RU2284552C2

RU2284552C2 - Device for automatic guidance of object of tracking

Info

Publication number: RU2284552C2
Application number: RU2004114564/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Герасимов (RU); Владимир Павлович Герасимов; Григорий Геннадьевич Косарев (RU); Григорий Геннадьевич Косарев; Валентина Александровна Каракулько (RU); Валентина Александровна Каракулько; Иван Иванович Верменников (RU); Иван Иванович Верменников
Original assignee: Владимир Павлович Герасимов; Григорий Геннадьевич Косарев; Валентина Александровна Каракулько; Иван Иванович Верменников
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2006-09-27
Also published as: RU2004114564A

Abstract

FIELD: two-dimensional TV tracking systems; TV sight systems; systems for finding direction or deflection against preset direction.

SUBSTANCE: device for automatic guidance of object of tracking has video amplifier, threshold unit, standard pulse oscillator, delay line, control unit, recording unit, reference image memorizing unit. Four multipliers, four lower frequency filters, two subtraction units, two amplifiers with automatic adjustment of amplification, unit for measuring reference image package length along Y channel.

EFFECT: formation of linear direction finding characteristics; improved precision of mismatch definition; improved efficiency of operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области двумерных телевизионных следящих систем, а именно к телевизионным прицельным системам.The invention relates to the field of two-dimensional television tracking systems, namely to television sighting systems.

Известно устройство для автоматического сопровождения объекта слежения с двумя независимыми идентичными каналами вычисления рассогласований U_Δy и U_Δz, состоящее из видеоусилителя, порогового устройства, генератора стандартных импульсов, линии задержки, блока записи, блока памяти эталонного изображения, четырех умножителей, умножающих текущее изображение с эталоном, сдвинутым на ±τ по строке и на ±Т по кадру, четырех фильтров, двух вычитателей и двух усилителей с автоматической регулировкой усиления, при этом аналоговый вход видеоусилителя является входом устройства, входом порогового устройства является выход видеоусилителя, входом генератора стандартных импульсов является выход порогового устройства, входом линии задержки является выход генератора стандартных импульсов, на вход блока управления поступают синхронизирующие импульсы, входами блока записи являются выход блока управления и первый выход линии задержки, входом блока памяти эталонного изображения является выход блока записи, первыми входами первого, второго, третьего и четвертого умножителей являются соответствующие выходы блока памяти эталонного изображения и вторыми входами - второй выход линии задержки, входами первого, второго, третьего и четвертого фильтров низких частот являются выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей соответственно, входами первого вычитателя являются выходы первого и второго фильтров низких частот, входами второго вычитателя - выходы третьего и четвертого фильтров низких частот, входами первого и второго усилителей с автоматической регулировкой усиления являются выходы первого и второго вычитателей соответственно, выходы усилителей с автоматической регулировкой усиления являются выходами устройства, сигналы с которых поступают на приводы следящей системы для устранения рассогласования [1].A device for automatically tracking a tracking object with two independent identical channels for calculating the mismatch U _Δy and U _Δz , consisting of a video amplifier, a threshold device, a standard pulse generator, a delay line, a recording unit, a memory block of a reference image, four multipliers that multiply the current image with a reference shifted by ± τ per line and ± T per frame, four filters, two subtractors and two amplifiers with automatic gain control, while the analog video input The amplifier is the input of the device, the input of the threshold device is the output of the video amplifier, the input of the standard pulse generator is the output of the threshold device, the input of the delay line is the output of the standard pulse generator, synchronizing pulses are received at the input of the control unit, the inputs of the recording unit are the output of the control unit and the first output of the delay line , the input of the memory block of the reference image is the output of the recording block, the first inputs of the first, second, third and fourth multipliers are I correspond to the outputs of the memory block of the reference image and the second inputs are the second output of the delay line, the inputs of the first, second, third and fourth low-pass filters are the outputs of the first, second, third and fourth multipliers, respectively, the inputs of the first subtractor are the outputs of the first and second low-pass filters , the inputs of the second subtractor are the outputs of the third and fourth low-pass filters, the inputs of the first and second amplifiers with automatic gain control are the outputs of the first and second th subtractors, respectively, the outputs of amplifiers with automatic gain control device are output, signals are supplied to drive servo system to correct the error [1].

Параметр τ - длина импульса, формируемого генератором стандартных импульсов, является постоянной величиной и правильно учитывается разностной схемой, поэтому пеленгационная характеристика (дифференциальная корреляционная функция) в канале Z является линейной и рассогласование вычисляется без ошибок. Линейная пеленгационная характеристика (дифференциальная корреляционная функция K_диф(τ)) в канале Y (фиг.2.б, поз.6) имеет место только при равенстве длины Т пакета импульсов растрового изображения контура объекта слежения гипотетическому значению T₀.The parameter τ, the length of the pulse generated by the standard pulse generator, is a constant value and is correctly taken into account by the difference scheme, therefore, the direction-finding characteristic (differential correlation function) in channel Z is linear and the mismatch is calculated without errors. A linear direction-finding characteristic (differential correlation function K _diff (τ)) in channel Y (Fig.2.b, pos.6) takes place only when the length T of the pulse packet of the raster image of the contour of the tracking object is hypothetically equal to T ₀ .

Недостатком известного устройства является ошибка в определении величины рассогласования по каналу Y, возникающая вследствие гипотезы о постоянстве параметра Т - длины пакета импульсов растрового изображения поперек строк - по каналу Y. Реально параметр Т изменяется в зависимости от угла у наклона контура объекта слежения к телевизионной строке (фиг.4). Пренебрежение изменением параметра Т длины пакета импульсов и дальнейший сдвиг эталонов по кадру на фиксированное гипотетическое значение Т₀ может привести к несоответствию реальной пеленгационной характеристики гипотетической (линейной) и, как следствие, к неправильному определению величины рассогласования по кадру (оси Y). При длине пакета импульсов меньше гипотетического Т₁<Т₀ (фиг.4.а) в реальной пеленгационной характеристике появляется зона нечувствительности (фиг.2.а, поз.6). При превышении реальной длины пакета импульсов T₂ гипотетического значения Т₀ (фиг.4.в) пеленгационная характеристика имеет кусочно-непрерывный вид (фиг.2.в, поз.6).A disadvantage of the known device is an error in determining the value of the mismatch on channel Y, which arises due to the hypothesis that the parameter T is constant - the length of the pulse packet of the raster image across the lines - along channel Y. Actually, the parameter T changes depending on the angle at the slope of the tracking object to the television line ( figure 4). Neglecting the change in the parameter T of the pulse packet length and the further shift of the standards in the frame by a fixed hypothetical value of T ₀ can lead to a mismatch between the real direction-finding characteristic of the hypothetical (linear) and, as a result, to the incorrect determination of the size of the mismatch over the frame (Y axis). When the pulse packet length is less than the hypothetical T ₁ <T ₀ (Fig. 4.a), a dead band appears in the real direction finding characteristic (Fig. 2.a, pos.6). When exceeding the actual length of the pulse train T ₂ hypothetical values of T ₀ (Fig.4.v) direction finding characteristic has a piecewise continuous form (Fig.2.v, pos.6).

Технической задачей изобретения является учет изменения параметра Т длины пакета импульсов при формировании сдвинутых по каналу Y эталонов изображения, что позволит получать линейную пеленгационную характеристику по каналу Y.An object of the invention is to take into account changes in the parameter T of the pulse packet length during the formation of image standards shifted along channel Y, which will make it possible to obtain a linear direction-finding characteristic along channel Y.

Решение технической задачи изобретения заключается в том, что в устройстве для автоматического сопровождения объекта слежения, содержащем видеоусилитель, аналоговый вход которого является входом устройства, пороговое устройство, входом которого является выход видеоусилителя, генератор стандартных импульсов, входом которого является выход порогового устройства, линию задержки, входом которой является выход генератора стандартных импульсов, блок управления, на вход которого поступают синхронизирующие импульсы, блок записи, входами которого являются выход блока управления, по командам которого производится перезапись эталонного изображения, и первый выход линии задержки, блок памяти эталонного изображения, выполненный с возможностью формирования сдвинутых на фиксированные величины ±T и ±τ эталонов изображения по каналам Y и Z соответственно, где параметр Т - длина пакета импульсов эталонного изображения по каналу Y, а параметр τ - длина импульса по каналу Z, формируемого генератором стандартных импульсов, входом которого является выход блока записи, первый, второй, третий и четвертый умножители, первыми входами которых являются соответствующие выходы блока памяти эталонного изображения и вторыми входами - второй выход линии задержки, первый, второй, третий и четвертый фильтры низких частот, входами которых являются выходы первого, второго, третьего и четвертого умножителей соответственно, первый и второй вычитатели, входами первого вычитателя являются выходы первого и второго фильтров низких частот, входами второго вычитателя - выходы третьего и четвертого фильтров низких частот, первый и второй усилители с автоматической регулировкой усиления, входами которых являются выходы первого и второго вычитателей соответственно, выходы усилителей с автоматической регулировкой усиления являются выходами устройства, сигналы с которых поступают на приводы следящей системы для устранения рассогласования, дополнительно имеется блок измерения параметра Т - длины пакета импульсов эталонного изображения по каналу Y, вход которого соединен с выходом блока записи, а выходом является второй вход блока памяти эталонного изображения, выполненный с возможностью формирования сдвинутых эталонов изображения по каналу Y на изменяемую величину ±T.The solution to the technical problem of the invention is that in a device for automatically tracking a tracking object containing a video amplifier, the analog input of which is the input of the device, a threshold device, the input of which is the output of a video amplifier, a standard pulse generator, the input of which is the output of the threshold device, a delay line, the input of which is the output of the standard pulse generator, a control unit, the input of which receives synchronizing pulses, a recording unit, inputs to The output of the control unit, whose commands overwrite the reference image, and the first output of the delay line, the reference image memory block, configured to generate image standards shifted by fixed values ± T and ± τ along channels Y and Z, respectively, where parameter T is the pulse packet length of the reference image along channel Y, and the parameter τ is the pulse length along channel Z formed by a standard pulse generator, the input of which is the output of the recording unit, first, second, tr the third and fourth multipliers, the first inputs of which are the corresponding outputs of the memory block of the reference image and the second inputs are the second output of the delay line, the first, second, third and fourth low-pass filters, the inputs of which are the outputs of the first, second, third and fourth multipliers, respectively, the first and the second subtractor, the inputs of the first subtractor are the outputs of the first and second low-pass filters, the inputs of the second subtracter are the outputs of the third and fourth low-pass filters, the first and second amplifiers amplifiers with automatic gain control, the inputs of which are the outputs of the first and second subtracters, respectively, the outputs of amplifiers with automatic gain control are the outputs of the device, the signals from which are fed to the drives of the tracking system to eliminate the mismatch, in addition there is a unit for measuring the parameter T - pulse packet length of the reference image on channel Y, the input of which is connected to the output of the recording unit, and the output is the second input of the reference image memory block, made standards to generate the shifted image for Y on the channel variable quantity ± T.

Существенным отличительным признаком, отраженным в формуле изобретения, является элемент устройства - блок измерения параметра Т (длины пакета импульсов эталонного изображения поперек строк).An essential distinguishing feature reflected in the claims is the element of the device - the unit for measuring the parameter T (length of the pulse packet of the reference image across the lines).

Технический результат изобретения достигнут за счет учета изменения параметра Т - длины пакета импульсов эталонного изображения поперек строк за счет использования нового блока и новых связей в схеме устройства.The technical result of the invention is achieved by taking into account the change in the parameter T - the length of the pulse packet of the reference image across the lines due to the use of a new block and new connections in the device circuit.

Структурная схема системы слежения представлена на фиг.1; на фиг.2 - графики, иллюстрирующие формирование пеленгационной характеристики следящей системы по каналу Y; на фиг.3 - развертка телевизионного сигнала, снимаемого с генератора стандартных импульсов; на фиг.4 - развертка телевизионного сигнала после квантования по времени, снимаемого с линии задержки.The structural diagram of the tracking system is presented in figure 1; figure 2 - graphs illustrating the formation of the direction-finding characteristics of the tracking system along channel Y; figure 3 is a scan of a television signal taken from a standard pulse generator; figure 4 - scan of a television signal after quantization in time taken from the delay line.

Описание устройства.Description of the device.

Видеосигнал с видикона поступает на видеоусилитель 1 и далее на пороговое устройство 2, с порогового устройства бинарное изображение поступает на генератор стандартных импульсов 3; приведенное к импульсам одинаковой длительности контурное изображение подается на линию задержки 4, откуда поступает в блок записи 5 и на четыре умножителя 9, 10, 11, 12; блок записи 5 по командам блока управления 6 периодически выдает изображение для перезаписи эталона в блок памяти 8 и в блок измерения параметра Т 7 для определения длины пакета импульсов по каналу Y, который подается в блок памяти 8 и учитывается при формировании сдвинутых эталонных изображений по каналу Y; в четырех умножителях 9, 10, 11, 12 сдвинутые на величины ±Т и ±τ опорные изображения умножаются на текущее изображение, поступающее с линии задержки 4; результаты умножения интегрируются в фильтрах низких частот 13, 14, 15, 16 и подаются на вычитатели 17, 18, с которых сигнал, пропорциональный сдвигу текущего изображения относительно эталонного, поступает на усилители с автоматической регулировкой усиления 19, 20 и далее на привод следящей системы для устранения рассогласования.The video signal from the vidicon is sent to the video amplifier 1 and then to the threshold device 2, from the threshold device, the binary image is sent to the standard pulse generator 3; reduced to pulses of the same duration, the contour image is fed to the delay line 4, from where it enters the recording unit 5 and four multipliers 9, 10, 11, 12; the recording unit 5 according to the commands of the control unit 6 periodically provides an image for overwriting the standard in the memory unit 8 and in the measuring unit of the parameter T 7 to determine the length of the pulse packet on channel Y, which is fed to the memory unit 8 and taken into account when generating the shifted reference images on channel Y ; in four multipliers 9, 10, 11, 12, the reference images shifted by values of ± T and ± τ are multiplied by the current image coming from the delay line 4; The multiplication results are integrated in low-pass filters 13, 14, 15, 16 and fed to subtractors 17, 18, from which a signal proportional to the shift of the current image relative to the reference is fed to amplifiers with automatic gain control 19, 20 and then to the servo system drive for eliminate the mismatch.

Устройство работает следующим образом. Видеосигнал с видикона через видеоусилитель 1 поступает на пороговое устройство 2, на выходе которого формируется бинарный сигнал: единица, если видеосигнал больше порогового значения, нуль, если меньше. С выхода порогового устройства 2 бинаризированное изображение объекта слежения подается на генератор стандартных импульсов 3, на выходе которого формируются импульсы с одинаковой длительностью τ, равной периоду следования синхронизирующих импульсов. В результате формируется контур объекта слежения (фиг.3). Линия задержки τ_u/2 4 компенсирует систематический сдвиг кадра памяти за счет квантования по времени, кроме того, логическим умножением импульсов контура объекта слежения и синхронизирующих импульсов производится оцифровывание изображения (фиг.4). В результате изображение f_meк(t) получается с растровыми искажениями в виде пакетов импульсов с постоянной шириной τ и переменной длиной Т, зависящей от угла наклона γ контура объекта слежения к телевизионной строке. Блок записи 5 по командам блока управления 6 периодически производит перезапись эталонного изображения. С выхода блока записи 5 изображение в виде массива нулей и единиц поступает в блок памяти 8, где хранится в виде опорного (эталонного) изображения f_on(t) (фиг.2, поз.1), и в блок измерения параметра T7, где происходит измерение параметра T - длины пакета импульсов подсчетом их количества в пакете. Значение измеренного параметра Т используется при сдвиге опорного изображения на величины ±T по кадру (фиг.2.б, поз.2, 3), таким образом достигается адаптация системы слежения к изменению угла наклона контура объекта слежения и построение линейной пеленгационной характеристики по каналу Y. Принцип формирования пеленгационной характеристики одинаков для обоих каналов Y и Z. Сдвинутые в блоке памяти 8 на ±Т измеренную величину параметра Т по каналу Y и на ±τ постоянную величину параметра τ по каналу Z опорные (эталонные) изображения f_on(t+T), f_on(t-T) и f_on(t+τ), f_on(t-τ) в четырех умножителях 9, 10, 11, 12 умножаются на обработанное аналогично опорному текущее изображение f_meк(t) с выхода линии задержки τ_u/2 4. Фильтры низких частот (ФНЧ) 13, 14, 15, 16 производят суммирование результатов произведения, тем самым вычисляют корреляционные функции K₁(τ)=Σf_on(t-T)f_meк(t), K₂(τ)=Σf_on(t+T)f_meк(t) в канале Y (фиг.2.б, поз.4, 5) и K₁(τ)=Σf_on(t-τ)f_meк(t), K₂(τ)=Σf_on(t+τ)f_meк(t) в канале Z. Вычитатели 17, 18 реализуют дифференциальный принцип вычисления рассогласований, вычисляя дифференциальные корреляционные функции К_диф(τ)=К₂(τ)-К₁(τ) в канале Y (фиг.2.б, поз.6) и в канале Z, тем самым формируя пеленгационные характеристики. Сигналы, пропорциональные рассогласованию, поступают на усилители с автоматической регулировкой усиления 19, 20, с выхода которых поступают на исполнительные устройства для устранения рассогласования.The device operates as follows. The video signal from the vidicon through the video amplifier 1 is fed to the threshold device 2, the output of which is generated a binary signal: one, if the video signal is greater than the threshold value, zero if less. From the output of the threshold device 2, a binarized image of the tracking object is fed to a standard pulse generator 3, at the output of which pulses are generated with the same duration τ equal to the period of the synchronizing pulses. As a result, a contour of the tracking object is formed (Fig. 3). The delay line τ _u / 2 4 compensates for the systematic shift of the memory frame due to time quantization, in addition, the image is digitized by logical multiplication of the pulses of the tracking object loop and synchronizing pulses (Fig. 4). As a result, the image f _mek (t) is obtained with raster distortion in the form of pulse packets with a constant width τ and a variable length T, depending on the angle of inclination γ of the contour of the tracking object to the television line. The recording unit 5 by the commands of the control unit 6 periodically overwrites the reference image. From the output of the recording unit 5, the image in the form of an array of zeros and ones goes to the memory unit 8, where it is stored in the form of a reference (reference) image f _on (t) (Fig. 2, item 1), and to the unit for measuring the parameter T7, where the parameter T is measured - the length of the packet of pulses by counting their number in the packet. The value of the measured parameter T is used when shifting the reference image by ± T per frame (Fig.2.b, pos.2, 3), thus achieving adaptation of the tracking system to a change in the angle of inclination of the contour of the tracking object and the construction of a linear direction-finding characteristic for channel Y The principle of forming the direction-finding characteristic is the same for both channels Y and Z. The measured value of the parameter T shifted in the memory block 8 by ± T and the constant parameter τ along the channel Z are ± T reference images (reference) images f _on (t + T ), f _on (tT) and f _on (t + τ), f _on (t-τ) in four multipliers 9, 10, 11, 12 are multiplied by the processed current image f _mek (t) processed similarly to the reference image from the output of the delay line τ _u / 2 4. Low-pass filters (LPF) 13, 14, 15, 16 summarize the results of the product, thereby calculating the correlation functions K ₁ (τ) = Σf _on (tT) f _mek (t), K ₂ (τ) = Σf _on (t + T) f _mek (t) in channel Y (Fig.2.b, pos. 4, 5) and K ₁ (τ) = Σf _on (t-τ) f _mek (t), K ₂ (τ) = Σf _on ( t + τ) f _mek (t) in the channel Z. subtracters 17, 18 implement the principle of calculating a differential mismatches, differential calculating _differential correlation function R (τ) = K ₂ (τ) -K ₁ (τ) in kan le Y (fig.2.b, item 6), and Z in the channel, thereby forming the DF performance. Signals proportional to the mismatch are fed to amplifiers with automatic gain control 19, 20, from the output of which they go to actuators to eliminate the mismatch.

Источник информацииThe source of information

1. Комплексная прицельно-навигационная система ПНС-24М / Под ред. Ганулича А.К., Сидорина В.М., ч.II. Лазерно-телевизионная прицельная система «Кайра-24». М: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1980, с.60-67 (прототип).1. Integrated sighting and navigation system PNS-24M / Ed. Ganulich A.K., Sidorina V.M., part II. Laser-television sighting system "Kaira-24." M: VVIA them. prof. N.E. Zhukovsky, 1980, S. 60-67 (prototype).

Claims

A device for automatically tracking a tracking object containing a video amplifier, the analog input of which is the input of the device, a threshold device, the input of which is the output of the video amplifier, a standard pulse generator, the input of which is the output of a threshold device, a delay line, the input of which is the output of the standard pulse generator, control unit , the input of which receives synchronizing pulses, a recording unit, the inputs of which are the output of the control unit, the commands of which the reference image is overwritten, and the first output of the delay line, the reference image memory block, is configured to generate image standards shifted by fixed values ± T and ± τ on channels Y and Z, respectively, where parameter T is the pulse packet length of the reference image on channel Y and the parameter τ is the pulse length along the channel Z formed by the standard pulse generator, the input of which is the output of the recording unit, the first, second, third and fourth multipliers, the first inputs of which are the corresponding outputs of the memory unit of the reference image and the second inputs are the second output of the delay line, the first, second, third and fourth low-pass filters, the inputs of which are the outputs of the first, second, third and fourth multipliers, respectively, the first and second subtracters, the inputs of the first subtractor are the outputs the first and second low-pass filters, the inputs of the second subtractor are the outputs of the third and fourth low-pass filters, the first and second amplifiers with automatic gain control, the inputs of which are the outputs of the first and second subtracters, respectively, the outputs of amplifiers with automatic gain control are the outputs of the device, the signals from which are fed to the drives of the tracking system to eliminate the mismatch, characterized in that it additionally has a unit for measuring the parameter T - the burst length of the reference image along the channel Y, the input of which is connected to the output of the recording unit, and the output is the second input of the memory block of the reference image, configured to form shifted reference the image on channel Y by a variable value ± T.