CN1748236A - 图象显示系统 - Google Patents

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CN1748236A CNA2003801096177A CN200380109617A CN1748236A CN 1748236 A CN1748236 A CN 1748236A CN A2003801096177 A CNA2003801096177 A CN A2003801096177A CN 200380109617 A CN200380109617 A CN 200380109617A CN 1748236 A CN1748236 A CN 1748236A
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CNA2003801096177A
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杰弗瑞·丹尼斯·伊弗米
理查德·怀特
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INTUNNEL Ltd
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Abstract

本发明提供一种图象显示系统，其类型为通过顺序地短暂地照明隧道等中的显示板(14)上的设置的各个图象向车辆(10)例如地铁的乘客展示视频图象，从而使车辆(10)的乘客观看移动画面。本发明的一个方面提供一种用于图象显示系统的控制单元，该图象显示系统包括一串沿车辆路径布置的图象(16)、短暂地照明各个图象的照明设备以及设置成输出通过车辆的反复速度测量的检测器(20)。该控制单元包括一个处理装置，该处理装置包括设置成处理反复的速度测量以产生沿车辆轨道的车辆的瞬时位置估计的第一系统以及设置成从车辆的瞬时位置估计得出照明定时的第二系统。

Description

图象显示系统
技术领域
本发明涉及显示图象的设备和方法。本发明尤其涉及一种用于向诸如列车等的车辆上的乘客显示图象的数字显示系统和方法。
背景技术
周知向诸如地铁等车辆的乘客呈现视频图象，在隧道等的墙上按规定间隔设置的显示板上提供图象，顺序地点亮每块显示板因此从车辆窗户向外看的车辆乘客会看到每块显示板和车速合拍地以及和乘客经过每块显示板合拍地点亮以显示图象。从而乘客从车窗向外看时体验观看移动画面的视觉效果。
与这些已知方案有关的一个缺点是，难以生成用来照明各个图象以使相对于车辆图象位置是稳定的足够准确的照明定时。实际上，为了避免可觉察的偏移和颤抖，照明定时信号(脉冲)应准确到在50微秒之内。当乘客观看的电影图象偏离它的初始位置时出现偏移，而颤抖是按相继图象的随机前后移动觉察的。为了避免颤抖每个图象的相继的帧必须定位成彼此在1mm之内或更小。在车速为每秒20米下，这种程度的相对于车辆的图象定位精度对应于用来照明各个图象的显示脉冲的定时精度为50微秒或更小。
在一些现有的提议中，例如在WO 00/55835中说明的系统中，在基于对车速的反复测量的并且与车辆瞬时速度及图象间距成比例的照明定时下相继照明各图象。这种系统的精度取决于反复测量车速以便更新照明定时的频率。在这样的系统中，如果照明定时基于错误速率或者测到的速度不能按需要频繁更新照明定时，照明定时可造成被照明图象的偏移和颤抖。
存在为所有的其中呈现图象序列的窗户位置实时地在图象顺序下生成用于所有图象的照明定时信号的要求。
还存在在已知车辆沿车辆路径的初始位置、要显示的各个图象的位置以及其上要显示图象序列的车辆各窗户的相对位置下实时生成照明定时信号的要求。
发明内容
依据本发明的一个方面提供一种图象显示系统，其包括：
用于沿着车辆路径显示一系列图象的显示装置；
用来短暂地照明各个图象的照明设备；
至少一个用来输出对通过车辆的反复速度测量的检测器；以及
控制装置，其设置成当车辆通过时按基于车辆在所述路径上的位置的照明定时控制该照明设备对图象的相继照明；
其中该控制装置具有包括第一系统和第二系统的处理装置，第一系统设置成处理反复的速度测量以产生对车辆在所述路径上的位置的瞬时估计，而第二系统设置成从该对车辆位置的瞬时估计得出照明定时。
本发明的这个方面能以比反复测量车速大的速率从车速的更新测量中实时地估计车辆在路径上的瞬时位置。例如，能每16微秒一次地(即时钟速率62.5千赫地)更新车辆在其移动路径上的估计位置，而车速是按每秒十次(即10赫的频率)测量的。本发明的这个方面基于这样的原理，即通过利用车速的更新测量准确地相对于已知开始位置或初始检测位置估计车辆位置能实时地生成准确的照明定时。这可以在其中把该第一系统设置成实现运动方程的一阶、二阶、三阶或更高价多项式解的实施例中方便地达到。这种方便性使得能不仅利用车速的更新测量而且若需要还利用加速度或更高项的更新测量准确地估计车辆的瞬时位置。
该第一系统最好包括多个级联的寄存器，其中第一寄存器设置成载有从所述反复速度测量得出的瞬时值并且第二寄存器设置载有表示车辆的瞬时位置的值。第一和第二寄存器最好通过诸如微处理器的装置装载和读，这些寄存器可以为任何分辨率。第一和第二寄存器初始装着表示车辆的速度和位置的初始值，随后第一寄存器可以装着由检测器确定的表示车辆速度的更新值。任何时候第二寄存器装着表示车辆在任何瞬间即任何单个时钟周期期间的估计位置的瞬时值。
该第一系统还可以包括使第一和第二寄存器的瞬时值相加以便反复地更新第二寄存器的装置，并包括设置成在更新第二寄存器之前实现对该加法装置的输出延时作用的第三寄存器。在此方式下能在由第三寄存器的时延确定的每个时钟周期期间周期地更新第二寄存器。第三寄存器方便地实现无衰减的时延，这用传递函数G(S)＝e-sT表示，其中T是时延。
可以把第三寄存器的时延功能确定成使至少每50微秒一次地周期更新第二寄存器，即第三寄存器的时钟速度为20千赫或更大。在一优选实施例中第三寄存器实现16微秒(62.5千赫)的时延。
第一寄存器的瞬时值表示车辆在瞬时周期内行驶的距离。
在优选实施例中，第一寄存器的瞬时值是车速测量的标定值。可以通过第三寄存器实现的时间间隔或时延标定车速的最新测量。例如，如果车速的最新测量是每秒20米并且第三寄存器实现是时延是16微秒，第一寄存器的标定值会是0.32mm。
在优选实施例中该第一系统还包括带有表示车辆的瞬时加速度的值的第四寄存器。在此方式下能考虑车辆的测出加速度以及车辆的更新速度。
用于相加的装置可包括用于相加的第一装置，而该第一系统可包括用于相加第一和第四寄存器的瞬时值以便反复更新第一寄存器的第二装置，并把第五寄存器设置成在更新第一寄存器之前对第二加法装置的输出实现时延功能。在此方式下通过根据车辆加速度的测量值估计每个时钟周期的车速改变能在车辆瞬时位置的估计中引入二阶项。
第五寄存器的时延功能确定成至少每50微秒一次地以和把第一寄存器的内容周期地加到第二寄存器上的相同的方式通过把第四寄存器的内容加到第一寄存器上周期地更新第一寄存器。
第四寄存器的瞬时值表示瞬时周期中车速改变并且第三和第五寄存器(时延寄存器)是同步的和实现相同的时延功能，从而该第一处理系统中的寄存器是同步的，最好按小于20微秒(50千赫)的时钟速度。
最好地检测器设置成操作上和该控制装置是不同步的，即在明显低于各个时延实现的时钟速度的速率下，例如每秒10次，对第一和第四寄存器分别提供车辆速度和加速度更新。最好还把该第二系统设置成操作上和该第一系统是不同步的，即，独立于对车辆瞬时位置的估计得出照明定时。
在优选系统中车辆包括多个沿车长间隔的窗子并且该第二系统还设置成当各个图象和车窗位置重合时照明各个图象。该第二系统最好设置成实时地使由该第一处理器系统确定的车辆瞬时估计位置和与每个要照明的图象的位置相关的数据以及和每个车窗的位置相关的数据进行比较，这些数据最好存储在和该控制装置关联的存储器里。
该第二系统最好包括用于实时地反复识别下个要通过每个显示图象的车窗，从而每次要照明的每个图象和识别出的要通过该图象的下个车窗的位置重合。在此方式下通过若干要顺序照明的图象对图象显示系统定界。依据本发明的这个方面的图象显示系统不是时间定界的，即对于已知数量的各个图象该系统保证和车窗数量无关地在一个周期中对所有的车窗检查每个图象的位置。
该用来识别下个车窗的装置最好每次照明图象时对每个图象更新对下个车窗的识别。例如如果由于某个图象的位置和“5号”车窗重合而照明了该图象，该用于识别下个车窗的装置会更新成把“6号”车窗识别成下个车窗。从而该第二处理系统在任何特定时间对每个图象只关心一个车窗位置。这有效地使用处理器资源并且容易使图象显示系统独立于车窗数量操作。
在优选实施例中，该第二处理系统配置成，每次通过该一处理系统更新车辆位置的瞬时估计时，比较每个图象相对于所识别的要经过该图象的下个车窗的瞬时位置的相对位置。这能在本发明的图象显示系统中方便地达到所要求的照明定时精确度。
该第二处理系统可配置成例如能对一系列图象的各个部分操纵和各个图象的位置相关的数据以便控制每个图象的照明，从而相对于该车辆各个不同部分的照明位置是不同的。即可以对和图象位置相关的数据施加偏移值，从而某些图象或者一系列图象的不同位置相对车辆按该偏移或偏移值确定那样在不同的位置上照明。这能方便地在移动画面序列中实现特殊偏移。
依据本发明的另一个方面，提供一种用于图象显示系统的控制系统，该图象显示系统设置成当车辆通过时短暂地照明布置在车辆路径上的一系列图象中的相继图象；所述控制系统包括：
用于接收来自至少一个设置成检测车辆的到达并提供对车速的反复测量的检测器的输出信号的装置；以及
控制装置，其设置成当车辆通过时按基于车辆在所述路径上的位置的照明定时控制照明设备从而相继地照明图象；
其中该控制装置具有包括第一系统和第二系统的处理装置，该第一系统设置成处理反复的速度测量以生成车辆沿所述路径的瞬时位置估计，而该第二系统设置成从车辆的瞬时位置估计得出照明定时。
依据本发明的另一个方面提供一种控制图象显示系统的方法，该图象显示系统设置成当车辆通过时短暂地照明布置在车辆路径上的一系列图象中的相继图象；所述方法包括步骤：
当车辆接近沿所述路径布置的所述图象序列时检测车辆的到达；
确定车辆沿所述路径通过的速度；
处理反复的速度测量以生成车辆沿所述路径的瞬时位置估计；
当车辆通过时按基于车辆沿所述路径的所述瞬时位置的照明定时控制设置成相继照明各图象的照明设备。
该方法最好还包括确定车辆沿该路径通过的加速度的步骤以及处理反复的加速度测量以提供基于车辆的测到的加速度和速度的第二瞬时位置的估计。
例如还从WO 02/21488中已知提供一系列的沿着并且垂直于车轨定位的光传感器，以便通过相继传感器被火车的出现触发收集有关火车沿轨道通过的运动信息，例如火车速度和位置数据。典型地光传感器由发射器和检测器对构成。已经发现由于火车上附着管道或电缆之类的物体这种传感器会产生不准确的结果。在已知的方案中从火车前沿突出的管道可能过早地触发传感器，从而控制照明定时的图象显示系统处理器错误地在实际发生之前认为火车的前沿已经通过该传感器。替代地，例如电缆或者其它连接部分可以在火车的相邻车厢之间延伸，从而造成来自某传感器的光发射器的光束比正确指示某车厢的结束位置更晚地穿过车厢间的间隙并在轨道另一侧由关联的光检测器检测。因此，由于电缆造成图象显示系统处理器要比实际上更晚地计算该通过该传感器的车厢的结束位置，现在算出的火车速度要比实际速度慢。
依据本发明的另一个方面，提供一种用于在沿车辆预定路径的一个或多个点确定车辆的规定特征的到达的系统，该系统包括：用于检测该路径上的该点或每个点处车辆上的某特征的到达并产生检测信号的传感器装置；用于存储表示该特征的检测时间的计时信号的计时装置；以及比较装置，用于把该或每个检测信号的持续时间和通过该规定的特征生成的预定阈持续时间进行比较，以便判定该或每个计时信号的有效性。
从而该设备包括通过检测信号的持续时间和预定阈值的比较证实定时信号的装置。然后如果有效可以按需要使用该计时信号而若无效则忽略该信号。由此该设备可以帮助减少从传感器不合时地生产检测信号。
该传感器装置可以包括多个定位成在该路径上离各个点为预定距离的传感器。在使用存储的定时信号之前通过该检查装置在每个点核实计时信号的有效性。如果设置二个或更多的间隔的传感器则处理装置可以记录有效的计时信号并计算车速。如果设置三个或更多的传感器则可以通过处理装置利用二个或更多的相邻传感器集之间计算的速度确定车辆的加速度。从而可以确定并且使用准确的、核实过的车辆位置、速度和加速度的测量以便确保图象相继地在正确的时间和位置下出现。
传感器装置可以由一个或多个光束传感器例如激光传感器或红外传感器构成。当然也可以采用其它类似的传感器例如射频发射器。所需要的只是一旦车辆某特征到达传感器的状态改变。
当采用光束传感器时光束可以是单向的或是双向的(反光)。
一旦车辆的该特征挡住光束，例如车辆的前部首先到达该传感器，可以生成检测信号。替代地，可以一旦在挡住该光束后该光束畅通(clearing)时，例如在车辆或其一车厢的尾部处光束不再断开时，生成检测信号。通过计及光束的挡住和畅通可以产生更频繁的计时并且能对车辆位置计算更准确的表达。
在一实施例中该系统尤其适于和在轨道上行驶的列车一起使用。
理论上该规定的特征可以由车辆的任何部分构成，例如车辆的前部或后部或者车轮。特别当车辆是包括多节车厢的列车时，该规定特征可以替代地由车厢的前部或后部构成。
本发明的一个方面还提供一种用于在车辆预定路径上的一个或多个点处确定车辆的规定特征的到达的方法，其包括步骤：检测该路径上该或每个点处车辆某特征的到达并生成检测信号；存储表示该特征的检测时间的计时信号；以及基于知道通过该规定特征产生检测信号使该或每个检测信号的持续时间和预定的阈持续时间比较，从而判定该或每个计时信号的有效性。
在本发明的一实施例中，该方法适于和充当车辆的列车一起使用。从而车辆可以包括多节车厢。该规定的特征可以由车辆的前部或尾部构成或者由车厢的前部或尾部构成。
该方法还可以包括确定来自多个按预定距离隔开的多个点的多个计时信号的有效性并且利用它们确定车辆的位置、速度和/或加速度。
本发明的该系统和方法可构成用来向车辆中的乘客显示图象的图象显示系统的一部分。该系统和方法则可涉及更准确地确定使图象出现的定时从而可以从车辆观看这些图象。
已知方案的另一个缺点是帧速率是按显示板的宽度的函数确定的，即帧速率受图象尺寸以及通过列车的速度的限制。帧速率是每秒点亮的显示板的数量，这可以用列车速度除以显示板的间距的函数表示，由于人眼对突然运动非常敏感，如果帧速率小于约每秒22帧，人眼会把产生的显示觉察成断续的移动画面而不是一段平稳电影显示。从而为了提供最佳感觉的显示必须每秒至少提供22帧。
另一项考虑是安全性。即使期望闪烁图象，重要的是帧速率至少为每秒18帧，为了避免对闪烁图象的敏感观众造成由闪烁引起的癫痫发作典型地认为该速率是可接受的安全速率。
典型地，现有技术的显示板为A2或A3尺寸，它们的宽度分别为667mm或573mm。以A2尺寸显示板为例，即使把显示板设置成彼此紧紧相邻，如果列车移动足够快能每秒至少显示22帧，显示才是感觉到的平稳移动画面，换言之，如果列车的速度降到约每小时52.8公里则会牺牲感觉到的移动画面的连续性。在显示板为A3尺寸的情况下，为了呈现感觉到的平稳移动画面，列车速度不能降到约每小时45.4公里以下。尽管通过减小显示板的尺寸可降低列车的最小速度，减小图象尺寸不是一种实用的选择，因为为了容易理解移动画面图象必须大到能使经过列车的乘客容易看到。
因此，现有技术显示系统具有当车辆速度下降到所要求的能每秒经过至少22帧的最小速度情况下会损失显示质量从而不能使用这种显示的缺点。例如，在地铁情况下，列车典型地在市中心轨道上由于车站彼此近、轨道弯曲等只能以不能有效使用现有技术显示设备的低速行驶。例如，如果轨道陈旧，则该轨道设计成只允许低速。这些上述状态中的任何状态都会对使用这部分轨道的列车提出速度限制，从而造成不能有效地利用图象显示系统对列车的乘客在实际上乘客最多的路段上提供移动显示。
从而需要一种对经过列车的乘客提供其图象感觉质量和经过车辆的速度无关的移动画面显示的显示系统。
依据本发明的第一方面提供一种显示系统，其包括：能操作成显示图象的数字显示部件，能操作成产生指示带有窗子的车辆通过该显示部件的速度的速度信号的速度检测器，能操作成产生指示车辆相对于该显示部件的位置的位置信号的车辆检测器，以及连接成从该速度检测器接收表示车速的信号并从该车辆检测器接收车辆窗子相对于该显示部件的位置的信号的处理装置，而且该处理装置能操作成在车辆经过该显示部件时沿该显示部件移动图象以使车辆窗子的位置和该显示部件上的图象的位置相重合。
通过背照明闪光示出图象，从而向观者显示“冻结”图象。
重合指得是车辆窗子和该显示部件上的图象在位置上处于经过车辆上的从车辆窗子向外看的乘客能通过沿大致和经过车辆移动方向垂直的轴向窗子外面随便看到显示的图象，此刻，通过背光足够短时间地“闪光”显示以对观者冻结图象。
通过采用数字显示部件，图象可以沿着显示部件移动而不是象现有技术中典型地那样在分立的显示板呈现图象。这样，采用依据本发明的显示系统不会象受到显示板的宽度和分离的约束的现有技术系统那样受到相同的车速限制。替代地，如果车辆减慢，图象沿数字显示部件移动的速度以对应的方式也减慢，从而使车辆乘客保持对图象的平稳感觉并且避免图象的闪烁。
即使经过车辆以慢速移动如果提高帧速率除了提供带有更少闪烁的更平稳的图象外还产生更亮的图象。
图象可以由沿数字显示部件的长度连续显示的单个帧构成，从而向通过车辆的乘客显示静止画面例如广告宣传画等。但是，图象由构成移动画面的一系列帧(图象系列)组成更好，其中该显示部件能操作成当车辆通过该显示部件时在该显示部件上的一个相对于显示前一个帧的位置的通过车速所确定的位置显示该序列中的下一个帧，从而当顺序地显示每个帧时显示部件上的每个帧的位置和车辆通过该数字显示部件时的车窗的位置相重合。
最小帧速率最好为每秒22帧。但是，可以选择任何适当的最小帧速率。更为好的最小帧速率为每秒25帧。
在这种方式下由于每个帧依次地并且和通过车辆的车窗的位置一致地闪光，通过车辆的乘客会感觉平稳、连续的移动画面。
该显示系统还可以包括多个窗口，从而在该数字显示部件上和每个车窗的位置重合地显示图象。这允许在该通过车辆内从多于一个的车窗位置上欣赏移动画面，从而使对他们显示移动画面的观众数量为最大。
该数字显示部件可包括单个数字显示屏幕。
替代地，该显示系统可以包括多个显示屏幕。通过采用多个数字显示屏幕，由于数字显示技术能横跨二个或更多的屏幕显示帧，可以消除图象尺寸和帧速率之间的关系上的限制。当列车通过该数字显示部件时，可以通过提供横跨二个或更多数字显示屏幕的单个帧显示帧。
屏幕最好排列成彼此相邻。把屏幕排列成使相邻屏幕的相邻边彼此靠着则更好。在此方式下，由于相对于屏幕帧位置随图象沿显示部件移动变化，帧序列的观者不会觉察屏幕边界。
数字显示屏幕可由LCD屏幕或TFT屏幕构成。但是，可以采用业内人士可得到的任何其它适用的数字显示屏幕。此外，在依据本发明的数字系统中使用多个数字显示屏幕的情况下，也可以组合采用任何适当的数字显示屏幕。
图象序列中帧的位置随通过车辆的速度变化。例如，当通过车辆以较高速度移动时，和通过车辆以较低速度行驶相比，帧序列中第二帧相对于第一帧的位置要移动更大的量。这会导致这样的情况，即在数字显示屏幕的边界上，在图象序列的相继帧上的图象中的同一位置中反复出现或者出现在图象上逐渐移动帧的空白段。当此发生时，观者会觉察到空白段并分散观者的注意力。
为了补偿帧的空白段，在出现数字显示屏幕之间的边界的地方，可以实现非线性帧速率以提前或者推迟对图象序列中的帧闪光的时间点，从而在各数字显示屏幕上改变帧的空白段的位置。由于此保证帧的空白段不会重复出现在相继帧的相同位置上或者在相继的帧中逐渐前进，观者不会注意到数字显示屏幕的边界从而避免分散注意力。
但是，提前或者推迟帧闪光的时间点可能会因为增大某些帧之间的时间间隔造成闪烁图象或者由于缩短某些帧之间的时间间隔产生偶尔更亮的图象。
为了补偿这些觉察到的非线性帧速率的影响，可以在二个增大它们之间的时间间隔的相邻帧之间插入一个新帧。该新帧是从二个相邻帧内插的并且它具有密度分布从而调和地补偿帧的空白段。以这种方式避免观者觉察出数字显示屏幕的边界。
本发明的另一个方面提供一种显示图象的方法，其包括步骤：
—提供可操作成在其上显示图象的数字显示部件；
—提供可操作成产生指示车辆通过该显示部件的速度的速度信号的速度检测器；
—提供可操作成产生指示该车辆相对该显示部件的位置的位置信号的车辆检测器；
—提供和该速度检测器以及该车辆检测器连接的并可操作成接收指示车辆速度的信号以及指示车辆位置的信号的处理装置；
—当车辆通过该显示部件时生成沿该数字显示部件移动图象的输出信号，从而车窗的位置和该数字显示部件上的图象的位置重合，其中通过背照明闪光显示图象。
附图说明
参照附图更具体地描述只作为例子的本发明的一实施例，附图中：
图1图示表示本发明的系统和方法适用的图象显示系统；
图2图示说明规定的车辆到达时相邻传感器生成的二个信号；
图3是包含未期待的干扰物体到达某传感器点的透视图；
图4图示表示图3的传感器生成的信号；
图5的流程图说明一种证实来自传感器的计时信号的方法；
图6的流程图说明一种依据一替代实施例的证实来自传感器的计时信号的方法；
图7是用于本发明的图象显示系统的一实施例的控制单元的第一处理器系统的方块图；
图8的流程图表示在用于本发明的一实施例的控制单元中所实现的算法；
图9表示图象沿着依据本发明的显示系统的一实施例的显示部件移动；
图10表示在依据本发明的显示系统的一实施例的显示部件上移动的图象和列车车窗的移动之间时间上的关系。
图11A和11B比较现有技术显示部件的操作和依据本发明的显示系统的一实施例的操作；
图12A图示表示一串构成移动画面的帧以说明显示器由观者觉察的空白段的潜在问题；
图12B说明实现非线性帧速率补偿以克服图4中说明的潜在问题；
图12C说明实现内插帧以克服图4中说明的潜在问题；以及
图12D示出图4B中所示的内插帧的图象密度调整。
具体实施方式
首先参照图1，图中示出应用依据本发明的系统和方法的图象显示系统。
列车10示出按箭头指示的方向在轨道12上行驶位于第一位置，用10a表示同一个列车然后沿轨道12位于第二位置。
在轨道12的侧面定位多个含有要显示的图象16的图象显示盒14。为了可以从列车10a观看各图象16，各个图象显示光盒14必须在可从列车10a的车窗18a看到图象16的时刻照明它们各自的图象，为了顺序地和准时地显示图象，必须知道和处理几段信息。
当接近图象显示部件14时利用传感器阵列20确定列车10的位置、速度和加速度。阵列20的每个传感器22a-22f包括一个向接收器28发射光束26的发射器24。发射器24和接收器28位于轨道的二侧上从而光束26穿过轨道12被传输。
当列车10到达阵列20中的第一传感器22a时，列车10的前端挡住光束26a并且接收器28a记录传感器22a的状态改变。当列车10沿着轨道前进时，列车10的前端依次挡住其余的传感器22b-22f。另外，当列车10沿着轨道通过时，一旦列车的尾端13到达传感器22a至22f会变成无遮拦。接收器28则记录各光束26恢复。在该实施例中相邻传感器之间的距离30小于列车的长度。因此，例如当列车的前端到达传感器22b时传感器22a仍被挡住。
由于阵列20内的传感器22a-22f按预定的距离30隔开，可以算出列车的位置和速度。另外，通过利用相继的速度计算可以确定列车10的加速度。利用光束26被挡住或无遮拦的计时，可以接着处理列车10的位置、速度和加速度。和诸如该阵列中的最后一个传感器22f到第一盒14的距离32、各个盒14的位置以及车窗18相对于列车10的前端11的位置这些信息一起，可以计算显示图象16的定时从而通过列车顺序通过各显示盒14时对列车移动的预测可以使图象16出现在车窗18a中。
现在还参照图2，图中图示表示从图1的相邻传感器22a、22b接收的理想信号，信号S1代表从传感器22a接收的信号而信号S2代表从传感器22b接收的信号。当列车10的前端11到达传感器22a时在计时点T1光束26a断开。列车10的前端11造成光束26的状态从T1开始按由车厢长度决定的时间周期Ts改变。晚些时候从传感器22b产生相同的信号，该信号的开始用T2表示，T1和T2之间的时间改变可由处理器(未示出)用来确定列车10的速度。
现参照图3，其中示出接近传感器点22a时的列车10的前端的透视图。一个以管35为形式的未想到的特征从列车10的前端11凸出。可以看出当列车10到达传感器22a时，在列车10的端部11到达之前由于管35的存在光束26a会被简短地挡住然后不被挡住。
现还参照图4，图3的传感器22a产生管35造成的开始时间为T1A、时间周期为TSA的无效信号A以及列车10的前端11造成的开始时间为T1B、时间周期为TSB的有效信号B。如果利用信号A计算列车10的前端11的到达时间，则会在轨道上离实际位置更远地确定列车的位置。
图5的流程图说明利用本发明的系统在传感器点22a检测和证实列车10的前端11的到达时间所涉及的各个步骤。
该系统从步骤50开始并且在此状态下接收器28a接收来自发射器24a的信号。从而信号S1是“断开”。系统在步骤S2进入等待方式，以等待传感器22a生成指示接收器28a不再接收光束26a的信号脉冲。当生成该信号脉冲时，在步骤S4通过计时器把该信号的开始时间保存为T1。现在该系统在步骤56等待重新建立光束26a并且开始监视预定的时间周期Tp。如果该信号脉冲结束并且S1为“断开”状态之前时间周期Tp到期，则T1被认为是有效的。在此情况下不需要S1脉冲的最终时间周期Ts，因为该系统只需要知道周期Ts比Tp长。但是，如果Tp比Ts长则时间周期T1是无效的。从而如果未达到Tp只计算Ts。当重新建立光束26a时该系统循环回到起点50并等待另一次阻挡。根据如果造成阻挡的特征是列车10的前端11挡住光束的预期时间周期，计算Tp的值。和诸如管子的干扰体相比，如果列车10的车身挡住光束会相对长时间地挡住光束。
在图4中示出的例子里，当列车10接近传感器时管35先阻断光束28a，这产生指示某特征(未规定的)到达该传感器点的信号脉冲A。管35产生比Tp小的时间周期TSA。对步骤56的问题的答案为“no”并且忽略步骤54存储的计时信号T1A；然后系统返回到步骤50并在步骤52等待下一次阻挡。
由于计算信号A的TSA后把系统复位到开始步骤50，在列车的前端11到达该传感器点时该系统已对接收信号B就绪。随着该系统从步骤52到达步骤56，在步骤54存储对T1B的更新值。从信号B的开始时刻T1B之后的时间周期TSB大于Tp，从而Tp必须会在信号脉冲B结束之前期满。从而信号B通过到达步骤60并且认为步骤54中的时间周期T1是有效的。Tp大于管子35的宽度但是小于相邻传感器之间的距离。
图6中示出一个流程图，其说明利用二个相邻的传感器的系统的工作方法，其中要求每个传感器提供分别用于列车车厢的前端和尾端的计时信号T1和T2。
图6中描述的系统具有两条取决于S1初始为“接通”还是“断开”的路径。造成光束挡住的特征也和光束不挡住合作是有益的。例如，在其规定的特征是车厢间的间隙的列车情况下，在列车的起点挡住光束时以及在车厢的尾部处不挡住光束时出现检测。当传感器之间的距离小于车厢长度时忽略相继车厢的起点，因为它出现在处理先前的特征期间。带有n节车厢的列车能确定n+1个特征。
当列车接近第一传感器时，来自第一传感器22a的信号S1和来自第二传感器22b的信号S2都为“断开”；即，它们各自的光束26a、26b都不被挡住，从而接收器28a、28b接收来自发射器28a、28b的光束26a、26b。这样系统进行到该流程图的左侧以在步骤52等待S1信号记录指示特征已到达传感器点的改变。
当特征到达传感器点22a时信号S1变成指示挡住光束26a的“接通”状态。在步骤54存储该特征到达的时间T1。在步骤56该系统检查预定的时间周期Tp是否期满。如果在Tp期满之前S1改变回到“断开”状态，步骤54中存储的T1是无效的。系统返回到步骤50检查S1的初始状态。如果在S1改变成“断开”之前Tp期满，步骤54存储的T1的值是有效的。
在步骤62系统检查来自第二传感器22b的信号S2的状态。在步骤62系统假定该传感器为“断开”，因为Tp小于在二个传感器之间行驶所需的时间。如果该传感器为“接通”，系统返回到步骤50以检查S1的状态。
假定S2的状态为“断开”，系统在步骤64等待以对S2检测车辆特征即等待它变成“接通”状态。在步骤66存储特征到达的时间T2。在步骤68系统检查预定的时间周期Tp是否期满。如果Tp期满前S2变回到“断开”，步骤66存储的T2是无效的。系统返回到步骤64以等待下次阻挡。如果Tp期满并且S1仍为“接通”，则步骤66存储的T2的值是有效的。
如果T1和T2都有效则系统从步骤50运行到步骤70。此刻处理器100可以利用T1和T2计算δT并接着计算车速。Tp应小于δT。
由于它监视从设定光束被挡住后开始的计时，该流程图的右侧是左侧的镜象，从而例如可以检测车辆的后部的到达。在通过把信号S1、S2的持续时间和预定的时间周期值进行比较证实计时信号T1、T2上，处理是相同的。
为了使系统进行到流程的右侧，来自S1的信号初始为指示挡住光束的“接通”。系统在步骤72等待S1回到“断开”。当不挡住光束时在步骤74存储时间周期T1例如，如果系统寻找的特征是列车车厢的后部，则系统为根据车厢的尾部和下节车厢的前部之间的间隙期待时间周期Tp。如果是这种情况并且Ts小于Tp，则系统忽略T1并返回到步骤50以等待再次不挡住光束。如果时间周期Ts等于或大于周期Tp则系统认为T1有效并转到步骤78。类似地对信号S2确定步骤82存储的计时信号T2的有效性。
除了T1和T2都有效之外不向处理器发送信号。一旦处理器接收信号，它总是可以着手计算车辆的位置、速度和加速度。一旦宣告T1和T2有效，系统返回到步骤50。
如果T1无效，对T1值的有效性检查步骤56、76充当系统的停止点。即，如果T1无效系统不转到步骤62和78。
当到达第二传感器时，取决于第一传感器的状态，系统可以从流程的左侧切换到右侧。根据各信号的状态，系统自动地在流程的两侧间跳转。
系统还可以在步骤64和80包括超时周期，从而如果意外触发信号S1，系统在设定时间后复位而不是继续等待信号S2。另外，在其中信号不象被挡住的情况下，若需要可以在任何步骤56、68、76或84上禁止Tp。
在此实施例中系统检测边缘；即列车或车厢的前边缘或后边缘。
可以添加其它步骤以保证先前的检测事件后信号S1和S2在预定的时间窗口之内，从而避免重要的干扰体，例如车厢顶中部的导电弓的影响。
从而对无效计时问题的解决办法是当产生信号时沿决策树移动。可以通过对车辆以及它的特征的先有知识得出用于特定车辆的算法和决策树。
现在只作为例子参照图7和8更具体地说明用于本发明的一个方面的图象显示系统的控制单元的一个实施例。
利用从传感器22得出的速度和加速度的更新值产生实时点亮显示盒14内的氙闪光灯的定时脉冲。
在依据本发明的一个方面的图象显示系统的一实施例中，以微处理器100或门阵列为形式的控制单元可以包括如图7中所示的第一系统以及参照图8的流程说明的第二系统，第一系统设置成处理对列车10的反复速度和加速度测量以生成对该列车在轨道上的位置的瞬时估计，而第二系统设置成从第一系统得到的列车位置的瞬时估计得出照明定时。尽管第二系统当然需要来自第一系统的有关车辆的瞬时位置的输入数据，把该控制单元的处理功能分开是有好处的，因为这允许彼此独立地实现这些功能。
第一系统的实现基于用二阶方程表达的运动方程的解：
S＝∫∫a·dt2+∫v·dt+k    (1)
其中S是给定时间t的位置，a和v分别是加速度(d2s/dt2)和速度(ds/dt)的瞬时值，而k是第一次检测时的列车补偿值或者初始位置。
通过第二系统利用该位置信息以及车窗和显示盒二者的已知位置实现显示脉冲的生成。
在第一系统中数值地进行积分并且按如下重新排列方程(1)减少计算次数：
S＝+∫(v+∫a·dt)·dt+k    (2)
该积分是有限的(从0和t)和是数值项的，在离散时间单元ST下该运动方程可表达为：
S = Σ T = 0 t ( v + Σ T = 0 t a · δT ) · δT + k - - - ( 3 )
由于δT保持不变，v和a可恰当地标定为
V＝v·δT                    (4)以及
A＝a·δT                    (5)
从而在步长δT下进行求和时，方程(3)可简化为：
S = Σ t ( V + Σ t A ) + k - - - ( 6 )
在该控制系统中利用图7方块图示出的体系结构实现该计算。
在图7中用α、β和Ж标记的方块102、104和106是由控制单元，例如微处理器100，装入和读的寄存器并且它们最好为任意分辨率。
用Z-1标记的方块108和110是适当分辨率的寄存器，它们实现为δT的时延。寄存器108和110实现其类型用传递函数G(s)＝e-sT表达的时延，其中T是时延并且技术上周知X＝esT。在该实施例中时延最好小于50微秒并且典型地为16微秒，从而图7中示出的级联寄存器组的时钟频率为62.5千赫。
最初寄存器分别装着按上面说明那样标定的A、V和k的初始值。
然后寄存器102和104装上通过该系统的其它处理从测量值算出的A和V的更新值。以比时延寄存器112、114的时钟速度低得多的频率更新A和V的值。典型地例如每秒10次地更新A和V的值。
方块112和114是加法器，它们每个时钟周期地(由时延寄存器108和110决定)把寄存器102和104的值分别与寄存器104和106的值相加以便分别更新寄存器104和106。
从而寄存器106给出车辆在轨道上相对于初始参照位置的瞬时位置值。
第一处理系统的实现具有以下优点：i)可在任何时间更新加速度值；ii)可在任何时间更新速度值；iii)δT的值只由加法器112和114的速度限制从而可以非常小；iv)加速度、速度和中间结果的分辨率(resolution)可以任意定义并且和δT无关；以及，v)任何时间速度和位置值可用于外部处理。
在第二处理系统中通过连续地对当前位置(由寄存器106给出)和表示特定车窗和含有要照明的图象的各个显示盒的重合的数据进行比较利用第一处理系统生成的数据产生显示脉冲。
在一优选实施例中利用图8中示出的算法实现第二处理系统的功能，其中：
·W标识列车上的特定车窗。
·B标识隧道壁上含有要照明的图象的特定显示盒。
·ω(B)代表下一个通过显示盒“B”的车窗。
·PB代表显示盒B相对于基准位置的位置。
·Pω(B)代表通过显示盒B的下个车窗的位置，即该窗在列车上的位置。
·Ж代表如前面说明那样在寄存器106中算出的瞬时位置值。
图8中示出的算法按如下操作：
在列车通过图象显示系统之前，例如当检测传感器20阵列中的第一传感器检测列车的到达时，初始化该算法。在步骤201和202把W和B初始化为零并在步骤203至205为所有的显示盒把ω(B)的值初始化为零。
在图7的处理系统估计列车的新位置之前该算法在步骤206等待；这只在检测到列车后出现。在步骤207把盒计数(B)复位成零。在返回到步骤206等待列车移动到下个位置即在寄存器106下次更新之前，对每个显示盒重复步骤208至212。
在步骤208期间，判定列车是否按下个车窗的位置和当前显示盒相重合的条件通过该当前显示盒的方式移动。若是，在步骤209为该显示盒生成闪光并在步骤210把ω(B)置成指向列车上通过该具体显示盒的下个车窗。
当列车上的最后一个车窗通过最后的盒时或者超时到期(未在该流程中示出)时结束该算法。
该系统的一个重要方面是它受每个控制系统的显示盒的数量即图象的数量的限制，而和列车上的窗数无关。唯一需要的是使控制单元识别出显示盒和车窗处于正确的顺序。
更重要的，由于状态数量是有限的，可以通过在有限时间下操作的状态机实现该算法；并且从而可以实现成和上面参照图7说明的位置发生器的每个步骤相重合，因此提供必要的精度。
可以通过下述补充功能的组合改进上面所说明的中央系统。
除了瞬时访问之外，第一处理系统(带有适当的同步寄存器组)可配置成能同步更新位置、速度和加速度值的任何组合。这使用来处理测量和计算加速度和速度的算法能够：i)比较事件位置和实际位置，利用其误差动态控制运动方程(1)；ii)监视性能并对加速度和速度或位置上的不连续施加有意义的物理限制；以及iii)利用来自速度以及位置二者误差的反馈通过只修改加速度避免速度和位置的不连续。
图7中示出的第一处理系统的实现具有鲜明结构，即加速度处理是速度处理的级联部件。这可以通过级联其它部件扩充，以便实际上对该运动方程添加三阶或更高阶的积分。出于以下原因这可能是有用的：i)已知某些物理原因(例如施加制动等造成加速度速率改变)并且这些原因添加到模型上供处理测量；ii)高阶项可允许更好的动态控制；以及iii)高阶项可帮助稳定整个系统。
图8中示出的算法使用表示显示盒在隧道壁上的位置的值PB。这种变化赋予以下优点。其允许显示盒不规则地间隔，从而可以回避隧道壁上的物理障碍。
这些值可以改变成表示盒相对于列车的虚拟位置。这是重要的，例如部分显示位于隧道弯曲部位时。在此情况下等距隔开的盒相对于凸出在半径更大或更小的曲线上会出现在不同的位置上。可以利用补偿弧长上的不同的PB值可以消除误差。
通过对值的集施加映射函数，可以移动任何特定显示盒的虚拟位置。当每个显示和各个帧(观者把帧觉察成恰好按顺序固定)对应时，这提供一种能使相对于车窗的显示位置跟随预定的时间函数的简单方法。
例如，为了移动显示的位置(为呈现给观者)，映射函数f(t)简单地是实际位置和虚拟位置之间的差并由下面的方程定义：
f(t)＝p(t)-P                   (7)
其中t是进入到图象序列中的时间，P是显示相对于车窗的额定位置，p(t)是作为t的函数的要求的位置。
接着通过对PB的值施加该函数以生成新的值P’B，得到：
P’B＝f(TB)+PB                 (8)
其中TB是和通过显示盒B呈现的帧关联的时间，其为：
TB＝B/F                        (9)
其中F是帧速率。
组合(8)和(9)：
P’B＝f(B/F)+PB                (10)
这样，通过简单地选择适当的映射函数f(t)并且利用步骤208的方程中的“虚拟”值P’B，该算法实现对得出的或期待的图象的任何操作。
图9示出依据本发明的显示系统，其包括由一组数字显示屏幕310-316构成的数字显示部件300，在这些屏幕上显示由一串帧320构成的图象。由于随时间顺序显示这些帧320，当由观者观看时这些帧320会出现组成移动画面。
在显示部件上顺序示出各个帧，并且每个顺序帧在显示部件300上的沿着乘客从中观看显示部件300的通过列车的运动方向相对于显示部件300上的前个帧的位置移动的位置中显示。每个帧相对于帧序列中的前一个帧的移动量是作为车速从而作为乘客从其观看显示部件的车窗的位置的函数决定的，由此当车辆通过显示部件300时车窗的位置和正示出的帧320的位置重合，车辆相对于每个顺序帧320的位置保持不变。
数字显示部件300由一个或更多的数字显示屏幕，例如LCD或TFT屏幕等构成。利用同时闪光显示数字显示屏幕300上的整个帧320的闪光灯组通过后照明在数字显示部件300上示出图象序列中的每个帧320。当车辆通过数字显示部件300时，图象序列中的每个帧沿数字显示部件300移动并且通过闪亮数字显示部件300的适当位置处的闪光灯显示，从而形成通过列车上的乘客观看的移动画面。
在图9示出的非限制性例子中，采用每秒22帧的最小帧速率。但是，容易理解可以选择任何偏好的最小帧速率。
在时间t＝1，帧320示出横跨数字显示屏幕310和311，其中屏幕310和311后面的灯闪光以显示帧320。在时间t＝2，图象序列中的下个帧320’显示在显示部件300上。但是不是和前一个帧一样示在显示部件300的相同位置上，下个帧320’沿显示部件300移动并且示在显示部件300上的和时间t＝2时车窗的位置相对应的位置上以横跨显示屏幕311、312、313，并利用311、312和313后面的灯闪光显示帧320。通过利用适当的检测器(未示出)检测车辆的位置和速度算出车窗在时间t＝2的位置，以便确定在何处显示帧320’从而帧320’会和新的车窗位置重合。同样，在时间t＝3和t＝4，分别相对于前面的帧320’和320”在适当移过的位置上分别示出图象序列中的下个帧320”和320，从而当分别显示时各个帧320”和320和显示时刻的通过车辆的车窗位置重合。
在图10中在通过列车的车厢车窗情况下，相对于要在不同时间t闪光的图象示出通过车辆的车窗位置。
当t＝0时，帧320示成横跨数字显示部件300的三个数字显示屏幕，从而帧320和通过列车的车厢340的车窗330的位置重合。图10中车厢340的车窗330之间的距离用“d”表示。如可看出那样，还在数字显示部件300上的横跨几个数字显示屏幕的位置上示出帧320，从而和车厢340的下个车窗330’重合。
通过闪光数个横跨整个帧的数字显示屏幕显示帧320。
在t＝45ms，列车相对于数字显示部件300移动，但是现在正显示的帧320(序列中的下个帧)定位成和车厢340的车窗330、330’的新位置重合。
类似地，在t＝90ms和t＝135ms，和车厢340的车窗330、330’的改变后的位置重合地显示帧。
在没有现有技术显示板的宽度/分离距离造成的限定帧速率的技术限制下，图象尺寸是由车窗尺寸以及离数字显示部件的距离决定的。在隧道中的列车的情况下，这典型地产生约1米高、1.8米宽的图象尺寸。采用现有技术的固定显示板尺寸情况下，这会要求最小车速超过140kph，以使通过列车上的乘客感觉移动画面。但是，相反，利用本发明的数字显示技术，每个数字显示屏幕存储几幅图象并且装入它们供根据需要显示。
保持最少每秒22帧等同于45ms的闪光间隔。当列车速度为10m/s(36kph)时，闪光间隔要求约为450mm。由于每个帧约为1.8m宽，当车窗通过时每个数字显示屏幕必须闪光3或4次。由于采用数字显示屏幕允许在列车通过时改变显示的帧，帧可以有效地在数字显示屏幕上占据重叠位置，从而对帧速率以及帧在数字显示屏幕内的位置提供控制，而利用现有技术的显示系统这是不可能的。
图11A和11B说明典型现有图象显示系统和依据本发明的显示系统之间的比较。
在图11A中示出现有技术显示系统，当列车的车厢340的车窗330通过显示板时显示图象的每个帧。仅当车窗330和下个显示板重合时显示序列中的下个帧。这样，列车必须保持在能每秒至少通过22个显示板的适当速度上，以便位于车厢340的车窗330处的乘客把帧序列感觉成连续、平稳的移动画面。t1、t2和t3表示为显示显示板上的每幅帧相继闪光之间的时间间隔，它们由列车的速度以及显示板的宽度和间隔决定。
相对比，图11B示出通过依据本发明的显示系统的数字显示部件的列车。由于每幅帧可以横跨多于一个的数字显示屏幕310，为了显示每个相继帧各次闪光之间的时间间隔不象图11A的现有技术系统中那样为了和下个数字显示屏幕重合受车窗330的移动的限制，替代地，相继闪光之间的时间间隔可以更短，从而如果列车以低速通过数字显示屏幕，和列车以较高速度行驶相比以更短的距离设置每个帧，由此对通过列车的乘客显示感觉到的连续平稳移动画面。
通过调整图象序列中相继帧的位置量以和通过列车的速度关联，乘客可以从通过列车的窗口感觉连续、平稳的移动画面。采用现有技术的图象显示技术这是不可能的，因为列车的速度必须快到使列车每秒至少通过22个显示板并且每块板的宽度必须足以显示其尺寸容易由通过列车的乘客容易看到的帧。相对比，即使列车减速到静止，本发明仍有效工作。
图12A说明在通过车辆的某些速度下可能出现的潜在问题，即在数字显示屏幕之间的边界处出现的空白段350变成易见的并且当空白段350反复出现在图象序列的相继帧320中的相同位置处时观者注意力会分散。
为了补偿这种觉察到的视觉现象，可以如图12B示出那样实现非线性帧速率。这样，相继帧320之间的时间间隔长度上不再是相同的。在图12B示出的例子中，帧320和320’之间的时间间隔缩短而帧320”和320之间的时间间隔拉长。这具有空白段的位置不再重复地出现在构成移动画面的一系列帧的相同位置上的结果。从而观者不会保持注意数字显示屏幕的边界并且可避免注意力分散。
有时，非线性帧速率的实现会因加大某些帧之间的时间间隔造成移动图象的闪烁并且因一些其它帧之间的时间间隔的缩小造成较亮的图象。这可以在二个相邻的用加大的时间间隔隔开的帧之间插入一个新帧补偿，如图12C中所示。这样，内插帧360在 t = 2 1 2 闪光，内插帧360和帧320’相同，但在数字显示部件300上位移以在帧360上屏幕间边界的位置和在帧320’上不同，帧360的内插图象的光强要比帧320’小。
在图12D中说明一种对非线性提高帧速率的替代方法，其涉及插入一个比帧320’的光强低的帧，但该帧360在和帧320’所中断的边界对应的位置处具有一条亮线。
可以独立地或者组合地应用这二个技术。
图12E示出帧360的光强，从中可以看出亮线相对于帧360的其余部分为高强度。但是，最佳结果是通过施加图12D中示出的在亮线和帧的其余部分之间存在光强梯度的强度分布达到的，而不是在亮线的边缘和帧360的其余部分之间存在光强上大的瞬间下降。在此方式下，观者觉察到的数字显示屏幕的边界为最小或者完全避免。
尽管参照附图中示出的各实施例说明了本发明的各个方面，应理解本发明不受这些确切实施例的限制，并且无须其它发明技巧和努力下可以实现各种改变和修改。例如，数字显示屏幕可以是单个连续的屏幕，在其上每个相继的帧相对前一个帧适当位移。这种情况会提供不必补偿相邻屏幕间的空白段的优点。

Claims (70)

1.一种图象显示系统，包括：
显示装置，用于沿车辆的路径显示一系列图象；
照明设备，用于短暂地照明各个图象；
至少一个检测器，用于输出对通过车辆的速度的反复测量结果；以及
控制装置，其设置成当车辆通过时根据车辆在所述路径上的位置的照明定时控制该照明设备以对图象相继照明；
其中该控制装置具有包括第一系统和第二系统的处理装置，第一系统设置成处理反复的速度测量结果以产生对车辆在所述路径上的位置的瞬时估计，而第二系统设置成从对车辆位置的瞬时估计得出照明定时。
2.权利要求1所述的图象显示系统，其中所述第一系统设置成实现对运动方程的一阶、二阶、三阶或更高阶的多项式求解。
3.权利要求2所述的图象显示系统，其中第一系统包括多个级联寄存器，其中包括设置成装入从所述反复速度测量结果得到的瞬时值的第一寄存器以及设置成装入表示车辆的瞬时位置的值的第二寄存器。
4.权利要求3所述的图象显示系统，其中所述第一系统还包括：用于相加所述第一和第二寄存器的瞬时值以便反复更新第二寄存器的装置，以及设置成在第二寄存器更新之前实现对所述加法装置的输出的时延作用的第三寄存器。
5.权利要求4所述的图象显示系统，其中第三寄存器的时延作用确定成至少每50微秒一次地周期更新第二寄存器。
6.权利要求4或5所述的图象显示系统，其中所述第一寄存器的瞬时值代表车辆在瞬时周期中行驶的距离。
7.权利要求6所述的图象显示系统，其中第一寄存器的瞬时值是测到的车速的标定值。
8.权利要求3至7中任一权利要求所述的图象显示系统，其中第一系统还包括设置成装入表示车辆的瞬时加速度的值的第四寄存器。
9.权利要求8所述的图象显示系统，其中所述用于相加的装置包括第一加法装置并且所述第一系统还包括用于相加所述第一和第四寄存器的瞬时值以便反复更新第一寄存器的第二装置，并且包括设置成在更新第一寄存器之前实现对第二加法装置的输出的时延作用的第五寄存器。
10.权利要求9所述的图象显示系统，其中第五寄存器的时延作用确定成至少每50微秒一次地周期更新第一寄存器。
11.权利要求9或10所述的图象显示系统，其中所述第四寄存器的瞬时值表示车辆在瞬时周期中的速度改变。
12.权利要求10所述的图象显示系统，当间接从属于权利要求5时，第三和第五寄存器是同步的并且实现相同的时延作用。
13.权利要求12所述的图象显示系统，其中第三和第五寄存器的时延或时钟周期小于20微秒。
14.上述任一权利要求所述的图象显示系统，其中所述检测器设置成操作上和所述控制装置异步。
15.上述任一权利要求所述的图象显示系统，其中所述第二系统设置成操作上和所述第一系统异步。
16.上述任一权利要求所述的图象显示系统，其中车辆包括多个车窗并且第二系统还设置成当各个图象和车窗位置重合时照明各个图象。
17.权利要求16所述的图象显示系统，其中第二系统设置成实时地使车辆在所述路径上的瞬时估计位置与和每个要照明的图象的位置相关的数据以及和车辆上的各个车窗的位置相关的数据进行比较。
18.权利要求17所述的图象显示系统，其中第二系统包括用于实时地反复识别通过各个显示图象的车辆的下个车窗的装置。
19.权利要求18所述的图象显示系统，其中每当每个图象和识别出的通过该图象的下个车窗的位置重合时，照明该图象。
20.权利要求18或19所述的图象显示系统，其中对每个图象当每次照明该图象时更新用来识别要识别的下个车窗的装置以便识别下个车窗。
21.权利要求18所述的图象显示系统，其中第二系统还设置成每次由所述第一系统更新车辆的瞬时位置估计时，对每个图象比较其相对于通过该图象的下个车窗的瞬时位置的相对位置。
22.权利要求17至21中任一权利要求所述的图象显示系统，其中第二系统配置成使和所述图象的位置关联的数据能够被处理，以控制图象序列各个部分中的各个图象的照明，从而相对于车辆这些不同部分的照明位置是不同的。
23.一种用于图象显示系统的控制系统，该图象显示系统设置成当车辆通过时短暂地照明布置在车辆路径上的一系列图象中的相继图象；所述控制系统包括：
用于接收来自至少一个设置成检测车辆的到达并提供对车速的反复测量结果的检测器的输出信号的装置；以及
控制装置，其设置成当车辆通过时按基于车辆在所述路径上的位置的照明定时控制照明设备从而相继地照明图象；
其中该控制装置具有包括第一系统和第二系统的处理装置，该第一系统设置成处理反复的速度测量结果以生成车辆沿所述路径的瞬时位置估计，而该第二系统设置成从车辆的瞬时位置估计得出照明定时。
24.一种控制图象显示系统的方法，该图象显示系统设置成当车辆通过时短暂地照明布置在车辆路径上的一系列图象中的相继图象；所述方法包括步骤：
当车辆接近沿所述路径布置的所述图象序列时检测车辆的到达；
确定车辆沿所述路径通过的速度；
处理反复的速度测量结果以生成车辆沿所述路径的瞬时位置估计；
当车辆通过时按基于车辆沿所述路径的所述瞬时位置的照明定时控制设置成相继照明各图象的照明设备。
25.权利要求24所述的方法，其中处理反复的速度测量结果的步骤包括在限定的时间周期上积分测到的速度以便确定车辆在该时间周期中行驶的距离。
26.权利要求25所述的方法，其中处理反复的速度测量结果的步骤包括对第一寄存器装入从所述反复速度测量结果得到值，以及周期地使第一寄存器的所述值和装着表示车辆在所述路径上的瞬时位置的值的第二寄存器的内容相加的步骤，从而利用车辆的瞬时位置周期地更新第二寄存器。
27.权利要求26所述的方法，其中确定车辆的测量速度的步骤以及确定车辆的瞬时位置的步骤是异步的。
28.权利要求25至27中任一权利要求所述的方法，还包括当车辆沿该路径通过时确定它的加速度的步骤以及处理反复的加速度测量结果的步骤，以便基于车辆的测量加速度和速度提供对所述瞬时位置的二阶估计。
29.权利要求28所述的方法，当直接或间接从属于权利要求26时，其中处理反复的加速度测量结果的步骤包括对另一个寄存器装入从所述反复的加速度测量结果得出的值以及周期地使所述另一个寄存器的所述值和所述第一寄存器的内容相加的步骤，从而用车辆的瞬时速度周期地更新第一寄存器。
30.权利要求24至29中任一权利要求所述的方法，还包括实时地对车辆在所述路径上的瞬时估计位置与和每个要照明的图象的位置相关的数据以及和车辆上的各个车窗的位置相关的数据进行比较的步骤。
31.权利要求30所述的方法还包括实时地反复识别将要通过各个显示图象的车辆的下个车窗的步骤。
32.权利要求31所述的方法，其中每当每个图象和识别出的要通过该图象的下个车窗的位置重合时，照明该图象。
33.权利要求31或32所述的方法，其中对于该图象序列中的每个图象，当每次照明该图象时更新通过该图象的下个车窗的识别。
34.权利要求31所述的图象显示系统，还包括每当更新车辆的瞬时位置估计时，对每个图象比较其相对于将通过该图象的下个车窗的瞬时位置的相对位置。
35.权利要求24至34中任一权利要求所述的方法，还包括处理和所述图象的位置相关的数据以控制图象序列各个部分中的各个图象的照明的步骤，从而相对于车辆这些不同部分的照明位置是不同的。
36.权利要求35所述的方法，其中处理和所述图象的位置相关的数据的步骤包括对所述图象位置数据应用含有一个或多个偏移值的映射函数的步骤以便相对于车辆移动各个部分的照明位置。
37.一种用于在沿车辆预定路径的一个或多个点处确定车辆的规定特征的到达的系统，该系统包括：
用于检测沿该路径在该点或每个点处车辆上的某特征的到达并产生检测信号的传感器装置；
用于存储表示该特征的检测时间的计时信号的计时装置；以及
用于把该或每个检测信号的持续时间和由该规定特征生成的预定阈持续时间进行比较的比较装置，从而判定该或每个计时信号的有效性。
38.权利要求37所述的系统，其中传感器装置包括多个沿车辆路径按预定间隔定位的传感器。
39.权利要求38所述的系统，还包括利用来自相邻传感器的有效计时信号确定车辆的速度的处理装置。
40.权利要求37至39中任一权利要求所述的系统，其中传感器装置包括光束传感器。
41.权利要求40所述的系统，其中传感器光束是单向的。
42.权利要求40所述的系统，其中传感器光束是双向的。
43.权利要求40至42中任一权利要求所述的系统，其中一旦车辆特征挡住光束生成检测信号。
44.权利要求40至42中任一权利要求所述的系统，其中一旦挡住之后不挡住光线生成检测信号。
45.权利要求37至44中任一权利要求所述的系统，其中该设备适于和在轨道上行驶的列车一起使用。
46.权利要求37至45中任一权利要求所述的系统，其中该规定的特征包括车辆的前端。
47.权利要求37至45中任一权利要求所述的系统，其中该规定的特征包括车辆的后端。
48.权利要求37至47中任一权利要求所述的系统，其中车辆包含多节车厢。
49.权利要求48所述的系统，其中规定特征包括车厢的后端或前端。
50.一种在沿车辆预定路径的一个或多个点处确定车辆的规定特征的到达的方法，其包括步骤：
检测沿该路径在该或每个点处车辆特征的到达并生成检测信号；
存储表示该特征的检测时间的计时信号；以及
基于知道通过该规定特征产生的检测信号使该或每个检测信号的持续时间和预定的阈持续时间比较，从而判定该或每个计时信号的有效性。
51.权利要求50所述的方法，其中车辆包括列车。
52.权利要求50或51所述的方法，其中规定特征包括车辆的前端或后端。
53.权利要求50至52中任一权利要求所述的方法，其中车辆包括多节车厢。
54.权利要求53所述的方法，其中规定特征包括车厢的后端或前端。
55.权利要求50至54中任一权利要求所述的方法，还包括对多个按预定距离隔开的点确定多个计时信号的有效性并且利用它们确定车辆的位置、速度和/或加速度的步骤。
56.一种显示系统，包括：能操作地显示图象的数字显示部件，能操作地产生指示带有车窗的车辆通过该显示部件的速度的速度信号的速度检测器，能操作地产生指示车辆相对于该显示部件的位置的位置信号的车辆检测器，以及连接成从该速度检测器接收表示车速的信号并从该车辆检测器接收表示车窗相对于该显示部件的位置的信号的处理装置，而且该处理装置能操作地在车辆经过该显示部件时沿该显示部件移动图象以使车窗位置和该显示部件上的图象位置重合。
57.依据权利要求56的显示系统，其中图象包括一系列构成电影序列的帧，其中该显示部件能操作成在该显示部件上相对于显示前一个帧的位置的由车辆通过该显示部件时的车速确定的一个位置上显示该序列中的下个帧，从而当顺序地显示每个帧时，显示部件上的每个帧的位置和车辆通过该显示部件时的车窗位置重合。
58.依据权利要求56或57的显示系统，其中车辆包括多个车窗从而该数字显示部件上显示的图象和车辆的各个车窗的位置重合。
59.依据权利要求56至58中任一权利要求的显示系统，其中该显示部件包括单个数字显示屏幕。
60.依据权利要求56至58中任一权利要求的显示系统，其中该显示部件包括多个数字显示屏幕。
61.依据权利要求60的显示系统，其中这些屏幕设置成基本彼此相邻。
62.依据权利要求61的显示系统，其中这些屏幕设置成相邻屏幕的邻边彼此毗连。
63.依据权利要求60至62中任一权利要求的显示系统，其中在该显示部件上使单个帧横跨多于一个显示屏幕地显示图象。
64.依据权利要求56至63中任一权利要求的显示系统，其中该数字显示屏幕包括一个LCD屏幕或一个TFT屏幕。
65.一种显示图象的方法，包括步骤：
提供可操作成在其上显示图象的数字显示部件；
提供可操作成产生指示车辆通过该显示部件的速度的速度信号的速度检测器；
提供可操作成产生指示该车辆相对该显示部件的位置的位置信号的车辆检测器；
提供和该速度检测器以及该车辆检测器连接的并可操作成接收指示车辆速度的信号以及指示车辆位置的信号的处理装置；
当车辆通过该显示部件时生成沿该数字显示部件移动图象的输出信号，从而车窗的位置和该数字显示部件上的图象的位置重合，其中通过背照明闪光显示图象。
66.依据权利要求65的方法，其中图象包括一系列构成电影序列的帧，其中系列中下一个帧相对于前一个帧显示的位置在显示部件上显示的位置由车辆通过显示部件时的车速决定，从而当顺序地显示每个帧时，显示部件上的每个帧的位置和车辆通过该显示部件时的车窗位置重合。
67.依据权利要求65或66的方法，其中该显示部件包括单个显示屏幕。
68.依据权利要求65或66的方法，其中该显示部件包括多个数字屏幕。
69.依据权利要求68的方法，其中这些屏幕设置成基本彼此相邻。
70.依据权利要求69的方法，其中这些屏幕设置成相邻屏幕的邻边彼此毗连。
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