close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12069

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12069
(13) C1
(19)
G 01S 7/04
УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ
ИНФОРМАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20060399
(22) 2006.04.27
(43) 2007.02.28
(71) Заявитель: Научно-исследовательское
республиканское унитарное предприятие "НИИ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ" (BY)
(72) Авторы: Галуза Алексей Сергеевич;
Ленцкевич Изабелла Борисовна;
Соколов Олег Андреевич; Харланов
Василий Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское республиканское унитарное
предприятие "НИИ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ" (BY)
(56) BY 1197 U, 2003.
RU 2143708 C1, 1999.
RU 2212042 C1, 2003.
SU 1628223 A1, 1991.
SU 1111111 A, 1984.
US 5414429 A, 1995.
JP 5113476 A, 1993.
BY 12069 C1 2009.06.30
(57)
1. Устройство отображения радиолокационной информации, содержащее последовательно соединенные шину радиолокационной информации, блок интерфейса радиолокационной шины, блок масштабирования и блок преобразования системы координат; блок
системного интерфейса, вход которого соединен с системной шиной компьютера; последовательно соединенные блок памяти изображения, блок регенерации, второй вход которого соединен со входной шиной интерфейса монитора, цифроаналоговый преобра-
BY 12069 C1 2009.06.30
зователь видеосигналов и блок интерфейса монитора, второй вход которого также соединен со входной шиной интерфейса монитора, а выход соединен с выходной шиной интерфейса монитора; входы стробов данных блока масштабирования, блока преобразования
системы координат и блока регенерации соединены с первым, вторым и третьим выходами блока системного интерфейса соответственно, отличающееся тем, что содержит последовательно соединенные шинами данных логический корректор уровня эхо-сигнала,
межазимутальный пиковый детектор, диспетчер памяти и блок памяти операций; блок адресации, блок затухания, дискриминатор уровня сигнала, вход которого соединен с выходом логического корректора уровня эхосигнала, а выход соединен со входом блока
преобразования системы координат, выход которого соединен с первым входом блока адресации, второй вход блока адресации соединен с выходом блока затухания, третий вход
блока адресации соединен с выходом блока регенерации, а выходы блока адресации раздельно соединены с группами адресных входов блока памяти операций и блока памяти
изображения, группа входов данных логического корректора уровня эхо-сигнала соединена шиной с группой выходов блока интерфейса радиолокационной шины, группа выходов
данных диспетчера памяти соединена шиной с группой входов памяти изображения, четвертый выход блока системного интерфейса соединен со входом строба данных блока затухания, диспетчер памяти связан цепями управляющих сигналов с блоком затухания,
блоком преобразования системы координат и блоком регенерации.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический корректор уровня эхосигнала содержит пиковый детектор, блок усреднения и блок порога шума, причем группы выходов пикового детектора и блока усреднения соединены раздельно со входами
блока порога шума, выход которого соединен с выходом логического корректора уровня
эхо-сигнала.
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для
отображения на экране монитора аналоговой радиолокационной информации (РЛИ) на
фоне цифрографической информации компьютера (цифровая информация).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является видеоадаптер радиолокационной обстановки, содержащий блок интерфейса
радиолокационной шины, блок системного интерфейса, блок памяти изображения, цифроаналоговый преобразователь видеосигналов, преобразователь системы координат, арбитр
памяти, блок масштабирования по осям координат, генератор пиксельной частоты, блок
регенерации, входной блок интерфейса монитора. Недостатком прототипа является то, что
наряду с полезной аналоговой РЛИ отображается много помех ("зашумленность" изображения), что затрудняет наблюдение за радиолокационной обстановкой.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества изображения аналоговой РЛИ на экране монитора.
При решении поставленной задачи получены технические результаты:
снижен уровень шумов на изображении аналоговой РЛИ;
повышена контрастность изображения аналоговой РЛИ;
уменьшена засветка цифровой информации;
организовано плавное затухание изображения аналоговой РЛИ.
Для достижения указанных технических результатов в предлагаемое устройство отображения радиолокационной информации, содержащее последовательно соединенные
шину радиолокационной информации, блок интерфейса радиолокационной шины, блок
масштабирования и блок преобразования системы координат; блок системного интерфейса, вход которого соединен с системной шиной компьютера; последовательно соединенные блок памяти изображения, блок регенерации, второй вход которого соединен со
2
BY 12069 C1 2009.06.30
входной шиной интерфейса монитора, цифроаналоговый преобразователь видеосигналов
и блок интерфейса монитора, второй вход которого также соединен со входной шиной интерфейса монитора, а выход соединен с выходной шиной интерфейса монитора, входы
стробов данных блока масштабирования, блока преобразования системы координат и блока регенерации соединены с первым, вторым и третьим выходами блока системного интерфейса соответственно, введены последовательно соединенные шинами данных
логический корректор уровня эхо-сигнала, межазимутальный пиковый детектор, диспетчер памяти и блок памяти операций; блок адресации, блок затухания, дискриминатор
уровня сигнала, вход которого соединен с выходом логического корректора уровня эхосигнала, а выход соединен со входом блока преобразования системы координат, выход
которого соединен с первым входом блока адресации, второй вход блока адресации соединен с выходом блока затухания, третий вход блока адресации соединен с выходом
блока регенерации, а выходы блока адресации раздельно соединены с группами адресных
входов блока памяти операций и блока памяти изображения, группа входов данных логического корректора уровня эхо-сигнала соединена шиной с группой выходов блока интерфейса радиолокационной шины, группа выходов данных диспетчера памяти соединена
шиной с группой входов памяти изображения, четвертый выход блока системного интерфейса соединен со входом строба данных блока затухания, диспетчер памяти связан цепями управляющих сигналов с блоком затухания, блоком преобразования системы
координат и блоком регенерации.
Кроме того, логический корректор уровня эхо-сигнала содержит пиковый детектор,
блок усреднения и блок порога шума, причем группы выходов пикового детектора и блока
усреднения соединены раздельно со входами блока порога шума, выход которого соединен с выходом логического корректора уровня эхо-сигнала.
Предлагаемое изобретение представлено на чертеже в виде структурной схемы.
Устройство отображения радиолокационной информации содержит: шину 1 радиолокационной информации, системную шину 2 компьютера, входную шину 3 интерфейса
монитора, выходную шину 4 интерфейса монитора (например, SVGA), блок 5 интерфейса
радиолокационной шины (далее - блок 5), логический корректор 6 уровня эхо-сигнала,
межазимутальный пиковый детектор 7, диспетчер 8 памяти, блок 9 памяти операций, блок
10 памяти изображения, блок 11 затухания, блок 12 масштабирования, блок 13 преобразования системы координат, блок 14 адресации, блок 15 системного интерфейса, блок 16 регенерации, цифроаналоговый преобразователь 17 видеосигналов, блок 18 интерфейса
монитора, дискриминатор 19 уровня сигнала. В состав логического корректора 6 уровня
эхо-сигнала входят пиковый детектор 20, блок 21 усреднения, блок 22 порога шума.
Назначение структурных частей устройства отображения радиолокационной информации следующее.
Шина 1 предназначена для приема от радиолокационной станции (РЛС) следующих
основных сигналов: импульса запуска, определяющего момент посылки зондирующего
импульса; сигналов положения антенны (аналоговых или цифровых), характеризующих
азимут зондирования воздушного пространства в горизонтальной или вертикальной плоскости; аналоговых эхо-сигналов (один или несколько каналов), амплитуда которых характеризует яркость отметки, время задержки их относительно импульса запуска
пропорционально дальности до объекта отражения.
Шина 2, стандартная по составу цепей и дисциплине обмена, предназначена для обмена данными между устройством и компьютером.
Входная шина 3 интерфейса монитора и выходная шина 4 интерфейса монитора соединяют устройство с выходом графического адаптера компьютера и входом монитора
соответственно. Шины имеют стандартный набор цепей, в том числе: кадровые и строчные синхронизирующие сигналы, аналоговые составляющие R, G, В изображения компьютера (вторичная информация).
3
BY 12069 C1 2009.06.30
Блок 5 интерфейса радиолокационной шины предназначен для преобразования сигналов с шины 1 в цифровую форму и формирования угла азимута антенной системы синхронно с ее вращением.
Логический корректор 6 предназначен для уменьшения уровня шума в цепи эхосигнала.
Межазимутальный пиковый детектор 7 предназначен для выбора большего значения
отметки эхо-сигнала между соседними зондированиями одноименных координат пространства.
Блоки 9 и 10 памяти представляют собой двухмерные массивы ячеек, каждая из которых содержит информацию для соответствующего пикселя изображения аналоговой информации (строки и столбцы массива соответствуют строкам и столбцам изображения).
Блок 9 памяти предназначен для проведения операций с данными радиолокационной обстановки (обновления, выбора большего, корректировки по мере затухания). Блок 10 памяти предназначен для хранения данных в процессе их отображения.
Блок 11 затухания предназначен для организации плавного затухания изображения
аналоговой информации, содержит регистр времени затухания.
Блок 12 масштабирования задает частоту и величину шагов преобразования для блока
13 преобразования системы координат, содержит память констант величин шагов преобразования (например, sin ά и cos ά), регистр масштаба, делители частоты.
Блок 13 преобразования системы координат предназначен для преобразования координат отметок эхо-сигналов из полярной в декартовую систему с учетом масштаба от блока 12. Содержит программно доступные регистры управляемых параметров, может быть
выполнен на основе накапливающих сумматоров.
Блоки 12 и 13 обеспечивают совмещение изображения аналоговой информации от устройства с изображением цифровой информации от компьютера.
Диспетчер 8 памяти совместно с блоком 14 адресации предназначены для организации
блокам 11, 13, 16 доступа по записи и чтению данных к блокам 9 и 10 памяти. Кроме этого, диспетчер 8 организует периодическую перезапись в фоновом режиме данных из блока
9 памяти операций в блок 10 памяти отображения.
Блок 11 затухания предназначен для организации плавного затухания изображения
аналоговой информации, содержит регистр времени затухания.
Блок 15 системного интерфейса через системную шину 2 обеспечивает компьютеру
доступ к регистрам блоков устройства для записи параметров, которые в дальнейшем
управляют преобразованием и отображением радиолокационной информации, т.е. блок 15
обеспечивает управление адаптером со стороны компьютера.
Блок 16 регенерации при участии диспетчера 8 памяти и блока 14 адресации обеспечивает регенерацию изображения аналоговой информации в рабочем поле экрана по содержимому блока 10 памяти. Блок 16 преобразует содержимое ячеек памяти в цифровые
коды R, G, В цветовой палитры и выдает эти коды на преобразователь 17, который преобразует их из цифровой формы в аналоговую. Блок 16 содержит регистры задержек изображения по строкам и кадру и память палитры, может быть выполнен на основе
счетчиков и регистров сдвига.
Блок 18 интерфейса монитора принимает строчные и кадровые синхросигналы с шины
3, анализирует их скважность, преобразует в единую форму для всех типов развертки и
выдает на блоки устройства для синхронизации процессов. Блок 18 также комплексирует
(например, суммирует) одноименные сигналы R, G, В от преобразователя 17 и шины 3 и
выдает результат на выходную шину 4 интерфейса монитора, а также транслирует управляющие и синхронизирующие сигналы между шинами 3, 4.
Дискриминатор 19 предназначен для сигнализации о превышении входным сигналом определенного заданного уровня.
Устройство отображения радиолокационной информации работает следующим образом.
4
BY 12069 C1 2009.06.30
По начальному запуску компьютер через системную шину 2 и блок 15 системного интерфейса записывает в блоки 11, 12, 13, 16 и дискриминатор 19 начальные значения различных параметров, которые в дальнейшем используются в процессах преобразования и
отображения данных. При необходимости некоторые параметры (масштаб, положение точки
стояния РЛС и т.д.) изменяются по желанию оператора в любое время работы устройства.
По каждому импульсу запуска, поступающему из шины 1, в устройстве инициируется
азимутальный цикл преобразования координат из полярной системы в декартовую и записи данных в память. В течение такого цикла в ячейки блока 9 памяти записываются характеристики отметок эха одного (текущего) азимута. При этом поступающие эхо-сигналы
преобразуются в блоке 5 в цифровую форму, поступают в логический корректор 6 уровня
эхо-сигнала, где в каждом масштабном дискрете времени частично корректируются по
амплитуде и выставляются на первый вход пикового детектора 7. Под масштабным дискретом времени понимается двойное время прохождения импульсом зондирования расстояния, равного цене пикселя изображения для текущего масштаба.
В начале каждого азимутального цикла блок 13 преобразования координат фиксирует
значение величины шага, выставленной блоком 12 масштабирования, и выполняет по одному шагу преобразования координат в каждом масштабном дискрете времени. При наличии сигнала от дискриминатора 19, что свидетельствует о ненулевом значении
амплитуды эхо-сигнала, блок 13 на соответствующих шагах вырабатывает управляющие
сигналы на диспетчер 8 памяти, достаточные для обновления данных по текущему адресу.
Диспетчер 8 читает содержимое ячейки блока 9 памяти и выставляет данные на второй
вход детектора 7, который выбирает большее значение из данных, поступивших на два его
входа, и выдает результат на диспетчер 8 для записи нового значения в текущую ячейку блока
9 памяти. По очередному импульсу запуска процесс преобразования и записи повторяется.
Поскольку антенная система постоянно вращается, то постоянно изменяется значение
азимута с блока 5 на блок 12, значение величины шага с блока 12 на блок 13 и значения
декартовых координат отметок эхо-сигналов с блока 13 на блок 14. Это приводит к тому,
что за один оборот антенны в результате множества циклов преобразования (далее - процесса преобразования) обновится содержимое всех тех ячеек блока 9 памяти, адреса которых соответствовали декартовым координатам отметок эхо-сигналов.
Основные параметры, посредством которых компьютер управляет процессом преобразования координат:
в блоке 13 преобразования системы координат - декартовые координаты точки стояния РЛС и размеры матрицы рабочего поля (V×Н);
в блоке 12 масштабирования - масштаб изображения;
в дискриминаторе 19 - минимальный уровень сигнала.
Основной особенностью процесса преобразования и записи в память, отличающей его
от процесса преобразования в прототипе, является использование логического корректора
6 уровня эхо-сигнала и межазимутального пикового детектора 7.
Работа логического корректора 6 основана на частичном усреднении амплитуды эхосигнала в пределах масштабных дискретов времени. Эхо-сигналы поступают параллельно
на вход детектора 20 и вход блока 21, которые на текущем масштабном дискрете времени
выбирают соответственно большее значение уровня эхо-сигнала (пиковый детектор 20) и
усредняют значение эхо-сигнала (блок 21). Блок 22 порога шума пропускает на выход результат обработки эхо-сигнала или с детектора 20 (если результат детектора больше порога шума), или, в противном случае, с выхода блока 21 усреднения. Порог шума может
задаваться с компьютера или определяться автоматически по определенным критериям. В
результате работы логического корректора 6 амплитуда слабых сигналов (шума) снижается за счет усреднения на масштабном дискрете времени, сигналы детектора 20, превышающие порог шума, передаются без изменения.
5
BY 12069 C1 2009.06.30
Работа межазимутального пикового детектора 7 состоит в выборе большего значения
эхо-сигнала между текущим значением с выхода корректора 6 и значением предыдущего
сканирования, хранящимся в соответствующей ячейке блока 9 памяти. Этот прием эффективен на тех отрезках дистанции зондирования, где одна и та же координата пространства
может сканироваться несколькими соседними импульсами запуска. В этих случаях детектор 7 выберет больший отраженный сигнал из нескольких соседних сканирований. Без детектора 7 в блоке 9 памяти запомнилось бы последнее значение отраженного сигнала,
которое может быть не наибольшим.
Одновременно с процессом преобразования координат ведется отображение аналоговой РЛИ. Основные параметры, посредством которых осуществляется управление процессом отображения:
задержка начала отображения аналоговой информации от кадрового синхросигнала
(количество пропускаемых строк до начала рабочего поля);
задержка начала отображения строк от строчного синхросигнала (количество пропускаемых пикселей в строке до начала рабочего поля);
размер матрицы рабочего поля по вертикали (V) и горизонтали (Н) в пикселях.
Эти параметры записываются компьютером в блок 16 регенерации.
Синхронизация процесса отображения аналоговой информации устройства с отображением цифровой информации компьютера производится кадровыми и строчными синхросигналами, которые поступают по шине 3. В каждом кадре блок 16 регенерации
отрабатывает заданные задержки рабочего поля от кадрового и строчного синхросигналов, определяя моменты начала вывода изображения по кадру и строкам. Во время развертки каждой строки рабочего поля блок 16 регенерации последовательно считывает
через диспетчер 8 памяти содержимое ячеек очередной строки двухмерного массива памяти отображения, преобразует его в код цветовой палитры и выдает через цифроаналоговый преобразователь 17, блок 18 интерфейса и шину 4 на монитор. Конец окна вывода
по строкам и кадру определяется в блоке 16 регенерации по кодам Н и V размерности
матрицы изображения аналоговой информации.
В блоке 18 интерфейса монитора изображение аналоговой РЛИ, формируемое видеоадаптером, объединяется с изображением цифровой информации компьютера, поступающим по входной шине 3.
Параллельно с процессами преобразования координат и отображения РЛИ ведется
процесс затухания яркости отметок. Для этого блок 11 затухания через диспетчер 8 и блок
14 последовательно циклически снижает код яркости на единицу в ячейках блока 9 памяти. Вследствие этого яркость отметок плавно снижается от исходной яркости (при записи
отметки в процессе преобразования координат) до нулевой. Максимальное время послесвечения задается компьютером через регистр блока 11. Этот параметр задает блоку 11
темп (скорость) уменьшения яркости.
Альтернативой плавному затуханию яркости является использование режима перезаписи характеристик эхо-сигналов в процессе преобразования, в котором перезаписываются данные (в том числе и нулевые) по всей цепочке адресов текущего азимута. За счет
этого отметки эхо-сигналов сохраняются без изменения в течение полного оборота антенны и обновляются или стираются при зондировании соответствующего азимута в очередном обороте.
При плавном затухании, которое используется в предлагаемом устройстве, сигналы
меньшей амплитуды (шумы, помехи) исчезают с экрана быстрее полезных отметок.
Вследствие этого полезные сигналы некоторое время на темном фоне становятся более
заметными, то есть более контрастными. Кроме этого, плавное затухание делает видимым
вращение развертки и более удобным наблюдение за обновлением воздушной обстановки.
Таким образом, предложенное устройство отображения радиолокационной информации выполняет следующие основные функции:
6
BY 12069 C1 2009.06.30
преобразование аналоговой РЛИ в заданном масштабе из полярной системы координат в декартовую с записью в память;
отображение аналоговой РЛИ из памяти на рабочем поле экрана;
совмещение изображения аналоговой РЛИ с изображением цифровой информации;
плавное затухание изображения аналоговой РЛИ.
При этом достигнуты технические результаты:
логический корректор 6 снижает уровень шумов, что повышает контрастность изображения аналоговой РЛИ и снижает засветку изображения цифровой информации;
межазимутальный пиковый детектор 7 совместно с блоком 9 памяти выбирают большее значение эхо-сигналов между азимутами в пересекающихся точках, что повышает
чувствительность устройства и контрастность изображения аналоговой РЛИ;
в блоке 11 затухания совместно с блоком 9 памяти реализовано плавное затухание яркости изображения аналоговой РЛИ, что снижает засветку цифровой информации, повышает контрастность изображения и улучшает наблюдение за совмещенной воздушной
обстановкой.
В целом за счет указанных технических результатов решена важная техническая задача повышения качества изображения воздушной обстановки.
Источник информации:
1. Патент BY 1197 U, МПК7 G 01 S 7/12, 2003 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
213 Кб
Теги
by12069, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа