Устройство отображения видеоинформации в радиолокационных системах Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 G01S13/66 

Сиъналы вспомогательной

Изобретение относится к радиотехнике, в частности в технике обработки радиолокационных сигналов, и может быть использовано для формирования графических изображений совместно с первичным радиолокационным изображением в береговых радиолокационных системах (РЛС). Целью изобретения является повышение точности и объема отображаемой информации. Для этого устройство отображения видеоинформации в радиолокационных системах со

ItsD 00

to ю

tyuzlf

держит приемопередатчик 1 с антенным блоком, блок усиления, преобразователь сигнала текущих координат, центральный процессор, блок синхронизации блок управления, электронно-лучевую трубку, блок разверток, блок подсвета луча, коммутатор 11 вспомогательной развертки, цифроаналогвые преобразователи 12 и 13. Кроме того, устройство включает формирователь

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике обработки радиолокационных сигналов, и может быть использовано для формирования графических изображений совмест- но с первичным радиолокационным изобг ражением в береговых радиолокационных системах.

Целью изобретения является повышение точности и объема отображаемой информации.

На фиг.1а, 16 приведена структурная схема устройства отображения видеоинформации в радиолокационных системах; на фиг.2 - структурная схема блока запуска; на фиг.З - структурная схема блока опорных сигналов; на фиг.4 - структурная схема блока управления памятью; на фиг, 5 - структурная схема блока селекции.

Устройство отображения видеоинформации в радиолокационных системах содержит приемопередатчик 1, антенный блок 2, блок 3 усиления, преобразователь 4 сигнала текущих координат, центральный процессор 5, блок 6 синхронизации, блок 7 управления, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 8, блок 9 разверток, блок 10х подсвета луча ЭЛТ, коммутатор 11 вспомогательной развертки, первый и второй ЦАП 12 и 13, формирователь 14 подсвета вторичной информации, блок 15 опорных сигналов, блок 16 селекции, блок 17 управления памятью, блок 18 запуска, первый блок 19 постоянной памяти, первый блок 20 стробирования, блок 21 выборки элемен тов строки, второй блок 22 строби- рования, первый и второй сумматоры 23 и 24, блок 25 выборки адреса объета и второй блок 26 постоянной памят

14 подсвета вторичной информации, блок 15 опорных сигналов, блок 16 селекции вектора, блок 17 управления памятью, блок 18 запуска, блоки 19 и 26 постоянной памяти, блоки 20 и 22 стробирования, блок 21 выборки элементов строки, сумматоры 23 и 24 и блок 25 выборки адреса объекта. 5 ил.

5

0

0

5

0

45

3 ,

50

Устройство отображения видеоинформации в радиолокационных системах работает следующим образом.

Для задания режима работы центрального процессора (ЦП) на его управляющие входы с блока управления поступает код управления. Основным режимом ЦП является режим автосопровождения, где ЦП ведет анализ радиолокационного сигнала на наличие пачки импульсов от цели по критерию З/3-n- 2/2. Это означает, что сигнал начала отметки цели по углу возникает, когда в кванте дальности обнаруживается сигнал цели как в текущем, так и в двух предыдущих периодах считывания . Концом пачки считывается тот момент, когда сигнал цели отсутствует подряд в двух смежных периодах. Между началом и концом пачки ЦП подсчитывает кванты угла поворота антенны (ширину пачки). Пачка считается принадлежащей точечной цели, если ее ширина соответствует заданному для выбранного диапазона (3 или 10 см) критерию. При большей ширине пачка признается принадлежащей протяженной цели (например, берег). Так же анализируется на протяженность сигнал в пределах развертки по дальности. Опознав цель, ЦП формирует в ее окружности двумерный строб захва- ;та. Если импульсы отметки цели при- Ъутствуют в поле строба в шести соседних обзорах, ЦП формирует вокруг отметки цели на индикаторе символ автосопровождения. При исчезновении , импульсов отметок цели в шести соседних обзорах цель автоматически сбрасывается с автосопровождения и формирование строба прекращается. В преобразователе сигнала текущих координат текущие координаты сравниваются с предыдущими в виде приращений угла

5

поворота и скорости, поступают в ЦП, где разница пересчитывается из полярной в прямоугольную систему координат и в виде поправочных коэффициентов добавляется к координатам центра прямоугольной системы, в которой выполняется формирование и отображение вторичной информации. Вторичная информация формируется в виде алфавитно-цифровой добавки к основному изображению в интервалах между импульсами прямого хода развертки, поступающими из блока синхронизации в блок запуска. Полученное дополнитель ное изображение формируется на экране индикатора сигналами, поступающими с коммутатора вспомогательной развертки на входы блока развертки и подсвечивается импульсами, выраба- тывающимися на выходе формирователя . подсвета вторичной информации. Пропадание вторичной информации из-за - неисправности какого-либо блока не препятствует формированию основного изображения на индикаторе.

В начальный момент времени вырабатываемый в приемопередатчике 1 зондирующий импульс излучается в

пространство антенным блоком 2. Отра- 30 ка 1 запуска с выхода блока 6 синхженный от объектов, находящихся в облучаемом объеме, радиолокационный сигнал через антенный блок 2 и приемопередатчик 1 поступает в блок 3 усиления и в зависимости от отрабатываемого устройством режима подается на вход блока подсвета луча ЭЛТ10 либо подвергается квантованию по амплитуде и длительности, фильтрации от помех и анализу на связность импульсов для обнаружения отметок целей. После чего обработанный видеосигнал поступает на вход ЦП 5. В соответствии с режимом, задаваемым оператором с блока 7 управления, ЦП может обрабатывать задачу проигрывания маневра, /осуществлять автоматическую радиолокационную прокладку курса с автосопровождением и отображением целей на экране или решать задачу безопасного расхождения с одной из автосопровож- даемьрс целей. Во всех перечисленных режимах результаты обработки выводятся на экран ЭЛТ 8 в виде набора отметок, формируемых тремя разновидностями графических символов, дополняемых короткими отрезками прямых (векторами). Одна из целей при этом может быть снабжена формуляром,

35

40

ронизации поступает последователь- ность импульсов прямого хода развертки по дальности.

По заднему фронту импульса прямого хода развертки по дальности, поступающего на первый вход блока 18 запуска, на выходе его появляется сигнал разрешения, инициирующий начало цикла отображения вторичной информации. Этот сигнал одновременно разблокирует блок 16 селекции, блок 17 управления памятью,формирователь 14 подсвета вторичной информации, открывает ключи коммутатора 11 вспомогатель4j-, ной развертки и запускает блок 15 опорных сигналов, на выходах которого формируются последовательности импульсов, синхронизирующие работу устройства. На первом и втором выходах

5о первого блока 19 постоянной памяти для объектов присутствуют коды, задающие в ортогональных координатах центр отображаемого объекта. Эти коды выводятся из ячеек массива первого блока 19 постоянной памяти по адресу, задаваемому на его входах сигналами текущего адреса с выхода блока 25 выборки адреса объекта и адреса начала массива,соответствующего выбран55

c

занимающим две строки по пять знакомест в каждой. Для этого предусматривается формирование полного набора арабских цифр. Сигнал развертки в этих режимах формируется ЦП 5 и поступает на вход блока 9 разверток, а сигнал подсчета через блок 6 синхронизации подается с выхода ЦП 5 на вход блока 10 подсвета луча ЭЛТ. Данные о текущих координатах судна, если радиолокационная система установлена на подвижном носителе преобразуются в преобразователе 4 сигнала текущих координат и поступает в ЦП 5 для оперативной коррекции результатов обработки. В режиме отображения на экране ЭЛТ 8 вторичной информации, хранящейся в первом блоке 19 постоянной памяти для объектов и втором блоке 26 постоянной памяти для символов, входной видеосигнал, усиленный в блоке 3, поступает непосредственно в блок 10 подсвета луча ЭЛТ. С блока 7 управления на входы блока 18 запуска и первого блока 19 постоянной памяти подается код установленного диапазона дальности радиолокационной системы. На другой вход бло5

0

ронизации поступает последователь- ность импульсов прямого хода развертки по дальности.

По заднему фронту импульса прямого хода развертки по дальности, поступающего на первый вход блока 18 запуска, на выходе его появляется сигнал разрешения, инициирующий начало цикла отображения вторичной информации. Этот сигнал одновременно разблокирует блок 16 селекции, блок 17 управления памятью,формирователь 14 подсвета вторичной информации, открывает ключи коммутатора 11 вспомогательj-, ной развертки и запускает блок 15 опорных сигналов, на выходах которого формируются последовательности импульсов, синхронизирующие работу устройства. На первом и втором выходах

о первого блока 19 постоянной памяти для объектов присутствуют коды, задающие в ортогональных координатах центр отображаемого объекта. Эти коды выводятся из ячеек массива первого блока 19 постоянной памяти по адресу, задаваемому на его входах сигналами текущего адреса с выхода блока 25 выборки адреса объекта и адреса начала массива,соответствующего выбран5

716

ной шкале дальности блоком 7 управления. Упомянутые коды центра объекта поступают соответственно на вторые входы первого и второго сумматоров 23 и 24. С третьего выхода первого блока 19 постоянной памяти сигнал идентификации объекта поступает на четвеотый вход блока 16 селекции и одновременно на первый вход второго блока 26 постоянной памяти, устанавливая начальный адрес массива, описывающего контур отображаемого символа,, Во всех случаях на первом и вто

ром выходах второго блока 26 постоян-jr вола из второго блока 26 постоянной

памяти о В результате н-а выходах второго блока 26 постоянной памяти с частотой опорного сигнала сменяются кодовые комбинации, последовательно задающие координаты точек контура отображаемого символа. Последователь но суммируясь с кодовыми комбинациями центра символа в сумматорах 23 и 24 и преобразуясь в ЦАП 12 и 13 в напряжения отклонения луча ЭЛТ 8, они обеспечивают последовательную дискретную развертку посвеченного луча по всему контуру символа. После отображения последней точки контура символа импульс с первого выхода блока 15 опорных сигналов устанавливает в исходное состояние формирователь 14 подсвета вторичной информации и блок 18 запуска, который снимает сигнал разрешения на своем выходе. Отображение символа на этом заканчивается, т.е. завершается цикл отображения элемента вторичной информации. Снятие сигнала разрешени на выходе блока 18 запуска вызывает появление сигнала на выходе блока 17 управления памятью. Этот сигнал поступает на первый вход блока 25 выборки адреса объекта, на выходе ко торого появляется адрес следующего объекта, хранимого в первом блоке 19 постоянной памяти. На первом и вт ром выходах этого блока появляются координаты выбранного объекта, а на третьем выходе - код идентификации объекта. Устройство готово к сле дующему циклу

ной памяти устанавливаются коды, представляющие собой координаты первой точки контура отображаемого символа. Эти коды поступают соответственно на третьи входы первого и второго сумматоров 23 и 24. В исходном состоянии блок 16 селекции вырабатывает на втором выходе сигнал, который запрещает работу первого блока 20 стробирования и, поступая на первые вхо- ды сумматоров 23 и 24, разрешает последним выполнение операции сложения. Тогда на выходах первого и второго сумматоров 23 и 24 появляются сигналы, являющиеся каждый суммой коорди- наты центра символа и координаты первой точки контура символа по ортогональным осям. Эти сигналы преобразуются соответственно первым и вторым ЦАП 12 и 13 в напряжения отклонения вспомогательной развертки, поступающие через открытые ключи коммутатора 11 в тракт развертки индикатора радиолокационной системы. Поскольку описываемый процесс происходит в паузе между ходами основной развертки, то выходы сигналов основной развертки радиолокационной системы заблокированы и не препятствуют формированию вспомогательной развертки. По прошествии времени от момента . включения коммутатора 11 до установления луча ЭЛТ 8 в точку, определяемую напряжениями вспомогательной развертки, и окончания переходных процессов в отклоняющей системе ЭЛТ 8, блок 15 опорных сигналов импульсом с второго выхода запускает формирователь 14 подсвета вторичной информации. Последний сигналом с второго выхода дает подтверждение своего

запуска на второй вход блока 15 опорных сигналов, а сигнал с первого выхода формирователя 14 подсвета вто

ричной информации через блок 10 под-| света луча ЭЛТ подсвечивает выводимый символ. Кроме того, этот сигнал разрешает работу блока 21 выборки элементов строки и второго блока 22 стробирования, на другой , вход которого с четвертого выхода блока 15 опорных сигналов подается последовательность импульсов, тактирующая работу блока 21 выборки элементов строки. Последний осуществляет потактовое формирование адресов выборки координат точек контура сим5

0 5

0

5

0

памяти о В результате н-а выходах второго блока 26 постоянной памяти с частотой опорного сигнала сменяются кодовые комбинации, последовательно задающие координаты точек контура отображаемого символа. Последовательно суммируясь с кодовыми комбинациями центра символа в сумматорах 23 и 24 и преобразуясь в ЦАП 12 и 13 в напряжения отклонения луча ЭЛТ 8, они обеспечивают последовательную дискретную развертку посвеченного луча по всему контуру символа. После отображения последней точки контура символа импульс с первого выхода блока 15 опорных сигналов устанавливает в исходное состояние формирователь 14 подсвета вторичной информации и блок 18 запуска, который снимает сигнал разрешения на своем выходе. Отображение символа на этом заканчивается, т.е. завершается цикл отображения элемента вторичной информации. Снятие сигнала разрешения на выходе блока 18 запуска вызывает появление сигнала на выходе блока 17 управления памятью. Этот сигнал поступает на первый вход блока 25 выборки адреса объекта, на выходе которого появляется адрес следующего объекта, хранимого в первом блоке 19 постоянной памяти. На первом и втором выходах этого блока появляются координаты выбранного объекта, а на третьем выходе - код идентификации объекта. Устройство готово к следующему циклу

Если блок 16 селекции в результате анализа кода идентификации объекта в очередном цикле выявил принадлежность объекта отображения к элементам графического изображения, указанный блок сигналом с второго выхода разрешает прохождение стробов на

первый вход блока 25 выборки адреса объекта, разблокирует первый блок 20 стробирования и переводит сумматоры 2S и 24 в режим повторения входного кода координат центра объекта отображения. Далее алгоритм работы всех блоков устройства повторяется до момента запуска формирователя 14 подсвета вторичной информации. По сигналу с первого выхода формирователя 14 подсвета вторичной информации на выходе первого блока 20 стробирования с частотой опорного сигнала, поступающего с третьего выхода блока 15 опорных сигналов, вырабатывается тактовая последовательность,поступающая через блок 17 управления памятью на первый вход блока 25 выборки адреса объекта. На выходе последнего последовательно формируются адреса элементов графического изображения, запрограммированного в первом блоке 19 постоянной памяти. На первом и втором выходах первого блока 19 постоянной памяти последовательно выдаются коды, повторяемые первым и вторым сумматорами 23 и 24 и преобразуемые первым и вторым ЦАП 12 и t3 в аналоговые сигналы, перемещающие луч ЭЛТ 8 по точкам, формирующим контур сложного графического изображения. При появлений на третьем выходе первого блока 19 постоянной памяти признака конца графического изображения блок 16 селекции на первом выходе вырабатывает сигнал завершения текущего цикла. Этот сигнал, поступая на второй вход блока 17 управления памятью, готовит последний к тому, чтобы, как и в случае отображения символа, устройство было подготовлено к циклу отображения очередного объекта, а воздействуя на третий вход блока 18 запуска, заставляет последний снять сигнал разрешения на выходе и завершить текущий цикл отображения.

Для шкал дальности радиолокационных систем 16, 32 и 64 мили интервал между ходами основной развертки настолько велик, что допускает обработку двух циклов вывода информации на один интервал, т.е. объем выводимой вторичной информации можно значительно увеличить.

Принцип реализации данной возможности приведен ниже в описании работы принципиальной схемы блока запуска

На фиг.З представлен блок 15 опорных сигналов, который функционирует следующим образом. С появлением на Q входах R счетчиков 35, 36 сигнала разрешения с выхода блока 18 запуска счетчики начинают работать в режиме деления частоты импульсов, поступающего с задающего генератора 37, 5 38. На выходах 4 и 8 счетчика 35 формируются тактовые последовательности, синхронизирующие работу устройства. Сборки 39, 40 вырабатывают импульсы соответственно запуска фор

мирователя 14 подсвета вторичной информации и завершения цикла в блок 18 запуска по одному на каждый цикл.

На фиг.4 представлена схема блока 17 управления памятью, который работает следующим образом. Передний фронт импульса разрешения с выхода блока 18 запуска разблокирует триггеры 41, 42. Задний фронт импульса разрешения, проходя через элементы 43 и 44, формирует на выходе последнего сигнал выборки очередного адреса объекта, поступающий на первый вход блока 25 выборки адреса объекта. Если в текущем цикле обрабатывается графика, то на входе С триггера 42, являющемся вторым входом описываемого блока, с второго выхода блока 16 .селекции поступает блокирующий перепад. При этом на выходе элемента 44 присутствует тактовая последовательность, поступающая на вход элемента 44, являющийся четвертым входом описываемого блока, с выхода первого блока 20 стробирования. По окончании обработки графики сигнал конца графики с выхода блока 16 селекции разблокирует триггеры 41 и 42 и разрешает прохождение через элемент 43 заднего фронта импульса разрешение. На фиг.5 изображена схема блока 16 селекции,, работающего следующим образом. Из поступивших на входы элементов И-НЕ 45, 46 тактовых последовательностей с третьего и четвертого выходов блока 15 опорных сигналов формируются стробирующие импульсы, разрешающие запись в триггер 47 сигнала с выхода селектора 48, на вход которого, являющийся четвертым входом описываемого блока, с третьего выхода первого блока 19 постоянной памяти поступает сигнал идентификации объекта. Если на S входе триггера 47 присутствует сигнал разрешения, то информация с выхода селектора 48 переписывается в триггер 47. Если идет цикл обработки графики, на инверсном выходе триггера 47, явлющимся вторым выходом описываемого блока, появляется перепад, блокирующий работу блока 17 управления памятью и одновременно переводящий сумматоры 23, 24 в режим повторения. По окончании цикла обработки на прямом выходе триггера 47 формируется положительный перепад, запускающий о

0

5

0

5

0

35

40

45

50

55

новибратор 49, на выходе которого, являющемся третьим выходом описываемого блока формируется импульс конца графики. Если сигнал, поступающий на вход селектора 48, является признаком конца массива, то на первом и втором входах элемента И-НЕ 50 появляется 1, поступающая через элемент И-НЕ 51. Импульс выборки очередного адреса объекта с выхода блока 17 управления памятью, задержанный элементом 52 на время окончания переходных процессов в первом блоке 19 постоянной памяти, выдает третью 1 на вход элемента 50 и инициирует появление на выходе последнего, являющегося третьим выходом описываемого блока, сигнала конца массива, поступающего на второй вход блока 25 выборки адреса объекта, вызывая начальную установку последнего.

При встраивании устройства отображения видеоинформации в штатную радиолокационную систему кругового обзора , можно.существенно облегчить оператору решение задач управления движением судов в припортовых акваториях, иден тификации объектов, постоянно находящихся в зоне обзора, и их использования в качестве ориентиров, что в конечном счете способствует повышению безопасности мореплавания, особенно в узостях, проливах и портах.

Формула изобретения

Устройство отображения видеоинформации в радиолокационных системах, содержащее последовательно соединенные антенньй блок, приемопередатчик и блок усиления, а также преобразователь сигнала текущих координат, центральный процессор, блок синхронизации, блок управления, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), блок разверток и блок подсвета луча ЭЛТ, при этом первый выход блока усиления соединен с первым входом центрального процессора, второй выход блока усиления соединен с первым входом блока подсвета луча ЭЛТ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам блока синхронизации соответственно, третий выход которого соединен с первым входом блока разверток, четвертый и пятый выходы блока синхронизации соединены с вторым и третьим входа

1J1

ми блока усиления соответственно, шетой и седьмой выходы блока синхронизации соединены с первым и вторым входами преобразователя сигнала текущих координат, третий вход которого соединен с вторым выходом антенного блока, четвертый и пятый входы преобразователя сигнала текущих координат являются входами опорных сиг налов, первый выход преобразователя сигнала текущих координат соединен с вторым входом блока разверток, два выхода которого соединены с отклоняющими катушками ЭЛТ, к катоду и моду лятору которой подключены соответственно первый и второй выходы блока подсвета луча ЭЛТ, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока разверток, второй и третий выходы преобразователя сигнала текущих координат подключены соответственно к второму и третьему входам центрального процессора, первый выход которого соединен с третьим входом блока разверток, четвертый и пятый выходы преобразователя сигнала текущих координат подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, первый выход котор го соединен с четвертым входом центрального процессора, восьмой выход блока синхронизации подключен к третьему входу блока управления, четвертый вход которого соединен с вторым выходом центрального процессора, третий выход которого подключен к входу блока синхронизации, девятый выход блока синхронизации соединен с пятым входом центрального процессора, а второй выход блока управления подключен к второму входу приемопередатчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и объема отображаемой информации, введены коммутатор вспомогательной развертки, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), формирователь подсвета вторичной информации,-блок опорных сигналов, блок селекции, блок управления памятью, блок запуска, первый блок постоянной памяти, первый блок стро- бирования, блок выборки элементов строки, второй блок стробирования, первый и второй сумматоры, блок выборки адреса объекта и второй блок постоянной памяти, при этом первйй и второй выходы коммутатора вспомога

0

5

8

, g 15 д

5

0

5

0

5

22314

тельной развертки соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока разверток, десятый выход блока синхронизации подключен к первому входу блока запуска, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления и первым входом первого блока постоянной памяти, выход блока запуска соединен с первлм входом блока управления памятью, блока селекции, блока опорных сигналов, формирователя подсвета вторичной информации и коммутатора вспомогательной развертки, второй и третий входы которого подключены к выходу первого ЦАП и второго ЦАП соответственно, первый выход блока управления памятью соединен с вторым входом блока селекции и первым входом блока выборки адреса объекта, выход которого подключен к второму входу первого блока постоянной памяти, первый выход которого соединен через первый сумматор с входом первого ЦАП, второй выход первого блока постоянной памяти соединен через второй сумматор с входом второго ЦАП, а третий выход первого блока постоянной памяти подключен к первому входу второго блока постоянной памяти и третьему входу блока селекции, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления памятью и третьим входом блока запуска, четвертый вход которого подключен к первому входу блока опорных сигналов и второму входу формирователя подсвета вторичной информации, тре- тий вход которого соединен с вторым выходом блока опорных сигналов, вто-i рой вход блока опорных сигналов подключен к первому выходу формирователя подсвета вторичной информации, второй выход которого соединен с первым входом первого блока стробирования, первым входом второго блока стробирования,с пятым входом блока подсвета луча ЭЛТ и первым входом блока выборки элементов строки, выход которого подключен к второму входу второго блока постоянной памяти, первый и второй выходы которого соединены с вторым входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора, второй выход блока селекции подключен к третьему входу блока управления памятью, к третьему входу первого сумматора, к третьему иходу второго сумматора и второму входу

первого блока стробирования, к третьему входу которого подключен третий выход блока опорных сигналов и четвертый вход блока селекции, пятый вход которого соединен с четвертым выходом блока опорных сигналов и вторым входом второго блока стробировалога

От

гирокомпаса

Фиг. fa

ния, выход которого подключен к второму входу блока выборки элементов строки, выход первого блока стробирования. соединен с четвертым входом блока управления памятью, а третий выход блока селекции подключен к второму входу блока выборки адреса объекта.

0/п/-гоЛ-го &ыхоао6

J лЈ

з 5ffока 11

К 1-мц и Л-муВхй- дам ка1В

ФигЗ

Фиг Z

ФигЛ

JAr.

Фиг. 5