ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретения относятся устройствам сигнализации оптического навигационного комплекса, предназначенного для организации движения наземного транспорта в автономном режиме.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно достаточно много конструкций устройств сигнализации для организации движения, в частности, в области морских перевозок, например, конструкции оптических маяков. Однако в области организации движения наземного транспорта применяются уже известные конструкции, которые не во всех случаях могут обеспечить специфические требования передвижения наземных транспортных средств, особенно в условиях криволинейных трасс и переменного по высоте рельефа. Эти требования таковы, что, в частности, оптические маяки, установленные по трассе в дальней зоне, не должны мешать своим излучением оптической системе, установленной на транспортном средстве, и реагирующей на свет маяков в ближней зоне.

Известен патент европейского ведомства ЕР-962911, дата публикации, 08.12.1999, МПК G09F-009/33, в котором раскрыта конструкция электронного табло с множеством оптических излучателей, имеющих устройства для защиты излучения от солнечного света в виде козырьков, выполненных в сечении в виде сегмента круга. Эти устройства другого назначения, однако, в нем предусмотрено использование, в частности, светодиодов в качестве источников света и светозащитного козырька на каждом светодиоде.

Известен российский патент RU2536586 (по международной заявке WO2011047739), публикация 27.12.2014, МПК F21S8/00, в котором раскрыта конструкция сигнального устройства, содержащего, по меньшей мере, одно светоизлучающее устройство для демонстрации сигнала или предупреждения наблюдателю. Светоизлучающее устройство содержит прозрачный корпус, отражатель и светоизлучающую часть, расположенные внутри корпуса, причем отражатель и светоизлучающая часть выполнены с возможностью генерирования излучения с указанным распределением света. Сигнальное устройство также содержит блокирующие средства, которые выполнены с возможностью индивидуальной блокировки при эксплуатации, по меньшей мере, части излучения, испущенного светоизлучающим устройством в направлении, по существу параллельном оптической оси. Блокирующее средство выполняется за счет покрытия поверхности светодиода. Изобретение обеспечивает повышенную контрастность в случае заходящего или восходящего солнца относительно оптической оси

Наиболее близким аналогом является изобретение по международной заявке WO2013066180, публикация 10.05.2013, МПК B64D-2203/00, в которой раскрыта конструкция оптического маяка. Он включает несколько светоизлучающих устройств, расположенных на общем основании для излучения света в заранее определенном секторе.

Все рассмотренные сигнальные устройства и маяки не предназначены для организации движения наземного транспорта в автономном режиме, поэтому не обладают необходимыми характеристиками, которые обеспечивали бы задачу надежной сигнализации наземных транспортных средств в ближней зоне, и создавали, как можно меньше помех в зоне, в которой работают другие маяки.

РАСКРЫТИЕ РЕШЕНИЯ

Техническим результатом, достигаемым в заявляемых в группе изобретений, является обеспечение надежной различимости и идентификации светосигнального устройства, и в целом, оптического маяка, которые обнаруживаются с помощью оптической системы, установленной на транспортном средстве. С другой стороны, излучение светосигнального устройства и в целом маяка, должно оказывать наименьшее влияние на оптическую систему, установленную на транспортном средстве, если они находятся вне рабочей зоны этой оптической системы.

Первое изобретение, светосигнальное устройство, включает, по меньшей мере, два светоизлучающих устройства, установленных на общем основании. Каждое светоизлучающее устройство содержит источник излучения с возможностью излучения монохромного света в заранее определенном секторе, снабжено козырьком для формирования телесного угла излучаемого света в вертикальной плоскости и шторками для формирования телесного угла излучаемого света в горизонтальной плоскости. При этом каждое светоизлучающее устройство выполнено с возможностью поворота относительно основания, по меньшей мере, в вертикальной плоскости.

Надежная различимость и идентификация светоизлучающего устройства обеспечивается за счет наличия, по меньшей мере, двух светоизлучающих устройств, установленных на общем основании. Два или более светоизлучающих устройства обеспечат необходимый сектор излучения, который даст возможность уверенно работать приемной оптической системе на транспортном средстве. Это подробно будет объяснено в разделе примеры реализации устройства. Надежная различимость и идентификация обеспечивается также за счет излучения монохромного света, который хорошо различим на фоне естественного излучения, который, как правило, имеет широкополосный спектр. На эту же цель работают элементы, которые формируют излучение в телесном угле, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, козырек и шторки. Каждое светоизлучающее устройство выполнено с возможностью поворота относительно основания, по меньшей мере, в вертикальной плоскости, что также обеспечивает оптическое излучение в нужном направлении, например, если светосигнальное устройство установлено во впадине местности, на возвышенности или на склоне.

Для данного изобретения важно не только обеспечить надежную различимость и идентификацию излучения светоизлучающего устройства, но также снизить влияние излучения на оптическую систему, установленную на транспортном средстве, если оно, устройство, находится вне рабочей зоны этой оптической системы. При этом, те же самые признаки изобретения обеспечивают достижение этой же цели. Регулировка положения светоизлучающего устройства по направлению, наличие козырька и шторок, количество светоизлучающих устройств на основании позволяют таким образом настраивать конкретное светоизлучающее устройство, чтобы оно наименьшим образом влияло на излучение соседних и более дальних светоизлучающих устройств и на работу приемных оптических систем на транспортных средствах.

В частности, основание светосигнального устройства может быть закреплено на штанге с возможностью перемещения вверх-вниз.

Кроме того, светосигнальное устройство, содержащее два светоизлучающих устройства, может быть выполнено таким образом, чтобы источники излучения светоизлучающих устройств направлены в противоположные стороны. В этом случае оптическая система транспортного средства может принимать излучение светосигнального устройства, как передним приемником, так и приемником установленным сзади.

Помимо этого, источник излучения может быть выполнен в виде светодиода.

Упомянутый козырек может быть выполнен съемным, кроме того, он может быть выполнен как единая деталь вместе со шторками. Источник излучения может быть выполнен с определенной характеристикой излучения, например, определенной частотной модуляцией светового излучения.

Помимо этого, источник излучения может быть выполнен с длиной волны излучения соответствующей красному или синему спектру.

Второе изобретение из группы, маяк, включает два светосигнальных устройства, выполненных по п. 1 - 8, при этом светосигнальные устройства установлены на возвышении относительно поверхности установки маяка и на определенном, заранее известном расстоянии, относительно друг друга.

Такое выполнение маяка также работает на тот же технический результат, который указан: Надежная различимость и идентификация маяка и снижения влияния излучения маяка на оптическую систему, установленную на транспортном средстве, если оно, устройство, находится вне рабочей зоны этого маяка. Наличие двух светосигнальных устройств в маяке, и установка их определенном, заранее известном расстоянии, относительно друг друга позволяют повысить различимость и идентификация маяка, так как светоизлучающие устройства его могут работать на разном монохромном излучении и разных частотных характеристиках. Другие преимущества будут понятны дальше из описания.

Оба светосигнальных устройства могут быть установлены на общей штанге и разнесены относительно друг друга на определенное расстояние по вертикали.

Кроме того, светосигнальные устройства могут быть установлены относительно друг друга на определенном расстоянии по горизонтали.

В частности, источник излучения может быть выполнен с определенной характеристикой излучения, например, определенной частотной модуляцией светового излучения.

Кроме того, источник излучения может быть выполнен с длиной волны излучения соответствующей красному или синему спектру.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 приведена конструкция светосигнального устройства в одном положении светоизлучающих устройств, а на Фиг. 2 показана конструкция светосигнального устройства в другом положении светоизлучающих устройств.

На Фиг. 3 на виде сбоку показан разрез светоизлучающего устройства.

На Фиг. 4 показано закрепление светоизлучающего устройства на основании. На Фиг. 5 показано светоизлучающее устройство без козырька.

На Фиг. 6 приведена конструкция козырька. На Фиг. 7 приведена конструкция маяка с вертикальным разнесением светосигнальных устройств.

На Фиг. 8 показана схема, поясняющая определение расстояние до маяка с двумя светосигнальными устройствами, разнесенными по вертикали.

На Фиг 9 представлен общий вид трассы с оптическими маяками, расположенными вблизи траектории движения.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Светосигнальное устройство 1 (Фиг. 1 - Фиг. 6) включает не менее двух светоизлучающих устройств 3, установленных на общем основании 4. Каждое светоизлучающее устройство 3 (в данном примере выполнения) выполнено с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно основания 4. Примеры положения светоизлучающего устройства 3 с разным углом поворота приведены на Фиг. 1 и Фиг. 2. Светосигнальное устройство может быть выполнено и с возможностью поворота светоизлучающих устройств, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. В данном примере (Фиг. 3) механизм поворота выполнен механическим, с фиксацией подпружиненными шариками. Механизмы поворота могут быть выполнены с автоматическим управлением с единого пульта настройки каждого из светоизлучающих устройств светосигнального устройства.

Светоизлучающее устройство 3 содержит источник излучения 5 (Фиг. 3 - Фиг. 5), которым, в частности, является светодиод с длиной излучения, соответствующей красному или синему спектру, что позволяет в большей степени отстраиваться от цветов фона в приемниках сигналов светосигнального устройства, как в дневное, так и в ночное время.

Светоизлучающее устройство 3 снабжено козырьком б для формирования телесного угла света в вертикальной плоскости и шторками 7 для формирования телесного угла света в горизонтальной плоскости. В данном случае козырек и шторки выполнены как единое целое. Козырек 6 может быть выполнен съемным, как это показано на Фиг. 5 и Фиг. б. Козырек б не только решает задачу формирования телесного угла излучаемого света в вертикальной плоскости, но и является светоотражающим козырьком днем, особенно в солнечные дни.

Светоизлучающее устройство может работать как отдельное устройство, так и в составе оптического маяка, предназначенного для организации движения наземного транспорта в автономном режиме.

Конструкция маяка 2 в варианте вертикальной установки светосигнальных устройств показана на Фиг. 7 и состоит из двух светосигнальных устройств, установленных на общей штанге 9 и разнесенных относительно друг друга на определенное расстояние по вертикали. Термин «определенное расстояние» следует здесь и далее понимать, как известное заранее, определенное в процессе создания или установки маяка. Устанавливать светосигнальные устройства в вертикальной или горизонтальной плоскости на определенное расстояние необходимо потому, что данная конструкция маяка предполагает не только определение оптической системой транспортного средства направления на маяк, но и расстояния до него. Конструкция маяка может предусматривать и горизонтальное расположение светосигнальных устройств (на фигурах, не показано)

На Фиг. 8 показана схема, поясняющая принцип определения расстояния. На рисунке схематически показан маяк 2 с двумя светосигнальными устройствами 1. Она базируется на известной формуле для высоты объекта, фиксируемого на цифровой светочувствительной матрице 10 приемного оптического устройства, установленного на транспортном средстве 12:

h2/hl=F/L

где:

hi - известное расстояние между источниками оптического излучения маяка; Ь2 - расстояние между источниками оптического излучения маяка в кадре светочувствительной матрицы;

F - фокусное расстояние приемника оптического излучения, в частности, его объектива;

L - расстояние от приемного оптического устройства до маяка.

На основании данной зависимости легко вычислить расстояние L до конкретного маяка, так как остальные три параметра известны.

Светосигнальное устройство и маяк на его основе работают следующим образом. Маяки 2 устанавливаются вдоль трассы И поочередно на разных сторонах трассы, по которой в автоматическом режиме движется транспортное средство 12. Оптическая система транспортного средства может определить свои координаты на основании излучения маяков 2, потому, что ей достаточно определить расстояние до трех маяков 2 и далее с помощью простых вычислений определить свое положение в пространстве, так как координаты маяков известны. Как отмечалось ранее каждая светосигнальное устройство 1 маяка 2 выполнено с определенной характеристикой излучения, например, определенной частотной модуляцией светового излучения, что позволяет определять, какой маяк находится в зоне приема системы транспортного средства 11. Если система транспортного средства 12 может определять и направление на маяк, может потребоваться меньшее количество маяков в зоне видимости оптической системы. Так как, приемная оптическая система транспортного средства 12 может иметь камеры, направленные, как вперед по трассе движения, так и назад, конструкция светосигнального устройства 1 предусматривает вариант, когда она содержит два светоизлучающих устройства 3, расположенных таким образом, чтобы источники излучения 5 светоизлучающих устройств 3 были направлены в противоположные стороны.

Может возникнуть ситуация, что излучение дальних маяков, ввиду особенностей трассы 11 могут помешать работе приемной оптической системы транспортного средства. Чтобы этого не происходило, и необходимы элементы конструкции светосигнального устройства, устройство поворота 8 светоизлучающего устройства 3, наличие козырька б и шторок 7. Все это позволяет отрегулировать каждое светосигнальное устройство таким образом, чтобы сигналы дальних, относительно транспортного средства, маяков 2 не мешали работе системы в целом. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Конструкция светосигнального устройства и маяка, выполненного на основе этого светосигнального устройства, позволяет создавать эффективные системы для организации движения наземного транспорта в автономном режиме.