DE3720021A1

DE3720021A1 - Tracking system

Info

Publication number: DE3720021A1
Application number: DE19873720021
Authority: DE
Inventors: Sylvain Bouvier; Xavier De Montleau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2007-06-17
Also published as: FR2723208B1; DE3720021C2; GB8713983D0; GB2300988A; GB2300988B; FR2723208A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur räumlichen Ortung einer mit einem beweglichen Körper verknüpften Richtung in bezug auf eine Struktur. Mittels eines solchen Ortungssy stems kann die relative Orientierung des beweglichen Kör pers bezüglich einer umgebenden Struktur bestimmt werden, insbesondere im Bereich der Luftfahrt, wobei dann der be wegliche Körper durch einen Pilotenhelm gebildet ist, der mit einem Visiergerät ausgestattet ist, während die Struk tur durch das Cockpit gebildet ist.The invention relates to a system for spatial location a direction linked to a moving body in related to a structure. With such a location system stems can the relative orientation of the movable body pers with respect to a surrounding structure, especially in the field of aviation, the be mobile body is formed by a pilot helmet that is equipped with a sight, while the structure is formed by the cockpit.

Derartige Systeme werden in verschiedenen Ausführungen ver wirklicht, die sich in zwei Hauptkategorien einteilen las sen, nämlich die optischen Lösungen und die magnetischen Lösungen. Die Erfindung befaßt sich mit einer optischen Lö sung. Bei einer solchen Lösung kann eine Gruppe von Leucht dioden an dem Helm angebracht werden, ein oder mehr Meßwert aufnehmer sind an dem Cockpit angebracht, und ein Hilfsrech ner verarbeitet die erfaßten Signale, um die mit dem Helm verknüpfte Bezugsrichtung zu messen. Die Dioden werden durch den Rechner nacheinander sequentiell angesteuert. Die Meß wertaufnehmer sind im Flugzeug fest angebracht. Der Rechner kann jederzeit die räumliche Lage einer definierten Rich tung angeben, die mit dem Helm verknüpft ist; diese Bezugs richtung ist vorzugsweise als Visierrichtung des Piloten gewählt. Eine solche Lösung ist insbesondere in der FR-PS 2 399 033 beschrieben. Der Meßwertaufnehmer ist durch wenigstens eine Detektorvorrichtung gebildet, die vorzugs weise aus drei Untergruppen besteht, welche jeweils eine linienförmige Anordnung von fotoempfindlichen Elementen enthalten, die an ein zylindrisches Diopter mit senkrechter Ausrichtung angekoppelt sind, um drei Ebenen zu bestimmen, die durch die lichtaussendende Quelle verlaufen, und um durch eine zusätzlich ausgeführte Berechnung die räumliche Lage entsprechend dieser Quelle, dann die räumliche Lage des durch eine Gruppe von drei Quellen gebildeten Dreiecks und anschließend die aufzufindende Richtung zu bestimmen.Such systems are available in different versions really, which could be divided into two main categories sen, namely the optical solutions and the magnetic Solutions. The invention is concerned with an optical Lö solution. With such a solution, a group of lights diodes are attached to the helmet, one or more measured values transducers are attached to the cockpit and an auxiliary rake ner processes the detected signals to those with the helmet linked reference direction to measure. The diodes are through sequentially controlled the computer. The meas value sensors are permanently attached to the aircraft. The computer the spatial location of a defined Rich specify the style associated with the helmet; this reference direction is preferably the pilot's sighting direction chosen. Such a solution is particularly in the FR-PS 2 399 033. The sensor is through formed at least one detector device, the preferred wise consists of three sub-groups, each one linear arrangement of photosensitive elements included on a cylindrical diopter with a vertical Alignment are coupled to determine three levels that run through the light emitting source, and um through an additional calculation, the spatial Location according to this source, then the spatial location the triangle formed by a group of three sources and then determine the direction to be found.

Ein erheblicher Mangel, der diesen Vorrichtungen anhaftet, besteht in der Tatsache, daß der optische Wirkungsgrad sehr gering ist, da der zu dem zylindrischen Diopter gehörende Schlitz eine Breite von nur etwa 150 µm aufweist und die Lichtenergie, welche von der Leuchtquelle ausgeht und diese Optik sowie den Schlitz durchquert und zu einem oder mehreren Elementen der Detektorzeile gelangt, sehr gering ist.A significant defect inherent in these devices consists in the fact that the optical efficiency is very high is small because the one belonging to the cylindrical diopter Slot has a width of only about 150 microns and the Light energy emanating from the light source and this Optics as well as the slot and one or more Elements of the detector line arrives is very low.

Gemäß einer weiteren Lösung, die in der FR-PS 2 433 760 be schrieben ist, reflektiert der Helm eine Strahlung zurück, welche auf einer X-Y-Matrix auftrifft, die elektrisch durch eine Steuerschaltung angesteuert wird und deren Matrixele mente durch eine Rechenschaltung gemäß einem vorbestimmten Selektionsprogramm vom undurchlässigen in den transparenten Zustand umgesteuert werden. Ein einziger Fotodetektor, der hinter der Matrix angeordnet ist, steuert die Rechenschal tung an, welche die Winkelablagewerte der Rückreflektorvor richtung liefert. Mehrere Rückreflektoren sind vorgesehen, um die Funktion der Dioden zu erfüllen und so eine mit dem Helm verknüpfte Richtung zu bestimmen. Gemäß dieser Lösung kann die elektrisch steuerbare Matrix aus nematischen Flüs sigkristallen oder durch eine optoelektrische Verschlußvor richtung auf PLZT-Keramik-Basis gebildet sein. Eine solche Lösung erweist sich jedoch als komplex, ihre Aufstellung als schwierig, und im Betrieb wird eine bestimmte Dauer be nötigt, um die Matrix Element für Element abzufragen.According to another solution, be in FR-PS 2 433 760 the helmet reflects radiation, which hits an X-Y matrix that is electrically through a control circuit is driven and its matrixele elements by an arithmetic circuit according to a predetermined Selection program from opaque to transparent State can be reversed. A single photo detector that arranged behind the matrix controls the computing scarf tion, which specifies the angular offset values of the back reflector direction supplies. Several back reflectors are provided to perform the function of the diodes and so one with the Determine helmet linked direction. According to this solution can the electrically controllable matrix of nematic rivers sig crystals or by an optoelectric shutter direction based on PLZT ceramic. Such The solution, however, turns out to be complex, its arrangement as difficult, and a certain duration is in operation required to query the matrix element by element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Auffinden der räumlichen Lage einer Richtung zu verwirkli chen, wodurch die den oben beschriebenen Lösungen anhaften den Mängel behoben werden und Detektormatrixstrukturen in Festkörper-Schaltungstechnik verwendet werden.The invention has for its object a system for Finding the spatial location of a direction too confusing Chen, which adheres to the solutions described above the shortcomings are remedied and detector matrix structures in Solid state circuit technology can be used.

Durch die Erfindung wird ein System zum Orten der räumlichen Lage einer mit einem beweglichen Körper verknüpften Richtung bezüglich einer Struktur geschaffen, mit vom Helm getragenen Emissionseinrichtungen und von der Struktur getragenen opto elektrischen Detektionseinrichtungen, um durch Analyse der erfaßten Signale und eine Berechnung einander schneidender Ebenen sowie über die Schnittgeraden dieser Ebenen die auf zufindende Richtung zu bestimmen; das System ist dadurch ge kennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen durch wenigstens einen mit Ladungsüberführung arbeitenden Matrix-Festkörper- Bildaufnehmer gebildet sind, welcher einer Fokussieroptik zugeordnet ist, während die Emissionseinrichtungen durch eine Schar paralleler Emissionsstreifen gebildet sind, die durch lichtundurchlässige Abstände getrennt sind und parallel zu der aufzufindenden Richtung an dem Körper angebracht sind, so daß die Abbildung der Streifen auf den Detektoreinrichtun gen analysiert werden kann, um wenigstens zwei Schnittebe nen, jeweils mit einem beliebigen abgebildeten Streifen, und den Mittelpunkt der entsprechenden zugeordneten Optik sowie ihre zur aufzufindenden Richtung parallele Schnittge rade zu bestimmen. The invention provides a system for locating the spatial Position of a direction linked to a moving body created with respect to a structure, with those worn by the helmet Emission devices and opto supported by the structure electrical detection devices to by analysis of the detected signals and a calculation intersecting each other Levels as well as the intersection lines of these levels determine the direction to be found; the system is ge indicates that the detector devices by at least a matrix solid-state working with charge transfer Image recorders are formed, which a focusing optics is assigned, while the emission devices by a Flock of parallel emission strips are formed by opaque distances are separated and parallel to the direction to be found are attached to the body, so that the imaging of the stripes on the detector device gene can be analyzed by at least two cut ends nen, each with any strip shown, and the center of the corresponding assigned optics and their intersection parallel to the direction to be found rade to determine.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of embodiments and from the drawing to which reference is made. In the Show drawing:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Emissionsein richtungen in Form von fluoreszierenden oder retroreflektierenden Streifen; Figure 1 is a schematic representation of the Emissionsein devices in the form of fluorescent or retroreflective strips.

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Ortungssystems, bei welchem zwei Bildauf nahmekameras verwendet werden; Fig. 2 shows a first embodiment of a positioning system according to the invention, in which two image recording cameras are used;

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des bei dem Ortungssystem nach Fig. 2 angewendeten Verfahrens; FIG. 3 is a schematic view for explaining the method used in the location system according to FIG. 2;

Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens bei einem erfindungsgemäßen Ortungs system, in dem nur eine Bildaufnahmekamera ver wendet wird; Fig. 4 is a schematic view for explaining the method in a location system according to the invention, in which only one image recording camera is used ver;

Fig. 5 eine schematische Teilansicht der Abbildung eines Streifens auf einem Matrix-Bildaufnehmer, zur Veranschaulichung der Meßempfindlichkeit des Systems; und Figure 5 is a partial schematic view of the imaging of a strip on a matrix image sensor, illustrating the detection sensitivity of the system. and

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Aus führungsform des Streifenmusters zur Messung der Rollbewegung des beweglichen Objekts um die auf zufindende Richtung. Fig. 6 is a schematic representation of another form of imple mentation from the stripe pattern for measuring the rolling movement of the movable object around the direction to be found.

Fig. 1 zeigt ein geometrisches Muster von Emissionsstreifen B1, B2, . . . Bj . . . usw.; diese Emissionsstreifen senden Licht aus und sind parallel zu der aufzufindenden Bezugs richtung DR. Diese Streifen können reflektierende Streifen aus einem fluoreszierenden Material oder aus retroreflek tierendem Material sein. Diese Elemente können leicht als Klebestreifen oder aus Farbe hergestellt werden. Die Berei che zwischen den Emissionsstreifen sind dunkel; sie können beispielsweise dadurch gebildet sein, daß ein Tragkörper 1 mattschwarz lackiert wird. Der die Streifen tragende Trag körper 1 kann eben oder gekrümmt sein; bei der hier gezeig ten Ausführungsform handelt es sich um einen Abschnitt einer zylindrischen Mantelfläche. Bei Verwendung von fluo reszierenden Streifen ist die Lichtquelle durch die Umge bungsbeleuchtung gebildet. Im Falle von retroreflektieren den Streifen wird eine Lichtquelle verwendet, deren Beleuch tungsfeld die Oberfläche des zu beleuchtenden Musters über deckt; diese Lichtquelle liegt in der Nähe der optoelektri schen Detektorelemente. Fig. 1 shows a geometric pattern of emission strips B1, B2,. . . Bj. . . etc.; these emission strips emit light and are parallel to the reference direction DR to be found. These strips can be reflective strips made of a fluorescent material or of retroreflective material. These elements can easily be made as adhesive strips or from paint. The areas between the emission strips are dark; they can be formed, for example, in that a supporting body 1 is painted matt black. The support body 1 carrying the strips can be flat or curved; in the embodiment shown here, it is a section of a cylindrical outer surface. When using fluorescent strips, the light source is formed by the ambient lighting. In the case of retroreflective strips, a light source is used whose lighting field covers the surface of the pattern to be illuminated; this light source is close to the optoelectric detector elements.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Ortungssystems in An wendung auf das Visiergerät an einem Helm, wobei darauf hin zuweisen ist, daß andere Anwendungen möglich sind. Bei die ser Ausführungsform sind die in Fig. 1 im einzelnen gezeig ten Emissionseinrichtungen am Pilotenhelm 2 angebracht, der den bezüglich der Umgebungsstruktur, nämlich dem Flugzeug cockpit, beweglichen Körper bildet. Die Umgebungsstruktur ist mit zwei optoelektrischen Bildaufnehmern 3A, 3B ausge stattet, die vom Matrix-Festkörper-Detektortyp sind und mit Ladungsüberführung arbeiten (CCD). Bei dieser ersten Ausfüh rungsform bestehen die beiden Bildaufnehmer aus zwei übli chen Miniaturkameras 3A und 3B, die jeweils ein optisches Filter 5 aufweisen, beispielsweise ein Interferenzfilter, und mit einem Objektiv 6, einer Detektormatrix 7 und dieser nachgeordneten Ablenk- und Leseschaltungen 8 versehen sind. Diese Schaltungen können durch einen Hilfsrechner 10, der die entsprechenden Steuersignale SC erzeugt, ferngesteuert werden. Die erfaßten Videosignale SV (SVA und SVB) werden in Auswerteschaltungen 11 verarbeitet und dem Rechner 10 in Digitalform zugeführt, um die Berechnungen für die Er mittlung der Richtung DR auszuführen. Die Kameras sind auf den Helm gerichtet, wobei der für die Bewegung der Kopfes des Piloten vorgesehene Raumausschnitt im Bildfeld der Ka meras verbleibt, damit diese stets einen kleinen Teil des geometrischen Musters erfassen, das die Emissionsstreifen bildet. Da somit der Auslenkbereich des Pilotenkopfes eben so wie das von der Kamera erfaßte Bildfeld begrenzt ist, können hieraus die Abmessungen für das Muster bestimmt wer den, wobei weiter die recht geringe Entfernung zwischen diesem Muster und den Erfassungskameras berücksichtigt wird. Im Falle von retroreflektierenden Streifen trägt die Vor richtung ferner eine Emissionsquelle 15, beispielsweise eine im Infrarotbereich sendende Leuchtdiode. Diese Strahlungs quelle wird durch eine Schaltung 16 gespeist, die einer Blende 17 zugeordnet ist, um ein Bildfeld auszuleuchten, das dem Helmbewegungsbereich entspricht. Fig. 2 shows an embodiment of the location system in application to the visor on a helmet, where it should be pointed out that other applications are possible. In this embodiment, the emission devices shown in FIG. 1 in detail are attached to the pilot's helmet 2 , which forms the body that is movable with respect to the surrounding structure, namely the aircraft cockpit. The surrounding structure is equipped with two optoelectric image sensors 3 A, 3 B, which are of the matrix-solid-state detector type and work with charge transfer (CCD). In this first embodiment, the two image recorders consist of two usual miniature cameras 3 A and 3 B, each having an optical filter 5 , for example an interference filter, and provided with a lens 6 , a detector matrix 7 and this subordinate deflection and reading circuits 8 are. These circuits can be remotely controlled by an auxiliary computer 10 which generates the corresponding control signals SC. The detected video signals SV (SVA and SVB) are processed in evaluation circuits 11 and fed to the computer 10 in digital form in order to carry out the calculations for determining the direction DR. The cameras are aimed at the helmet, with the space provided for the movement of the pilot's head remaining in the image field of the cameras so that they always capture a small part of the geometric pattern that forms the emission strips. Since the deflection range of the pilot's head is just as limited as the image field captured by the camera, the dimensions for the pattern can be determined therefrom, taking further into account the fairly short distance between this pattern and the detection cameras. In the case of retroreflective strips, the device also carries an emission source 15 , for example a light-emitting diode emitting in the infrared range. This radiation source is fed by a circuit 16 which is associated with an aperture 17 in order to illuminate an image field which corresponds to the helmet movement range.

Fig. 3 veranschaulicht die Wirkungsweise dieser Anordnung. Die Matrix-Bildaufnehmer 7A und 7B sind ebenso wie die zu geordneten Objektive 6A bzw. 6B fest mit der Struktur ver bunden, die in dem Bezugssystem XA, YA, ZA definiert ist. Die Streifen B1, B2 usw. werden von dem Körper 2 getragen, der in dem Bezugssystem XC, YC, ZC des bezüglich der Struk tur beweglichen Körpers definiert ist. Die Abbildung der Streifen auf den Bildaufnehmern ergibt eine Schar von auf einen gemeinsamen Punkt zulaufenden Geraden (da die Geraden nur ausnahmsweise parallel sind, wenn die optische Achse senkrecht zur Richtung DR ist). Wenn die Abbildung eines beliebigen Streifens auf den beiden Bildaufnehmern betrach tet wird, so ist ersichtlich, daß diese Abbildung mit dem Mittelpunkt OA oder OB der zugeordneten Optik eine Ebene bestimmt, die notwendigerweise durch den entsprechenden emittierenden Streifen B_j oder B_k verläuft. Da diese Strei fen aber parallel sind, ergibt der Schnitt dieser beiden Ebenen PA und PB notwendigerweise eine Gerade, die parallel zu der gesuchten Bezugsrichtung DR ist. Die Lage der Bild aufnehmer bezüglich des Bezugskoordinatensystems der Struk tur ist bekannt, ebenso wie der Abstand D zwischen den Mittelpunkten C1 und C2 dieser Bildaufnehmer. Man kennt ferner die Brennweite f zwischen dem Bildaufnehmer und dem Mittelpunkt OA, OB des zugeordneten Objektivs. Folglich kann der Rechner leicht jede Ebene PA, PB in dem Bezugs system XA, YA, ZA bestimmen und hieraus die Richtung der Schnittgeraden DR bestimmen, wobei diese Gerade, wie in Fig. 2 gezeigt, der normalen Visierrichtung des Piloten entsprechen kann. Fig. 3 illustrates the operation of this arrangement. The matrix image recorders 7 A and 7 B, like the lenses 6 A and 6 B, respectively, are firmly connected to the structure defined in the reference system XA, YA, ZA. The strips B1, B2, etc. are carried by the body 2 , which is defined in the reference system XC, YC, ZC of the body movable with respect to the structure. The imaging of the stripes on the image recorders results in a family of straight lines tapering to a common point (since the straight lines are only exceptionally parallel if the optical axis is perpendicular to the direction DR). If the image of any strip on the two image recorders is viewed, it can be seen that this image with the center OA or OB of the associated optics determines a plane which necessarily runs through the corresponding emissive strip B _j or B _k . However, since these stripes are parallel, the intersection of these two planes PA and PB necessarily results in a straight line which is parallel to the reference direction DR sought. The position of the image recorders with respect to the reference coordinate system of the structure is known, as is the distance D between the center points C1 and C2 of these image recorders. The focal length f between the image sensor and the center OA, OB of the associated lens is also known. Consequently, the computer can easily determine each plane PA, PB in the reference system XA, YA, ZA and from this determine the direction of the intersection line DR, which line, as shown in FIG. 2, can correspond to the normal sighting direction of the pilot.

Die Fig. 4 zeigt das Funktionsprinzip bei einer vereinfach ten Ausführungsform, die jedoch keine geringere Genauigkeit ergibt und bei welcher nur eine einzige Kamera DTC verwen det wird, um die aufzufindende Richtung DR zu bestimmen. Auf der Matrix 7 bildet die Abbildung der Streifen eine Schar von Geraden, die in einem Punkt I zusammenlaufen. Es werden zwei beliebige Emissionsstreifen B_k und B_j betrach tet, die jeweils mit ihrer Abbildung eine Ebene bilden, welche durch den Mittelpunkt O des zugehörigen Objektivs verläuft. Diese beiden Ebenen PA und PB verlaufen notwen digerweise durch den Schnittpunkt I, welcher der Bildpunkt des Schnittpunktes der Streifen B_k und B_j ist, welcher im Unendlichen liegt. Hieraus leitet man ab, daß die Schnitt gerade 10 dieser Ebenen der aufzufindenden Richtung DR ent spricht. Der Rechner 10 bestimmt wie bei der zuvor beschrie benen Ausführungsform die Ebenen PA und PB und den Schnitt punkt I der Streifenabbildungen (dieser Punkt liegt in der Ebene des Bildaufnehmers), um hieraus leicht die Schnittge rade IO zu bestimmen, welche die Richtung DR darstellt. Fig. 4 shows the principle of operation in a simplified embodiment, which, however, does not result in less accuracy and in which only a single camera DTC is used to determine the direction DR to be found. On the matrix 7 , the image of the stripes forms a family of straight lines which converge at a point I. Any two emission strips B _k and B _{j are} considered, each of which forms a plane with its image, which runs through the center O of the associated objective. These two planes PA and PB necessarily pass through the intersection I, which is the pixel of the intersection of the strips B _k and B _j , which is at infinity. From this it can be deduced that the cut speaks just 10 of these levels of the direction DR to be found. As in the previously described embodiment, the computer 10 determines the planes PA and PB and the intersection point I of the strip images (this point lies in the plane of the image sensor) in order to easily determine the intersection straight line IO which represents the direction DR.

Die Fig. 5 veranschaulicht als Detailschema die durch das beschriebene System gewonnene Genauigkeit. Diese Genauig keit ist sehr hoch, was leicht ersichtlich ist, wenn man berücksichtigt, daß eine Abbildung des Streifens IB_j mehrere Bildpunkte (Pixel) in der Zeilenablenkrichtung XL überdecken kann, was eine genaue Bestimmung der mittleren Richtung DB_j der Abbildung des Streifens IB_j durch Mittelung der erfaß ten Werte ermöglicht. Fig. 5 illustrates a detail scheme, the accuracy obtained by the system described. This accuracy is very high, which is easy to see if one takes into account that an image of the strip IB _j can cover several pixels in the line deflection direction XL, which enables an exact determination of the central direction DB _{j of} the image of the strip IB _j by averaging the recorded values.

Das vorgeschlagene System ermöglicht somit die Bestimmung einer Richtung im Raume bezüglich eines gegebenen Bezugs systems und ist insbesondere auf die Messung der Orientie rung der Visierlinie eines Piloten in dem als Bezugssystem dienenden Flugzeug anwendbar. Dabei werden eine oder meh rere übliche Kameras verwendet. Ein leicht herstellbares geometrisches Muster wird verwendet, welches in vielerlei Hinsicht vorteilhaft ist, insbesondere wegen des vernach lässigbaren Gewichts und Volumens. Bei der Anwendung auf ein Helm-Visiergerät symbolisiert ein durch eine Kollima torvorrichtung 20 (Fig. 2) kollimiertes Fadenkreuz die zu messende Visierrichtung DR. Das geometrische Muster 1 ist an dem Helm angebracht, entweder direkt, wenn die verfüg bare Oberfläche hierfür geeignet ist, um eine Konfiguration von parallelen Streifen zu erhalten, oder über einen Träger der in Fig. 1 gezeigten Art, wenn die Ebenheit in Längsrich tung der Streifen auf der Helmoberfläche unzureichend ist.The proposed system thus enables the determination of a direction in space with respect to a given reference system and is particularly applicable to the measurement of the orientation of a pilot's line of sight in the aircraft serving as the reference system. One or more conventional cameras are used. An easy to produce geometric pattern is used, which is advantageous in many ways, especially because of the negligible weight and volume. When used on a helmet visor device, a crosshair collimated by a collimator device 20 ( FIG. 2) symbolizes the direction of sight DR to be measured. The geometric pattern 1 is attached to the helmet, either directly if the available surface is suitable for this, to obtain a configuration of parallel strips, or via a carrier of the type shown in Fig. 1, if the flatness in the longitudinal direction of the strips on the helmet surface is insufficient.

Die Verwirklichung des geometrischen Musters gelingt beson ders leicht, wenn der bewegliche Körper eine ebene Oberflä che oder eine Oberfläche trägt, welche durch die Bewegung einer Mantellinie parallel zu sich selbst entsteht, bei spielsweise eine zylindrische Oberfläche. Man kann dann fluoreszierende oder retroreflektierende Streifen direkt parallel zueinander aufkleben, wobei dafür Sorge getragen wird, daß die Bereiche zwischen diesen Streifen dunkel sind.The geometric pattern is particularly successful easy if the moving body has a flat surface che or a surface that is supported by the movement a surface line parallel to itself arises at for example a cylindrical surface. Then you can fluorescent or retroreflective strips directly Glue parallel to each other, taking care will make the areas between these stripes dark are.

Bei einer Ausführungsvariante wird zur Berücksichtigung der Rollbewegung des Kopfes ein erstes Muster M1 der beschrie benen Art verwendet, das entlang der Bezugsachse DR orien tiert ist, und ein zweites Muster M2 wird verwendet, das senkrecht zu dem ersten Muster orientiert ist, wie in Fig. 6 gezeigt. Man kann eine einzige solche Konfiguration verwen den, oder diese Konfiguration wird mit kleineren Abmessun gen als Schachbrettmuster auf einem ebenen Träger 1 wieder holt. Durch das Ortungsverfahren können die Orientierung DR und die hierzu senkrechte Orientierung DR_O des Musters M2 bestimmt werden. Der Rechner kann hieraus die Rollbewegung um die Richtung DR ableiten. Die gleichzeitige Messung des Seitenwinkels über DR und der Rollbewegung des Kopfes über DR_O verlangt, daß diese beiden Muster innerhalb des Erfas sungsfeldes der Kamera bzw. beider Kameras verbleiben. Unter dieser Voraussetzung muß das von der Kamera über deckte Bildfeld CH größer sein als ohne Berücksichtigung der Rollbewegung. Die Orientierung der beiden zueinander senkrechten Muster am Helm kann beliebig sein. Konstruk tionsbedingt kennt man die Visierrichtung in dem mit dem beweglichen Körper 2 verknüpften Bezugssystem XC, YC, ZC, und man weiß, daß diese Richtung derjenigen eines der Mu ster entspricht, das orthogonal zur Richtung des zweiten Musters ist.In one embodiment variant, a first pattern M1 of the type described, which is oriented along the reference axis DR, is used to take into account the rolling movement of the head, and a second pattern M2 is used which is oriented perpendicular to the first pattern, as shown in FIG. 6 shown. One can use a single such configuration, or this configuration is repeated with smaller dimensions as a checkerboard pattern on a flat support 1 . The orientation DR and the orientation DR _{O of} the pattern M2 perpendicular to this can be determined by the locating method. From this, the computer can derive the rolling movement around the direction DR. The simultaneous measurement of the side angle via DR and the rolling movement of the head via DR _O requires that these two patterns remain within the field of detection of the camera or both cameras. Under this condition, the image field CH covered by the camera must be larger than without taking the rolling movement into account. The orientation of the two mutually perpendicular patterns on the helmet can be arbitrary. Due to its construction, the direction of sight is known in the reference system XC, YC, ZC linked to the movable body 2 , and it is known that this direction corresponds to that of one of the patterns which is orthogonal to the direction of the second pattern.

Die zweite Ausführungsform mit einer Kamera ist wirtschaft licher. Es ist jedoch zu beachten, daß die erste beschrie bene Lösung, bei der zwei Kameras verwendet werden, eine höhere Genauigkeit ergibt und im übrigen auch nach dem zweiten Verfahren (Fig. 4) arbeiten kann, was für jede der Kameras gilt, um eine Redundanz bei der Berechnung und Messung zu erhalten und so die Genauigkeit und Zuverlässig keit zu steigern.The second embodiment with a camera is more economical. However, it should be noted that the first solution described, in which two cameras are used, results in higher accuracy and can also operate according to the second method ( FIG. 4), which applies to each of the cameras, for redundancy in the calculation and measurement, thus increasing accuracy and reliability.

Claims

1. System for spatially locating a direction associated with a moveable body with respect to a structure by means of emission devices carried by the body and optoelectric detection devices carried by the structure, in order to determine intersecting planes by analyzing the detected signals and calculating and calculating them the straight lines of intersection of these planes to determine the direction to be found, characterized in that the detector devices are formed by at least one matrix solid-state image pick-up ( 3 A, 3 B) which works with charge transfer ar and focusing optics ( 6 A, 6 B ) is assigned that the emission devices ( 1 ) are formed by a set of parallel emission strips (B1, B2...), which are separated by dark intermediate areas and are arranged on the body parallel to the direction to be found (DR), such that the image of the stripes on the detector devices are analyzed can, to determine at least two cutting planes (PA, PB), each determined by the mapping of any strip (Bj, Bk) and the center of the corresponding associated optics (O1, OB), and to determine their cutting line, the pa parallel to the direction to be found.

2. System according to claim 1, characterized in that the strips are made of fluorescent material.

3. System according to claim 1, characterized in that the strips are made of a retroreflective material and that the emission devices further comprise an emission source ( 15 ) emitting in the direction of the strips.

4. System according to claim 2 or 3, characterized in that the strips are glued to a carrier whose Surface formed by the movement of a surface line with the stripes parallel to this direction.

5. System according to claim 4, characterized in that the dark intermediate areas by a matt black lacquer tion are formed.

6. System according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has two matrix image recorders ( 7 A, 7 B), which are formed by working with charge transfer matrix cameras.

7. System according to claims 3 and 6, characterized in that the cameras are provided with optical filter elements ( 5 A, 5 B) which are effective in a wavelength range which corresponds to the radiation emanating from the emission source.

8. System according to claim 7, characterized in that the radiation is in the infrared range.

9. System according to any one of the preceding claims, applied to the sight on the helmet of an aircraft pilot, characterized in that the detector devices are attached to the aircraft structure (XA, YA, ZA) and the strips are arranged on the pilot's helmet ( 2 ).

10. System according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the strips are arranged directly on the movable body ( 2 ), this having a flat upper surface or a surface which is created by moving a surface line parallel to itself .