專利名稱:光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是關(guān)于一種光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,尤指一種適用于以多方位光偵檢器來偵測對方航行器的被動式光學偵測系統(tǒng),特別適用于螺旋漿飛機、小型或經(jīng)濟型飛機中的光源角度分析方法。
傳統(tǒng)高級或中大型噴射機多是于飛機上裝設(shè)有精密雷達等偵測系統(tǒng),用以主動偵測四周有無障礙物體(比如來機或高山),故可預先告知駕駛員予以避開。然而,小型、經(jīng)濟型、或螺旋漿型飛機的造價相對較低,無法負擔此類造價高昂的雷達先進設(shè)備,駕駛員平時只能以目視方式環(huán)顧四周有無來機。
本發(fā)明人前以第88206664號“被動式光學偵測系統(tǒng)”專利,申請以復數(shù)片光偵檢器圍成的多面柱體來感應光訊號,藉此比較光電流訊號的強弱來判別來機光源方位。然而,該案只能得知光源的粗略方位角度,發(fā)明人并不以此為滿足,本于積極發(fā)明的精神,亟思一種可以精確測知來機光源的方位角度的“光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法”,幾經(jīng)研究實驗終至完成此項嘉惠世人的發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的是在提供一種光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,以便能精確測知對方航行器的方位角度。
為達上述目的,本發(fā)明藉由分析圍成正n面柱體的復數(shù)片光偵檢器P0,P1,…,Pm,m=0,1,…,n-1,所感應到的光電流強度I0,I1,…,Im,以精確判斷光源S的方位角度θ,其分析方法主要包括下列步驟(S1步驟)選取具有最大光電強度Im的光偵檢器Pm;(S2步驟)計算該光偵檢器Pm基礎(chǔ)角度θ=(360/n)×m;(S3步驟)擷取前一片光偵檢器Pm-1及下一片光偵檢器Pm+1的光電流強度Im-1'Im+1;(S4步驟)比較該二光電流強度Im-1'Im+1的大??;
(S5步驟)計算修正系數(shù);加權(quán)值w、增益率x,若Im+1>Im-1,則加權(quán)值w=1,計算增益率x=Im/Im+1;若Im+1=Im-1,則加權(quán)值w=0,計算增益率x=Im/Im=1;若Im+1<Im-1,則加權(quán)值w=-1,計算增益率x=Im/Im-1;(S6步驟)計算修正角度dθ;以及(S7步驟)計算光源S方位角度θ=θm+w×dθ。
其中,本發(fā)明的正n面柱體可為正四面柱體、正六面柱體、正八面柱體、正十二面柱體…,或其他適合偵測各方向角度的正多面柱體,較佳的是采用正八面柱體,以便于制造組裝、分析、節(jié)省成本。
本發(fā)明正n面柱體的復數(shù)片光偵檢器P0,P1,…,Pn-1所感應到的光電流強度I0,I1,…,In-1,可先經(jīng)由一前處理裝置以增強電流強度訊號,或?qū)⒈尘半s訊濾除,以便可利于上述角度分析。
由于本發(fā)明構(gòu)造新穎,能提供產(chǎn)業(yè)上利用,且確有增益功率,故依法申請發(fā)明專利。
為進一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及特征,以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述,其中
圖1是光學偵測系統(tǒng)正n面柱體組裝于飛機機頂示意圖。
圖2是圖1感應右前方光源示意圖。
圖3是光學偵測系統(tǒng)的相關(guān)硬件示意圖。
圖4是本發(fā)明較佳實施例的實際偵測情形。
圖5是本發(fā)明分析光源方位角度的流程圖。
圖6是本發(fā)明較佳實施例正八面柱體二相鄰光偵檢器的感光角度、增益率的關(guān)系圖。
圖7是本發(fā)明較佳實施例的三個光偵檢器光電流強度I0,I1,I2與方位角度θ的關(guān)系圖。
圖8是本發(fā)明較佳實施例的另外二個應用實況。
為能讓貴審查委員能更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,特舉一較佳具體實施例說明如下。
請先參閱圖1于螺旋槳飛機的機頂(或機腹)組裝有一正n面柱體,在本實施例中,該正n面柱體為一正八面柱體1(n=8)。
圖2顯示一飛機光源S來自右前方。
圖3說明本實施例的正八面柱體1采用八片光偵檢器P0,P1,…,P7圍成,其排列方式是以朝向飛機行進方向者為第0片光偵檢器P0,并順時鐘方向依序排列著光偵檢器P1,P2,…,Pm,m表示第m片光偵檢器,m=0,1,…,n-1。各光偵檢器先分別連接至一前處理裝置2,以便將分別感應到的光電流強度I1,I2,…,Im訊號予以增強,并以低通濾波器將背景雜訊濾除。繼之,輸入一光電流訊號分析裝置3以進行本發(fā)明的光源角度分析方法。
請參閱圖4,來機光源S發(fā)出的光訊號可由光偵檢器P0,P1,P2,P3感應成光電流強度I0,I1,I2,I3,而光偵檢器P4,P5,P6,P7因位于背面不會有光感應。如圖所示,本實施例具有最大光電流強度的光偵檢器為P1,意即m=1。
請同時參閱圖4、圖5,本發(fā)明的訊號分析裝置3先選取具有最大光電流強度Im=I1的光偵檢器Pm=P1(S1步驟),計算該光偵檢器P1的基礎(chǔ)角度θm=(360/n)×m=θ1=(360/8)×1=45°(S2步驟)。再以光偵檢器P1為基準,擷取前一片光偵檢器P0,以下一片光偵檢器P2的光電流強度I0,I2(S3步驟),比較二光電流強度I0,I2的大小(S4步驟);由于各個光偵檢器受光面角度的差異,圖4顯示本實施例的光電流強度I2>I0,因此設(shè)定加權(quán)值w=1,計算增益率x=I1/I2(S5步驟)。
由于八面柱體二相鄰光偵檢器的感光角度、增益率間,由實驗數(shù)據(jù)歸納可知具有如圖6的函數(shù)關(guān)系,因此將增益率X代入修正函數(shù)F(x)dθ=F(x)=0.1849x4-2.3872x3+12.39x2-35.014x+47.298可以計算出修正角度dθ(S6步驟);最后很容易計算光源S的方位角度為θ=θm+w*dθ(S7步驟),事實上,光偵檢器P0,P1,P2的光電流強度I0,I1,I2與方位角度θ間具有如圖7的關(guān)系,故能很精確地判斷出光源S的方位角度θ。
本實施例可如圖1、圖2單獨使用,亦可應用成圖8的另二例子,其是將上述相同結(jié)構(gòu)的二個正八面柱體11、12分設(shè)于機首及機尾,藉由本發(fā)明角度分析方法可分別測得方位角度θa及θb,由于二者間具有固定距離d為已知,故可藉由習知的三角定位法計算出光源距離D。同理,亦可將二個正八面體13,14分設(shè)于左右機翼上,利用其固定距離t及本發(fā)明分別測知的二方位角度,藉三角定位法便算出光源距離,結(jié)構(gòu)簡單、成本甚低。
假若使用其他片數(shù)的正n面柱體時,只要改變修正函數(shù)F(x)即可,其修正函數(shù)F(x)可由實驗歸納獲得,十分方便各式正n面柱體簡易式光源角度的分析方法使用。
綜上所陳,本發(fā)明無論就目的、手段及功效,在在均顯示其迥異于習知技術(shù)的特征,為“光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法”的一大突破,懇請貴審查委員明察,早日賜準專利,以便嘉惠社會,實感德便。惟應注意的是,上述實施例僅是為了便于說明而舉例而已,本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應以申請專利范圍所述為準,而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,用以分析圍成正n面柱體的復數(shù)片光偵檢器P0,P1,…,Pm,m=0,1,…,n-1所感應到的光電流強度,藉以精確判斷光源的方位角角θ,其特征在于,該方法主要包括下列步驟(S1)選取具有最大光電強度的光偵檢器;(S2)計算該光偵檢器的基礎(chǔ)角度θ=(360/n)×m;(S3)擷取前一片光偵檢器及下一片光偵檢器的光電流強度Im-1,Im+1;(S4)比較該二光電流強度Im-1,Im+1的大??;(S5)計算修正系數(shù);加權(quán)值w、增益率x,若Im+1>Im-1,令加權(quán)值w=1,計算增益率x=Im/Im+1;若Im+1=Im-1,令加權(quán)值w=0,計算增益率x=Im/Im=1;若Im+1<Im-1,令加權(quán)值w=-1,計算增益率x=Im/Im-1;(S6)計算修正角度dθ;以及(S7)計算光源S方位角度θ=θm+w×dθ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,其特征在于,其中該正n面柱體為正八面柱體、光偵檢器為八片,且該修正角度dθ為dθ=0.1849x4-2.3872x3+12.39x2-35.014x+47.298
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,其特征在于,其中該等光電流強度先經(jīng)由一前處理裝置以增強電流強度訊號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,其特征在于,其中該光電流強度先經(jīng)由一前處理裝置以將背景雜訊濾除。
全文摘要
本發(fā)明光學偵測系統(tǒng)的光源角度分析方法,主要是比較正多面柱體上不同光偵檢器(Photo Detector)感應光電流強度的差異、分析出其光電流強度比例及修正函數(shù)F(x),藉以計算基礎(chǔ)角度θ
文檔編號G01C21/00GK1304028SQ99126039
公開日2001年7月18日 申請日期1999年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
發(fā)明者史則羽, 賈敏忠, 林志鴻 申請人:財團法人資訊工業(yè)策進會