Устройство для анализа структурной характеристики показателя преломления атмосферы Советский патент 1993 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано в системах для сбора, анализа и визуализации информации о состоянии атмосферы.

Цель изобретения - повышение точности путем учета многообразия изменений амплитуды и ширины спектра излучений источника.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - коммутатор; на фиг. 3 - блок управления; на фиг. 4 - фильтр сигнала; на фиг. 5 - блок сопряжения.

Устройство для анализа характеристики атмосферы содержит входы 1 для датчика сканирования атмосферы, преобразователь 12 видеосигнала, коммутатор 3, запоминающий блок 4, блок 5 управления, корректор 6 адреса; фильтр 7сигнала, формирователь 8 телевизионного сигнала, видеоконтрольный блок 9, и блок 10 сопряжения с внешним устройством.

К входам 1 подключается датчик сканирования атмосферы, который содержит сопряженные последовательно линзу, объектив, призму, расщепляющую входной

пучок излучения атмосферы на четыре пучка, формируя четыре канала передачи информации, которыечерез интерференционный фильтр связаны с входами фотоэлектронных усилителей, выходы которых через аналоговый коммутатор обь- единеныв один- канал для передачи информации с временным уплотнением каналов. Выход коммутатора является информационным выходом датчика. Датчик также содержит узел, обеспечивающий сканирование сканера датчика в одной плоскости, выход которого является выходом сигнала синхронизации крайнего положения сканера.

Преобразователь 2 видеосигнала между входом и выходом имеет соединенные последовательно усилитель, аналого-цифро- вой преобразователь и регистр на десять разрядов, а второй вход преобразователя 2 соединен с аналого-цифровым преобразователем.

Коммутатор 3 содержит первый 11, второй 12 и третий 13 ключевые узлы (поразрядные ключи между входом и выходом), инвертор 14. Каждый из узлов имеет десятиел

00

о о -N ю о

разрядные параллельные вход, выход, которые объединены шинами входа, выхода ком- мутатора и вход управления, которые связаны через шину с блоком 10 сопряжения.

На фиг. 2-5 входы и выходы узлов обозначены цифрами блоков по чертежу фиг. 1, с которыми эти входы и выходы связаны.

Запоминающий блок 4 содержит по числу каналов датчика четыре листа памяти. Формат листа памяти 180 элементов в строке на 512 строк с разрядностью, равной десяти. Выходы листов памяти являются выходами блока 4 и дополнительно соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен через другой выход блока 4 с входом коммутатора 3. Управляющий вход коммутатора через входную шину блока 4 соединен с выходом узла 16 блока 5.

Блок 5 управления содержит синхронизатор 15, узел 16 управления записью, счетчик 17 записи, счетчик 18 отображения, коммутатор 19 адреса.

Синхронизатор 15 выполнен по схеме, которая содержит включенные между входом и выходами последовательно генератор импульсов с внешней синхронизацией, счетчик импульсов и формирователь сигналов тактовой частоты, формирователь сигналов строчной и кадровой синхронизации. Счетчик импульсов имеет дополнительный выход сигналов частоты записи данных, который соединен с узлами 16 и 17.

Узел 16 управления записью содержит дешифратор, входы которого соединены с синхронизатором 15, а выход является выходом сигналов записи узла 16 и другой дешифратор, входы которого соединены с выходами синхронизатора 15 и выходом регистра 23 блока 10, а выходы - с выходом сигнала управления, сигнала подтверждения готовности и сигнала управления коммутатором блока 4.

Корректор 6 адреса выполнен по схеме параллельного сумматора двух десятиразрядных кодов, поступающих по двум десятиразрядным шинам от блока 5. Вход управления сумматором соединен с выходом узла 16 блока 5.

Фильтр 7 содержит сумматоры 20-22, входы которых соединены шинами с отдельными листами памяти блока 4, а выходы - с выходами фильтра.

Формирователь 8 телевизионного сигнала содержит подключенные между входами и выходом три цифроаналоговых преобразователя, выходы которых соединены с тремя входами смесителя. Тактовые входы цифроаналоговых преобразователей

параллельно и четвертый вход смесителя соединены с выходами синхронизатора 15 блока 15.

Блок 10 сопряжения содержитрегистр 23

команд, регистр 24 данных, регистр 25 адресов строк и столбцов и связи, указанные на чертеже.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в преобразователе аналоговых сигналов четырех частей спектра излучения, поступающих с временным уплотнением, в цифровой код данных, последовательным накапливанием данных в объеме телевизионного кадра и визуализации в цветном изображении накопленного объема данных.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал с информационного.выхода датчика сканирования через вход 1 устройства поступает на вход преобразователя 2. В преобразователе видеосигнал усиливается, преобразуется в цифровой десятиразрядный код и через регистр

последовательно в виде параллельных кодов (цифровых данных) поступает на выход преобразователя 2. Затем через открытый ключевой узел 11 коммутатора 3 цифровые данные поступают на вход запоминающего

блока 4 для их записи и хранения.

Запись цифровых данных осуществляется последовательно в первые затем во вторые, третьи и так далее до последней ячейки памяти всех листов запоминающего

блока 4, На этом заканчивается первый период сканирования атмосферы. Второй, третий и т.д. периоды сканирования характеризуются обновлением цифровых данных во всех ячейках блока 4 приведенным выше

порядком их записи в этот блок.

На каждом из листов запоминающего блока 4 хранится информация о состоянии атмосферы, воспринятая датчиком в соответствующей части спектра излучения источника. Считывание данных и выдача их на выходы запоминающего блока 4 осуществляется параллельными кодами одновременно со всех четырех листов памяти.

Для визуального отображения информации о состоянии атмосферы считывание цифровых1 данных из блока 4 и дальнейшие операции над ними осуществляются в соответствии с параметрами выбранного телевизионного стандарта.

Процессом записи и считывания данных управляет блок 6 с учетом сигнала синхронизации датчика, который поступает в блок 5 через входы 1 устройства при крайнем положении сканера. Сигналы крайнего положения сканера поступают на входы узлов

15, 17 блока управления. Синхронизатор 15 выделяет сигналы тактовой частоты для управления работой блоков 2, 8 и 18 и сигналы строчной и кадровой частоты дляблока 8 и узлов 16 и 18 блока 5, а также сигнал частоты записи данных для узлов 16 и 17.

Узел 16 управления записью формирует сигнал управления коммутатора 19 адреса и корректором 6 адреса, а также сигнал записи и управления коммутатором блока 4, по- даваемые через шину на запоминающий блок 4, и сигнал подтверждения готовности, подаваемый в блок 10.

В режиме записи информации счетчик 17 под воздействием входи ых сигналов фор- мирует адреса ячеек памяти блока 4, в кото- рые синхронно со сканированием атмосферы записывается значения данных. При этом адреса столбцов поступают в блок 4 через коммутатор 19, а адреса строк - через коммутатор 19 и корректор 6 адреса. В момент записи данных сигнал управления узла 16 переключает корректор 6 на работу в режим трансляции адреса записи.

В режиме считывания для отображения информации счетчик 18 под воздействием входных сигналов последовательно формирует адреса ячеек памяти в соответствии со скоростью выбранного телевизионного стандарта. При этом адреса столбцов посту- пают в блок 4 через коммутатор 19, а адреса строк - через коммутатор и корректор 6 адресов. Для развязки времени записи и считывания информации, а также снижения помех запись данных в блок 4 осуществля- ется в течение гасящих импульсов телевизионного стандарта.

Корректор 6 адреса строки обеспечивает считывание информации таким образом, что наиболее новая информация всегда на- ходится в определенной части экрана видеоконтрольного блока 9, например на последней строке растра. Этим обеспечивается четкость последовательности событий, регистрируемых датчиком,

Поскольку емкость памяти блока 4 ограничена одним кадром телевизионного стандарта, то данные, хранящиеся в блоке 4, обновляются с периодом записи кадра. В результате этого в блоке 4 постоянно хра- нится часть обновленных данных текущего кадра записи и часть данных предыдущего кадра записи, причем на границе обновления данных время между записью равно периоду записи кадра. Чтобы обеспечить четкую последовательность считывания данных в телевизионном кадре для визуализации, корректор 6 начало предыдущего телевизионного кадра фазирует с границей обновления данных путем операции сложения текущего адреса строки телевизионного кадра, поступающего от счетчика 18 через коммутатор 19, с адресом строки, в которую производится запись поступающего от счетчика 17. Сложение адресов в корректоре обеспечивает сдвиг данных предыдущего кадра к его началу по строкам со скоростью записи данных в блок 4.

Фильтр 7 цифровые данные, которые поступают от первых трех листов памяти через сумматоры 20-22, корректирует кодами, которые хранятся в четвертом листе памяти блока 4, например соответствующими фоновыми помехам атмосферы. Этим обеспечивается снижение погрешностей данных о состоянии атмосферы.

Формирователь 8 преобразует цифровые коды данных в аналоговый сигнал, замешивает в него сигналы строчной и кадровой синхронизации, формируя структуру полного телевизионного сигнала выбранного телевизионного стандарта.

Отображение информации наблюдений атмосферы осуществляется на экране видеоконтрольного блока 9 с цветным кинескопом.

При этом изображение составляющих анализа как бы скользит по экрану вдоль кадра и обновляется полностью в течение периода записи кадра в запоминающий блок 4.

Блок 10 сопряжения осуществляет связь предлагаемого устройства с внешними устройствами, например с персональной электронной вычислительной машиной (на чертеже не показана), для повышения точности анализа и возможной обработки результатов анализа состояния атмосферы.

Регистр 23 команд предназначен для хранения кадра команд, определяющих режим сопряжения, например считывания информации из блока 4, через открытый ключевой узел 13.и регистр 24 в ПЭВМ или запись информации из ПЭВМ через регистр 24, ключевой узел 12 в блок 4.

При записи данных в ПЭВМ коммутатор запоминающего блока 4 выделяет на выходе сначала все десятиразрядные коды данных, хранящиеся в первом, затем во втором, третьем и четвертом листах блока 4. Коды этих данных через открытый узел 12 коммутатора 3 поступает на регистр 24 и затем в ПЭВМ для записи. Узлы 11 и 13 в этом случае закрыты сигналом от регистра 23 блока 10.

Регистр 25 фиксирует адреса ячеек запоминающего блока 4 при записи или считывании данных по команде от ПЭВМ через регистр 23.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает более высокой

точностью анализа параметров атмосферы, поскольку анализ выполняется одновременно в четырех частях спектра излучения, а визуализация производится в цветном изображении.

Предлагаемое устройство с более высокой точностью обеспечивает оперативный контроль с учетом ретроспективы наблюдений.

В устройстве предусмотрена возможность сопряжения с внешними устройствам для обработки накопленных данных, ввода в предлагаемое устройство априорных и других данных для коррекции накопленных данных или отображения их на экране видеоконтрольного блока. Это повышает произ- водительность устройства при исследованиях атмосферы.

Формула изобретения Устройство для анализа структурной характеристики показателя преломления атмосферы, содержащее датчик видеосигнала, блок управления с входом и выходом, блок сопряжения с вторичной аппаратурой и схему анализа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, схема анализа выполнена в виде преобразователя видеосигнала с первым и вторым входами, коммутатора с первым и вторым входами, блока памяти с первым, вторым, третьим входами и первым и вторым выходами, фильтра сигнала, формирователя телесигнала с первым и вторым входами, видеоконтрольного блока, корректора адреса с первым, вторым и третьим входами.

блок сопряжения с вторичной аппаратурой выполнен с первым и вторым сопряженным входом-выходом, а блок управления допол: нительно содержит второй, третий, четвертый и пятый выходы и объединенный вход-выход, при этом первый вход преобразователя видеосигнала соединен с датчиком видеосигнала, второй вход преобразователя видеосигнала соединен с вторым выходом

блока управления, выход преобразователя видеосигнала соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти, первый, второй и третий входы которого

соединены соответственно с выходом коммутатора, первым выходом блока управления и выходом корректора адреса, а второй выход блока памяти соединен с входом фильтра сигнала, выход которого соединен

с первым входом формирователя телесигнала, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, а выход соединен с входом видеоконтрольного блока, вход блока управления соединен с датчиком видеосигнала, объединенный вход-выход блока управления соединен с объединенным третьим выходом-входом блока сопряжения с вторичной аппаратурой, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с первым входом и объединенными вторым и третьим входами корректора адреса, второй объединенный вход-выход блока сопряжения с вторичной аппаратурой соединен с

объединенным выходом-входом коммутатора.

Фиг. 5

Использование: изобретение относится к метеорологии. Сущность изобретения состоит в том, что в устройство, содержащее датчик сканирования атмосферы, блок управления, преобразователь видеосигнала и запоминающий блок, дополнительно введены коммутатор, соединенный с блоком сопряжения с ПЭВМ, корректор адреса и соединенные последовательно фильтр, формирователь телевизионного сигнала и видеоконтрольный блок. 5 ил.