Устройство для имитации изображения грозового фронта Советский патент 1982 года по МПК G09B9/08 

() УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ГРОЗОВОГО ФРОНТА

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для имитации изображения на экране индикатора радиолокационного тренажера.

Известно устройство для имитации изображения грозового фронта, являющееся наиболее близким к предлагаемому изобретению. В нем изображение формируется с помощью блока логических элементов. Для возбуждения этого блока используются счетчики азимута и дальности и преобразователи кодов азимута и дальности. Местоположение на индикаторе имитируемого изображения и его размеры определяются моментами запуска соответствующих счетчиков и частотой поступающих на них импульсов. Для управления этими параметрами в каналье дальности используются соединенные последовательно интегратор, сумматор, генератор линейной задержки, триггер с раздельным запуском

и управляемый напряжением генератор импульсов. Канал азимута содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, триггер с раздельным запуском и управляемый напряжением генератор l ,

Однако при таком управлении азимутальным изображением не удается имитировать его уход при маневриро,0 вании летательного аппарата за один из краев индикатора в зависимости от выбранной строки обзора по углу места. Это объясняется тем, что момент начала формирования изображе,5 ния определяется компаратором путем сравнения напряжения установки начального азимута грозового фронта с напряжением азимутальной развертки. Таким образом, нельзя начать

20 формировать изображение раньше, чем начнется развертка. Формирование изображения может окончиться после окончания развертки по азимуту, что позволяет имитировать уход изображения за другой край индикатора При таком управлении положением изображения грозового фронта его нельзя формировать на соседних развертках азимута, соответствующих соседним строкам обзора пространства по углу места, Это объясняется тем, что к определенной точке развертки азимута привязывается момент начала формирования изображения, а направление соседних разверток азимута противоположно, поэтому будет сформировано перевернутое изображение, начинающееся в той же точке, но расположенное рядом, В предлагаемом изобретении.этот эффект устраняется введением схемы совпадения и схемы выбора рдной нз строк обзора пространства по углу места. Это позволяет имитировать лишь гро- i зовые фронты с малыми размерами по углу места, что ограничивает функциональные врзможности устройства. Такие ограничения местоположени имитируемого изображения являются недостатком основного изобретения. Кроме того, расширение размера грозового фронта по азимуту при сближении с ним происходит обратно пропорционально дальности, в то время как точной является зависимость, обратно пропорциональная квадрату дальности .

Для устранения недостатков извесного устройства в канале азимута используется дополнительно сумматор и перемножитель напряжения, что позволяет изменять размер имитируемого изображения обратно пропорционално квадрату дальности до грозового фронта по мере сближения с ним. Дли имитации ухода изображения за боковые края индикатора в канал азимута введены преобразователь кода счетчика азимута в напряжение и элемент совпадения. При этом на компаратор подается напряжение с перемножителя и с преобразователя код-напряжение и компаратор разрешает прохождение импульсов генератора через схему сопадения на счетчик для формирования изображения, пока напряжение перемножителя больше напряжения с преобразователя. Таким образом, любому положительному значению напряжения перемножителя ставится в соответствие с томностью до ошибки квантования по уровню определенный код

счетчика азимута. Напряжение перемножителя изменяется по пилообразному закону в соответствии с законом изменения развертки азимута.

Причем его. амплитуда, а значит крутизна изменения обратно пропорциональна квадрату расстояния до грозового фронта, а среднее значение зависит от напряжения установки начального азимута. Мгновенное значение напряжения перемножителя может быть и отрицательным и положительным, так как треугольное напряжение развертки азимута симметрично относительно нуля, а напряжение преобразователя код-напряжение только положительным. Поэтому компаратор вырабатывает разрешающий импульс, только если напряжение перемножителя также положительно. Изменение среднего значения напряжения перемножителя приводит к перемещению момента перехода его мгновенного значения через ноль относительно начала

развертки азимута. Это приводит к перемещению по азимуту изображения на экране индикатора.

Все процессы в устройстве происходят с периодичностью развертки по дальности. Причем, если в канале дальности код изображения формируется во время развертки по дальности, то в канале азимута код формируется в промежутке между двумя соседними развертками дальности. Поэтому каждой последующей развертке дальности и значению развертки азимута соответствует свой код канала азимута, причем различия этих кодов тем больше, чем больше крутизна напряжения перемножителя. Длительность разрешающего импульса компаратора зависит от крутизны изменения напряжения пёремножителя, которая определяется требуемым размером изображения по этой координате, зависящим в свою очередь от дальности до грозового фронта и величины начальной установки ра змера. Крутизна нарастания напряжения преобразователя код-напряжение больше, а максимальная амплитуда меньше, чем максимальная крутизна и амплитуда напряжения перемножителя. Однако минимальная амплитуда напряжения перемножителя меньше, чем максимальная амплитуда напряжения преобразователя. Так как код азимута вырабатывается после каждой развертки дальности, но в, зависимости от соотношения aмплиtyд напряжения перемножителя и преобразователя он будет либо иметь какое-то значение, либо будет нулевым, если мгновенное значение напряжения перемножителя больше, чем максимальное значение напряжения преобразователя, т.е. в последнем случае изображение имитироваться не будет. Если в момент начала развертки азимута напряжение перемножителя отрицательное или нулевое, то компаратор не срабатывает, код в канале азимута не формируется и изображение отсутствует. Если же напряжение перемножителя положительно, но меньше, чем максимальное значение напряжения преобразователя код-напряжение, то в канале азимута при первой же развертке дальности сформируется код соответствующий какому-либо среднему сечению грозового фронта разверткой дальности и на экране изображается конечная часть фронта, а начальная находится закраем экрана. При положи т ел.ьном зна чении напряжения перемножител, прев шакмцего максимальное значение напряж ния преобразователя код-напряжение, компаратор срабатывает и разрешает прохождение импульсов через схему совпадения. Однако напряжение пр образователя код-напряжение не дост гает напряжения перемножителя и после пёреполнения счетчика азимута о останавливается в нулевом состояний и изображение грозового фронта не формируется, Предложенный принцип управления положением изображения на экране индикатора позволяет имитировать зовой фронт на любом количестве стро обзора пространства по угл места. При этом изображения на coteдниx раз вертках по азимуту совпадают, так как любому значению напряи ения перемножителя, однозначно связанному с разверткой азимута,соответствует сво значение кода в канале азннута. Изменение направления развертки приводит к изменению направления формирования изображения, т.е. оно будет формироваться с другого края, но остается на том же месте. Иными слов ми, к определенной -точке развертки азимута привязывается не край изображения, S к каждой точке развертки привязывается свой код изображения по азимуту. Уст{ ойство:выбора строки обзора пространства по углу места позволяет выбрать любую строку или несколько СТРОК в зависимости от того, с какого плеча счетного триггера или с его входа снимается сиг нална схему совпадения. Цель изобретения - повышение точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для имитации изображения грозового фронта, содержащее последовательно включенные блок задания исходных-данных, блок интегрирования, первый сумматор, первый генератор, первый триггер, второй генератор, первый счетчик, первый преобразователь кодов, первый блок элементов И, второй блок элементов И и индикатор, второй и третий входы крторого являются соответственно первым и вторым входами устройства, третий генератор, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И, четвертый генератор, компаратор, второй триггер, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу второго счетчика, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй выход соединен через второй преобразователь кодов с вторым входом первого блока элементов И, второй сумматор, первый вход которого подключен к второму выходу блока ввода данных, а второй вход - к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего генератора, а третий вход - к третьему выходу блока задания исходных данных, четвертый выход которого подключен к второму . входу второго генератора, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого тригг/вра, третий вход которого и второй вход первогЬ генератора являются третьим входом устройства, и последовательно соединеннь блок дифференцирования, третий триггер и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу второго блока элёмдентов И, а второй вход - к выходу блока дифференцирования, вход которого является вторым входом устройства, введены преобразователь код-напряжени вход которого соединен с вторым вы ходом второго счетчика, а выход первым входом компаратора, второй элемент И, выход которого подключен к второму входу второго счетчи ка, а первый, второй и третий входы - соответственно к выходам компаратора, четвертого генератора и второго триггера, и последовательно соединенные третий сумматор и блок умножения напряжений, выход ко торого подключен к второму входу компаратора, а второй вход - к выходу второго сумматора, соединенно му с первым входом третьего сумматора, второй,вход которого подключен к пятому выходу блока задания исходных данных, а третий вход является вторым входом устройства. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для имита ции грозового фронта} на фиг. 2 временные диaгpaммыJПOяcняющиe при цип работы устройства, где а напряжение развертки по азимуту} б импульсы конца развертки по дальности, в, д - напряжение преобразователя код-напряжение и напря, жение перемножителя (показано штри ховой ли ни ей Jj г, е - импульсы на выходе элемента совпадения. Устройство содержит индикатор 1, блок 2 элементов И, связанный с преобразователями 3 и Ц кодов (даль ности и азимута) , соединенными с триггерными счетчиками 5 и 6 (дальности и азимута) , один из которых подключен непосредственно к управляемому напряжением генератору 7, а другой - к неуправляемому генератору 8 через элемент И 9.. Генератор 7 связан также с задатчиком 10 установки размера изображения по дальности и последовательно соединенными триггером 11 (дальности), генератором 12 (линейной задержки) сумматором 13 (дальности), задатчи ком 14 установки начальной дальности, блоком 15 интегрирования, задатчиком 16 установки скорости сбли жения, элемент 9 связан с компаратором 17| подключенным к преобразо вателю 18 код-напряжение и блоку 19 умножения напряжений, который соединен с сумматорами 20 и 21 (азимута) , связанными, в свою очередь с задатчиками 22 и 23 установки раз 0 мера изображения по азимуту и установки начального азимута. К элементу 9 подключен также триггер 2 (азимута) . Индикатор 1 связан с блоком 2 через элемент И 25, подключенный с последовательно соединенными элементом И 26, счетным триггером 27,блоком 28 дифференцирования, а также с генератором 29 (шума), Устройство содержит также блок 30 задания исходных данных. Устройство работает следующим образом. . Блок 2 преобразует входные коды дальности и азимута в сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта, форма имитируемого изображения определяется видом логической функции, реализуёмой блоком 2. В зависимости от входных кодов сигнал, имитирующий видеоимпульс, имеет различною.длительность и различное временное положение относительно начала развертки дальности и азимута, что определяет размеры и. местоположение изображения на экране индикатора. Входные коды блока 2 вырабатываются преобразователями 3 и if, реализущими соответствующие логические функции. Преобразователи 3 и- подключены к счетчикам 5 и 6, на которые поступают прямоугольные импульсы с управляемого напряжением генератора 7 непосредственно и с неуправляемого генератора В через элемент 9- Частота импульсов генератора 7 определяет время заполнения счетчика 5 и длительнось кода дальности, тем самым определяя размер изображения по дальности на экране индикатора 1. Частота генерации импульсов управляется напряжением, снимаемым с задатчика 10,, определяющего размер изображения. Управление временным положением изображения по дальности осуществляется путем изменения момента включения генератора 7 относител ьно начала развертки по дальности. Момент включения генератора 7 и продолжительность его работы определяются импульсом триггера 11 с раздельным запуском. Запуск триггера 11 происходит импульсом генератора 12, временная задержка импульса этого генератора относительно момента его включения пропорциональна напряжению текущей дальности до грозового фронта, которое вырабатывается сумматором 13. Это напряжение складыва ется сумматором 13 из напряжения начальной дальности с задатчика И и выходного напряжения блока 15, изменяющегося со скоростью сближения с грозовым фронтом Скорость сближения выставляется задатчиком 1б. Таким образом; выходно напряжение сумматора 13 пропорционально текущей дальности до грозово го фронта. Для имитации пролета через грозовой фронт генератор 12 запускается импульсами конца развертки по дальности. Зтими же импульсами происходит срыв триггера 11. Кро ме того, срыв этого триггера может осуществляться импульсами переполнения счетчика 5. Местоположение из ражения и его размер по азимуту определяются моментом появления относительно начала развертки по азимут импульсов компаратора 17 и их число за период развертки по азимуту. На компаратор 17 поступают напряжения с преобразователя 18 блока 19. При этом, компаратор 17 вырабатывает импульс, разрешающий прохождение им пульсов генератора 8 через элемент 9, пока напряжение преобразователя 18 меньше напряжения блока 19. Напряжение блока 19 представляет собой произведение напряжений.поступающих с сумматоров 20 и 21. На сумматор 20 поступает напряжение с задатчика 22 и напряжение текущей даль ности с сумматора 13, необходимое . для расширения азимутального размера изображения по мере сближения с грозовым фронтом. Выходное напряжение сумматора 20 складывается в сумматоре 21 с пилообразным напряжением развертки азимута и напряжением задатчика 23. Таким рбразом, выходно напряжение блока 19 изменяется по пилообразному закону в соответствии с законом изменения развертки азимута. При этом его амплитуда, а значит и крутизна изменения обратно, пропорциональна квадрату расстояния до грозового фронта, а среднее значение зависит от напряжения установки начального азимута. Импульс окончания развертки дальности устанавливает счетчик 6 (азимута) в нулевое состояние и запускает триггер 2 (с раздельным запуском), подающий разрешающий сигнал на элемент 9« С преобразователя 18 снимается нулевое напряжение. Если напряжение блока 19 положительно, то компаратор 17 вырабатывает импульс И пря моугольные импульсы генератора 8 проходят на счетчик 6. По мере заполнения счетчика 6 напряжение преобразователя 18 растет и в момент превышения им напряжения с блока 19 компаратор 17 переключается и счетчик 6 останавливается в.некотором состоянии, которому соответствует свой, код преобразователя . При переполнении счетчика 6 импульс переполнения осуществляет срыв триггера 2 счетчик 6 остается в нулевом состоянии и изображение не формируется. Если выходное напряжение блока 19 отрицательно, то компаратор 17 также не вырабатывает разрешающий импульс и изображение грозового фронта отсутствует. Таким образом, момент перехода напряжения блока 19 через ноль определяет местоположение изображения на экране индикатора 1 . А крутизна его измерения определяет скорость изменения кода азимута и,значит, размер изображения по азимуту. Сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта, с блока 2 поступает на индикатор 1 через элемент 25, на который подается импульс выбора строки обзора по углу места с элемента 26, связанному со счетным триггером 27 и блоком 28, на который поступает иапряжение развертки по азимуту. Для формирования внутренней структуры изображения сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта, заполняется шумом, который поступает с генерал-тора 29 на элемент 25. Напряжение шума подается также на сумматор 13. При этом импульс генератора 12 перемацается в небольших пределах по случайному закону относительно своего среднего положения, что приводит к размыванию краев имитируемого изображения на экране индикатора 1 и улучшен нию точности имитации. Использование предлагаемого технического решения в устройстве для имитации грозового фронта позволяет существенно повысить качество имитации изображения. При этом появляиётся возможность ииитировать изображение на любом количестве строк обзора пространств по углу места, изображение может уходить за края экрана в соответствии с законом маневрирования летательного аппарата и азимутальный размер изображения изменяется пропорционально квадрату дальности до грозового фронта. Все это способствует повышению уровня профессиональной подготовки операторов радиолокационных станций и привитию им правильных навыков в опоз;Навании реальных объектов. Формула изобретения Устройство для имитации изображения грозового фронта, содержащее последовательно включенные блок задания исходных данных, блок интегри рования, первый сумматор, первый Ге нератор, первый триггер, второй генератор, первый счетчик, первый пре образователь кодов, первый блок эле ментов И, второй блок Элементов И и индикатор, второй и третий входы которого являются соответственно первым и вторым входами устройства, третий генератор, выход которого со динен с вторым входом второго блока элементов И, четвертый генератор, компаратор, второй триггер, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу второго сче чика, первый вход которого является третьим входом устройства, а вто рой, выход соединен через второй пре образователь кодов с вторым входом первого блока элементов И, второй сумматор, первый вход которого подключен к второму выходу блока ввода исходных данных, а второй вход - к выходу первого сумматора, второй 0 вход которого соединен с выходом третьего генератора, а третий входк третьему выходу блока задания исходныхда иных, четвертый выход которого подключен к второму входу второго генератора, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого триггера, третий вход которого и второй вход первого генератора являются третьим входом устройства, и последовательно соединенные блок дифференцирования, третий триггер и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу второго блоКЗ элементов И, а второй вход - к выходу блока дифференцирования, вход которого является вторым входом устройства, отличающееся тем , что, с целью повышения точности устройства, в него введены преобразователь код-напряжение, вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика, а выход - с первым входом компаратора, второй элемент И, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, а первый, второй и третий входы - соответственно к выходам компаратора, четвертого генератора и второго триггера, и последовательно соединенные третий сумматор и блок умножения напряжений, выход которого подключен к второму входу компаратора, а второй вход - к выходу второго сумматора, соединенному с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к пятому выходу блока задания исходных данных, а третий вход является вторым входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР W 97628, кл. Q 09 В 9/08, 1975 (прототип).

-АЛ.

9

-ЛЛ.

Уд

/JI t I .t

26

19

I

9

19

/ч/

(fluf. i

J II

iX

f

55

/1

z.,

(fius.Z

L,

I