметра, отличающийся тем, что управляют размером базы и расстоянием от центров оптических устройств до плоскостей измерений, а вычисления выполняют, используя как опорный параметр произведение длины базы на расстояние от центров оптических устройств до измерительных плоскостей.
2. Судовой дальномер-пеленгатор для реализации стереоскопического способа по п.1, состоящий из двух параллельных оптических устройств, жестко установленных на базе, блока управления, механизма поворота базы по двум осям, системы переноса отображений на общую плоскость измерений и блока вычислений, отличающийся тем, что он снабжен устройствами управления изменением размеров базы и отстояния измерительных плоскостей от центров оптических устройств, блок управления дополнительно подключен к механизмам изменения размеров базы и отстояния измерительных плоскостей от центров оптических устройств, а плоскости измерений выполнены в виде матричных плоскостей, одна из сторон которых установлена параллельно базе, и которые подключены к вычислительному устройству.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120664/28A RU2468336C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120664/28A RU2468336C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468336C1 true RU2468336C1 (ru) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120664/28A RU2468336C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468336C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579532C2 (ru) * | 2014-02-12 | 2016-04-10 | Алексей Владимирович Зубарь | Оптико-электронный стереоскопический дальномер |
RU2655612C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-05-29 | Святослав Николаевич Гузевич | Стереоскопический способ определений положения и формы объектов с контролем достоверности |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3462222A (en) * | 1966-09-02 | 1969-08-19 | Polaroid Corp | Stereoscopic range finder including sequentially illuminated reticles |
US3622242A (en) * | 1969-06-04 | 1971-11-23 | Polaroid Corp | Stereoscopic rangefinder with movable reticles |
RU2275652C2 (ru) * | 2001-05-28 | 2006-04-27 | Валерий Тимофеевич Глущенко | Способ локации источника излучения и устройство для его реализации |
RU2008117199A (ru) * | 2008-04-29 | 2009-11-10 | Валерий Георгиевич Бондарев (RU) | Способ измерения координат объекта и устройство для его осуществления |
-
2011
- 2011-05-20 RU RU2011120664/28A patent/RU2468336C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3462222A (en) * | 1966-09-02 | 1969-08-19 | Polaroid Corp | Stereoscopic range finder including sequentially illuminated reticles |
US3622242A (en) * | 1969-06-04 | 1971-11-23 | Polaroid Corp | Stereoscopic rangefinder with movable reticles |
RU2275652C2 (ru) * | 2001-05-28 | 2006-04-27 | Валерий Тимофеевич Глущенко | Способ локации источника излучения и устройство для его реализации |
RU2008117199A (ru) * | 2008-04-29 | 2009-11-10 | Валерий Георгиевич Бондарев (RU) | Способ измерения координат объекта и устройство для его осуществления |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579532C2 (ru) * | 2014-02-12 | 2016-04-10 | Алексей Владимирович Зубарь | Оптико-электронный стереоскопический дальномер |
RU2655612C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-05-29 | Святослав Николаевич Гузевич | Стереоскопический способ определений положения и формы объектов с контролем достоверности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9041796B2 (en) | Method, tool, and device for determining the coordinates of points on a surface by means of an accelerometer and a camera | |
CN101900531B (zh) | 双目视觉位移测量误差的测算方法及测量*** | |
JP2016048172A (ja) | 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム | |
CN112461204B (zh) | 卫星对动态飞行目标多视角成像联合计算航行高度的方法 | |
RU2468336C1 (ru) | Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор | |
US20180328733A1 (en) | Position determining unit and a method for determining a position of a land or sea based object | |
CN111207688B (zh) | 在载运工具中测量目标对象距离的方法、装置和载运工具 | |
WO2011159185A1 (ru) | Способ и устройство определения направления начала движения | |
CN108180829A (zh) | 一种对具有平行线特征的目标空间指向测量方法 | |
CA2753146A1 (en) | Mobile projection system for scaling and orientation of surfaces surveyed by an optical measuring system | |
CN102967308A (zh) | 一种远距离任意目标的三维定位方法 | |
RU2626017C1 (ru) | Способ навигации подвижного объекта | |
CN103630109A (zh) | 一种基于星光折射确定地心矢量的方法 | |
RU2383862C1 (ru) | Способ центрирования измерительного прибора и устройство для его осуществления (варианты) | |
US8903163B2 (en) | Using gravity measurements within a photogrammetric adjustment | |
CN216116064U (zh) | 掘进机的位姿标定*** | |
RU2378664C1 (ru) | Способ определения местоположения и углов ориентации летательного аппарата относительно взлетно-посадочной полосы и устройство для его осуществления | |
KR100760979B1 (ko) | 선박의 위치감지 시스템 및 그 방법 | |
RU2422772C1 (ru) | Способ определения положения транспортного средства относительно линии дорожной разметки | |
RU2464617C2 (ru) | Способ определения ориентации шлема пилота и устройство нашлемной системы целеуказания и индикации | |
RU2533348C1 (ru) | Оптический способ измерения размеров и положения объекта и дальномер-пеленгатор | |
US11676374B1 (en) | Three-dimensional-enabled targeting of imagery with rigorous error propagation | |
CN203177861U (zh) | 确定第三目标的光学目标定位装置 | |
RU157952U1 (ru) | Прибор наблюдения круглосуточный | |
RU2326406C1 (ru) | Способ определения расстояния от летательного аппарата до вектора относительной скорости препятствия и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160521 |