DE2053465C3 - System for automatic target tracking through electronic correlation - Google Patents
System for automatic target tracking through electronic correlationInfo
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Description
daß eine Impulsfilter genannte Impulsabtrennschaltung zwischen der Abtastschaltung und den Speicherund Korrelationsschaltungen liegt und aus logischen Schaltungen zur Unterdrückung oder Beseitigung von impulsen kurzer vorbestimmter Dauer aus den zu verarbeitenden Impulszügen besteht.that a pulse filter called a pulse separator circuit between the sampling circuit and the storage and correlation circuits and consists of logic Circuits for the suppression or elimination of impulses of short predetermined duration from the ones to be processed There is impulse trains.
Hierdurch ist in vorteilhafter Wdse die Möglichkeit gegeben, Einfluß auf die Auswirkungen kleiner Einzelheiten auf die Arbeitsweise des Systems zu nehmen, die einen raschen Abfall der Korrelationsfunktion herbeiführen. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit, das jedem mit Schaltschwellen arbeitenden System zu eigene Abtasirauschen (d. h. das durch die Analog/Digital-Umsetzung hervorgerufene Rauschen) durch Unterdrückung der Impulse kurzer Dauer herabzusetzen. Insgesamt wird erreicht, daß sich dann, wenn das quantifizierte Signal, d.h. das digitale Signal, überwiegend breite Impulse, die großen Einzelheiten entsprechen, enthält, die Impulsselektion oder -unterdrückung wenig odi,r nicht auf die ICorrelationsergebnisse auswirkt. Wenn dagegen das Signal eine große Zahl von Impulsen enthält, die auf kleine Einzelheiten zurückgehen, können die kürzesten Impulse, die der Hauptgrund für eine rasche Dekorrelation sind, unterdrückt werden.This is an advantageous option given to influence the effects of small details on the functioning of the system, which cause a rapid decrease in the correlation function. Another advantage is the Possibility of having each system working with switching thresholds its own defrosting noise (i.e. through the analog / digital conversion caused noise) by suppressing the pulses shorter Reduce duration. Overall, it is achieved that when the quantified signal, i.e. the digital Signal, predominantly wide pulses that correspond to great detail, contains the pulse selection or suppression little odi, r does not affect the ICorrelation results. If on the other hand that Signal contains a large number of pulses that go back to small details, can be the shortest Pulses, which are the main reason for rapid decorrelation, are suppressed.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, daß das Impulsfilter positive und negative Impulse mit einer Dauer, die kleiner ist, als ein vorbestimmter Wert von /1 Abtastperioden und daher Einzelheiten geringer Größe entspricht, unterdrückt, und zwei gleiche in Serie geschaltete Schaltungen enthält, deren jede Impulse eines Bestimmten Vorzeichens unterdrückt und aus zwei Schieberegistern besteht, die im Takt der Abtastimipulse arbeiten und parallel mit einem Zustandsdetektor verbunden sind, der den Inhalt der η ersten Stufen des ersten Registers auf die η entsprechenden Stufen des zweiten Registers jedesmal dann überträgt, wenn dieser Inhalt aus η Werten der Binärziffer »1« besteht, wobei dem Serienausgang des zweiten Registers ein Inverter nachgeschaltet ist, das zu verarbeitende Digitalsignal an dem Serieneingang des ersten Schieberegisters anlegt und der Inverter der zweiten Schaltung das Ausgangssignal liefert.An advantageous embodiment of the system is characterized in that the pulse filter suppresses positive and negative pulses with a duration which is less than a predetermined value of / 1 sampling periods and therefore corresponds to details of small size, and contains two identical circuits connected in series each of which suppresses each pulse of a certain sign and consists of two shift registers that work at the rate of the sampling pulses and are connected in parallel to a state detector that transmits the content of the η first stages of the first register to the η corresponding stages of the second register each time, if this content consists of η values of the binary digit "1", whereby the series output of the second register is followed by an inverter that applies the digital signal to be processed to the series input of the first shift register and the inverter of the second circuit supplies the output signal.
Zweckmäßig läßt sich die Impulsdauer, unterhalb derer alle Impulse unterdrückt werden sollen und damit die Unterdrückung aller Einzelheiten unterhalb einer bestimmten Größe dadurch erreichen, daß das Impulsfilter einen elektronischen Schalter zur Auswahl von η zwischen dem niedrigsten Wert 2 und einem höchsten Wert, der maximal gleich der Stufenzahl ρ der Schieberegister ist, enthält, wobei dieser elektronische Schalter die Schaltungen der Zustandsdetektoren steuert.The pulse duration below which all pulses are to be suppressed can be expediently, and thus achieve the suppression of all details below a certain size by using the Impulse filter an electronic switch to select η between the lowest value 2 and one highest value, which is at most equal to the number of stages ρ of the shift register, contains, this electronic switch controls the circuitry of the condition detectors.
Das erfindungsgemäße System ist in der Zeichnung an Hand beispielsweise gewählter Ausführungsformen blockschaltbildmäßig und unter Zuhilfenahme erläuternder Signaldiagramme dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild des Verfolgungssystcms, das den Ort der Einfügung des Impulsfilters erkennen läßt,The system according to the invention is shown in the drawing using, for example, selected embodiments shown in block diagram form and with the aid of explanatory signal diagrams. It shows Fig. 1 is a block diagram of the tracking system which will recognize the location of the insertion of the pulse filter leaves,
Fig. 2 ein Bild eines beobachteten optischen Feldes, 2 shows an image of an observed optical field,
Fig. 3 das zugehörige Abtastdiagramm längs der Richtungen X bzw. A'l nach Fig. 2,3 shows the associated scanning diagram along the directions X or A'l according to FIG. 2,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Impulsfilters,4 shows a block diagram of an embodiment of the pulse filter,
Fig. 5 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Impulsfilters nach Fig. 4,FIG. 5 shows a pulse diagram to explain the mode of operation of the pulse filter according to FIG. 4,
Fig. 6 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Impulsfilters.6 is a circuit diagram of an embodiment of the pulse filter.
Fig. 1 der Zeichnung entspricht der Fig. 1 des Hauptpatents mit übereinstimmenden Bezugsziffern. Diese Figur läßt erkennet,, an welcher Stelle der Signalverarbeitungsschaltung das erfindungsgemäße Impulsfilter 9 eingefügt ist. Der opto-elektrische Wandler 1, der beispielsweise eine Vidicon-Röhre mit Objektiv L sein kann, liefert dem optischen Bild des beobachteten Feldes entsprechende elektrische Signale. Diese Signale gelangen an den Schaltungsblock 2, der am Ausgang einen Analog/Digital-Wandler 23 enthält, der das Impulsfilter 9 speist. Die Schaltungen 3 bis 4 dienen zur Bestimmung der Ablage und enthalten Speicher sowie einen Korrelator. Sie liefern ein Fehlersignal, das eine Funktion der Winkelablage ist und an der Nachführeinheit 5 anliegt. Der Träger 7 für den opto-elektrischen Wandler 1 ist mittels einer Trägheitsplattform 6 (Kreiselgerät) raumfest stabilisiert.Fig. 1 of the drawing corresponds to Fig. 1 of the main patent with matching reference numerals. This figure shows, at which point in the signal processing circuit the pulse filter 9 according to the invention is inserted. The opto-electrical converter 1, which can be, for example, a vidicon tube with an objective L , supplies electrical signals corresponding to the optical image of the observed field. These signals reach the circuit block 2, which contains an analog / digital converter 23 at the output, which feeds the pulse filter 9. The circuits 3 to 4 are used to determine the storage and contain memory and a correlator. They supply an error signal that is a function of the angular offset and is applied to the tracking unit 5. The carrier 7 for the opto-electrical converter 1 is stabilized in a spatially fixed manner by means of an inertial platform 6 (gyro device).
Im Impulsfilter 9 werden die digitalen Signale in der Weise verarbeitet, daß Impulse mit einer Dauer, die kleiner als eine vorbestimmte Zahl von η Ziffern oder Abtastperioden TH ist, unterdrückt werden. Die ImpuLe entsprechen kleinen abgetasteten Einzelheiten, die die digitale Verteilung bei einer Richtungsoder Winkelablage rasch ändern und demzufolge eine Dekorrelation erzeugen, die für das ordnungsgemäße Arbeiten des Systems schädlich ist.In the pulse filter 9, the digital signals are processed in such a way that pulses with a duration which is less than a predetermined number of η digits or sampling periods T H are suppressed. The pulses correspond to small scanned details which rapidly change the digital distribution in the event of a directional or angular deviation and consequently produce a decorrelation which is detrimental to the proper functioning of the system.
Wie die Fig. 2 und 3 erläutern, handelt es sich um zwei Arten von Einzelheiten. Fig. 2 stellt das angenommene Bild eines beobachteten Feldes dar. Die Achsen X, Y entsprechen der Verschiebung der Ziellinie. Die Abtastung des Bildes in Richtung von A" ergibt das digitale Signal 3-1 in Fig. 3, wo ein erster positiver Impuls kurzer Dauer der Einzelheit A entspricht, die geringe Abmessungen hat, isoliert auftritt und in bezug auf den mittleren Farbton des Hintergrundes einen Kontrast bildet. Ein zweiter breiterer positiver Impuls E entsprich! der Einzelheit C eines anvisierten Zieles. Die Einzelheit B bildet einen schwachen Kontrast in bezug auf den Hintergrund und liegt innerhalb des Zieles. Diese Einzelheit B wird durch einen »negativen« Impuls wiedergegeben, der eine kurzzeitige Unterbrechung des dem Ziel entsprechenden positiven Impulses darstellt, eine geringe Winkelablage, die die Abtastlinie A" nach ΛΊ gelangen läßt, führt zu einem digitalen Signal, in dem die kurzen Impulse der Einzelheiten A und B, welch letztere nun außerhalb der Abtastung liegen, nicht mehr auftreten. Lediglich der bei 3-2 dargestellte Impuls C bleibt bestehen. Seine Dauer ist eine Funktion der Änderungen der Abmessungen des Zieles von A' bei A'l und im allgemeinen können geringe Änderungen für eine geringe Winkelablage betrachtet werden. Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Rolle, die Einzelheiten geringer Abmessungen in der Signalverteilung spielen und lassen außerdem deren doppelte Polarität erkennen.As FIGS. 2 and 3 illustrate, there are two types of detail. Fig. 2 shows the assumed image of an observed field. The axes X, Y correspond to the displacement of the target line. Scanning the image in the direction of A "gives the digital signal 3-1 in Fig. 3, where a first positive pulse of short duration corresponds to the detail A , which is small in size, occurs in isolation and is one with respect to the mean hue of the background A second, wider positive impulse E corresponds to the detail C of an aimed target. The detail B forms a weak contrast with respect to the background and lies within the target. This detail B is represented by a "negative" impulse, the one represents brief interruption of the positive pulse corresponding to the target, a slight angular deviation, which allows the scan line A ″ to get to ΛΊ, does not lead to a digital signal in which the short pulses of the details A and B, which the latter are now outside of the scan, do not occur more. Only the pulse C shown at 3-2 remains. Its duration is a function of the changes in the dimensions of the target from A 'to A'l and, in general, small changes can be considered for small angular displacement. Figures 2 and 3 illustrate the role that small size details play in signal distribution and also reveal their dual polarity.
Das Impulsfilter dient folglich zur Beseitigung sowohl positiver als auch negativer kurzer Impulse einer bestimmten begrenzten Dauer. Die Unterdrückung geschieht in zwei Schritten, nämlich zunächst durch Unterdrückung der kurzen Impulse einer bestimmten Polarität und darauffolgend durch Beseitigung derjenigen der umgekehrten Polarität. Hierzu sind zwei identische Schaltungen vorgesehen, die miteinanderThe pulse filter is therefore used to eliminate both positive and negative short pulses certain limited duration. The suppression takes place in two steps, namely first through Suppression of short pulses of a certain polarity and then by eliminating those the reverse polarity. For this purpose, two identical circuits are provided, which are connected to each other
über Inverter, d.h. über das Vorzeichen des Signals umkehrende Schaltungen verbunden sind.via inverter, i.e. via the sign of the signal reversing circuits are connected.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Impulsfilters. Es enthält zwei gleichartige Digitalschaltungen 91 und 92. Jede der Digitalschaltungen besteht wie für die Digitalschaltung 91 in der Figur dargestellt, aus zwei Schieberegistern 910 und 911 mit ρ Stufen, einem Zustandsdetektor 912, der die Übergabestelle zwischen den beiden Schieberegistern bildet, und einem Inverter 913. Das digitale Signal SDl stammt aus dem Analog/Digital-Wandler 23 und liegt am Eingang des Schieberegisters 910. Die Schieberegister werden durch bei SH anliegende Schicbeimpulse im Takt der Abtastung gesteuert. Der Zustandsdetektor 912 dient zur Parallelübertragung des Inhaltes der η ersten Stufen des Schieberegisters 910 auf das Schieberegister 911, wenn dieser Inhalt des ersten Registers 910 aus /i Werten 1 besteht, wobei angenommen ist, daß die Zahl der für die Unterdrückung gewählten Binärziffern gleich /i ist, was heißt, daß positive Impulse mit einer Dauer zwischen 1 bis η - 1 Binäreinheiten unterdrückt werden.4 shows a block diagram of the pulse filter. It contains two similar digital circuits 91 and 92. As shown for the digital circuit 91 in the figure, each of the digital circuits consists of two shift registers 910 and 911 with ρ stages, a state detector 912, which forms the transfer point between the two shift registers, and an inverter 913 The digital signal SD1 comes from the analog / digital converter 23 and is at the input of the shift register 910. The shift registers are controlled by shift pulses present at S H in time with the sampling. The state detector 912 is used for the parallel transfer of the content of the η first stages of the shift register 910 to the shift register 911 if this content of the first register 910 consists of / i values 1, it being assumed that the number of binary digits selected for the suppression is / i is, which means that positive pulses with a duration between 1 to η - 1 binary units are suppressed.
Abhängig von der Art der Verfolgung und insbesondere den Unterscheidungskriterien zwischen dem Ziel und seiner Umgebung, kann die Zahl η verschiedene Werte aufnehmen. Zur Wahl von η dient der elektronische Schalter 93, der mit dem Zustandsdetektor verbunden ist und die Zahl der für die Verarbeitung ausgewählten bzw. verwendeten Stufen steuert. Der maximale Wert von η entspricht der Stufenzahl ρ eines Registers.Depending on the type of tracking and, in particular, the differentiation criteria between the target and its surroundings, the number η can accommodate different values. The electronic switch 93, which is connected to the state detector and controls the number of stages selected or used for processing, is used to select η. The maximum value of η corresponds to the number of stages ρ in a register.
Die Signaldiagramme SDl bis SDS in Fig. 5 veranschaulichen die Wirkungsweise des Impulsfilters. .SDl ist ein beispielsweise gewähltes digitales Signal. Die Zahl n = A gewählt. Das Signal 5D2 ist jenes, das sich nach der Unterdrückung der positiven Impulse mit einer Dauer von 1, 2 oder 3 Binäreinheiten am Ausgang des Registers 911 ergibt. Das Signal 5D3 entsteht durch Umkehrung der Polarität zufolge des Inverters 913. Eine gleichartige Verarbeitung in der Digitalschaltung 92 gestattet die Unterdrückung der negativen Impulse mit einer Dauer von 1, 2 oder 3 binären Einheiten im ursprünglichen Signal 5Dl. Das Ausgangssignal SDS liegt an den Schaltungen 3 zur Ablagebestimmung, wozu es gespeichert und elektronisch korreliert wird. Fig. 5 läßt weiter erkennen, daß jede Verarbeitung eine zeitliche Verzögerung von ρ Perioden des Taktes T11 mit sich bringt. Im Beispiel ist angenommen, daß η = ρ,so daß die gesamte zeitliche Verschiebung zwischen 5Dl und 5D2 2pT„ betragt. Diese konstante Verzögerung stört die Arbeitsweise nicht, da sie sich in gleicher Weise auf dasThe signal diagrams SD1 to SDS in FIG. 5 illustrate the mode of operation of the pulse filter. .SDl is a digital signal chosen for example. The number n = A chosen. The signal 5D2 is that which results after the suppression of the positive pulses with a duration of 1, 2 or 3 binary units at the output of the register 911. The signal 5D3 is produced by reversing the polarity as a result of the inverter 913. Similar processing in the digital circuit 92 allows the suppression of the negative pulses with a duration of 1, 2 or 3 binary units in the original signal 5D1. The output signal SDS is applied to the circuits 3 for storage determination, for which purpose it is stored and electronically correlated. FIG. 5 also shows that every processing brings about a time delay of ρ periods of the clock T 11. In the example it is assumed that η = ρ, so that the total time shift between 5D1 and 5D2 is 2pT " . This constant delay does not interfere with the operation, as it affects the
ίο gespeicherte Signal und auf das augenblickliche Signal auswirkt und demzufolge das Korrelationsergebnis nicht ändert.ίο stored signal and on the current signal and consequently does not change the correlation result.
Fig. 6 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels des Impulsfilters. Der Zustandsdetektor und der elektronische Schalter bestehen aus logischen Schaltungen, nämlich UND-Gliedern, ODER-Gliedern und Invertern. Der Wahlschalter 931 wird von Hand auf den vorher gewählten Wert η eingestellt. In der Stellung η = 4 beispielsweise entsteht die Verteilung 000011 ...11 an den ρ Eingängen des UND-Gliedes 9120 bei Abwesenheit des Signals 5Dl. Wenn der Inhalt der Stufen 1 bis 4 des Schieberegisters 910 die Form 1111 hat, so wechselt das Ausgangssignal des UND-Gliedes 9120 von Null nach eins und mittels der/;-l nachgeschalteten UND-Glieder wird dieser Inhalt parallel auf die vier ersten Stufen des Schieberegisters 911 übertragen. Auf diese Weise sind Impulse mit einer Dauer, die kleiner als 4 Binäreinheiten ist. in dem am Ausgang des Schieberegisters 911 wiedergewonnenen Signal D52 unterdrückt.Fig. 6 shows the circuit of an embodiment of the pulse filter. The state detector and the electronic switch consist of logic circuits, namely AND gates, OR gates and inverters. The selector switch 931 is set manually to the previously selected value η . In the position η = 4, for example, the distribution 000011 ... 11 arises at the ρ inputs of the AND element 9120 in the absence of the 5Dl signal. If the content of stages 1 to 4 of the shift register 910 has the form 1111, the output signal of the AND element 9120 changes from zero to one and, by means of the /; - l downstream AND elements, this content is transferred in parallel to the first four stages of the Transfer register 911. This way there are pulses with a duration that is less than 4 binary units. suppressed in the signal D52 recovered at the output of the shift register 911.
Das Impulsfilter oder ein Teil desselben, wie die Digitalschaltungen 91 oder 92, können in Verbindung mit logischen Subtrahierschaltungen zur Durchführungeiner digitalen Filterung oder Selektion verwendet werden, bei der die Impulsdauer der abzutrennenden oder zu unterdrückenden Impulse zwischen einem unteren und einem oberen Wert oder nur oberhalb eines unteren Wertes liegt. Im ersten Fail führt dies zur Beseitigung von solchen Impulsen des zu verarbeitendcn Signals, deren Dauer zwischen zwei bestimmten Werten ii, und ν, liegt, im anderen Fall zur Unterdrückung von Impulsen, deren Dauer über einem gewählten Wert /1, liegt.The pulse filter or part of it, like the Digital circuits 91 or 92 can be used in conjunction with logic subtraction circuits to perform a digital filtering or selection can be used, in which the pulse duration of the to be separated or pulses to be suppressed between a lower and an upper value or only above of a lower value. In the first case, this leads to the elimination of such impulses from the processors Signal, the duration of which lies between two specific values ii, and ν, in the other case for suppression of pulses whose duration is longer than a selected value / 1.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR80381A FR1504656A (en) | 1966-10-18 | 1966-10-18 | Direct vision optical tracking system using electronic correlation and automatic servoing |
FR6938445A FR2073230A6 (en) | 1966-10-18 | 1969-11-07 | |
FR6938445 | 1969-11-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2053465A1 DE2053465A1 (en) | 1971-05-13 |
DE2053465B2 DE2053465B2 (en) | 1976-05-06 |
DE2053465C3 true DE2053465C3 (en) | 1976-12-16 |
Family
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