Устройство автоматического измерения параметров качки судна по линии видимого горизонта Советский патент 1982 года по МПК B63B39/14 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧКИ СУДНА ПО ЛИНИИ ВИДИМОГО

1

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам автоматического измерения параметров качки судна по линии видимого горизонта.

Известно устройство автоматического измерения параметров качки судна по линии видимого горизонта, содержащее телекамеру, электрически соединенный с ней своим входом амплитудный селектор, электронный ключ, электронный коммутатор, генераторы кадровой и строчной развертки, подключенные своими выходами к телекамере, генератор синхроимпульсов, выходы которого подключены tooTBeTCTBeHHo к генераторам кадровой и строчной развертки к электронному коммутатору, и электронно-вычислительное устройство if.

Недостатком известного устройства является ТО; что оно не позволяет фильтрировать помехи, вызванные, например, темными облачными образованиями или летящими объектами темного цвета.

Цель изобретения - исключение влияния помех на результаты измерений.

Цель достигается тем, что устройство снабжено аналого-цифровым преобразователем, подключенным своим входом к ампГОРИЗОНТА

литудному селектору, а выходом - к электронному ключу, присоединенной к выходу электронного ключа последовательной цепочко-й из регистра кадра, регистра фрагмента, блока циклического сдвига, блока умножения-, адресного регистра; блока памяти и блока выделения максимального значения, подключенного к входу электронновычислительного устройства, которое связано своим выходом с вторым входом электронного коммутатора, дополнительным блоком

10 умножения, подключенным своим входом к второму выходу регистра фрагмента, а выходом - к третьему входу адресного регистра, последовательно соединенными тактовым генератором на выходах электронного коммутатора, дополнительным электронным ключом, счетчиком и блоком сравнения, выход которого соединен с вторыми входами счетчика, дополнительного электронного ключа и блока выделения максимального

,Q значения, второй выход которого связан с третьим входом дополнительного электронного ключа, а выход последнего подключен к второму входу регистра кадра, блоком запаздывания, подключенным своим входом к первому выходу электронного коммутатора

а выходом - к его третьему входу, регистром ординат, связанным своим входом с выходом счетчика, а выходом - с первым входом адресного регистра, причем первый выход электронного коммутатора подключен к второму входу электронного ключа, а второй выход электронного коммутатора - к третьему входу электронного ключа.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из телекамеры 1, генератора кадровой 2 и строчной 3 развертки, генератора 4 синхроимпульсов, амплитудного селектора 5, аналого-цифрового преобразователя 6, электронного ключа 7, электронного коммутатора 8, блока -9 запаздывания, регистра 10 кадра, дополнительного электронного ключа 11, тактового генератора 12, счетчика 13, блока 14 сравнения, регистра 15 фрагмента, блока 16 циклического сдвига, дополнительного блока 17 умножения, блока 18 умножения, адресного регистра 19, блока 20 памяти, регистра 21 ординат, блока 22 выделения максимального значения и электронно-вычислительного устройства 23. Телекамера 1, амплитудный селектор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, электронный ключ 7, регистр 10 кадра, регистр 15 фрагмента, блок 16 циклического сдвига, блок 18 умножения, адресный регистр 19, блок 20 памяти, блок 22 выделения максимального значения, электронно-вычислительное устройство 23, электронный коммутатор 8, тактовый генератор 12, дополнительный электронный ключ 11, счетчик 13, регистр 21 ординат и адресный регистр 19 соединены друг с другом последовательно, причем два выхода электронного коммутатора 8 соединены соответственно с двумя входами тактового генератора 12, выход дополнительного электронного ключа 11 соединен со вторым входом регистра 10 кадра, выход счетчика 13 - с входом блока 14 сравнения, выход которого соединен с вторыми входами счетчика 13, дополнительного электронного ключа 11 и блока 22 выделения максимального значения, второй выход которого связан с третьим входом дополнительного электронного ключа 11, выходы генератора 4 синхроимпульсов соединены соответственно с входами генераторов кадровой 2 и строчной 3 развертки, выходы котор/ых связаны с телекамерой 1, а первый выход электронного коммутатора 8 связан с вторым входом электронного ключа 7 и со своим первьш входом через блок 9 запаздывания, третий вход электронного коммутатора 8 соединен с выходом генератора 4 синхроимпульсов, второй выход электронного коммутатора 9 подключен к третьему входу электронного ключа 7.

Устройство работает следующим образом

Телекамера 1 ориентирована параллельно диаметральной плоскости судна или перпендикулярно к ней. Сканирующий луч отъюстирован в точку, которая в исходном положении совпадает с линией видимого горизонта. Построчным параллельным электронно-оптическим сканированием производится считывание телекамеры 1 видеосигнала изображения линий видимого ropH30Hja-c прилегающими участками моря и неба.

При включении устройства автоматически происходит включение генератора 4 синхроимпульсов. Первый синхроимпульс запускает генераторы кадровой 2 и строчной 3 развертки, при этом пилообразный импульс генератора 2 кадровой развертки смещает сканирующий луч в вертикальной плоскости, а прямоугольный импульс генератора 3 строчной развертки - в горизонтальной.

Величина отклонения сканирующего луча в горизонтальной плоскости определяется амплитудой прямоугольного импульса, а направление - его полярностью. В результате суммарного воздействия двух отклоняющих импульсов сканирующий луч занимает одно из крайних положений одной из линий сканирования.

Видеосигнал селектируется амплитудным селектором 5 и по уровню порогового значения выделяется сигнал, относящийся к уровню черного. Аналого-цифровым преобразователем 6 производится равномерное квантование видеосигнала и та его часть, которая относится к уровню белого, обозначается через нули, а та, которая относится к уровню черного, - через единицы. Полученные результаты квантования по одному телекадру через электронный ключ 7 заносятся в регистр 10 кадра. Электронный ключ 7 открывается по команде от электронно-вычислительного устройства 23 через электронный коммутатор 8, который открывается и пропускает от генератора 4 синхроимпульсов кадровый синхроимпульс на электронный ключ 7 и открывает его.

Одновременно кадровый синхроимпульс поступает на блок 9 запаздывания и задерживается на время меньщее, чем промежуток времени между двумя кадровыми импульсами, затем закрьшает разрещающий выход электронного коммутатора 8 и открывает его запрещающий выход. Следующий кадровый синхроимпульс поступает по запрещающему выходу электронного коммутатора 8 на электронный ключ 6 и перекрывает его. Таким образом в регистре кадра 10 накапливается один телевизионный кадр изображения и до его полной обработки электронный ключ 7 не пропустит следующий телекадр (телекадры). Одновременно с отпиранием электронного ключа 7 происходит запирание тактового генератора 12, а с запиранием электронного ключа 7 - его отпирание, т. е. в процессе ввода телекадра в регистр кадра тактовый генератор не работает. Тактовый генератор 12 через дополнительный электронный ключ 11 посылает сигналы сдвига на регистр 10 кадра. После каждого сигнала сдвига вся информация в регистре кадра 10 сдвигается по столбцу на один разряд с переводом в регистр фрагмента 15, а информация фрагмента переводится в блоки 17 и 18 умножения. Верхняя и нижняя части фрагмента считываются в разные блоки умножения. В блоках 17 и 18 умножения содержимое ячеек фрагмента умножается на коэффициент старшинства ячеек. Поскольку старшинство ячеек как верхней, так и нижней частей фрагмента направлено к центру фрагмента, а считывание фрагмента направлено по направлению нумерации нижней части фрагмента и против направления нумерации верхней части фрагмента, то умножение на коэффициент старшинства информации нижней части фрагмента производится в порядке возрастания величины коэффициента, а умножение верхней части фрагмента - в порядке убывания. Поскольку верхняя часть фрагмента считывается в направлении обратном направлению нумерации ячеек, перед блоком 18 умножения в блоке 16 циклического сдвига устанавливается порядок прочтения числа верхней части фрагмента в соответствии с нумерацией. После умножения полученные значения складываются в адресном регистре 19. В адресном регистре 19 одновременно с числами фрагмента со счетчика 13 через регистр 21 ординат поступает число ординаты положения фрагмента. Число ординаты положения фрагмента формируется на счетчике 13 от тактовых импульсов с тактового генератора 12. После адресного регистра 19 числа фрагмента и ординаты поступают в блок 20 памяти. В блоке 20 памяти числа фрагмента используются как адреса для записи числа ординаты в ячейки памяти с соответствующими числам фрагмента адресами. Адреса блока 20 памяти располагаются в порядке убывания соответствуюш,их им величин состояний фрагмента. С выхода счетчика 13 число ординаты, кроме регистра 21 ординаты, поступает на блок 14 сравнения, где производят сравнение поступившего числа с эталонным числом, равным количеству ячеек в столбце телекадра. При совпадении поступивших со счетчика чисел с эталонным числом блок 14 сравнения выдает сигнал на электронный ключ 7 и запирает его, прекращая сброс информации в регистре 10 кадра. Кроме того, с блока 14 сравнения поступает команда на блок 23 выделенля максимального значения для поиска в блоке 20 памяти величины ординаты, относящейся к максимальному значению величины состояния фрагмента. Поиск производится путем опроса ячеек памяти в направлении от ячейки с адресом максимального значения величины состояния фрагмента к ячейкам с адресом минимального значения величины состояния фрагмента. При опросе, если в ячейках первого адреса отсутствует содержимое, то опрашивается вторая и так далее до обнаружения содержимого (числа ординаты) в очередной ячейке. Обнаруженное число ординаты принимается за число, относящееся к максимальному значению величины состояния фрагмента, т. е. к ординате точки линии горизонта. Это число выделяется и вводится в ЭВМ. Одновременно из блока 22 выделения максимального значения поступает команда на разрешающий вход дополнительного электронного ключа 11, последний открывается, и процесс сброса в регистре кадра возобновляется. И так по каждому столбцу до считывания всего тeлeвизиoннQгo кадра. Таким образом, в электронно-вычислительное устройство поступает информация об ординатах точек, относящихся к линии видимого горизонта. После считывания всего телевизионного кадра поступление информации в электронно-вычислительное устройство прекращается, производится обработка телевизионного кадра. При этом выбираются ординаты пар точек линии горизонта, расположенных относительно центральной осевой линии столбцов кадра. По каждой выделенной паре ординат по известной методике определяются углы крена и дифферента. Результаты по каждой паре ординат осредняются. После обработки одного телевизионного кадра результат обработки откладывается в резервной памяти электронно-вычислительного устройства и выдается разрешающая команда на открытие электронного коммутатора 8 для ввода следующего кадра, и процесс обработки повторяется. Предлагаемое устройство позволяет при выделении линии видимого горизонта и определении углов крена и дифферента отсеивать помехи, вызванные темными облачными образованиями на белом фоне неба, а также помехи, вызванные летающими объектами, путем исследования цифрового поля изображения и тем самым повышает точность измерения углов крена и дифферента. Формула изобретения Устройство автоматического измерения параметров качки судна по линии видимого горизонта, содержащее телекамеру, электрически соединенный с ней своим входом амплитудный селектор, электронный ключ, электронный коммутатор, генераторы кадровой н строчной-развертки, подключенные своими выходами к телекамере, генератор синхроимпульсов, выходы которого подключены соответственно к генераторам кадровой и строчной развертки и электронному коммутатору, и электронно-вычислительное устройство, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния помех на результаты измерений, оно снабжено аналого-цифровым

преобразователем, подключенным своим входом к амплитудному селектору, а выходом - к электронному ключу, присоединенной к выходу электронного ключа последовательной цепочкой из регистра кадра, регистра фрагмента, блока циклического сдвига, блока умножения, адресного регистра, блока памяти и блока выделения максимального значения, подключенного к входу электронно-вычислительного устройства,, которое связано своим выходом с вторым входом электронного коммутатора, дополнительным блоком умножения, подключенным сво-. им входом к второму выходу регистра фрагмента, а выходом - к третьему входу адресного регистра, последовательно соединенными тактовым генератором на выходах электронного коммутатора, дополнительным электронным ключом, счетчиком и блоком сравнения, выход которого соединен с вторыми входами счетчика, дополнительного электронного ключа и блока выделения максимального значения, второй выход которого связан с третьим входом дополнительного электронного ключа, а выход последнего подключен к второму входу регистра кадра, блоком запаздывания, подключенным своим входом к первому выходу электронного коммутатора, а выходом - к его третьему входу, регистром ординат, связанным своим входом с выходом счетчика, а выходом - с первым входом адресного регистра, причем первый выход электронного коммутатора подключен к второму входу электронного ключа, а второй выход электронного коммутатора - к третьему входу электронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 738939, кл. В 63 В 39/14, 1978 (прототип) .