Способ и устройство формирования на экране индикатора радиолокационной станции трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей

 

Предлагаемые способ и устройство формирования на экране индикатора радиолокационной станции (РЛС) трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей относятся к области индикаторов обзорных РЛС. Сущность изобретения заключается в создании на экране индикатора РЛС трехмерного многоцветного изображения пространственных целей, таких как корабль, судно, участок берега и т.п. При этом обеспечивается воспроизведение на экране цветного индикатора многоцветного и многоступенчатого по высоте изображения цели, обеспечивающее раздельное отображение близко расположенных целей или перекрывающих друг друга участков береговой черты в виде удаляющегося каскада частично перекрывающих друг друга подобных разноцветных изображений. На экране черно-белого индикатора вместо цветных ступеней по высоте цели воспроизводятся полосы и многоступенчатые изображения различной степени яркости. Достигаемым техническим результатом является обеспечение раздельного отображения близкорасположенных целей или перекрывающих друг друга участков береговой черты. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области радиолокационной техники, в частности к области электронных индикаторных устройств обзорных радиолокационных станций (РЛС), в частности индикаторных устройств судовых навигационных РЛС.

Уровень техники

Для визуального наблюдения за обнаруженными целями в РЛС используются электронные индикаторные устройства. В связи с этим, индикатор является оконечным устройством РЛС, обеспечивающим оператора РЛС визуальной информацией об обнаруженных станцией целях.

На экране индикатора РЛС воспроизводятся все сигналы, принятые антенной РЛС, усиленные приемным устройством и выделенные системой обработки сигналов. Задачей аппаратуры обработки РЛС и оператора, ведущего наблюдение за целями на экране индикатора, является тщательный анализ всей воспроизведенной на экране информации с целью выделения полезных сигналов о целях на фоне помех. После этого оператором решается вторая задача - определение дальности до цели, направления на цель, а также определение других характеристик цели - направления и скорости движения цели, типа и размеров цели и др.

В настоящее время известен трехмерный индикатор радиолокационной станции по патенту Российской Федерации от 30.07.98 г. №2140091. Основным устройством указанного трехмерного индикатора, рассматриваемого нами в качестве прототипа предлагаемого устройства, является преобразователь “амплитуда-длительность”. Индикатор-прототип с указанным устройством представляет собой индикатор азимут-дальность с отображением третьей координаты - амплитуды видеоимпульса в виде светящейся линии длиной, пропорциональной амплитуде видеоимпульса, начинающейся в месте расположения облучаемого участка цели по направлению и по дальности и направленной в сторону увеличения дальности, причем совокупность указанных светящихся линий-отметок от различных участков протяженной цели соответствует радиолокационному образу цели, приближенно соответствующему ее визуальному образу.

Укрупненный состав предложенного в указанном патенте трехмерного индикатора можно представить в виде следующих трех блоков:

- электронно-лучевой трубки с обслуживающими устройствами и цепями, включающими неподвижную отклоняющую систему, каналы развертки по азимуту и по дальности, канал подсвета прямого хода азимутальной развертки, цепи питания и управления режимом трубки, а также схемы формирования служебной информации и смеситель видеоинформации;

- видеоусилителя;

- преобразователя амплитуда - длительность.

Основной особенностью индикатора-прототипа является использование в нем преобразователя амплитуда-длительность, вход которого соединен с выходом видеоусилителя, а выход - с сигнальным входом блока электронно-лучевой трубки с обслуживающими устройствами и цепями.

Описанный прототип предлагаемого устройства имеет ряд недостатков.

Схема индикатора-прототипа рассчитана на функционирование в системе черно-белого изображения, тогда как в современных индикаторах РЛС используются в основном цветные индикаторы. Для использования в индикаторе цветного изображения он должен быть доработан.

Наиболее существенным недостатком индикатора-прототипа является то, что трехмерное изображение протяженных целей занимает на экране индикатора больше места по дальности, так как отображение амплитуды отраженных сигналов (высоты цели) производится от отметки места данного участка цели в сторону увеличения дальности. Вследствие этого уменьшается на величину длины отрезка, воспроизводящего "высоту" цели, разрешающая способность индикатора и РЛС в целом по дальности. Отображение двух близко расположенных по дальности целей или участков целей будет сливаться в единое изображение с искажением истинного силуэта слившихся изображений целей и общей обстановки. Никаких мер, обеспечивающих раздельное отображение близко расположенных целей, не предусмотрено.

Сущность изобретения

Сущность изобретения заключается в создании на экране индикатора РЛС трехмерного многоцветного изображения пространственных целей, таких как корабль, судно, участок берега и т.п. При этом обеспечивается воспроизведение на экране цветного индикатора многоступенчатого и многоцветного по высоте изображения цели, обеспечивающее раздельное отображение близкорасположенных целей или перекрывающих друг друга участков береговой черты в виде удаляющегося каскада частично перекрывающих друг друга подобных разноцветных изображений. На экране черно-белого индикатора вместо цветных ступеней по высоте цели воспроизводятся полосы и многоступенчатые изображения различной степени яркости.

Предложен способ формирования на экране индикатора РЛС трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей, использованный в преобразователе “амплитуда-длительность” индикатора по патенту Российской Федерации от 30.07.98 г., №2140091, при котором на экране индикатора азимут-дальность воспроизводят отраженные от крупных морских и береговых целей сигналы в виде совокупности яркостных отметок одинаковой яркости, начало которых находится в месте расположения данного участка цели по дальности и по направлению, а амплитуда, располагающаяся в сторону увеличения дальности, пропорциональна уровню отраженного данным участком цели сигнала так, что совокупность отраженных и воспроизводимых на экране сигналов соответствует радиолокационному силуэту цели, приблизительно аналогичному ее видимому силуэту, что обеспечивает лучшее распознавание цели, отличающийся тем, что обеспечивают при включении индикатора автоматическую синхронизацию всех блоков и узлов преобразователя для последующей согласованной работы, распределяют поступающие из видеоусилителя сигналы поочередно на вход двух идентичных преобразователей амплитуда-длительность первого и второго, чем обеспечивают как параллельное, так и последовательное преобразование в устройстве поступающих на вход преобразователя сигналов, следующих с интервалом времени как большим, так и меньшим времени работы каждого из двух преобразователей амплитуда-длительность, в каждом из преобразователей делят амплитуду входного видеоимпульса на три равномерно уменьшающихся части (амплитудных участка), начиная с единицы до одной третьей части амплитуды входного сигнала, запоминают амплитуду каждого уровня деления сигнала, вырабатывают в момент поступления на вход преобразователя видеосигнала начальный запускающий импульс для согласованной работы преобразователя, формируют с использованием выработанного запускающего импульса единое для всех амплитудных уровней деления эталонное возрастающее пилообразное напряжение, вырабатывают в момент совпадения возрастающего эталонного пилообразного напряжения с каждым из запомненных амплитудных уровней входного сигнала управляющие импульсы для каждого амплитудного уровня деления входного сигнала, начиная с меньшего уровня и кончая полной амплитудой, формируют раздельно для сигналов каждого амплитудного уровня с использованием выработанных для сигнала данного уровня управляющих импульсов прямоугольные импульсы фиксированной амплитуды, длительность которых одинакова для сигналов всех амплитудных уровней и пропорциональна амплитуде преобразуемого входного сигнала, превращая тем самым амплитудные уровни входного сигнала во временные уровни, пропорциональные по длительности амплитуде входного сигнала, обеспечивают поочередное, раздельное для трех временных уровней, поступление в выходное устройство преобразованных сигналов, блокируют поступление на выход сигналов второго преобразователя до окончания трансляции в выходное устройство всех трех временных уровней преобразованного первым преобразователем сигнала, суммируют раздельно по каждому временному уровню последовательно поступающие с выходов каждого из преобразователей сигналы, распределяют суммированные сигналы каждого амплитудно-временного уровня по трем группам регуляторов амплитуды выходного напряжения каждого из трех уровней, соответствующим трем цветовым каналам цветного индикатора - красного, синего и зеленого, регулируют амплитуду выходных сигналов в трех амплитудно-временных уровнях в каждом цветовом канале, суммируют в каждом цветовом канале сигналы всех трех амплитудно-временных уровней, благодаря чему обеспечивают последовательное воспроизведение на экране цветного индикатора амплитуды каждого преобразованного сигнала в виде полосы из трех цветных участков, цвет каждого из которых установлен соотношением амплитуд сигналов каждого амплитудно-временного уровня, а на экране черно-белого индикатора, в котором используют выход одного из цветных каналов преобразователя, полосы воспроизводят одноцветными различной степени яркости, осуществляют воспроизведение на экране цветного индикатора азимут-дальность цветного силуэта протяженной морской или береговой цели в виде совокупности цветных полос, начинающихся в месте расположения облучаемого участка цели по азимуту и по дальности и продолжающихся в сторону увеличения дальности протяженностью, соответствующей амплитуде отраженного данным участком цели сигнала, причем каждая такая полоса имеет три различных цветных ступени, в результате чего силуэт цели представляет собой совокупность трех разноцветных подобных силуэтов, ступенями расположенных по высоте цели, при этом близкорасположенные задние цели воспроизводятся в зависимости от их расстояния от передней цели, полностью видимыми или частично закрытыми ближней целью, обеспечивают визуальную оценку степени перекрытия силуэта дальней цели ближней целью разноцветным воспроизведением целей по высоте, осуществляют воспроизведение на экране черно-белого индикатора силуэтов протяженных целей с использованием одного из трех цветных выходов преобразователя с отображением силуэтов с различной степенью яркости световых полос по высоте цели.

Предложено устройство, реализующее способ формирования на экране индикатора РЛС трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей по патенту Российской Федерации от 30.07.98 г. N2140091, в котором трехмерный индикатор РЛС, наряду с видеоусилителем и электронно-лучевой трубкой с обслуживающими устройствами и цепями, снабжен преобразователем амплитуда-длительность в составе запоминающего устройства, генератора запускающих импульсов, генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения и триггера отличающееся тем, что в состав устройства формирования трехмерного многоцветного изображения дополнительно включены входной кольцевой коммутатор, дополнительный второй преобразователь амплитуда-длительность, выходной сумматор-распределитель и синхронизатор запуска, при этом в состав входного кольцевого коммутатора включены два управляемых ключа и два триггера, в состав каждого из двух преобразователей амплитуда-длительность, основного (первого) и дополнительного (второго), дополнительно включены делитель амплитуды входных сигналов, два дополнительных запоминающих устройства, две дополнительных схемы сравнения и два дополнительных триггера, входящий в состав преобразователей амплитуда-длительность генератор пилообразного напряжения заменен на регулируемый генератор пилообразного напряжения, с регулировкой времени возрастания напряжения, в состав выходного сумматора-распределителя включены две группы из трех управляемых ключей каждая, два триггера, три сумматора, три группы из трех регуляторов амплитуды выходных сигналов каждая, три выходных сумматора - красного, синего и зеленого, в состав синхронизатора запуска включены заторможенный мультивибратор, схема задержки, кнопка ручной синхронизации и выходное устройство, причем вход предлагаемого устройства формирования трехмерного многоцветного изображения соединен с выходом видеоусилителя индикатора РЛС, а первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами блока электронно-лучевой трубки с обслуживающими устройствами и цепями (соответственно, с каналами красного, синего и зеленого, в цветном индикаторе, или один выход с сигнальным входом блока электронно-лучевой трубки черно-белого индикатора), внутри предлагаемого устройства формирования трехмерного многоцветного изображения вход устройства соединен с первым входом входного кольцевого коммутатора, второй и третий входы которого соединены с первыми выходами первого и второго преобразователей амплитуда-длительность, первый и второй выходы коммутатора соединены с входами, соответственно, первого и второго преобразователей амплитуда-длительность, вторые-пятые выходы которых соединены, соответственно, с первым-четвертым и пятым-восьмым входами выходного сумматора-распределителя, первый-третий выходы которого соединены с соответствующими по номеру выходами устройства формирования трехмерного многоцветного изображения, первый выход синхронизатора запуска соединен с третьим входом входного кольцевого коммутатора, а второй выход - с восьмым входом выходного сумматора-распределителя, во входном кольцевом коммутаторе первый вход коммутатора соединен с первыми входами двух управляемых ключей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров, а выходы, соответственно, - с первым и вторым выходами входного кольцевого коммутатора, второй вход которого соединен с первым входом второго и со вторым входом первого триггеров, третий вход коммутатора соединен с первым входом первого и вторым входом второго триггеров, в каждом преобразователе амплитуда-длительность, вход преобразователя соединен с первым входом основного запоминающего устройства, с входом делителя амплитуды входных сигналов и с входом генератора запускающих импульсов, выход основного запоминающего устройства соединен с первым входом основной схемы сравнения, первый и второй выходы делителя амплитуды входных сигналов соединены с первыми входами соответствующих дополнительных запоминающих устройств один и два, выходы дополнительных запоминающих устройств один и два соединены с первыми входами дополнительных схем сравнения один и два, соответственно, второй выход генератора запускающих импульсов соединен с входом регулируемого генератора пилообразного напряжения и с первым входом первого дополнительного триггера, выход регулируемого генератора пилообразного напряжения соединен со вторыми входами основной и дополнительных схем сравнения, первый выход основной схемы сравнения соединен со вторыми входами основного и дополнительных запоминающих устройств, а также с пятым выходом преобразователя амплитуда-длительность, первые выходы дополнительных схем сравнения один и два соединены с первыми входами второго дополнительного и основного триггеров, соответственно, вторые выходы схем сравнения соединены со вторыми входами соответствующих им триггеров, выходы которых соединены с соответствующими выходами преобразователя (2, 3 и 4), в выходном сумматоре-распределителе первые входы всех управляемых ключей (двух групп по три ключа в каждой) соединены с сигнальными входами выходного сумматора-распределителя (вход ключа 1 с первым входом, ключа 2 - со вторым, ключа 3 - с третьим, ключа 4 - с пятым, ключа 5 - с шестым и ключа 6 - с седьмым входами), а вторые входы - с выходами триггеров (по одному триггеру на каждую группу из трех ключей - один-три и четыре-шесть), четвертый вход выходного сумматора-распределителя соединен с первым входом триггера 2 и вторым входом триггера 1, восьмой вход выходного сумматора-распределителя соединен с первым входом триггера 1 и вторым входом триггера 2, первые входы сумматоров 1, 2 и 3 соединены, соответственно, с выходами ключей 1, 2 и 3, вторые входы указанных сумматоров соединены, соответственно, с выходами ключей 4, 5 и 6, выход сумматора 1 соединен с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов 1, 4 и 7, сумматора 2 - с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов 2, 5 и 8, сумматора 3 - с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов 3,6 и 9, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов 1, 2 и 3 соединены с входами 1, 2 и 3 выходного сумматора красного, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов 4, 5 и 6 соединены с входами 1, 2 и 3 выходного сумматора синего, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов 7, 8 и 9 соединены с входами 1, 2 и 3 выходного сумматора зеленого, выходы сумматоров красного, синего и зеленого соединены, соответственно, с выходами 1, 2 и 3 выходного сумматора-распределителя, в синхронизаторе запуска вход заторможенного мультивибратора соединен с выходом схемы задержки, вход которой соединен с выходом кнопки ручной синхронизации, выход заторможенного мультивибратора соединен с входом выходного устройства, выход которого соединен с выходом синхронизатора запуска, благодаря чему обеспечивается воспроизведение на экране цветного индикатора амплитуды каждого преобразованного сигнала в виде полосы из трех цветных участков, цвет каждого из которых установлен соотношением амплитуд сигналов каждого амплитудно-временного уровня, а на экране черно-белого индикатора, в котором может быть использован выход одного из цветных каналов преобразователя, цветные полосы воспроизводятся одноцветными различной степени яркости, воспроизведение на экране цветного индикатора азимут-дальность пачки отраженных протяженной целью и преобразованных в предлагаемом устройстве импульсов обеспечивает отображение на экране цветного силуэта протяженной морской или береговой цели в виде совокупности цветных полос, начинающихся в месте расположения облучаемого участка цели по азимуту и по дальности и продолжающихся в сторону увеличения дальности протяженностью, соответствующей амплитуде отраженного данным участком цели сигнала, причем каждая такая полоса имеет три различных цветных ступени, в результате чего силуэт цели представляет собой совокупность трех разноцветных подобных силуэтов, ступенями расположенных по высоте цели, причем близкорасположенные задние цели воспроизводятся в зависимости от их расстояния от передней цели, полностью видимыми или частично закрытыми ближней целью, визуальная оценка степени перекрытия и силуэта ближней цели обеспечивается разноцветным воспроизведением целей по высоте, воспроизведение на экране черно-белого индикатора силуэтов протяженных целей осуществляют с использованием одного из трех цветных выходов с отображением силуэтов с различной степенью яркости световых полос по высоте цели.

Перечень чертежей и иных материалов

Фиг.1. Блок-схема трехмерного индикатора.

Фиг.2. Блок-схема устройства формирования трехмерного многоцветного изображения.

Фиг.3. Блок-схема входного кольцевого коммутатора.

Фиг.4 Блок-схема преобразователя амплитуда-длительность.

Фиг.5. Блок-схема выходного сумматора-распределителя.

Фиг.6. Принципиальная схема синхронизатора запуска.

Фиг.7. Блок-схема синхронизатора запуска.

Фиг.8. Временные диаграммы функционирования устройства формирования трехмерного многоцветного изображения.

Фиг.9. Временные диаграммы функционирования устройства формирования трехмерного многоцветного изображения (продолжение).

Фиг.10. Силуэт ледокола и его радиолокационные изображения на экранах индикаторов различного типа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Блок-схема трехмерного индикатора с предлагаемым устройством формирования на экране индикатора трехмерного многоцветного изображения морских целей представлена на фиг.1. Трехмерный индикатор построен с использованием существующих узлов и устройств индикатора-прототипа по патенту РФ №2140091 от 30.07.98 г.

В состав трехмерного индикатора входит (см. фиг.1, таблицу) видеоусилитель (ВУ) 1, устройство формирования трехмерного многоцветного изображения (УСТФОРМИЗ) 2 и блок электронно-лучевой трубки с обслуживающими устройствами и цепями, включающими отклоняющую систему, каналы развертки по азимуту и по дальности, цепи питания и управления режимами изображения, схемы формирования служебной информации и смеситель видеоинформации (блок ЭЛТ) 3. Вход трехмерного индикатора соединен с входом ВУ 1, выход которого соединен с входом УСТФОРМИЗ 2, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, с входами красного, синего и зеленого блока ЭЛТ 3.

Существенным отличием предлагаемого устройства является то, что взамен преобразователя амплитуда-длительность, используемого в прототипе, в предлагаемом устройстве используется более совершенное устройство формирования трехмерного многоцветного изображения 2.

Блок-схема УСТФОРМИЗ представлена на фиг.2. В состав УСТФОРМИЗ 2 входят следующие основные блоки: входной кольцевой коммутатор (ВХОДКОММ) 2.1, первый преобразователь амплитуда-длительность (ПРАМ1) 2.2, второй преобразователь амплитуда-длительность (ПРАМ2) 2.3, выходной сумматор-распределитель (ВЫХРАСП) 2.4 и синхронизатор запуска (СИНХЗАП) 2.5.

Вход УСТФОРМИЗ 2 соединен с первым входом блока ВХОДКОММ 2.1, первый выход которого соединен с входом блока ПРАМ1 2.2, а второй выход - с входом блока ПРАМ2 2.3, первый выход блока ПРАМ1 2.2 соединен со вторым входом блока ВХОДКОММ 2.1, а второй-пятый выходы соединены, соответственно, с первым-четвертым входами блока ВЫХРАСП 2.4, первый выход блока ПРАМ2 2.3 соединен с третьим входом блока ВХОДКОММ 2.1, а второй-пятый выходы соединены, соответственно, с пятым-восьмым входами блока ВЫХРАСП 2.4, выходы блока СИНХЗАП 2.5 соединены со вторым входом блока ВХОДКОММ 2.1 и с четвертым входом блока ВЫХРАСП 2.4, первый-третий выходы блока ВЫХРАСП 2.4 соединены, соответственно, с первым-третьим выходами УСТФОРМИЗ 2.

В состав ВХОДКОММ 2.1 входят первый 2.1.1 и второй 2.1.2 управляемые ключи (ПЕРВУК и ВТОРУК, соответственно), первый 2.1.3 и второй 2.1.4 триггеры (соответственно, ПЕРВТРИГГ и ВТОРТРИГГ). Вход ВХОДКОММ 2.1 соединен с первыми входами ПЕРВУК 2.1.2 и ВТОРУК 2.1.2, вторые входы которых соединены с выходами ПЕРТРИГГ 2.1.3 и ВТОРТРИГГ 2.1.4, выходы ПЕРВУК 2.1.1 и ВТОРУК 2.1.2 соединены, соответственно, с первым и вторым выходами ВХОДКОММ 2.1, второй вход которого соединен с первым входом ВТОРТРИГГ 2.1.4 и со вторым входом ПЕРВТРИГТ 2.1.3, а третий вход - с первым входом ПЕРВТРИГГ 2.1.3 и со вторым входом ВТОРТРИГГ 2.1.4.

В состав преобразователей амплитуда-длительность 2.2 и 2.3 входят делитель амплитуды входных сигналов (ДЕЛВХОДА) 2.2.1, основное 2.2.2 и два дополнительных 2.2.3 и 2.2.4 запоминающих устройства (ОЗУ, ДЗУ1 и ДЗУ2, соответственно), генератор запускающих импульсов (ГЕНЗАПКА) 2.2.5, регулируемый генератор пилообразного напряжения (ГЕНПИЛЫ) 2.2.6, основная 2.2.7 и две дополнительных 2.2.8 и 2.2.9 схем сравнения (ОСХСРАВ, ДОПСХСРАВ1 и ДОПСХСРАВ2, соответственно), основной 2.2.10, два дополнительных - первый 2.2.11 и второй 2.2.12 - триггера (ОСНТРИГГ, ДОПТРИГГ и ДОПТРИГ2, соответственно).

В каждом преобразователе ПРАМ1 2.2 или ПРАМ2 2.3 вход соединен с входом ДЕЛВХОДА 2.2.1, с первым входом ОЗУ 2.2.2 и с входом ГЕНЗАПКА 2.2.5. Первый и второй выходы ДЕЛВХОДА 2.2.1 соединены, соответственно, с первыми входами ДЗУ1 2.2.3 и ДЗУ2 2.2.4. Выходы ОЗУ 2.2.2, ДЗУ1 2.2.3 и ДЗУ2 2.2.4 соединены, соответственно, с первыми входами ОСХСРАВ 2.2.7, ДОПСХСРАВ 2.2.8 и ДОПСХСРАВ 2.2.9. Первый выход ГЕНЗАПКА 2.2.5 соединен с первым выходом ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3), второй выход соединен с входом ГЕНПИЛЫ 2.2.6 и с первым входом ДОПТРИГ1 2.2.11. Выход ГЕНПИЛЫ 2.2.6 соединен со вторыми входами ОЗУ 2.2.7, ДЗУ1 2.2.8 и ДЗУ2 2.2.9. Первый выход ОЗУ 2.2.7 соединен со вторыми входами ОЗУ 2.2.2, ДЗУ1 2.2.3 и ДЗУ2 2.2.4, а также с пятым выходом ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3). Первые выходы ДОПСХСРАВ1 2.2.8 и ДОПСХСРАВ2 2.2.9 соединены, соответственно, с первыми входами ДОПТРИГ2 2.2.12 и ОСНТРИГГ 2.2.10. Вторые выходы ОСХСРАВ 2.2.7, ДОПСХСРАВ 1 2.2.8 и ДОПСХСРАВ2 2.2.9 соединены, соответственно, со вторыми входами ОСНТРИГГ 2.2.10, ДОПТРИГ1 2.2.11 и ДОПТРИГ2 2.2.12, выходы которых соединены, соответственно, со вторым, третьим и четвертым выходами ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3).

В состав ВЫХРАСП 2.4 включено шесть управляемых ключей (УК1) 2.4.1 - (УК6) 2.4.6, два триггера (ТРИГГ1) 2.4.7 и (ТРИГГ2) 2.4.8, три сумматора 2.4.9, 2.4.10 и 2.4.11 (СУММ1, СУММ2 и СУММ3), девять регуляторов амплитуды выходных сигналов (РЕГВЫХ1) 2.4.12 - (РЕГВЫХ9) 2.4.20 и три выходных сумматора - красного (ВЫХСУМКР) 2.4.21, синего (ВЫХСУМСИ) 2.4.22 и зеленого (ВЫХСУМЗЛ) 2.4.23.

В ВЫХРАСП 2.4 первые входы всех управляемых ключей 2.4.1-2.4.6 соединены с сигнальными входами ВЫХРАСП (вход УК1 2.4.1 с первым входом, УК2 2.4.2 - со вторым, УКЗ 2.4.3 - с третьим, УК4 2.4.4 - с пятым, УК5 2.4.5 - с шестым и УК6 2.4.6 - с седьмым входами), а вторые входы - с выходами триггеров (УК1 2.4.1- УКЗ 2.4.3 с выходом ТРИГ1 2.4.7, ключей УК4 2.4.4 - УК6 2.4.6 с выходом ТРИГ2 2.4.8), четвертый вход ВЫХРАСП 2.4 соединен с первым входом ТРИГ2 2.4.8 и вторым входом ТРИГ1 2.4.7, восьмой вход ВЫХРАСП 2.4 соединен с первым входом ТРИГ1 2.4.7 и вторым входом ТРИГ2 2.4.8, первые входы сумматоров СУММ1 2.4.9, СУММ2 2.4.10 и СУММ3 2.4.11 соединены, соответственно, с выходами ключей УК1 2.4.1, УК2 2.4.2 и УКЗ 2.4.3, вторые входы указанных сумматоров соединены, соответственно, с выходами ключей УК4 2.4.4, УК5 2.4.5 и УК6 2.4.6, выход СУММ1 2.4.9 соединен с входами РЕГВЫХ1 2.4.12, РЕГВЫХ4 2.4.15. и РЕГВЫХ7 2.4.18, сумматора СУММ2 2.4.10 - с входами РЕГВЫХ2 2.4.13, РЕГВЫХ5 2.4.16 и РЕГВЫХ8 2.4.19, сумматора СУММ3 2.4.11 - с входами РЕГВЫХ3 2.4.14, РЕГВЫХ 6 2.4.17 и РЕГВЫХ9 2.4.20, выходы РЕГВЫХ1 2.4.12, РЕГВЫХ2 2.4.13 и РЕГВЫХ3 2.4.14 соединены с входами 1, 2 и 3 ВЫХСУМКР 2.4.21, выходы РЕГВЫХ4 2.4.15, РЕГВЫХ5 2.4.16 и РЕГВЫХ6 2.4.17 соединены с входами 1, 2 и 3 ВЫХСУМСИ 2.4.22, выходы РЕГВЫХ7 2.4.18, РЕГВЫХ8 2.4.19 и РЕГВЫХ9 2.4.20 соединены с входами 1, 2 и 3 ВЫХСУМЗЛ 2.4.23, выходы ВЫХСУМКР 2.4.21, ВЫХСУМСИ 2.4.22 и ВЫХСУМЗЛ 2.4.23 соединены, соответственно, с выходами 1, 2 и 3 ВЫХРАСП 2.4.

В качестве синхронизатора запуска 2.5 использовано устройство на основе доработанного заторможенного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, описанного в книге Е.Ф. Доронкина и В.В. Воскресенского. Транзисторные генераторы импульсов. Связь. М. 1965г. Стр. 51-53.

Принципиальная схема синхронизатора запуска на основе такого мультивибратора представлена на фиг.6.

В состав стандартного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями входят два транзистора T₁ и Т₂, коллекторные сопротивления R_k1 и R_к2, конденсатор базы первого транзистора С_Б1, сопротивление базы R_Б2 и конденсатор связи С_св. В отличие от стандартной схемы мультивибратора (например, мультивибратора с коллекторно-базовыми емкостными связями, см. рис. 2.1а. на стр. 33 той же книги) заключается в том, что в цепи базы только одного из транзисторов - Т₂ включен источник напряжения E_Б2 и, кроме того, один из конденсаторов связи - С_Б2 заменен сопротивлением R, что обеспечивает улучшение формы импульсов на коллекторе транзистора T₁.

В исходном положении транзистор Т₂ закрыт, а T₁ насыщен. При воздействии запускающего сигнала в мультивибраторе возникает процесс опрокидывания, являющийся началом генерации импульса, длительность которого t_имп определяется из выражения

В исходном состоянии транзистор Т₂ должен быть закрыт. Для этого необходимо обеспечить, чтобы величина смещения на его базе отвечала условию

где i_КОМАКС - неуправляемый ток коллекторного перехода транзистора T₂ при максимальной температуре.

Сопротивление R_Б2 не должно оказывать влияние на режим работы открытого транзистора Т₂. Поэтому оно должно выбираться величиной не менее 3-5 кОм.

Доработка описанного мультивибратора заключается в том, чтобы обеспечить его генерирование в течение короткого времени сразу после включения устройства формирования трехмерного многоцветного изображения. Из приведенного описания мультивибратора, в частности из выражения 3, следует, что при уменьшении величины смещения Е_Б2 мультивибратор будет нормально функционировать, т.е. генерировать импульсы. Это свойство нами используется для обеспечения генерации импульсов согласования в начальный период, после подачи питания.

Для обеспечения задержки начала перехода мультивибратора в заторможенное состояние подача смещения на базу транзистора ₂ осуществляется через цепь задержки. Для этого между сопротивлением R_Б2 и источником смещения +Е_Б2 включена линия задержки, состоящая из сопротивления R_зад и конденсатора С_зад, с временем задержки, определяемым из выражения:

Время задержки достаточно выбрать величиной в одну-две секунды, чтобы за это время импульсы синхронизации обеспечили приведение схемы устройства в согласованное состояние.

В случае необходимости дополнительного согласования в процессе работы устройства предусмотрена кнопка ручной синхронизации К_H, обеспечивающая сброс напряжения смещения с базы транзистора Т₁, что обеспечит кратковременную генерацию мультивибратора и согласование схемы устройства формирования трехмерного многоцветного изображения.

Для приведения триггеров устройства формирования трехмерного многоцветного изображения в исходное состояние необходимо, чтобы управляющие импульсы имели только одну - положительную полярность. Для обеспечения этого на выходе заторможенного мультивибратора, наряду с конденсатором выхода - С_вых, установлен диод - Д, обеспечивающий прохождение импульсов только положительной полярности.

Таким образом, в состав синхронизатора запуска 2.5 необходимо включить - заторможенный мультивибратор (МУЛЬТИ) - 2.5.1, схему задержки (СХЗАКИ) - 2.5.2, кнопку ручной синхронизации (КНОПСИНХ) - 2.5.3, выходное устройство (ВЫХСИНХ) - 2.5.4.

Блок-схема синхронизатора запуска с указанными блоками приведена на фиг.7. В синхронизаторе запуска вход МУЛЬТИ 2.5.1 соединен с выходом СХЗАКИ 2.5.2, вход которой соединен с выходом КНОПСИНХ. Выход МУЛЬТИ 2.5.1 соединен с входом ВЫХСИНХ 2.5.4, выход которого соединен с выходом синхронизатора запуска 2.5.

Основным узлом, обеспечивающим формирование трехмерного многоцветного изображения на экране индикатора является преобразователь амплитуда-длительность или напряжение-длительность.

Преобразователи напряжение-длительность известны и широко используются в технике, в частности в преобразователях напряжение-цифра. Одна из возможных схем такого преобразователя и его функционирование описаны в книге В.П.Демидова и Н.Ш.Кутыева “Управление зенитными ракетами”. Второе издание, переработанное и дополненное. Воениздат. 1989 (стр. стр. 290, 291, рис. 10.7.).

В указанной книге описывается преобразователь напряжение-цифра, в котором указанное преобразование сигнала осуществляется через промежуточное преобразование напряжения во временной импульс в преобразователе напряжение-длительность с последующим счетом числа импульсов высокостабильного генератора, вырабатываемых в течение выделенного временного интервала. Описываемый преобразователь работает следующим образом. На входе преобразователя установлена схема сравнения, которая сравнивает величину преобразуемого постоянного напряжения с величиной линейно возрастающего пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором линейного пилообразного напряжения. Схема сравнения вырабатывает импульс сравнения в момент совпадения указанных двух напряжений.

Импульсы, запускающие генератор пилообразного напряжения, одновременно подаются на триггер, который начинает формирование положительного прямоугольного импульса напряжения постоянной амплитуды, время существования которого определяется моментом прихода импульса сравнения. Таким образом осуществляется промежуточное преобразование напряжение-длительность, при котором длительность преобразованного импульса пропорциональна величине напряжения на входе схемы.

С выхода триггера прямоугольный импульс напряжения подается на схему вентиля совпадения, на другой вход которого подаются высокостабильные импульсы генератора импульсов. При подаче на вентиль положительного импульса с триггера, с выхода вентиля на счетчик поступают эталонные импульсы генератора импульсов. Показания счетчика являются цифровым эквивалентом преобразованного напряжения. После каждого цикла преобразования счетчик обнуляется импульсом сброса, который синхронен с импульсом начала развертки.

Как отмечается в указанной книге, достоинством рассмотренной схемы является ее простота. Точность преобразования зависит, в основном, от линейности пилообразного напряжения.

Далее в книге отмечается, что в качестве преобразователей напряжение-цифра (с промежуточным преобразованием напряжение-длительность) могут быть использованы также схемы на базе широтно-импульсных модуляторов (фантастрон, санатрон, мультивибратор), которые вырабатывают импульсы, длительность которых зависит от управляющего напряжения. Использую в качестве управляющего измеряемое напряжение - U_изм, можно преобразовать его значение в импульс длительностью Т_вых, т.е.

где k - коэффициент пропорциональности.

В дальнейшем Т_вых преобразуется в числовой код с помощью схемы преобразования временного интервала в число, работа которой была описана выше.

Из изложенного следует, что в настоящее время преобразователи напряжение-длительность и напряжение-цифра общеизвестны и широко используются в аналоговой и цифровой технике.

Устройство формирования трехмерного многоцветного изображения функционирует следующим образом (см. фиг.2). При включении устройства синхронизатор запуска 2.5 излучает в течение короткого промежутка времени импульсы синхронизации, которые поступают на третий вход входного кольцевого коммутатора 2.1 и на восьмой вход выходного сумматора-распределителя 2.4, обеспечивая приведение их в согласованное состояние для совместной работы. Входной кольцевой коммутатор 2.1 обеспечивает поочередное поступление с входа УСТФОРМИЗ 2 видеоимпульсов на вход первого 2.2 или второго 2.3 преобразователей амплитуда-длительность. Переключение направлений передачи сигналов входным кольцевым коммутатором осуществляется сигналами преобразователей ПРАМ1 2.2 или ПРАМ2 2.3, после приема ими видеоимпульса для преобразования. Приняв от ВХОДКОММ 2.1 видеоимпульс и начав его преобразование преобразователь ПРАМ1 2.2 или ПРАМ2 2.3 выдает с выхода 1 импульс, соответственно, на второй или третий вход ВХОДКОММ 2.1. Это обеспечивает переключение входной цепи во ВХОДКОММ 2.1 на прием следующего сигнала и его выдачу на вход другого, свободного от преобразования сигнала, преобразователя - ПРАМ1 2.3 или ПРАМ2 2.2. Преобразованные преобразователями ПРАМ1 2.2 или ПРАМ2 2.3 сигналы трех уровней со вторых-четвертых выходов ПРАМ1 2.2 и ПРАМ2 2.3 поступают на первые-третьи (от ПРАМ1 2.2) входы или на пятые-седьмые (от ПРАМ2 2.3) входы ВЫХРАСП 2.4. С пятых выходов преобразователей ПРАМ1 2.2 и ПРАМ2 2.3 на четвертый и восьмой входы ВЫХРАСП 2.4, соответственно, поступают синхроимпульсы окончания преобразования сигналов в данном преобразователе, для обеспечения приема выходным сумматором-распределителем 2.4 последующих сигналов, преобразованных другим преобразователем (от ПРАМ2 после ПРАМ1 или от ПРАМ1 после ПРАМ2). Отсутствие указанных синхроимпульсов препятствует поступлению последующих преобразованных сигналов на вход ВЫХРАСП 2.4 до окончания поступления на его вход предыдущего преобразованного импульса и исключает смешивание сигналов. Преобразованные сигналы с первого-третьего выходов ВЫХРАСП 2.4 строго последовательно поступают на соответствующие выходы устройства формирования трехмерного многоцветного изображения 2. Таким образом, поступающие на вход УСТФОРМИЗ 2 сигналы последовательно, в реальном масштабе времени, преобразуются в ПРАМ1 2.2 или ПРАМ2 2.3 и строго последовательно выдаются на выход УСТФОРМИЗ 2. Если преобразованный сигнал поступает на вход ВЫХРАСП 2.4 до окончания поступления предыдущего сигнала, он будет частично задержан на время перекрытия, до окончания поступления предыдущего сигнала и поступления синхроимпульса.

На экране индикатора эти сигналы будут воспроизведены с перекрытием, причем первый сигнал будет воспроизведен полностью, а второй частично. Наличие перекрытия и его величина легко определяются благодаря трехцветному воспроизведению каждого преобразованного сигнала по амплитуде. При наличии перекрытия будет воспроизведена только верхняя часть трехцветного второго сигнала - один, два полностью или частично верхних цветных части или полностью два верхних и частично нижняя цветные части второго сигнала.

Входной кольцевой коммутатор функционирует следующим образом (см. фиг.3). После включения УСТФОРМИЗ 2 и ВХОДКОММ 2.1 импульсы СИНХЗАП 2.5, поступают через третий вход ВХОДКОММ 2.1 на первый вход ПЕРВТРИГГ 2.1.3 и на второй вход ВТОРТРИГГ 2.1.4. В результате ПЕРВТРИГГ 2.1.3 сигналом со своего выхода переводит ПЕРВУК 2.1.1 в открытое состояние, а ВТОРТРИГГ 2.1.4 сигналом со своего выхода переводит ВТОРУК 2.1.2 в закрытое состояние.

После этого поступающий с первого входа ВХОДКОММ 2.1 на первые входы ПЕРВУК 2.1.1 и ВТОРУК 2.1.2. первый видеоимпульс, свободно пройдет через открытый ПЕРВУК 2.1.1 на первый выход ВХОДКОММ 2.1 и на вход ПРАМ1 2.2. Ответным сигналом от ПРАМ1 2.2 на второй вход ВХОДКОММ 2.1 и далее на второй вход ПЕРВТРИГГ 2.1.3 и на первый вход ВТОРТРИГГ 2.1.4 блок ПЕРВУК 2.1.1 запирается, а ВТОРУК 2.1.2 открывается. В результате этого второй поступающий на вход ВХОДКОММ 2.1 видеоимпульс будет пропущен через открытый ВТОРУК 2.1.2 на второй выход ВХОДКОММ 2.1 и на вход ПРАМ2 2.3, ответным сигналом которого на третий вход ВХОДКОММ 2.1 он будет переведен в исходное состояние. Описанные периодические переключения входного кольцевого коммутатора 2.1 обеспечивают последовательную поочередную работу ПРАМ1 2.2 и ПРАМ2 2.3.

Входящие во ВХОДКОММ 2.1 устройства с технической точки зрения не обладают новизной и достаточно просто реализуемы.

Преобразователь амплитуда-длительность 2.2 или 2.3 функционирует следующим образом (см. фиг.4). Приходящий из ВХОДКОММ 2.1 видеоимпульс поступает на вход ДЕЛВХОДА 2.2.1, который обеспечивает выдачу со своего первого выхода сигнал, равный амплитуде входного сигнала, деленной на три, а со второго выхода сигнал, равный по амплитуде двум третьим входного сигнала. В результате такого деления на вход ОЗУ 2.2.2 поступает видеосигнал величиной, равной полному входному сигналу, на вход ДЗУ1 - 2.2.3 сигнал, равный одной третьей, а на вход ДЗУ2 - 2.2.4, равный двум третьим от амплитуды входного сигнала. Основное и дополнительные запоминающие устройства 2.2.2, 2.2.3 и 2.2.4 обеспечивают запоминание амплитуды поступающих на их первые входы указанных сигналов.

Видеосигнал поступает также на вход ГЕНЗАПКА 2.2.5, с первого и второго выходов которого снимаются запускающие импульсы. Запускающий импульс с первого выхода ГЕНЗАПКА 2.2.5 подается на первый выход ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3) для обеспечения переключения управляемых ключей входного кольцевого коммутатора. Запускающий импульс со второго выхода ГЕНЗАПКА 2.2.5 подается на вход ГЕНПИЛЫ 2.2.6. Запускающие импульсы ГЕНЗАПКА 2.2.5 обеспечивают запуск ГЕНПИЛЫ 2,2.6, который вырабатывает линейно возрастающее напряжение с фиксированными начальным и конечным уровнями. Длительность сигнала пропорциональна установленной для преобразователя максимальной длительности преобразованного сигнала. Длительность пилообразного напряжения может регулироваться.

На первые входы основной и дополнительных схем сравнения 2.2.7, 2.2.8 и 2.2.9 с выходов основного и дополнительных запоминающих устройств 2.2.2, 2.2.3 и 2.2.4, соответственно, подаются запомненные уровни входного сигнала, являющиеся для схем сравнения опорными напряжениями.

На вторые входы ОСХСРАВ 2.2.7, ДОПСХСРАВ1 2.2.8 и ДОПСХСРАВ2 2.2.9 с выхода ГЕНПИЛЫ 2.2.6 подается пилообразное напряжение. В ОСХСРАВ 2.2.7, ДОПСХСРАВ1 2.2.8 и ДОПСХСРАВ2 2.2.9 сопоставляются поступающие на их вторые входы пилообразные напряжения с поступившими на их первые входы фиксированными напряжениями различных уровней входного сигнала. Каждая схема сравнения в момент совпадения указанных двух напряжений вырабатывает импульс сравнения, поступающий на первый и второй выходы схемы сравнения.

Выходные сигналы формируются последовательно триггерами ОСНТРИГГ 2.2.10, ДОПТРИГ1 2.2.11 и ДОПТРИГ2 2.2.12, запуск и останов которых осуществляется последовательно импульсами ГЕНЗАПКА 2.2.5 и схем сравнения.

Каждый цикл формирования сигналов трех уровней начинается с подачи со второго выхода ГЕНЗАПКА 2.2.5 импульса запуска на первый вход ДОПТРИП 2.2.11, который начинает формирование положительного прямоугольного напряжения, спад которого определяется приходом импульса сравнения, поступающего из ДОПСХСРАВ1 2.2.8 на второй вход ДОПТРИГ1 2.2.11, заканчивающего формирование первого импульса выходного напряжения, пропорционального по длительности 1/3 амплитуде входного видеоимпульса.

Одновременно с окончанием формирования триггером ДОПТРИГ1 2.2.11 сигнала первого уровня на первый вход ДОПТРИГ2 2.2.12 подается с первого выхода ДОПСХСРАВ1 2.2.8 импульс запуска, обеспечивающий начало формирования второго импульса выходного напряжения, окончание которого обеспечивается подачей на второй вход ДОПТРИГ2 2.2.12 импульса сравнения со второго выхода ДОПСХСРАВ2 2.2.9. Таким образом, начало второго импульса соответствует 1/3 уровня входного сигнала, а окончание - 2/3 этого уровня.

Формирование третьего уровня выходного сигнала обеспечивается подачей на первый вход ОСНТРИГГ 2.2.10 с первого выхода ДОПСХСРАВ2 2.2.9 импульса запуска и на второй вход этого триггера со второго выхода ОСХСРАВ 2.2.7 импульса сравнения. Начало третьего импульса соответствует 2/3 уровню входного сигнала, а окончание - полному уровню сигнала.

С выходов триггеров ДОПТРИГ1 2.2.11, ДОПТРИГ2 2.2.12 и ОСНТРИГГ 2.2.10 на второй, третий и четвертый выходы преобразователя последовательно поступают преобразованные импульсы, соответствующие трем возрастающим уровням входного сигнала.

В конце каждого цикла преобразования с первого выхода ОСХСРАВ 2.2.7 на вторые входы основного и дополнительных запоминающих устройств ОЗУ 2.2.2, ДЗУ1 2.2.3 и ДЗУ2 2.2.4 подается импульс сброса, обеспечивающий их обнуление и установку схемы преобразователя ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3) в исходное положение.

Одновременно с окончанием цикла преобразования с первого выхода ОСХСРАВ 2.2.7 подается импульс сброса на пятый выход ПРАМ1 2.2 (ПРАМ2 2.3), для обеспечения синхронной работы ВЫХРАСП 2.4.

Таким образом работает преобразователь амплитуда-длительность. Схема преобразователя разработана на основе ранее использованных узлов и блоков в устройстве-прототипе. В связи с этим возможность реализации преобразователя не вызывает сомнений.

Выходной сумматор-распределитель 2.4 функционирует следующим образом (см. фиг.5). На первый-третий и на пятый-седьмой входы сумматора-распределителя последовательно поступают преобразованные сигналы, состоящие из следующих один за другим трех временных уровней. В момент окончания поступления очередной трехуровневой пачки сигнала на соответствующий вход ВЫХРАСП 2.4 (четвертый, для сигналов на 1-3 входы, или восьмой, для сигналов на 5-7 входы) поступает импульс сброса с пятых выходов преобразователей амплитуда-длительность 2.2 или 2.3.

Каждый из поступающих в ВЫХРАСП 2.4 на входы 1-3 или 5-7 сигналы поступают на вход соответствующих управляемых ключей 2.4.1-2.4.3 или 2.4.4-2.4.6, переключаемых, соответственно, ТРИГГ1 2.4.7 или ТРИГГ2 2.4.8. Переключение триггеров осуществляется сигналами сброса с входа 4 для ТРИГГ1 2.4.7 или с входа 8 для ТРИГГ2 2.4.8 выходного сумматора-распределителя 2.4.

При включении индикатора и УСТФОРМИЗ 2 на вход 8 ВЫХРАСП 2.4 с выхода СИНХЗАП 2.5 подается синхронизирующий импульс, обеспечивающий установку ТРИГГ1 2.4.7 и ТРИГГ2 2.4.8 в исходное состояние, обеспечивающее перевод управляемых ключей 2.4.1-2.4.3 в открытое, а управляемых ключей 2.4.4-2.4.6 в закрытое состояние.

В исходном состоянии управляемых ключей выходного сумматора-распределителя ВЫХРАСП 2.4, поступающая трехуровневая пачка преобразованного сигнала беспрепятственно пройдет через управляемые ключи 2.4.1-2.4.3 на первые входы сумматоров 2.4.9-2.4.11, с выходов которых поступит на входы регуляторов амплитуды выходных сигналов: на входы РЕГВЫХ1 2.4.12, РЕГВЫХ2 2.4.15 и РЕГВЫХ3 2.4.18 - с выхода СУММ1 2.4.9, на входы РЕГВЫХ4 2.4.13, РЕГВЫХ5 2.4.16 и РЕГВЫХ6 2.4.19 - с выхода СУММ2 2.4.10 и на входы РЕГВЫХ7 2.4.14, РЕГВЫХ8 2.4.17 и РЕГВЫХ9 2.4.20 - с выхода СУММЗ 2.4.11.

В результате на каждый сумматор поступит сигнал трехуровневой пачки только своего уровня. Так на вход СУММ1 2.4.9 поступит сигнал первого, на вход СУММ2 2.4.10 второго, на вход СУММ3 2.4.11 третьего уровней. Соответственно, регуляторы амплитуды выходных сигналов 2.4.12, 2.4.15 и 2.4.18 обеспечивают регулировку сигналов первого уровня, регуляторы 2.4.13, 2.4.16 и 2.4.19 - второго уровня, а регуляторы 2.4.14, 2.4.17 и 2.4.20 - третьего уровня.

Отрегулированные по амплитуде сигналы всех трех уровней поступают последовательно на входы выходных сумматоров красного 2.4.21, синего 2.4.12 и зеленого 2.4.23, с выходов которых поступают, соответственно, на выходы 1, 2 и 3 выходного сумматора-распределителя 2.4.

При поступлении на входы 5-7 следующего трехуровневого сигнала со второго преобразователя ПРАМ2 2.3 они смогут поступить на вход сумматоров 2.4.9-2.4.11 только после окончания преобразования первого сигнала в первом преобразователе ПРАМ1 2.2 и выдачи на вход 4 выходного сумматора-распределителя 2.2 импульса сброса. В противном случае второй сигнал будет пропущен на суммирование и воспроизведение с задержкой на время и перекрытия с временной отсечкой части сигнала и последующим воспроизведением на индикаторе верхней (дальней по времени) части изображения этого сигнала. Трехцветное воспроизведение амплитуды сигналов позволит судить о степени перекрытия изображений.

Наличие возможности регулировки амплитуды выходных сигналов всех трех уровней позволяет выбрать такое их соотношение на цветных каналах индикатора, которое обеспечит воспроизведение на экране индикатора необходимых цветов каждого уровня преобразованных сигналов.

Представляется целесообразным рассмотреть функционирование предлагаемого устройства формирования трехмерного многоцветного изображения морских целей с точки зрения процесса формирования сигналов на каждой стадии их преобразования. На фиг. 6а и 6б представлены эпюры сигналов в различных точках предлагаемого устройства в процессе преобразования сигнала при двух установленных режимах для регулируемого генератора пилообразного напряжения 2.2.6 (фиг.4).

Сначала рассмотрим функционирование устройства в режиме пилы 1, при котором рассматриваемые два последовательно поступающие сигналы после их преобразования во временные сигналы перекрывают друг друга по времени.

В позиции 1 на фиг.6 приведена эпюра первого входного сигнала, представляющего полный сигнал с амплитудой третьего уровня, в позиции 2 - эпюра сигнала второго уровня на выходе делителя амплитуды входных сигналов 2.2.6 (фиг.4), равного 2/3 уровня входного сигнала, а в позиции 3 - эпюра сигнала первого уровня, равного 1/3 уровня входного сигнала. В позиции 4 приведена эпюра запускающего импульса, выработанного под действием входного сигнала генератором запускающих импульсов 2.2.5 (фиг.4). Под воздействием запускающего импульса (позиция 4) ГЕНПИЛЫ 2.2.6 (фиг.4) вырабатывает эталонное пилообразное напряжение, эпюра которого показана в позиции 5.

В позиции 6 показан процесс выработки схемами сравнения управляющих импульсов для организации работы основного и дополнительных триггеров ОСНТРИГГ 2.2.10, ДОПТРИГ1 2.2.11 и ДОПТРИГ2 2.2.12 (фиг.4). Анализ этих эпюр показывает, что выработка первого по времени управляющего импульса (импульса 1 в позиции 6) происходит при совпадении в дополнительной схеме сравнения 2.2.8 (фиг.4) эталонного пилообразного напряжения с фиксированным в дополнительном запоминающем устройстве сигналом первого уровня (эпюра в позиции 3). Аналогичным образом при последовательном совпадении с эталонным пилообразным напряжением сигналов второго и третьего уровней вырабатываются управляющие импульсы 2 и 3 (позиция 7).

В позиции 8 показаны эпюры выходных импульсов триггеров, являющихся преобразованными импульсами первого сигнала. При этом сигнал первого уровня (1 на эпюре в позиции 8) вырабатывается дополнительным триггером ДОПТРИГ1 2.2.11 под действием начального запускающего импульса со второго выхода ГЕНЗАПКА 2.2.5 (фиг.4) - позиция 4 (фиг.6) и конечного управляющего импульса 1 в позиции 7 со второго выхода ДОПСХСРАВ1 2.2.8. Аналогичным образом с помощью управляющих импульсов 1 и 2 в позиции 7 формируется выходной импульс 2 в позиции 8, а также с помощью управляющих импульсов 2 и 3 в позиции 7 формируется выходной импульс 3 в позиции 8.

Поступивший на вход УСТФОРМИ3 второй видеосигнал поступит на вход второго преобразователя амплитуда-длительность - ПРАМ2 2.3.

В позиции 9 приведена эпюра второго входного сигнала, а в позиции 10 показаны эпюры запускающего импульса и сигналов в схемах сравнения, обеспечивающие получение, аналогично предыдущему случаю, трех управляющих импульсов 4, 5 и 6 (позиция 11) в соответствующих схемах сравнения. Наличие указанного запускающего импульса и управляющих импульсов 4, 5 и 6 (в позиции 11) обеспечивают выработку основным и дополнительными триггерами ОСНТРИГГ 2.2.10, ДОПТРИГ1 2.2.11 и ДОПТРИГ2 2.2.12 выходных импульсов 4, 5 и 6 (в позиции 12) для второго входного сигнала.

Полученные выходные импульсы поступят на выходы 2, 3 и 4 ПРАМ2 2.3 и далее на входы 5, 6 и 7, соответственно, ВЫХРАСП 2.4.

Однако на вход сумматоров СУММ1 2.4.9, СУММ2 2.4.10 и СУММ3 2.4.11 эти сигналы поступят только после прихода на вход 4 ВЫХРАСП 2.4 сигнала сброса с выхода 5 ПРАМ1 2.2, который совпадает по времени с управляющим сигналом 3 (в позиции 7).

Сравнение времени существования первого и второго преобразованных импульсов (позиции 8 и 12) показывает, что начало второго преобразованного импульса совпадает с временем существования первого преобразованного импульса. В связи с этим на вход сумматоров преобразованные импульса второго сигнала начнут поступать только после окончания поступления преобразованных импульсов первого сигнала, начиная с импульса 5 (см. позицию 13). В результате в сумматор СУММ1 2.4.9 преобразованный импульс 4 вообще не поступит, в сумматор СУММ2 2.4.10 преобразованный импульс 5 поступит частично, а в сумматор СУММ3 2.4.11 преобразованный импульс 6 поступит полностью.

В результате наличие и продолжительность преобразованных сигналов и составляющих их импульсов различных уровней (первого, второго и третьего) на входах сумматоров будет соответствовать эпюрам, представленным в позициях 14, 15 и 16 (фиг.9). На входе сумматора первого уровня (красного) - СУММ1 2.4.9 (позиция 14) появится только импульс первого уровня первого сигнала - сигнал 1. На входе сумматора второго уровня (синего) СУММ2 2.4.10 (позиция 15) появятся импульсы второго уровня первого сигнала 2 и, частично, второго сигнала 5. На входе сумматора третьего уровня (зеленого) СУММ3 2.4.11 (позиция 16) появятся импульсы третьего уровня первого сигнала 3 и второго сигнала 6.

На выходе УСТФОРМИЗ появится суммарный сигнал из последовательности трех импульсов первого сигнала - уровней красного, синего, зеленого и двух импульсов второго сигнала - уровней синего и зеленого (см. позицию 17).

На экране цветного индикатора преобразованные сигналы будут воспроизведены в виде протяженных по дальности отметок. Причем первый сигнал будет воспроизведен в виде трех отрезков различного цвета - красного, синего и зеленого (см. позицию 18), а второй сигнал будет воспроизведен сдвинутым по дальности в виде двух отрезков - синего и зеленого, как бы частично закрытым в нижней части первым сигналом.

На экране черно-белого индикатора появится одноцветное изображение различной степени яркости (см. позицию 19).

Совокупность преобразованных сигналов от протяженной цели будет воспроизведена на экране цветного индикатора в виде каскада трех разноцветных силуэтов красного, синего и зеленого цветов. Вторая цель будет воспроизведена частично, только своей верхней частью при закрытой верхней части.

Наличие возможности регулирования амплитуды пилообразного напряжения в регулируемом генераторе пилообразного напряжения ГЕНПИЛЫ 2.2.6 позволяет отселектировать за счет некоторого ухудшения качества воспроизведения изображения цели близко расположенные цели. Процесс преобразования сигналов во втором случае представлен на фиг.8 и фиг.9 в столбцах “Режим пилы 2”.

В позициях 1-12 (фиг.8) процесс преобразования сигналов идентичен. Отличие заключается в большей амплитуде, следовательно, и в большей крутизне возрастания, пилообразного напряжения. В этом случае временные отрезки между импульсами и длительность всех трех импульсов преобразованных сигналов уменьшаются, что обеспечивает раздельное воспроизведение сигналов на экране индикатора, как следует из изображений в позициях 13-19 (фиг.8 и фиг.9).

Предлагаемое устройство формирования трехмерного многоцветного изображения морских целей обеспечивает:

- установку в исходное состояние всех узлов и блоков устройства при включении питания;

- строго поочередное поступление на вход преобразователей “амплитуда-длительность”, приходящих на вход устройства сигналов;

- последовательное преобразование амплитудных сигналов в пачки из трех последовательных сигналов равной длительности и фиксированной амплитуды общей суммарной длительности, пропорциональной амплитуде преобразуемых сигналов;

- регулировку в установленных пределах временной амплитуды преобразованных сигналов;

- блокирование возможности поступления на выход устройства последующих преобразованных сигналов до момента окончания поступления на выход предыдущего преобразованного сигнала;

- формирование на экране цветного индикатора трехцветного по высоте трехмерного изображения морских целей в координатах азимут, дальность, амплитуда сигналов, отображающих в совокупности радиолокационный силуэт цели, в общем случае подобный ее визуальному силуэту;

- формирование на экране черно-белого индикатора аналогичного цветному изображению черно-белого трехмерного изображения морских целей в виде тройного силуэта различной яркости;

- обеспечение возможности раздельного наблюдения близко расположенных целей благодаря наличию тройного цветного или яркостного деления силуэта цели по ее высоте.

За счет вращения антенны РЛС и движения развертки по экрану индикатора, согласованному с вращением антенны, отраженные пространственной целью сигналы будут воспроизводиться совокупной группой, воспроизводя на экране радиолокационный пространственно-уровневый трехмерный образ цели в координатах азимут-дальность-уровень сигнала.

Уровень отраженного сигнала является функцией от размера облучаемого участка цели и отражательных способностей этого участка. За исключением "ярких" точек, поверхность цели, с учетом интегрирования уровня отражений в пределах диаграммы направленности антенны, можно считать однородной. В связи с этим радиолокационный образ пространственных целей, таких как крупные суда, участки побережья и т.п., можно считать подобными их визуальному образу.

Очевидно, что пространственный образ радиолокационных целей на экране предлагаемого трехмерного многоцветного индикатора будет тем правильнее отражать его истинный (визуальный) образ, чем большее число последовательных облучений цели диаграммой направленности РЛС на видимый поперечный размер цели будет произведено.

Таким образом, лучшие условия воспроизведения пространственных целей на экране предлагаемого трехмерного многоцветного индикатора РЛС будут в условиях, когда наблюдаемый угловой размер цели будет превышать ширину диаграммы направленности РЛС в горизонтальной плоскости в пять-десять и более раз.

Отдельные участки поверхности пространственной цели облучаются в пределах ширины диаграммы направленности РЛС. В связи с этим уровень отражений интегрируется и при воспроизведении на экране участки с большей отражающей поверхностью сглаживаются.

Из изложенного следует, что предложенный трехмерный многоцветный индикатор работоспособен и обеспечивает повышение качества отображения целей на экране индикатора РЛС.

На фиг.10 изображены силуэт морской цели (ледокола) и его радиолокационные изображения на экранах индикаторов различного типа. На фиг.10А представлены радиолокационные изображения двух идентичных целей, находящихся на большом расстоянии друг от друга и при раздельном отображении их изображений. На фиг.10Б представлены радиолокационные изображения близко расположенных целей. В поле 1 рисунков представлены силуэты морских целей. В поле 2 представлены радиолокационные изображения двух одинаковых целей (ледоколов) на экране индикатора типа В. В поле 3 представлены радиолокационные изображения двух одинаковых целей (ледоколов) на экране трехмерного индикатора-прототипа. В поле 4 представлены радиолокационные изображения указанных двух целей на экране предлагаемого многоцветного трехмерного индикатора.

Сравнительный анализ представленных на фиг.10 изображений близко расположенных целей на экранах различных индикаторов показывает, что в этих условиях только на экране предлагаемого многоцветного трехмерного индикатора возможно раздельное распознавание целей.

Представленные иллюстрации позволяют сделать вывод, что качество отображения внешней морской и береговой обстановки на экране предлагаемого многоцветного трехмерного индикатора значительно выразительнее и качественнее, что обеспечивает лучшее распознавание целей и внешней обстановки при плавании в открытом море и вблизи берегов.

Приведенные в заявке описание одного из возможных вариантов технической реализации предлагаемого трехмерного многоцветного индикатора РЛС и характеристики качественного отличия получаемого на экране предлагаемого индикатора радиолокационного изображения позволяют сделать следующее заключение.

Техническая реализация предлагаемого трехмерного многоцветного индикатора обзорной РЛС возможна, т.к. основана на использовании известных в радиотехнике принципов, технических решений и устройств.

Приведенные в описании изобретения данные о качественных преимуществах трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей в предлагаемом трехмерном многоцветного индикаторе очевидны и позволяют с достаточной достоверностью утверждать о преимуществах качества изображения целей на экране предлагаемого индикатора перед качеством изображения целей на экранах существующих типов индикаторов и трехмерного индикатора-прототипа.

К материалам заявки дополнительно прикладываются цветные варианты чертежей - фиг.9 и фиг.10 - фиг.9ц и фиг.10ц для более наглядного отображения цветных изображений целей на экране цветного индикатора.

Формула изобретения

1. Способ формирования на экране индикатора радиолокационной станции - индикатора РЛС трехмерного многоцветного изображения морских и береговых целей, при котором на экране индикатора азимут-дальность воспроизводят отраженные от крупных морских и береговых целей сигналы в виде совокупности яркостных отметок одинаковой яркости, начало которых находится в месте расположения данного участка цели по дальности и по направлению, а амплитуда, располагающаяся в сторону увеличения дальности, пропорциональна уровню отраженного данным участком цели сигнала так, что совокупность отраженных и воспроизводимых на экране сигналов соответствует радиолокационному силуэту цели, приблизительно аналогичному ее видимому силуэту, отличающийся тем, что обеспечивают, при включении индикатора, автоматическую синхронизацию его блоков и узлов, распределяют поступающие из видеоусилителя сигналы поочередно на вход двух идентичных преобразователей “амплитуда-длительность” первого и второго, чем обеспечивают как параллельное, так и последовательное преобразование поступающих на вход преобразователя “амплитуда-длительность” сигналов, следующих с интервалом времени как большим, так и меньшим времени работы каждого из двух преобразователей “амплитуда-длительность”, в каждом из преобразователей “амплитуда-длительность” делят амплитуду входного видеоимпульса на три равномерно уменьшающихся части - амплитудных участка, начиная с единицы до одной третьей части амплитуды входного сигнала, запоминают амплитуду каждого уровня деления сигнала, вырабатывают, в момент поступления на вход преобразователя “амплитуда-длительность" видеосигнала, начальный запускающий импульс для согласованной работы преобразователя “амплитуда-длительность”, формируют, с использованием выработанного запускающего импульса, единое для всех амплитудных уровней деления эталонное возрастающее пилообразное напряжение, вырабатывают, в момент совпадения возрастающего эталонного пилообразного напряжения с каждым из запомненных амплитудных уровней входного сигнала, управляющие импульсы для каждого амплитудного уровня деления входного сигнала, начиная с меньшего уровня и кончая полной амплитудой, формируют, раздельно для сигналов каждого амплитудного уровня, с использованием выработанных для сигнала данного уровня управляющих импульсов, прямоугольные импульсы фиксированной амплитуды, длительность которых одинакова для сигналов всех амплитудных уровней и пропорциональна амплитуде преобразуемого входного сигнала, превращая тем самым амплитудные уровни входного сигнала во временные уровни, пропорциональные по длительности амплитуде входного сигнала, обеспечивают поочередное, раздельное для трех временных уровней, поступление в выходной сумматор-распределитель преобразованных сигналов, блокируют поступление на выход сигналов второго преобразователя “амплитуда-длительность” до окончания трансляции в выходной сумматор-распределитель всех трех временных уровней преобразованного первым преобразователем “амплитуда-длительность” сигнала, суммируют раздельно по каждому временному уровню последовательно поступающие с выходов каждого из преобразователей “амплитуда-длительность” сигналы, распределяют суммированные сигналы каждого амплитудно-временного уровня по трем группам регуляторов амплитуды выходных сигналов каждого из трех уровней, соответствующих трем цветовым каналам цветного индикатора - красного, синего и зеленого, регулируют амплитуду выходных сигналов в трех амплитудно-временных уровнях в каждом цветовом канале, суммируют в каждом цветовом канале сигналы всех трех амплитудно-временных уровней, обеспечивают последовательное воспроизведение на экране цветного индикатора амплитуды каждого преобразованного сигнала в виде полосы из трех цветных участков, цвет каждого из которых установлен соотношением амплитуд сигналов каждого амплитудно-временного уровня, осуществляют воспроизведение на экране цветного индикатора цветного силуэта протяженной морской или береговой цели в виде совокупности цветных полос, начинающихся в месте расположения облучаемого участка цели по азимуту и по дальности и продолжающихся в сторону увеличения дальности протяженностью, соответствующей амплитуде отраженного данным участком цели сигнала, причем каждая такая полоса имеет три различных цветных ступени, в результате чего силуэт цели представляет собой совокупность трех разноцветных подобных силуэтов, ступенями расположенных по высоте цели, при этом близкорасположенные задние цели воспроизводятся, в зависимости от их расстояния от передней цели, полностью видимыми или частично закрытыми ближней целью, обеспечивают визуальную оценку степени перекрытия силуэта дальней цели ближней целью разноцветным воспроизведением целей по высоте.

2. Устройство для реализации способа по п.1, включающее трехмерный индикатор РЛС с видеоусилителем и блоком электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), отличающееся тем, что дополнительно включено устройство формирования трехмерного многоцветного изображения в составе входного кольцевого коммутатора, двух преобразователей “амплитуда-длительность”, выходного сумматора-распределителя и синхронизатора запуска, при этом в состав входного кольцевого коммутатора включены два управляемых ключа и два триггера, в состав каждого из двух преобразователей “амплитуда-длительность” дополнительно включены делитель амплитуды входных сигналов, два дополнительных запоминающих устройства, две дополнительных схемы сравнения, два дополнительных триггера, а также регулируемый генератор пилообразного напряжения, с регулировкой времени возрастания напряжения, в состав выходного сумматора-распределителя включены две группы из трех управляемых ключей каждая, два триггера, три сумматора, три группы из трех регуляторов амплитуды выходных сигналов каждая, три выходных сумматора - красного, синего и зеленого, в состав синхронизатора запуска включены заторможенный мультивибратор, схема задержки, кнопка ручной синхронизации и выходное устройство синхронизатора, причем вход устройства формирования трехмерного многоцветного изображения соединен с выходом видеоусилителя индикатора РЛС, а первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами блока ЭЛТ, внутри устройства формирования трехмерного многоцветного изображения вход устройства соединен с первым входом входного кольцевого коммутатора, второй и третий входы которого соединены с первыми выходами первого и второго преобразователей “амплитуды-длительность”, первый и второй выходы входного кольцевого коммутатора соединены с входами соответственно первого и второго преобразователей “амплитуда-длительность”, вторые-пятые выходы которых соединены соответственно с первым-четвертым и пятым-восьмым входами выходного сумматора-распределителя, первый - третий выходы которого соединены с соответствующими по номеру выходами устройства формирования трехмерного многоцветного изображения, выход синхронизатора запуска соединен с третьим входом входного кольцевого коммутатора и с восьмым входом выходного сумматора-распределителя, во входном кольцевом коммутаторе первый вход соединен с первыми входами двух управляемых ключей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров, а выходы соответственно - с первым и вторым выходами входного кольцевого коммутатора, второй вход которого соединен с первым входом второго и со вторым входом первого триггеров, третий вход коммутатора соединен с первым входом первого и вторым входом второго триггеров, в каждом преобразователе “амплитуда-длительность” вход этого преобразователя соединен с первым входом основного запоминающего устройства, с входом делителя амплитуды входных сигналов и с входом генератора запускающих импульсов, первый выход генератора запускающих импульсов соединен с первым выходом первого или второго преобразователя “амплитуда-длительность”, выход основного запоминающего устройства соединен с первым входом основной схемы сравнения, первый и второй выходы делителя амплитуды входных сигналов соединены с первыми входами соответствующих дополнительных запоминающих устройств один и два, выходы дополнительных запоминающих устройств один и два соединены с первыми входами дополнительных схем сравнения один и два соответственно, второй выход генератора запускающих импульсов соединен с входом регулируемого генератора пилообразного напряжения и с первым входом первого дополнительного триггера, выход регулируемого генератора пилообразного напряжения соединен со вторыми входами основной и дополнительных схем сравнения, первый выход основной схемы сравнения соединен со вторыми входами основного и дополнительных запоминающих устройств, а также с пятым выходом преобразователя “амплитуда-длительность”, первые выходы дополнительных схем сравнения один и два соединены с первыми входами второго дополнительного и основного триггеров соответственно, вторые выходы схем сравнения соединены со вторыми входами соответствующих им триггеров, выходы первого, второго дополнительных и основного триггеров соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами преобразователя “амплитуда-длительность”, в выходном сумматоре-распределителе первые входы всех управляемых ключей, двух групп по три ключа в каждой, соединены с сигнальными входами выходного сумматора-распределителя, вход ключа один - с первым входом, ключа два - со вторым, ключа три - с третьим, ключа четыре - с пятым, ключа пять - с шестым и ключа шесть - с седьмым входами, а вторые входы - с выходами триггеров, по одному триггеру на каждую группу из трех ключей - один-три и четыре-шесть, четвертый вход выходного сумматора-распределителя соединен с первым входом триггера два и вторым входом триггера один, восьмой вход выходного сумматора-распределителя соединен с первым входом триггера один и вторым входом триггера два, первые входы сумматоров один, два и три соединены соответственно с выходами ключей один, два и три, вторые входы указанных сумматоров соединены соответственно с выходами ключей четыре, пять и шесть, выход сумматора один соединен с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов один, четыре и семь, сумматора два - с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов два, пять и восемь, сумматора три - с входами регуляторов амплитуды выходных сигналов три, шесть и девять, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов один, два и три соединены с входами один, два и три выходного сумматора красного, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов четыре, пять и шесть соединены с входами один, два и три выходного сумматора синего, выходы регуляторов амплитуды выходных сигналов семь, восемь и девять соединены с входами один, два и три выходного сумматора зеленого, выходы сумматоров красного, синего и зеленого соединены, соответственно с выходами один, два и три выходного сумматора-распределителя, в синхронизаторе запуска вход заторможенного мультивибратора соединен с выходом схемы задержки, вход которой соединен с выходом кнопки ручной синхронизации, выход заторможенного мультивибратора соединен с входом выходного устройства, выход которого соединен с выходом синхронизатора запуска.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10