TW213977B - - Google Patents

Description

213977 A6 B6 經濟部中央標準局3工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領城 目前本發明是一種方法及裝置用以測定在一給定空間 中任何固體的方位。 在真正的時間中，有許多条統須要知道，在一値給定 參數座標中固體方向的參數如何變化，及如何去追踪這些 變化。這特別是在裝在飛機及直升機飛行員耳機上的保護 糸統使他們得以看見投影在無限遠和重疊在外界景象上柵 欄的影像。很重要的是飛行員所收到的影像永遠相對於飛 行器（飛機，直升機）的座標糸統而不論飛行員耳機的動 作，以便飛行員可指示，比如説，一個排列好的目標對武 器糸統。 以前枝術 已知的電磁位置方向偵測器包含第一，一個在已知座 標糸統中有固定位置的發報機，此機含有三個線圈而由一 個發電機輪流充電，第二，一個固定在固體上也包含三個 線圏的感應器，經此感應器毎個固體的位置均可由發報機 的線圏感應出九個相關信號，此九個信號可使固體的方向 及位置計算的出來。無論如何，以上電磁場感應的裝置可 能因環境中金屬元素存在而産生嚴重干擾，並且此偵測器 須要補助裝置以産生補助用的參考信號（法國專利2 6 5 5 4 1 5號）或是使用預先相位以便處理此類的干擾。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） —3 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ί裝· 訂. 丨線 A6 B6 21S977 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) 也有一種電光學糸統可把一定數量的記號故在固體上 ，此記號可為發射或不發射點或表面記號，其位置在附於 固體的座標糸R s中為已知，然後使用固定在測量空間座 標条R。的光學偵測器，則聯接至少兩個分開記號的直線 或曲線的位置則可以決定。一方面來說，測量固體方向參 數的錯誤是正比於測量座標糸R。記號位置的不準度，另 一方面來説，此錯誤反比於信號之間的距離。因此此条統 適合較大尺寸的固體，而信號之間距離較大，但測量上至 少兩點在固體上的位置計算仍是必須的。 發明摘要 本發明乃用以克服以上所述的缺點及限制，經由一種 光學方法的準備用以決定任何固體相對於參考座標R。的 方向，而與此固體在R 之内的位置無關。 更準確的說，本發明提供了一種光學方法用以決定附 於第一固體座標R s相對於第二固體裡，座標R。的方向， R。傜一個參考而已而與所稱座標条R s在座標条R 〇中間 的位置無關，本發明含有以下的步驟： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -> 投射由第一固體發出至少一條平行於座標糸R s中已 知方向θ的光束，此光束中包括相對於座標糸R s用以確 定所稱方向的資訊。 4 在第二固體上的基本感應器接收至少一條光束，所稱 感應器可接受在座標糸R。中單一已知方向V發出的光束 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） ~ 4 - ‘1是二 假設 丨線. -r·^ 經濟部中央惊準局g工消費合作社印製 1109708 號專利申請栗中文説明菩修正頁 .民园82年.8月修正 五、發明説明（3 ) 讀取包含在所稱基本感應器所收光束中的資訊。 使用根據收受光束基本感應器知識的計算及讀取所稱 資訊的結果，來得到座標系Rs相對於座標系R。方向的參 數0 本發明也提供實現以上方法的設備 圖形簡短說明 本發明及其優點在以下隨著圖形的描述後可更加了解 ，這些圖形是： 圖1 ( 1 a和1 b )是說明根據本發明在二度測量空 間用以決定方向參數的方法。 圖2說明了根據本發明實現方法的設備，延伸至三度 測量空間。 . 最佳安排的詳細描述 讓我們考慮圖1 a中的基本假設，其中測J 度空間含座標系統R。及基本的向量（。，丁 —個固體命名爲平面1並含座標系Rs及向量（丁^ )，此平面與測量空間共平面。固體1的方向在任何已知 於座標系尺3的向量也可表示在R。後即可以決定。 假設向量"it在Rs中爲已知，舉例說由此向量與丁^的 夾角0 S。本問題能完全解決設若能在座標系R。中以角度 β。表示# ’其次，傳送座標系R。的資訊使得V可在Rs 中經角度^ s而確定。在同一測量空間中e s及β。的了解 (請先閱讀背面之注意事邛再塥寫本頁) —裝， .11. A6 B6 213977 產ft 與i。之間得到（5S_0。）爲可能因此確 認1^3座標相對於R。座標的方向。 本發明的測量方法係根據以上的·原則，將在圖1 b之 中說明。 由定爲平面1的第一固體含座標系統！^( s ，d， i s)開始，一束互相平行的光束向方向节，在座標系 Rs中係用角度Θ s代表。根據本發明基本特徵此光束含 有u位置在Rs內的資訊，比如說角度<9 s。更有甚者，在 二度測量空間含有一個與第一固體1共平面的第二固體3 ，此第二固體含座標系統RQ(〇，Tt，*rt)，一個基 本光學感應器4位於R。中的C點將會接受的方向抵達 的光束，此方向在R。中爲已知即角度6»。。當方向及 相互重合時，立即不必;'計算可以得到向量在R。中的表 示式。根據本發明的基本特徵，感應器4含有讀取設備（ 未顯示）足以讀取所接受光束中的資訊。同時在R。及Rs 之中了解'^使得經由計算可以讀到R s相對於R。的方向參 數，此參數可精確地化爲一個角度。 在某一個測量場中爲了能找出並定位一個固體而不論 其方向和位置，最好能投射許多由第一固體1發出的光束 ，每一光束均實際平行於一個方向"11^，每個光束也包含 一項資訊用以確定相對於座標系統Rs的方向用以配 合第二固體3 ，此第二固體含有幾個基本感應器Cj ’而 每個均可以讀取由一個單一方向發出的光束。 用以讀取座標系統R s相對於R。方向的計算係依所選 _ ___________- fi ~ 一- -*~ (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) 訂 線. 經濟邡中央標準局貝工消費合作社印製 2U977 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 取方向的數目而定，此數目小於或等於基本感應器Cj的 數目：在圖1 b來說，我們已看見挑選一値方向使得向量 Γ1及Γ。之間的角度可以得到，此一參數本身即足以決定 兩個共平面座標条統的方向。 圖2說明了延伸本發明到一個含參考座標糸R。（〇 ，Τΐ, ΪΓ1)的三度測量空間，此空間實際上可能 是飛機或直升機飛行員的機艙。好幾個基本感應器4被各 自確試為C ,,而各自皆對R。固定並被安排在此測量空間 之内。毎一個感應器0_/均可諛取所有或部份光束之一部 份，而所稱光束皆平行於一個方向71,此方向在座標糸 R。中是可確認的。更有甚者，一個固體1在測量空間之 中可以移動而固定在一値座標^Rs (s, Tt, Ft, )之内。此固體可為飛行員的耳機。根據本發明，固體1 含有一個或數個單一光束設備5在其周圍，每個均産生一 條平行於ITt方向的光束，此方向在座標条Rs内是可確認 的。如圔二所示，一個基本感應器C,可以讀取由一個方 向發出全部或部份的光束，i與j是可以不同的。根 據本發明的一個基本特性，由單一光束設備5産生的每條 光束均包含一項資訊用以確定相對於座標糸R s的方向1Γ1 。每一個基本感應器4也含有裝置6用以讀取包含在部份 或金部接受光束中的資訊。一些項目的資訊然後被傳送至 設備7用以得到固體1的方向參數，也就是説，那些座標 条統Rs相對於測量空間即座標条R。的參數。實際上，單 一光束設備5是光學条統可經由投射平行在一給定方向的 (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 裝_ 訂· .線. 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)甲4規格（210 X 297"公釐） -7 - 213977 b A6 B6 五、發明説明（6 ) 光線而形成影響於無限遠處。此方向的資訊可經由給定光 束的强度調節而達到。 圖2說明了 一個最佳安排，其中每一個基本單—光束 5集合成幾個多重光束設備1〇而包含位在調整鏡片9焦 距平面的一個瞄準模型8，使得瞄準模型的影響可以被投 射到無限遠。瞄準模型8的每一點E i均對應於座標系 Rs的一個固定方向，並經由調整的原理，產生一條平行 於方向u ?的光線。更有甚者，每點E i均包含一個信號在 其近處使得此信號可被確認。瞄準模型8可爲穿透或是反 射性的因此可由任何適合光源（未顯示）加以照明。類似 於以上的集合法，基本感應器C」舉例來說C C D形式， 含有一個收縮鏡片1 2，可被集合在感應器1 1之上。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -裝. _線· 當一個感應器1 1.截奪平行於方向*^的光束時，點 E i的影像及其相關信號就形成在感應器上。對於感應器 1 1中E i點集成焦點的點C」而言，有一個已知在R。中 相互對應的方向V"t ，此方向與方向ΊΓ1重叠。因此用 R。座標系來表示·[ft爲可能。接收參數設備7分析由感 應器形成的影響內容並確認出現在已收取點附近的資訊或 信號。此信號使得點E i可以被確認而"TTt也可表示在座標 系尺3之內。使用一定數量的測量可得到對在R。與尺3相 同的向量的一對表示式，現在即可計算Rs相對於R。的方 向。在最簡單的例子，有三個線性無關的向量"ίΠ，3， 被偵測出，計算即是在於解九個含九個未知數的線性 方程式。

私级％ Θ垮；年I A6 B6 213977 五、發明説明（7 ) 在另一種可能的安排，瞄準模型8及相關調整鏡片9 的整個組合可由一個記錄瞄準模型投射至無限遠影像的組 合儀代替，經由照射現在代替以前組合的組合儀，所記錄 的影像可被恢復而用已编譯資訊形式。用組合儀的優點是 在於較以上組合省下許多空間（瞄準模型，調整鏡片）。 以上所述的發明比起以前技術而言有其特別價值，因 為固體1的連續位置在它的操作下是互相獨立的，而可提 供高準確性。更有甚者，本發明直接可得到包含在已傳送 光束中的資訊，使得計算得已大大的簡化。 (請先閲面之注意事项再塡寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货）

Claims (1)

1. 213977 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範团 1. 一種用以決定附於第一固體座檫Rs相對於第二 固體座標R。的方向的光學方法，R。僳一個參考而與座標 条1^»在座標糸R〇中的位置無關，本方法含以下步驟： Θ 投射由第一固體發出至少一條平行於座標^Rs中已 知方向的光束，該光束中包含相對於座標条Rs用以確 定該方向的資訊， — 在該第二固體上的基本感應器接收至少一條光束，該 感應器可接受在座標条R。中單一已知方向才發出的光束 請 先 閲 讀· 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 讀取包含在該基本感應器所收光束中的資訊， 4 使用根據收受光束基本感應器知識的計算及讀取該資 訊的結果，用以得到座標糸Rs相對於座標糸R。方向的參 數。 2. —種用以決定附於第一固體座標Rs相對於第二 固體座標的方向的光學方法，R。像一個參考而與座標 糸只*在座標糸R。中的位置無關，本方法包含： 至少一個單一光束設備位於該第一固體周圍，而且産 生平行於在座標条rs中已知方向的一條光束，該光束 含有一些資訊，而可以確定相對於座標条1^5的該方向τγΙ, -> 用以謓取包含在接收光束中的資訊的設備， 4 用以得到座標^Rs相對於座標糸R。的方向的參數。 3. 如申請專利範圍第2項的光學設備，其中該單一 光束設備是一個在無限遠形成影像的光學糸統。 裝 訂 在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐）- 10 81.9.10,000 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範团 4. 如申請專利範圍第2項的光學設備，其中幾値單 一光束設備被集合成一些多重光束設備，而含有一個位在 調整鏡片焦距平面的瞄準模型。 5. 如申請專利範圍第4項的光學設備，其中該瞄準 模型含有一些相對於座標糸Rs的一個固定方向的點E。 ，該資訊被安置在毎一個該點Ei附近用以在那裡辨認。 6. 如申請專利範圍第4項的光學設備，其中該瞄準 模型是透光性的。 7. 如申請專利範圍第4項的光學設備，其中該瞄準 模型是反光性的。 8. 如申請專利範圍第4項的光學設備，其中該多重 光束設備含有一個組合儀而由記錄投射至無限遠所稱瞄準 模型的影像而獲得。 9. 如申請專利範圍第2項的光學設備，其中許多基 本感應器集合成一些感應器單位，每一個感應器單位均有 一個收縮鏡片。 (讒先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 蛭濟部中央標準局R工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（21〇χ 297公釐）- IT 81.9.10,000