Телевизионное следящее устройство Советский патент 1983 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и може быть использовано в оптической лок ции, телевизионных автоматах и сис темах астронавигации. По основному авт, св. № 754701 известно телевизионное следящее ус ройство, содержащее последовательно соединенные блок передающей телевизионной трубки, формирователь импул сов, коммутатор и реверсивный счет чик, а также задающий генератор, первый блок совпадения, два блока Оовпадения по координатам X и У, и тегратор по координате X, сукмирую щий и вычитающий входы которого под ключены к выходам соответственно пе вого и второго блоков совпадения по координате X, интегратор по коо динате У, суммирующий и вычитающий входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго блоков совпадения.по координате У, реверсивные счетчики по координатам X и У, оба входа которых соединены с выходами блоков совпадения соответствующих каналов СХ, У), выходы реверсивных счетчиков соединены с входами коммутатора кодов, два управляющих входа которого подключены соответсгвенно к второму и четвертому выходам распределения импульсов , а выход коммутатора кодов подключен к установочному входу преобразователя, два управлякядих входа которого подключены соответственно к четвертому и пятому выходам формирователя управляющих импул сов , первый и второй выходы преобразователя подключены к пятому и шестому входам интегратора по координате X, соответственно, а третий и четвертый выходы преобразователя подключены к пятому и шестому входам интегратора по координате У, соответственно Известное устройство позволяет определять координаты точечных световых объектов (ТСО), однако не обладает требуемым быстродействием, так как алгоритм сканирования следящего растра не у 1итывает траекторию движения ТСО. Цель изобретения - повышение быс родействия. Для этого в телевизионное следящее устройство введены компаратор скорости, элемент ИЛИ, дополнительный реверсивный счетчик, формирователь одиночного импульса и четыре триггера, при этом первый вход компаратора скорости соединен с выходом реверсивного счетчика по координате X, второй вход компаратора скорости соединен с выходом реверсивного счетчика по координате У, 1первый выход компаратора скорости подключен к первому входу элемента ИЛИ и к первому входу первого и второго триггеров, второй выход компаратора скорости подключен к второму входу элемента ИЛИ и к второму входу первого и второго триггеров, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом дополнительного реверсивного счетчика, второй вход которого через третий триггер подключен к первому выходу формирователя управляющих импульсов, третий вход - через формирователь одиночного импульса к выходу четвертого триггера, а выход - к второму входу формирователя одиночного импульса, причем выход четвертого триггера соединен с третьим входом компаратора скорости, -выходи формирователя одиночного импульса соединен с третьим входом первого и второго триггеров, выходы которых соединены с вторым и третьим входами формирователя управляющих импульсов и распределителя импульсов. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема телевизи- , онного следящего устройства; на фиг. 2 приведены диаграммы работы. Телевизионное следящее устройство содержит блок 1 передьющей теле.визионной трубки, формирователь 2 импульсов, задающий генератор 3, первый блок 4 совпадения, блоки 5 и б совпадения по координате X, бло.H 7 и 8 совпадения по координате У, интегратор 9 по координате У, интегратор 10 по координате X, усилитель 11 постоянного тока по координате У, усилитель 12 постоянного тока по координате X, коммутатор 13, формирователь 14 управляющих импульсов, реверсивные счетчики 15 и 16, распределитель, 17 импульсов, реверсивные счетчики 18 и 19 по координатами X и У, коммутатор 20 кодов, преобразователь 21, компаратор 22 скорости, элемент ИЛИ 23, формирователь 24 одиночного импульса, первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 триггеры. Устройство работает следующим образом. Блок 1 передающей телевизионной трубки преобразует световое поле, находящееся в поле зрения рптичес|кой .системы, в электрический сигнал, который преобразуется формирователем 2 импульсов в импульсную последовательность. Средняя частота которой пропорциональна световому отоку, проходящему через апертуру диссектора. С выхода формирователя 2 импульсная последовательность по тупает на первый сигнальный вход коммутатора 13, ча второй сигнальный вход которого поступает импульсная последовательность/ вырабатываемая задающим генератором 3. Эта же импульсная последовательность поступает на вход формирователя 14 управляющих импульсов, который формирует из нее путем деления и выделения интервалов между импульсами, а также генерации импульсов в эти интервалы, управляквдие импульсы.

Управляющие импульсы с третьего выхода формирователя 14, поступают на вход распределителя 17 импульсов и на управляющий вход коьв татора 13. В исходном состоянии триггер 28 устанавливается в фиксированное состояние и блокирует компаратор 22 скорости, а формирователь 24 одиночного импульса формирует импульс, производящий параллельную запись числа S Р версивный счетчик 16. При этом второй 26 и третий 27 триггеры находятся в нулевом состоянии. С выхода.распределителя 17 импульсов распределенные на четыре канала импульсы сканирования поступают н& сканирующие входы интеграторов 9 и 10 по координате У и по координате., X, напряжение на выходе которых изменяется скачком под действием сканируюгцих импульсов и через усилители 11 и 12 постоянного тока воздействуют, на отклоняющие катушки блока 1, Таким образом на фотокатоде образуется следящий растр по каналам X и У. Одновременно под воздействий j управляющих импульсов коммут-.тор 13 коммутирует импульсную последовательность с выхода формирователя 2 последовательно .на суммирующий и вычитающий входы первого реверсивного счетчика 15, Первый реверсивный счетчик 15 подсчитывает разность

i -t} i 2 я® i, ir 1 положение апертур, n. Л5гТ, где Я - средняя частота импульсной последовательности в i-м положении апертуры, а Т - вр.емя подсчета импульсов. В интервале между счетом импульсов на першых двух выходах формирователя 14 управляющих импульсов вырабатываются импульсы списывания по координатам X и У, которые через блоки 5-8 совпадения и коммуттор 13 поступают на первый реверсивный счетчик 15 и списывает накопленную в нем разность до нуля. Нулевое состояние первого реверсивного счетчика 15 фиксируется первьм блоком 4 совпадения, сигнал с которого запрещает прохождение импульсов списывания через блоки 5-8 совпадения. Таким образом на вьоходах блоков 5-8 выделяется сигнал рассогласования в виде пачки импульсов,, которые записываются в интеграторы 9 и 10, напряжение на выходе которых изменяется и через усилители 11 и 12 отклоняюйше катушки блока 1 смещают следящий растр в сторону уменьшения рассогласования между центре следящего растра и центром ТСО. Для уменьшения числа разрядов первого реверсивного счетчика 15 на второй сигнальный вход коммутатора 13 подают сигнал задающего генератора 3, частоту которого выбирают равной средней частоте импульсной последо-вательности на выходе формирователя 2, когда фотокатод передающей телевизионной трубки освещен фоном. Интеграторы 9 и 10 обладают в этом случае памятью по положению. Поэтому в случае неподвижного ТСО среднее значение сигнала рассогласования на выходах блоков 5-8 совпадения равно нулю и будет только флуктуационная составляющая. В случае подвижного ТСО среднее значение сигнала рассогласования отлично от нуля и пропорционально скорости перемещения изображения ТСО по фотокатоду. Сигнсш рассогласования по координатам X и У с блоков 5-8 совпадения поступают на суь«ирующий и вычитающие входы реверсивных счетчиков 18 и 19, где усредняются в течение К-циклов сканирования и запоминаются. Поскольку среднее значение сигнала рассогласования пропорционально скорости перемещения ТСО, то реверсивные счетчики 18 и 19 являются памятью по скорости.

Коды скорости с выходов реверсивных счетчиков 18 и 19 поступают на коммутатор 20 кодов. Под воздействием управляющих импульсов с второго и четвертого выходов распределителя 17 импульсов коды скорости по координатам X и У поочередно поступают на установочный вход преобразователя 21. Во время вычисления сигнала рассогласования по KoopjpHHaTe на К-м такте в преобразователе 21 устанавливается код скорости, вычисленный на (К-1)-м такте. В ин-. тервале между вычислением сигнала рассогласования на первый управляющий вход преобразователя 21 поступает сигнал считывания с четвертого выхода формирователя 14. Под воздействием сигнала считывания в зависи(МОСТИ от знака скорости на одном из двух выходов преобразователя 21 .по координате X появляется сигнал скорости в виде пачки импульсов, число которых в пачке равно скорости движения изображения ТСО по координате X. Сигнал скорости преобразуется интегратором 10 в напряжение, усиливается по току усилителем 12 и посредством отклонякнцей катушки блока 1 перемещает следящий растр по координате X в направлении движения ТСО. Аналогично работает канал У.

Количество циклов усреднения скорости реверсивных счетчиков 18 и 19

определяется динеимикой ТСО, а также качественными показателями следящего устройства и вводится с началом работы устройства записью числа .T so рторой реверсивный счетчик 16, причем в этом режиме сканирование следящего растра происходит по каналам X и У поочередно. При обнулении второго реверсивного счетчика 16 им формируется импульс (фиг. 2в),. переводящий триггер 26 В единичное состояние. Компаратор 22 скорости, представляюь й собой )ч)гический компаратор двончньж чисел, на одном из своих выходов выдает в виде пачки им1ульсов (фиг. 2 последовательный код отнесения величин скорости между каналакк X и У (например Vу Vy) и удерживает другой выход в Hyjt&soM состоянии (фиг. 2д). Пачка иьтульсов через элемент ИЛИ 23 поступает иа сумкшрующий вход второго реверсивного счетчика 16, причем количество импульсов в пачке пропорционально отношению проекции вектору скорости V ТСО на координаты X и У. Триггерами 26 и 27 формироватет 14 и распределитель 17 перек яочаются на приоритетный режим, поэволяникий производить сканирование только по одной координате, например X , (фиг. 2а, б с момента t до t2 ). Работа следящего контура в атом режиме аналогична ОПИСАННОЙ. Импульсная последовательность частоты сканирования, поделенная триггером 25 на два, поступает на вычитающий вход второго реверсивного счетчика. 16 и списывает с него записанное ранее число отношения скоростей ,(Фиг. 2ж). При повторном обнулении iBTOporo реверсивного счетчика 16, импульс обнуления (фиг. 2в) зш1ус- кает формирователь. 24 одиночного илипульса (ФОИ) и переводит триггеры 28-27 в нулевое состояние. Триггер 28 блокирует ФОН и компаратор 22 скорости/,а триггеры 26 и 27 снимают приоритет с работы формирователя

14 и распределителя 17 импульсов. Импульсом «ЮИ (фиг. 2е) осуществляется запись числа NVCT во второй реверсивный счетчик 16 и устройство переходит с момента t (фиг. 2а, б) в.поочередное сканирование по каналам X и У. В течение этого времени реверсивньши счетчика 18 и 19 вы сисляются средние значения проекций скорости движения ТСО по каналам X и У. При из юнении отношения V УН работа устройства отличается от описанной только в появлении пачки импульсов на другюм выходе компаратора 22 скорости и, таким, образсш, в режиме приоритета канала.

Динамическая ошибка слежения лд определяется по известно.Й формуле

Д3 т/2,

где V - проекция скорости движе7 ния ТСО на одну из осей

координат;

Т/2 - время сканирования апертуры диссектора по дан-, ному направлению. Очевидно, что уменьшение лд(увеличение быстродействия) возможно путем увеличения частоты скг нирования Р(.д « 1/Т, где Т - период скайнрования следящего ииКдэорастра. Исходя из того, что движение ТСО можно раэлош1ть на проекции по ортогонамьнам ocntt X и У, а вероятность равенства этих проекций мала, видно, что очергедность сканирования по каждому направлению для достижения максимального быстродействия должна быть различна.

Применение режимов с выбором очередности сканирования по каналам в зависимости от величины скорости движения ТСО позволяет увеличить быстродействие телевизионного следяtiiero устройства при определении координат ТСО движув(егося по направлению параллельвс у одной из осей координат X, У на.75-80%.

«3 «О «О

«SI

«о «э