Оптикоэлектронный координатор для автоматического вождения мобильных агрегатов Советский патент 1988 года по МПК H04N7/18 

сл

с

Изобретение относится к средствам автоматизации вождения мобильных агрегатов и обеспечивает измерение координаты следа на местности относительно агрегата с высокой помехоустойчивостью измерений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение конструкции. Координатор содержит матрич

Фае. г

ное фотоприемное устройство 1 и формирователь 2 выходного сигнала, выполненный в виде последовательно соединенных селектора 7 строба, блока 8 адресации, блока 9 памяти текущего изображения, блока 10 опроса памяти, блока 11 фиксации следа и преобразователя 12 выходного сигнала. В цепи обратной связи между блоком 11 фиксации следа и селектором 7 строба вклЕОчены генератор 13 строба и блок 14 управления стробом. Координатор также включает в себя

1

Изобретение относится к средствам автоматизации вождения мобильных агрегатов, и может быть использовано в качестве навигационного устройства для автоматизации вождения любых наземных безрельсовых транспортных средств.

Целью изобретения является расши-г рение функциональных возможностей и упрощение конструкции координатора. На фиг. 1 представлена.структурная схема оптикоэлектронного координатора; на фиг, 2 - структурная схем формирователя видеооимпульсов; на фиг. 3 - структурная схема селектора строба; на фиг, 4 - структурная схем блока фиксации следа; на фиг. 5 - структурная схема преобразователя вьжодного сигнала; на фиг, 6 - струк тзфная схема генератора строба; на фиг, 7 - структурная схема блока управления стробом; на фиг. 8 и 9 - временные диаграммы работы основных блоков координатора.

На фиг. 8 и 9 приняты следующие условшле обозначения сигналов блоков координатора: (цифры в скобках - од- нозначный номер блока на фиг. 1) и (9) и 114(9) - сигналы 1-4 строки, поступающие в блок 9, при этом сиг- шиты, не пропускаемые стробом, перечеркнуты, строб показан в запоминаемой в данный период строке пунктиром, сигналы помехи заштрихованы; индексы временных интервалов Тт - период такта; Т - период строки; Tj - период кадра; i - индекс теку-

78086

синхрогенератор 15, синхронизирующий . работу блоков координатора, и сигнализатор 16 захвата следа. Приведенная структурная схема координатора позволяет автоматизировать переход от режима поиска-к режиму стробирования полезного сигнала и обратно, а также обеспечить динамическое преобразование выходного сигнала и упростить конструкцию за счет исключения эта- лонной памяти и дублирования в каналах определения координат. 2 з.п, ф-лы, 9 ил.

щего периода кадра i. - последний индекс периода строки (i , , i. - номер опрашиваемой строки фотоприемной матрицы - ФПМ) ; t - временной

сдвиг полезного сигнала относительно конца строки; U пороговый уровень,

Оптикоэлектронный координатор содержит фотоприемное устройство 1 и

формирователь 2 выходного сигнала. Фотоприемное устройство 1 выполнено в виде последовательно соединенных оптической системы 3, ФПМ 4, связан- ной с оптической системой 3 оптически, блока 5 опроса ФПМ, формирователя 6 видеоимпульсов. Формирователь 2 выходного сигнала включает в себя соединенные последовательно селектор 7 строба, первый вход которого является входом формирователя 2 выходного сигнала и подключен к выходу формирователя 6.видеосигнала, блок 8 адресации, блок 9 памяти, блок 10 опроса, блок 11 фиксации следа, преобразователь 12 выходного сигнала. Кроме того, формирователь 2 выходного сигнала содержит генератор 13 строба блок 14 управления стробом, синхро генератор 15 и сигнализатор 16 захвата следа. Первые входы генератора 13 строба и блока 14 управления стробом подключены к выходу блока 11 фих сации следа. Выход генератора 13 стро ба соединен с вторым входом селектора 7 строба, к третьему входу которого, а также к второму входу генератора 13 строба и входу сигнализа

тора 16 захвата следа подключен выход блока 14 управления стробом. Считывающий выход синхрогенератора 15 (сигнал Uo) соединен с вторыми входами блока 5 опроса ФПМ, блока 8 адресации блока 10 опроса памяти текущего изображения, блока 11 фиксации следа, преобразователя 12 выходного сигнала и блока 14 управления стробом, Строчньй выход синхрогенератора 15 (сигнал Uj.) подключен к третьим входам блока 5 опроса ФПМ, блока 8 адресации и к второму входу формирователя 6 видеоимпульсов, Тактовьй выход синхрогенератора 15 (сигнал UT-) соединен с тактовыми входами блока 5 опроса ФПМ, блока 8 адресации, блока 10 опроса памяти текущего изображения, преобразователя 12 выходного сигнала и генератора 13 строба,

Оптическая система 3 выполнена в виде объектива, в плоскости изображения которого установлена ФПМ 4, причем в номинальном положении изображение следа совпадает с границей раздела центральных столбцов ФПМ 4, ФПМ представляет собой прямоугольную матрицу, содержащую h светочувствительных элементов в строке и ш - в с столбце, и соответственное количество информационных электрических выходов , Блок 5 опроса ФПМ может быть выполнен, например, в виде мультипле ксора (коммутатора) и счетчика, управляемого выходными сигналами синхрогенератора 15: считывающим - по кадрам, строчным - по началу строк, тактовыми - по растровым элементам строк.

Формирователь 6 видеоимпульсов, (фиг. 2) содержит последовательно соединенные схемы Т7 автоматической регулировки усиления (АРУ), дифференциатор 18, амплитудный селектор 19, формирователь 20 импульса, а также содержит счетчик 21, схему 22 сравнения кодов (сек), задатчик 23 числа импульсов, ключ 24 и интегратор 25, Вход схемы 17 АРУ подключен к выходу блока 5 опроса ФПМ, счетньш вход счетчика 21 - к выходу формирователя 20, а выходы счетчика 21 и задатчик а числа импульсов 23 - к входам схемы 22 сравнения кодов, К входу ; установки нуля счетчика 21 подключен строчный выход синхрогенератора 15, Выход формирователя 20 им

5

0

5

пульсов соединен через ключ 24, к управляющему входу которого подключен выход сек 22, с входом интегратора 25, выход которого подсоединен к входу установки уровня селекции амплитудного селектора 19.

Селектор 7 строба (фиг, 3) выполнен в виде демультиплексора (распределителя) 26, информационный вход которого соединен с выходом формирователя 20 видеоимпульсов, а управляющий вход - с выходом блока 14 управления стробом. Первый выход демультиплексора 26 соединен с первым входом первой схемы И 27, а второй - с первым входом первой схемы ШШ, К второму входу первой схемы И 27 подключен выход генератора 13 строба, а выход первой схемы И 27 соединен с BTopbiM входом первой схемы ИПИ 28, выход которой является выходом селектора стробаJ и подключен к информационному (пepвo ry) входу блока 8 адресации, который может быть выполнен в виде демультиплексора, и счетчика, управляемого, аналогично блоку 5 опроса, синхрогенератором 15,

Блок 9 памяти текущего изображения может быть выполнен в виде набора регистров, имеющего структуру матрицы элементов, т.е, с размерностью строки (количеством столбцов), меньшей размерности строки ФПМ на единицу, и с количеством строк, равным 5 количеству строк ФШ},

Блок 10 опроса памяти текущего изображения может быть вьтолнен в виде мультиплексора и счетчика, управляемого считывающим (по строке опроса) и тактовым (по растровым элементам) выходными сигналами синхрогенератора 15.

Блоки адресации,8, памяти 9, опроса 10 могут быть совмещены в больших интегральных схемах и в данном случае выделены для наглядности, а также ввиду некоторых особенностей записи (нестрочная, непрерывно по тактам) и считывания (последняя строка кадра).

Блок 11 фиксации следа (фиг, 4) содержит пороговое устройство 29, сумматор 30, первый инвертор 31, первый ключ 32, блок 33 запоминания максимального значения и линию 34 задержки. Выход порогового устройства 29 подключен к первому входу сумматора 30 и к входу инвертора

0

0

5

0

5

Преобразователь 12 выходного сиг нала выполнен в виде последовательно соединенных второй схемы ИЛИ 35- . (фиг. 5), первый вход которой явля- ется входом преобразователя 12 выходного сигнала и подключен к выходу сумматора 30, первого счетчика 36, формирователя 37 половины кода, управляемого делителя 38 второго ключа 39, запоминающего устройства 40, выполненного, например, в виде интегратора, а также содержит второй инвертор 41. Выход второй схемы ИЛИ 35 соединен с входом установки нуля первого счетчика 36, разрядность которого должна быть равна размерности строки блока 9 памяти текущего изображения, т.е. п - 1. К второму входу второй схемы ИЛИ 35, входу разрешения счета первого счетчика 36 и через второй инвертор 41 к управляющему входу второго ключа 39 подключен считывающий выход синхрогенератора 15, К счетному входу первого счетчика 36 подключен тактовый выход синхрогенератора 15. Выход переполнения первого счетчика 36 соединен с управляющим входом фор-мирователя 37 половины кода,

Генератор 13 строба выполнен в

виде последовательно соединенных второго счетчика 42, первой ССК 43, первого триггера 44, третьего счетчика 45 и второй схемы И 46, а также содержит вторую ССК 47, первый 48 и второй 49 задатчики числа импульсов. Вход установки нуля второго счетчика 42 является первым входом генератора 13/строба и соединен с выходом блока 11 фиксации следа. Выход второго счет чика 42 через первую ССК 43 соединен с первым входом первого триггера 44, первый выход которого подключен к

Q

0 5 5

5

0

0

входу разрешения счета третьего счетчика 45, Выход третьего счетчика 45 соединен с входами второй схемы И 46, с первым входо М второй схемы И 46 непосредственно, а с вторым входом через вторую ССК 47. Выход переполнения третьего счетчика 45 подключен к второму входу первого триггера 44, Выходы первого и второго задатчиков 48 и ,9 числа импульсов соединены с вторыми входами соответственно первой 43 и второй 47 ССК. Тактовый выход синхрогенератора 15 соединен с счетными входами второго 42 и третьего 45 счетчиков, а выход блока 14 управления стробом - с входом разрешения счета второго счетчика 42, Выход второй схемы И 46 является выходом генератора строба. Разрядность второго счетчика 42 должна быть равна размерности строки ФПМ, т.е. п, а третьего счетчика 45 равна 1,5,- 0,5 где п - длительность строба в тактах, причем величина нечетная.

Значения величин п, и записанных в первом 48 и втором 49 задат- чиках числа импульсов, формулы для которых приведены, а также разрядность счетчика 45 выбираются из условия формирования требуемого строба: длительность строба должна быть равна заранее заданному количеству тактов п, выбираемому из условия минимальной длительности (для возможно большего отсеивания помех), но достаточной для захвата полезного сигнала в последующем кадре при наибольшем возможном смещении этого сигнала за цикл; строб должен быть центрирован во времени относительно такта появле НИН полезного сигнала в предьщущем кадре, так как сдвиг сигнала влево или вправо на местности равновероятен (отсюда требования к нечетности П(. ); генератор строба должен обеспечить слежение центра строба за положением полезного сигнала - отсюда условие запуска начала строба через п - 0,5 (пр - 1) тактов после появления полезного сигнала. Один такт является служебным, необходимым для срабатывания триггера 44, .

При этом индексы параметров п к П 22 означают не номера блоков, а Задатчик первый, Задатчик второй : Время появления строба обеспечивается опережением срабатывания ССК 43 относительно момента переполнения

счетчика 42 на величину 1 + 0,5 (nj- - 1), а длительность строба - задержкой срабатывания схемы И 46 (вызванной отсутствием сигнала ССК 47) на величину 0,5 (п , - 1) по отношению к началу счета счетчика 45. Поэтому длительность строба равна разрядности счетчика 45 (1,5п - 0,5

минус указанная задержка, т.е. 1,5п - 0;5 - 0,5(п - 1) - Пс.

Блоки памяти 9 и фиксации 11 сле осуществляют статическую обработку сигнала в координаторе, осуществляя выбор максимума дискретного распределения в кадре, эквивалентного максимуму взаимнокорреляционной функци текущего и эталонного изображений следа.

Блок 14 управления стробом (фиг. 7) выполнен в виде второго триггера 50, первый вход которого подключен к выходу блока 11 фиксации следа, а второй вход - через диференциатор 51 к считывающему выход синхрогенератора 15. Выход второго триггера 50 соединен с входами третьей схемы ИЛИ 52, с парным входом третьей схемы ИЛИ 51 непосредственно, а с вторьм входом - через одно- вибратор 53. Выход схемы ШШ 52 явлется выходом блока 14 управления стробом..

Оптикоэлектронный координатор работает следующим образом.

Перед началом автоматического во дения мобильньй агрегат устанавливают при ручном управлении таким образом, чтобы участок следа (борозды канавки, рядка растений), бровки дороги и ,) попал в поле обзора оптической системы 3. Затем, не включая регулятора система, автовождения включают Оптикоэлектронный координатор. На выходах светочувствительных элементов ФПМ 4 вырабатываются .сиг- налы, функционально связанные с распределением освещенности поля обзор Блок 5 опроса ФПМ начинает построчное считывание этих сигналов, затрачивая на считывание каждого раство- рового элемента ФПМ 4 период такта Т, а на опрос строки - период строки Т(. (Т(, пТ-). На опрос всей ФПМ затрачивается период кадра или цикл

Т, ш Т nff.

Сигналы с блока 5 опроса поступают в формирователь 6 видеоимпульсов.

5

0

5

0

ке, уменьшается

5

где нормализуются схемой АРУ 17, численно дифференцируются в дифференциаторе 18 и поступают на амплитудный селектор 19. Производная в дифференциаторе 18 вычисляется вычитанием значений сигналов соседних элементов ФПМ 4, таким образом количество информационных сигналов в строна

0

5

0

единицу.

Количество иътульсов в строке, пропускаемых амплитудным селектором 19, заранее задано занесением требуемого числа в задатчик 23 числа импульсов. Формирователь 20 импульсо формирует нормализованные по амплитуде импульсы (длительность импульса нормализована периодом такта) т.е. осуществляет бинарное квантование сигнала. Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 21. обнуляемый в начале каждой строки строчным импульсом. Когда количество этих импульсов становится равным числу, занесенному в задатчик 23, ССК 22 вы- рабатьшает сигнал, открывающий ключ

24,и импульсы с выхода формирователя 20 поступают на интегратор 25,который повышает уровень селекции амплитудного селектора 19, ограничивая тем са- мьм количество импульсов на его выходе, и соответственно всего формирователя видеоимпульсов 6.

I

Уровень селекции определяет какой

величины входной сигнал будет селектироваться, пропускаться амплитудным селектором 19. Вырабатывает этот уровень аналоговый элемент-интегратор

25,имеющий разные характеристики скорости нарастания и спада сигнала на выходе. Эти характеристики опреде- ляются значениями постоянных времени Тл , Тр, рекомендуемое соотношение между которыми подбирают следующим образом. Динамические характеристики интегратора 25 должны быть таковы, чтобы при пропускании заданного числа импульсов амплитудным селектором 19 уровень селекции в конце строки оставался практически постоянным. Этого можно достигнуть на основе

времени

соотношения Т , где Т,,

Тр - п остоянные времени соответст- венно заряда и разряда интегратора 5 25; п - заданное (задатчиком 23)

количество импульсов на строку, причем значение Тр подбирают из усло- ;вия обеспечения слежения за падением

естественной освещенности поля об- зора.

Таким образом, на выходе формирователя 6 видеоимпульсов в каждой стрке формируется количество информационных импульсов, примерно равное (с учетом динамики схемы) заданному. Это повышает помехоустойчивость координатора, так как позволяет отсеиват импульсы помех, меньшие по амплитуде полезного сигнала, а с другой стороны, пропускать полезный сигнал, меньший по амплитуде, чем помеха, предполагая его селекцию при дальнейшей обработке,

С выхода формирователя 6 видеоимпульсов информационные сигналы поступают на вход демультиплексора 26 селектора 7 строба, В режиме стробиро- вания, при наличии сигнала на выходе блока 14 управления стробом, информационные с.игналы поступают на схему И 27, которая пропускает их на схему И1Ш 28 только при наличии строба на выходе генератора 13 строба, В режиме поиска сигнал на выходе блока 14 управления стробом отсутствует, -и демультиплексор 26 подает все поступающие сигналы на схему ИЛИ 28, с которой они передаются в блок 8 адресации, записывающий их в соответствии с адресом, определяемым выходными сигналами синхрогенератора 15, в ячейки блока 9 памяти текущего изобретения.

В течение последней строки цикла, за исключением первого ее такта, син- хрогенераторрм 15 вырабатывается считывающий импульс U,-,, поступая в блок 10 опроса памяти текущего изображения, он разрешает работу этого блока, и блок 10 осуществляет по- тактовый опрос содержимого блока 9 памяти по столбцам, т,е. в течение каждого такта вырабатывает сигнал, пропорциональный количеству импульсов, запомненных в каждом столбце блока 9 памяти, включая в них импульсы, поступающие с ФПМ 4 в течение последней строки цикла.

Сигналы с выхода блока 10 поступают на вход порогового устройства 29 блока 11 фиксации следа, которое осуществляет их амплитудную селекцию Через сумматор 30 сигнал проходит только в том случае, если его величина превышает занесенную ранее в течение строки опроса в блок 32 па5

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мяти, максимального значения, В этом случае сигнал с выхода сумматора 30, проходя через линию 34 задержки, открывает ключ 32, и в блок 33 записывается инвертированное инвертором 31 новое максимальное значение сигнала. Длительность задержки линии 34 задержки выбирается достаточной для срабатывания блоков 32 и 33, а также управляемых блоком 11 блоков 12-14, однако менее длительности такта. Таким образом, при появлении на входе блока 11 фиксации следа сигнала, превышающего предыдущие, на выходе этого блока формируется импульс, длительность которого равна длительности задержки линии 34 задержки, в результате чего определяется (фиксируется) момент появления наибольшего, в течение строки опроса блока 9 памяти текущего изображения, сигнала, т.е. моды дискретного распределения сигнала в поле обзора. Учитывая, что полезный сигнал при соблюдении требований установки оптической системы можно представить единичной функцией-столбцом, моду дискретного распределения в данном случае можно трактовать как максимум взаимноковреляпион- ной фукнции эталонного и текущего изображений следа.

Считывающий импульс синхронизатора 15 разрешает работу счетчика 36 преобразователя 12 выходного сигнала, одновременно обнуляя счетчик 36 через схему ИЛИ 35, а через инвертор 41 закрьшая ключ 39, отсоединяя запоми- . нающее устройство 40 от схемы. С это го момента счетчик З б начинает счет тактовых импульсов синхрогенератора 15, и если с выхода блока 11 фиксации следа не приходит полезный сигнал, то выходной сигнал счетчика 36 по сигналу его переполнения, наступающему в конце считывающего импульса, или строки опроса, преобразовывается в формирователе 37 половины кода в величину, вдвое меньшую его разрядности (равную, как указывалось, разрядности строки блока 9 памяти текущего изображения или длительности считывающего импульса в тактах), а в управляемом делителе 38 - в соответ- ствуюшую ей аналоговую величину. Еслк в течение считывающего импульса на преобразователь 12 с блока 11 фиксации приходит один или несколько импульсов, обнуляя счетчик 36, опреде

ляется величина выходного сигнала счетчика 36 к концу (считывающего импульса. В этом случае формирователь 37 половины кода не срабатывает, осуществляя функцию линии передачи сигнала на управляемый делитель 38. В течение первого такта после окончания считьшающего импульса ключ 39 замыкается, и значение выходного сигнала управляемого делителя 38 переписывается там в течение всего следующего цикла. Таким образом, это значение пропорционально временному

137

сдвигу последнего информационного им- ния стробом в указанньй промежуток

25

30

пульса с выхода блока 11 фиксации еле да относительно конца цикла.

Задним фронтом считывающего им- ульса синхрогенератора 15 блок 9 памяти текущего изображения (через блок 20 8 адресации) и блок 33 памяти максимального значения очищаются и тем самым координатор подготовлен к следующему циклу.

Блок 14 управления стробом предопределяет в каком режиме будет работать координатор в следующем цикле - в режиме поиска или стробирования полезного сигнала. Если в течение текущего цикла полезный сигнал не выявлен, не зафиксирован блоком 11 фиксации следа в течение действия считывающего импульса синхрогенератора 15, то в следующем цикле координатор работает в режиме поиска полезного сигнапа по всему полю обзора. При этом триггер 50, будучи в начале строки опроса текущего 1щкла переведен передним фронтом учитывающего импульса синхрогенератора 15 при помощи дифференциатора 51 в состояние, в котором на его выходе сформирован нулевой сигнал;, остается в этом состоянии и в течение следующего цикла, на выходе схемы ШШ 52 сигнал также равен нулю, и селектор 7 строба пропускает все импульсы.с выхода формирователя 6 видеосигнала, реализуя режим поиска. Если в течение текущего цикла на выходе блока 11 фиксации следа появ:шется хотя бы один сигнал, что свидетельствует с большой вероятностью о захвате следа, этот сигнал, поступая на первый вход триггера 50, переводит его в состояние, в котором на его выходе появляется логическая

времени значение сигнала, равного л гической единице.

Генератор 13 строба запускается пульсом с выхода блока i1 фиксации следа, а точнее последним из возмож ной серии этих импульсов, в течени действия сг(итывающего импульса синхрогенератора 15, обнуляющим счетчи 42. Этот момент свидетельствует о достижении максимума распределения сигнала, т.е. о захвате координатор следа и обозначает такт - центр стр ба на следующий цикл, В это время н выходе блока 14 управления стробом обязательно есть сигнал (обусловлен ный той же серией импульсов с блока 11 фиксации) , разрешающий раб.оту счетчика 42,. поэтому счетчик 42 нач нает счет тактовых импульсов синхро нератора 15, поступающих на его сче ный вход. С этого момента до приход следующего импульса с блока 11 фиксации счетчик 42 работает цикличес ки, а так как его разрядность равна размерности строки, то и синхронн с пер иодом строк, т.е. значение сиг нала на его выходе находится в строг соответствии с его положением во вр мени в строке. Это существенно для момента, когда значение выходного сигнала счетчика 42 становится равным заданному задатчиком 48 числа импульсов, а именно величине Ь. h- 1 -0,5(пс,,- 1), и на выходе сек 43 появляется сигнал (при всех

0 других значениях выходного сигнала счетчика 42, больших или меньших на вькоде ССК 43, сигнал равен нулю Этот сигнал перебрасывает триггер 4 в состояние, в котором на его пер55.ВОМ выходе, .подключенном к входу ус тановки нуля счетчика 45, сигнал ра вен нулю, а на втором выходе, соединенном с входом разрешения счета

35

40

45

единица, и селектор 7, на который эта единица поступает через схему ИЛИ 52, пропускает только те сигналы с выхода

6. 12

формирователя 6 видеоимпульсов, которые совпадают во времени со стробом, осуществляя режим стробирования. Од- новибратор 53, вырабатывая импульс, равный по длительности считывающему импульсу синхрогенератора 15 в момент перехода триггера 50 из единичного в нулевое состояние (совпадающий с мо- ментом прихода считывающего импульса), предотвращает срыв режш-1а стробирования, если он имел место в текз щем циюте, в течение строки опроса, поддерживая на выходе блока 14 управле5

0

времени значение сигнала, равного логической единице.

Генератор 13 строба запускается импульсом с выхода блока i1 фиксации следа, а точнее последним из возможной серии этих импульсов, в течение действия сг(итывающего импульса синхрогенератора 15, обнуляющим счетчик 42. Этот момент свидетельствует о достижении максимума распределения сигнала, т.е. о захвате координатором следа и обозначает такт - центр строба на следующий цикл, В это время на выходе блока 14 управления стробом обязательно есть сигнал (обусловленный той же серией импульсов с блока 11 фиксации) , разрешающий раб.оту счетчика 42,. поэтому счетчик 42 начинает счет тактовых импульсов синхрогенератора 15, поступающих на его счетный вход. С этого момента до прихода следующего импульса с блока 11 фиксации счетчик 42 работает циклически, а так как его разрядность равна-, размерности строки, то и синхронно с пер иодом строк, т.е. значение сигнала на его выходе находится в строгом соответствии с его положением во времени в строке. Это существенно для момента, когда значение выходного сигнала счетчика 42 становится равным заданному задатчиком 48 числа импульсов, а именно величине Ь. h- 1 -0,5(пс,,- 1), и на выходе сек 43 появляется сигнал (при всех

0 других значениях выходного сигнала счетчика 42, больших или меньших на вькоде ССК 43, сигнал равен нулю). Этот сигнал перебрасывает триггер 44 в состояние, в котором на его пер5.ВОМ выходе, .подключенном к входу ус- . тановки нуля счетчика 45, сигнал равен нулю, а на втором выходе, соединенном с входом разрешения счета

5

0

5

13

счетчика 45, появляется логическая единица, и счетчик 45 начинает счет тактовых импульсов синхрогенератора 15, поступающих на его счетный вход При достижении и последующем превышении выходным сигналом счетчика 45 значения, записанного в задатчике 49 числа импульсов, а именно п 0,5(Пр - 1), на выходе ССК 47 по- является сигнал, в результате схема И 46 срабатывает, и на ее выходе фомируется строб. По импульсному сиг- йалу переполнения счетчика 45, на

20

25

ступающему при значении его выходного вает пропорциональную статическую сигнала, равном его разрядности, т.е. 1,5П|. - 0,5, триггер 44 переводится в состояние, в котором на его первом выходе появляется сигнал, обнуляющий счетчик 45, а на втором выходе сигнал равен нулю, следовательно счет счетчику 45 запрещен, и строб на выходе схемы 46 обрывается. При таком устройстве генератора строба во всех строках цикла, следующего за текущим, появляется строб, симметричный относительно такта, в котором в текущем цикле обнаружен полезный сигнал. Слежение центра строба за указанным тактом обеспечивается срабатыванием ССК 43 с опережением относительно начала строба и задержкой срабатывания ССК 47 на ту же величину. Благодаря этому, если в текущем цикле полезный сигнал появляется в первом же такте строб, а он обнуля- ет счетчик 42, этот счетчик уже успевает запустить схему формирования строба, перебросив триггер 44 через ССК 43. Если же полезный сигнал появляется в последнем такте строба, слежение строба за этим положением обеспечивается обнулением счетчика 42 без дополнительных затруднений.

Сигнал с выхода блока 14, поступая на вход сигнализатора 16 захвата следа, выполненного, например, в виде светового индикатора, установленного на пульте управления перед оператором мобильного агрегата, вызывает сраба- тьшаниё сигнализатора. При поиске следа (в начале работы или при потере следа) световой индикатор включается . При надежном отслеживании координатором следа, что имеет место при постоянной работе.его в режиме стробирования, сигнализатор 16 вы - ключает световой индикатор, информируя оператора о готовности координа(пеленгационную характеристику с д кретностью до растворового элемент ФПМ, Действительно, временной сдви t (фиг. 8) положения следа относи тельно конца строки пропорционален угловому расстоянию слева от края поля обзора ФПМ, а выходной сигнал и (12) преобразователя 12 выходног сигнала пропорционален f.Амплитудн селекция, стробирование, статическ обработка по максимуму дискретного распределения, эквивалентного максимуму взаимокорреля1:(ионной функци текущего и эталонного изображений

2Q следа, обеспечивают высокую помехо устойчивость координатора. Автоматических переход от режима стробирования к режиму поиска и обратно динамическое преобразование выходн сигнала расширяет функциональные в можности координатора, а использов ние фиксации следа по максимуму ра пределения взамен взаимнокорреля- ционной обра;ботки позволяет избави ся от эталонной памяти, дублирован каналов определения координат, и, следовательно, упростить координат

На фиг. 8 и 9 показаны временны диаграммы, поясняющие работу основ ных блоков координатора при размер ности ФПМ 8x4 (8 столбцов, 4 строки длительности сТроба в тактах nj, На фиг, В показана работа координа ра в течение текущего цикла, а такж последняя строка предьщущего цикла

50 На фиг, 9 показаны только последни периоды строк из пяти циклов, следующих за циклом, приведенным на фиг. В, т.е. строки опроса памяти. Иллюстрируются случаи потери следа i + 1-ом цикле, переход к режиму поиска в i + 2-ом цикле, обнаружен в этом цикле следа, отсеивание при помощи стробирования в i + 3-ем ци40

45

55

14

тора работать в автоматическом режим и оператор может включать регулятор системы автовождения мобильного агрегата, т.е. перейти с ручного режима вождения на автоматический. Эта же задача информирования оператора о режиме работы координатора может быть решена двумя световыми индикаторами разного цвета либо с использованием звуковых индикаторов и т.п. известными способами.

Таким образом, предлагаемый оптико-электронный координатор обеспечи20

25

вает пропорциональную статическую

(пеленгационную характеристику с дискретностью до растворового элемента ФПМ, Действительно, временной сдвиг t (фиг. 8) положения следа относительно конца строки пропорционален угловому расстоянию слева от края поля обзора ФПМ, а выходной сигнал и (12) преобразователя 12 выходного, сигнала пропорционален f.Амплитудная селекция, стробирование, статическая обработка по максимуму дискретного распределения, эквивалентного максимуму взаимокорреля1:(ионной функции текущего и эталонного изображений

2Q следа, обеспечивают высокую помехоустойчивость координатора. Автоматических переход от режима стробирования к режиму поиска и обратно и динамическое преобразование выходного сигнала расширяет функциональные возможности координатора, а использование фиксации следа по максимуму распределения взамен взаимнокорреля- ционной обра;ботки позволяет избавиться от эталонной памяти, дублирования каналов определения координат, и, следовательно, упростить координатор.

На фиг. 8 и 9 показаны временные диаграммы, поясняющие работу основных блоков координатора при размерности ФПМ 8x4 (8 столбцов, 4 строки), длительности сТроба в тактах nj, 3. На фиг, В показана работа координатора в течение текущего цикла, а также последняя строка предьщущего цикла.

0 На фиг, 9 показаны только последние периоды строк из пяти циклов, следующих за циклом, приведенным на фиг. В, т.е. строки опроса памяти. Иллюстрируются случаи потери следа в i + 1-ом цикле, переход к режиму поиска в i + 2-ом цикле, обнаружение в этом цикле следа, отсеивание при помощи стробирования в i + 3-ем ци0

5

5

кле помехи, более интенсивной, чем полезный сигнал.

Предлагаемый оптикоэлектронный координатор может быть выполнен в различных вариантах. Например, блок 5 опроса и последующие блоки 6-8 могут работать параллельно, одновременно опрашивая все строки ФПМ 4. Это

повьшает быстродействие, но усложняет Q адресации и к блоку опроса фотоприустройство. Блок 9 памяти и преобразователь 12 выходного сигнала могут быть выполнены как на цифровой (что предпочтительно), так и на аналоговой элементной базе. В предлагаемом варианте исполнения используется в основном цифровая элементная база за исключением выходного блока 12, который ориентирован на применяемые в устройствах автовождения мобильных агрегатов аналоговые регуляторы. Блоки координатора допускают различные варианты исполнения и в описании приведено их оптимальное исполнение. Расширение функциональных возможностей за счет автоматического перехода от режима поиска к режиму стро- бирования и динамического преобразования выходного сигнала, а также упрощение устройства за счет исключения корреляционной обработки и дублирования каналов определения координат обуславливают преимущества предлагаемого оптикоэлектронного координатора в сравнении с прототипом

Формула изобретения

15

20

25

30

35

емной матрицы, отличающий с я тем, что, с целью paclшipeния функциональных возможностей и упрощения конструкции, формирователь выходного сигнала снабжен селектором строба, включенным между формирователем видеоимпульса и блоком адресации, блоком опроса, включеннр тм между блоком памяти -и блоком фиксации следа, и преобразователем выходного сигнала, три входа которого подключены соответственно к вы1:оду блока фиксации следа, и к считывающему и тактовому выходам синхрогекератора, причем второй и третий втсоды селею- тора строба подключены соответственно к выходам генератора строба и блока управления стробом, считывающий выход синхрогенератора подключен к вторым входам блока опроса и преобразователя выходного сигнала, а тактовый выход, синхрогенератора - к тактовым входам блока опроса н. преобразователя выходного сигнала.

1, Оптикоэлектронный координатор для автоматического вождения мобильных агрегатов, содержащий фотоприемное устройство, выполненное в ви- .де последовательно соединенных оптической системы, фотоприемной матрицы, блока опроса фотоприемной матрицы, формирователя видеимпульсов, а также формирователь выходного сигна- ла, подключенньй к выходу фотоприемного устройства и выполненный в виде последовательно соединенньк бло ка адресации, блока памяти текущего изображения, блока фиксации следа, блока управления стробом, сигнали- . затора захвата, и включающего также генератор строба, подключенный входами к выходам блока фиксации следа и блока управления стробом, и синхро генератор, строчный выход которого

подключен к блоку опроса фотоприемной матрицы, формирователю видеосигнала и к блоку адресации, считывающий выход.- к блоку управления стробом, к блоку фиксации следа, к блоку опроса фотоприемной матрицы и к блоку адресации, а тактовый выход - к генератору строба к блоку

5

0

5

0

5

0

5

0

5

емной матрицы, отличающий- с я тем, что, с целью paclшipeния функциональных возможностей и упрощения конструкции, формирователь выходного сигнала снабжен селектором строба, включенным между формирователем видеоимпульса и блоком адресации, блоком опроса, включеннр тм между блоком памяти -и блоком фиксации следа, и преобразователем выходного сигнала, три входа которого подключены соответственно к вы1:оду блока фиксации следа, и к считывающему и тактовому выходам синхрогекератора, причем второй и третий втсоды селею- тора строба подключены соответственно к выходам генератора строба и блока управления стробом, считывающий выход синхрогенератора подключен к вторым входам блока опроса и преобразователя выходного сигнала, а тактовый выход, синхрогенератора - к тактовым входам блока опроса н. преобразователя выходного сигнала.

6

CMf

о

С Sn. 15

с 6/1.1 о-

off л. 13 о-

Фиг.д

Фиг, 2

сШ

26

27

26

г

к л:д

Stiixod v KQOpSuHQinopa

I

cfffl.W

Фиг. 5

с 6/1.15

сЫ.П

к 5Л.7Д16

,t

Фиг. 7

Фиг.д

Фиг. 9