Телевизионное устройство измерения координат и скорости

 

1. ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ И СКОРОСТИ, содержащее последовательно соединенные телевизионную передающую камеру, связанную с узлом поворота, и координатный дискриминатор, а также блок оценок координат и скорости, блок управления и генератор полустробов, четыре выхода которого подключены к соответствующим четырем стробирующим входам координатного дискриминатора, причем первый и второй входы блока оценок координат и скорости соединены соответственно с первым и вторым выходами координатного дискриминатора , первый и второй выходы блока оценок координат и скорости подключены соответственно к первому и второму входам генератора полустробов, а остальные выходы блока оценок координат и скорости подключены к соответствующим входам блока управления первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам узла поворота и соответственно к третьему и четвертому входам блока оценок координат и ско рости, отличающеес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , введены бинарный квантователь , счетчик и блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу блока оценок координат и скорости, при этом вход бинарного квантователя соединен с дополнительным выходом координатного дискриминатора , а выход бинарного квантователя подключен к входу счетчика, выход которого подключен к входу блока сравнения. 2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что, координатный дискриминатор содержит последовательно соединенные блок стробиро (Л вания, аналого-цифровой преобразователь и первый суь1матор, выход кото-, рого является первым выходом координатного дискриминатора, и второй сумматор , первый вход которого соединен с первым входом первого сумматора, а выход является вторым выходом координатного дискриминатора, при этом второй и третий входы первого сумматора соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока стробирования и являются первым оо и вторым стробирующими входами ко4 ординатного дискриминатора, а второй и третий входы второго сумматора являются третьим н четвертым стробирующими входами координатного дискриминатора , вход блока стробирования является входом координатного дискриминатора, а выход блока стро бирования - дополнительным выходом координатного дискриминатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) 3(51) Н 04 N 7/18 и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3540724/18-09 (22) 11. 01. 83 (46) 07. 08. 84. Вюл. Р 29 (72) И.A. Власов, В. С.Денисов и В.П. Сизов (53) 621.397.332 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 987853, кл. H 04 N 7/18, 1979.

2. Сизов В.П. Синтез оптимальных цифровых телевизионных систем. Техника средств связи . Сер Техника телевидения, 1978, Р 1 (9), с. 17, рис. 2 (прототип) . (54) (57) 1. ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ И СКОРОСТИ р содержащее последовательно соединенI ные телевизионную передающую камеру, связанную с узлом поворота, и координатный дискриминатор, а также блок оценок координат и скорости, блок управления и генератор полустробов, четыре выхода которого подключены к соответствующим четырем стробирующим входам координатного дискриминатора, причем первый и второй входы блока оценок координат и скорости соединены соответственно с первым и вторым выходами координатного дискриминатора, первый и второй выходы блока оценок координат и скорости подключены соответственно к первому и второму входам генератора полустробов, а остальные выходы блока оценок координат и скорости подключены к соответствующим входам блока управления первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам узла поворота и соответственно к третьему и четвертому входам блока оценок координат и cI

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, координатный дискриминатор содержит последо- Я вательно соединенные блок стробирования, аналого-цифровой преобразова- / тель и первый сумматор, выход кото-. рого является первым выходом координатного дискриминатора, и второй сумматор, первый вход которого соединен с первым входом первого сумматора, а выход является вторым выходом коор- з4 динатного дискриминатора, при этом второй и третий входы первого сумматора соединены соответственно с пер- („,) вым и вторым управляющими входами блока стробирования и являются первым и вторым стробирующими входами ко- (ф ординатного дискриминатора, а второй и третий входы второго сумматора являются третьим и четвертым стробирующими входами координатного дис- -.: криминатора, вход блока стробирования является входом координатного дискриминатора, а выход блока стробирования — дополнительным выходом ) Ь координатного дискриминатора.

1107340

65

Изобретение относится к технике телевидения и может использоваться для измерения координат и скорости объектов в условиях нестационарных помех.

Известно телевизионное устройство 5 измерения координат и скорости, содержащее телевизионную передающую «амеру, формирователь тактовых импульсов., формирователи сигналов координатных ошибок по осям Х и У, к управ- 10 ляющим входам которых подключены соответствующие выходы синхронизатора, а также последовательно соединенные бинарный квантователь и блок задержки, тактовые входы которого соединены с выходом формирователя тактовых импульсов, а выходы блока задержкИ подключены к соответствующим входам формирователя координатных ошибок по осям Х и У ()).

Недостаток этого устройства — низкая помехоустойчивость при воздействии нестационарных помех.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является телевизионное устройство измерения координат и скорости, содержащее последовательно соединенные телевизионную передающую камеру, связанную с узлом поворота, и координатный дискриминатор, а также блок оценок коорди- 30 нат и скорости, блок управления и генератор полустробов, четыре выхода которого подключены к соответствующим четырем стробирующим входам координатного дискриминатора, причем пер- 35 вый и второй входы блока оценок координат и скорости соединены соответ. ственно с первым и вторым выходами координатного дискриминатора, первый и второй выходы блока оценок ко- 40 ординат и скорости подключены соответственно к первому и второму входам генератора полустробов, а остальные выходы блока оценок координат и скорости подключены к соответствующим

45 входам блока управления, первыи и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам узла поворота и соответствеНно к третьему и четвертому входам блока оценок координат и скорости 2). 50

Недостаток известного устройства заключается в невысокой помехоустойчивости при воздействии нестационарных помех типа посторонних источников оптического сигнала. 55

Цель и э о бр ет ени я — повышение помехоустойчивости.

Эта цель достигается тем, что в телевизионное устройство измерения координат и скорости, содержащее последовательно соединенные телевизионную передующую камеру, связанную .с узлом поворота, и координатный дискриминатор, а также блок оценок координат и скорости, блок управления и генератор полустробов, четыре выхода которого подключены к соответствующим четырем стробирующим входам координатного дискриминатора, причем первый и второй входы блока оценок координат и скорости соединены соответственно с первым и вторым выходами координатного дискриминатора, первый и второй выходы блока оценок координат и скорости подключены соответственно к первому и второму входам генератора полустробов,-а остальные выходы блока оценок координат и скорости подключены к соответствующим входам блока управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам узла поворота и соответственно к третьему и четвертому входам блока оценок координат и скорости, введены бинарный квантователь, счетчик и блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу блока оценок координат и скорости, при этом вход бинарного квантователя соединен с дополнительным выходом координатного дискриминатора, а выход бинарного квантователя подключен к входу счетчика, выход которого подключен к входу блока сравнения.

При этом координатный дискриминатор содержит последовательно соединенные блок стробирования, аналогоцифровой преобразователь и первый сумматор, выход которого является первым выходом координатного дискриминатора, и второй сумматор, первый вход которого соединен с первым входом первого сумматора, а выход является вторым выходом координатного дискриминатора, при этом второй и третий входы первого сумматора соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока стробирования и являются первым и вторым стробирующими входами координатнрго дискриминатора, а второй и третий входы второго сумматора являются третьим и четвертым стробирующими входами координатного дискриминатора, вход блока стробирования является входом координатного дискриминатора, а выход блока стробирования — дополнительным выходом координатного дискриминатора, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого телевизионного устройства измерения координат и скорости; на фиг. 2 — то же, координатного дискриминатора; на фиг. 3 — то же, блока оценок координат и скорости.

Телевизионное устройство измерения координат и скорости содержит телевизионную передающую камеру 1„ координатный дискриминатор 2, блок 3 оценок координат и скорости, генератор 4 полустробов, блок 5 управления

1107340 узел 6 поворота, бинарный квантователь 7, счетчик 8, блок 9 сравнения.

Координатный дискриминатор 2 содержит блок 10 стробирования, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, первый и второй сумматоры 12 и 13 со- 5 ответственно.

Блок 3 оценок координат и скорос ти содержит вычислительный блок 14, элемент 15 задержки, ключ 16, блок 17 формирования коэффициентов фильт-!

;ра, счетчик 18, формирователь 19 им1 пульсов сброса и блок 20 памяти.

Устройство работает следующим образомм.

Видеосигнал с телевизионной пере- 15 дающей камеры 1 в темпе строчно-кадровой раз вертки поступает в каждом п ì кадре в координатный дискрими— натор 2, на управляющие входы которого подаются сигналы двух пар полустробов с генератора 4 полустробов:

20 правый и левый — по оси Х, верхний и нижний — по оси У. Каждая пара об.разует полный строб, центр которого определяется экстраполированными на данный кадр оценками координат цент25 п п ра изображения y(n/n-1) и x(n/n-1) .

Координатный дискриминатор 2 (фиг. 2) работает следующим образом.

Входной видеосигнал поступает на блок 10 стробирования, на управляющие входы которого подаются сигналы одной пары полустробов с генератора

4 полустробов. На выходы блока 10 в текущем кадре формируется пачка стробированных строчных видеоимпуль- 35 сов, длительность которых определяется шириной строба по строке (по оси

Х), а их количество в пачке — коли чеством строк, перекрываемых шириной с роба по оси У (вдоль кадровой раз в 40 вертки) . Эти пачки стробированных видеоимпульсов поступают через дополнительный выход на бинарный квантователь 7, а также на АЦП 11, управляемый импульсами тактовой частоты. 45

Выходной сигнал АЦП 11 представляет собой коды, содержащие информацию об уровне стробированного видеосигнала в отсчетных точках. Эти коды в темпе времени поступают на сумматоры 12 (по Х) и 13 (по У), на которые поступают сигналы также соответствующих пар стробов. Сумматоры 12 и

13 работают таким образом, что коды, соответствующие правому (верхнему) полустробу, суммируются, а коды левого (нижнего) полустроба вычитаются из накопленной сукины. На выходе сумматоров 12 и 13 к концу действия . строба на текущем кадре формируется т разностный сигнал Z (n) = (а х (п)ау (n) ), 60 несущий информацию о рассогласовании. Этот сигнал поступает в блок 3 оценок где вычисляются текущие оценI ки координат и скоростей 2 (n)

1х,(n) у (n) х (n) у (n) ), поступающие на вход блока 5 управления а также экстраполированные на один ка р

1 ед оценки координат и скоростей и (и l/n)= (x(n+1/n) у(n+1/n) x(n l gn) x у(п+1/и)), хранимые в памяти блока

3 оценок до следующего кадра. При этом экстраполированные координаты центра изображения Й(п+1/n) и y(n+1/n} выдаются в генератор 4 полустробов для формирования строба с центром в указанных координатах.

Блок 3 оценок (фиг. 3) работает следующим образом.

Сигнал ошибки й2 (n) с координатного дискриминатора 2 поступает в вычислительный блок 14, на вторые входы которого поступают экстраполиоованные на данный кадр оценки

Z(n/n-1)из элемента 15 задержки . На третий вход вычислительного блока 14 через ключ 16, управляемый сигналом с блока 9 сравнения, поступают коэффициенты фильтра К(n)

K1x (n) 0 К2х (n) 0

K(n) =

0 Kly (п) 0 К2у (n) где Klx (n), Кlу (n) — коэффициенты фильтра по ко орди н ат ам;

K2x(n) и

K2y(n) — коэффициенты фильтра по скорост ям.

Алгоритм формирования текущих оценок относительно границ телевизионного растра в вычислительном бл "e 14 имеет вид: и и

Е (n) =Е (n — 1/п) +К (n) А Z (n), Значения элементов матрицы К (и) представляют собой убываюшую с увеличением номера кадра временную последовательность. Номер кадра формируется в счетчике 18 и выдается в блок

17 формировани я коэффициентов фильтра, При отсутствии сигнала на выходе блока 9 сравнения счетчик 18 подсчитывает количество кадров от начала работы устройства, а ключ 16 пропускает сигнал К(п) на вход вычислительного блока 14.

Экстраполированные на один кадр оценки Z(n+1/n) формируются в вычислительном блоке 14 по алгоритму и

2 (и+1/п) = 4 (n+1/n) Z (n) +оп+1/п) О (n), где Ф (и+1/п) — матрица, элементы которой зависят от периода кадровой развертки;

М(n+1/n) — матрица, элементы которой зависят от параметров узла 6 поворота и хранятся в блоке 20;

1107340

) в ктор управляющи сигналов, сформирован. ный в блоке 5 управления по оценкам Z (n) .

Сигналы экстраполированных координат поступают в генератор 4 полустро- 5 бов полный вектор Е(n+1/n) поступа"

Йх в элемент 15 задержки, на выходе . которо „-о в текущем кадре он переходит в Z(n/n-1), Текущие оценки Е (n) поступают в 10 блок 5 управления, формирующий сигналы управления U(n), узлом б поворота. Так как оценки Е (и) сформированы относительно границ телерастра, то в блоке 5 управления проихсодит преобразование этих оценок относительно центра.

Алгоритм работы блока 5 имеет вид

U(n) = S(n) (LfZ(n) — Zp)), где Š— вектор сдвига начала координат с нулевыми компонентами с корост ей;

L — оператор разворота осей координат;

S(n) — матрица, элементы которой. зависят от параметров узла б поворота.

Под действием сигналов u(n) узел

6 поворота перемещает телевизионную передающую камеру 1 в пространство, совмещая центр изображения с точкой с координатами Ео. Если Ео соответствует центру телерастра, то происходит сопровождение линии визирования35 наблюдаемого источника оптической осью телевизионной передающей камеры 1.

При попадании оптической помехи в область строба уровень видеосигна- 40 ла в стробируемых участках на дополнительном выходе координатного дис-. криминатора 2 возрастает, Соответст» венно возрастают интервалы времени, на которых видеосигнал превышает по- 45 роги бинарного квантователя 7. В результате в кадре, где действует помеха, .:озрастает количество импульсов тактоврй.частоты (в стробируемой области) и, следовательно, выходной сигнал счетчика 8. При превышении порога блока 9 сравнения на выходе последнего формируется сигнал запирания ключа 16. При этом сигналы К(п) с выхода блока 17 не проходят в вычислительный блок 14, т.е. выходы блока 17 обнуляются. При этом сигналы е(n) и Е(и+1/п) начинают формироваться без учета текущих измерений

dЕ(n), т.е. устройство переходит на слежение по прогнозу, что предотвращает перехват строба помехой, Так каK анализ пространственнояркостных характеристик видеосигнала происходит в каждом кадре, то в устройстве достаточно точно фиксируется момент появления помехи и ее выхода из строба. Порог блока 9 сравнения выбирается на уровне 1,5-2 показаний счетчика 8. при наличии только полезного сигнала. Установка порога может быть произведена на первых кадрах измерений или по предварительной информации о наблюдаемом источнике, За время действия помехи в устройстве может накопиться ошибка в положении строба относительно центра

Йзображения. Для быстрой компенсациИ. этой ошибки коэффициенты фильтра увеличиваются путем полного сброса (обнуления) накопленного числа кадров в счетчике 18 по сигналу формирователя 19 импульсов сброса, Возмо жен также частичный сброс показаний счетчика 18, причем число сбрасываемых кадров обратно пропорционально времени действия помехи, т.е. чем дольше действует помеха, тем больше начальные коэффициенты фильтра выдаются в вычислительный блок 14 пос ле ее выхода из строба.

Таким образом, изобретение позволяет повысить помехоустойчивость измерений координат и скорости в условиях действия нестационарных помех.

1107340 фиг, 1 (n) omf иг. вгп4 л

Z(n м3

; ВНИИПИ Занаэ . 5779/ф5 тиР ж 635 ПОДШ Сное

° ю ипиал ППП "Патац е ент

v. н ороц у .Проектк щ 4