Способ контроля телеметрической информации
Владельцы патента RU 2688754:
Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" (RU)
Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение оперативности и надежности контроля телеметрической информации. Способ контроля телеметрической информации включает: получение межкадровой разности последовательных кадров изображения, причем сигнал межкадровой разности для изображений с наложенными символами формируют с максимально возможной частотой, сравнивают уровень сигнала межкадровой разности с пороговым значением, задаваемым с учетом требований к чувствительности и помехоустойчивости, усиливают сигнал при превышении порогового значения для получения максимально высокого уровня сигнала символов и допустимого уровня сигнала помех, запоминают и вычитают полученный усиленный сигнал из сигнала текущего изображения с частотой и продолжительностью, задаваемыми с учетом требований эргономики, отображают результирующий сигнал для оперативного контроля изменений телеметрической информации. 5 ил.
Настоящее изобретение относится к области информационных технологий и вычислительной техники. Способ предназначается преимущественно для контроля телеметрической информации, передаваемой в виде символов на фоне телевизионных изображений.
Известен способ контроля телеметрической информации (см. патент РФ №2645267), основанный на сравнении реальных значений телеметрических параметров с их эталонными значениями, представленными в виде кадров с символьной информацией, отличающийся тем, что кадры формируют в виде слоев, причем один из слоев отображают черными символами на белом фоне, а другой слой - белыми символами на черном фоне, слой с реальными значениями телеметрических параметров накладывают на слой с эталонной значениями, изменяют степень непрозрачности слоя с реальными значениями до появления однотонного серого изображения, по которому судят о совпадении реальных и эталонных значений, фиксируют появление белых и черных фрагментов символов на сером фоне, по которым судят о несоответствии сравниваемых значений, при появлении несоответствий степень непрозрачности слоя с реальными значениями изменяют до появления полного изображения символов реальных значений аномальных параметров и соответствующих им названий, которые фиксируют для последующего определения причин несоответствий.
Недостатком данного известного способа являются ограничения, накладываемые на фоновое окружение телеметрической информации, которое должно быть однотонным и стационарным. Кроме того, данный способ предназначен для контроля только событий, проводимых по жесткой циклограмме, или статических состояний, например исходных состояний, для которых имеется однозначный эталон, а это не всегда возможно, особенно для динамических режимов, например, сближения КА.
Известен способ контроля телеметрической информации, представленный как описание работы устройства для отображения информации (см. патент RU 1840557), позволяющее отображать информацию в любом цвете на изменяющемся цветовом фоне с повышением контрастности. Это достигается тем, что непрерывно осуществляется анализ уровня и цвета фона, на котором отображается символьно-графическая информация, причем уровень и цвет символьно-графической информации формируется в зависимости от результатов анализа для получения оптимального контраста. Недостатком данного известного способа является сложность его реализации и невозможность выявить изменения телеметрической информации.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран способ контроля телеметрической информации (см. патент РФ №2187904), который позволяет выявить периодические колебания объекта. Процедура заключается в получении межкадровой разности последовательных кадров изображения, обработке межкадровой разности для получения выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения, причем при обработке межкадровой разности, производят накопление суммы разностей из не менее двух выбранных последовательностей кадров изображения. Кроме того, получение выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения осуществляют, модулируя цветовой шкалой накопленную сумму межкадровой разности, получая информационное отображение в виде псевдоцветного изображения, а при получении выходного преобразованного сигнала и его информационного отображения накладывают полученное псевдоцветное изображение на реальное.
Недостаток состоит в том, что применение способа, принятого за прототип, возможно только для объектов, совершающих периодические колебания. В том случае, когда происходят разовые мгновенные изменения телеметрической информации, применение способа-прототипа не позволяет отобразить выявленные изменения ТМ параметров и привлечь внимание операторов к этим параметрам.
При проведении динамических режимов подвижных объектов телеметрическая информация может передаваться как по отдельному телеметрическому (ТМ), так и ТВ каналу связи в совмещенном режиме с ТВ изображением, формируемым ТВ камерой. При этом ТМ информация о параметрах объекта отображается в виде символов на фоне ТВ изображения. Смена событий характеризуется изменением соответствующих символьных сообщений.
Для обеспечения автоматизированного контроля рассматриваемого типа ТМ информации традиционным путем, требуется решить целый комплекс сопутствующих задач - селекция символов на сложном динамичном фоне, распознавание выделенных символов и анализ их состояния.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение оперативности и надежности контроля ТМИ.
Технический результат достигается тем, что в способе контроля телеметрической информации, включающем получение межкадровой разности для информации, передаваемой в виде символов на фоне телевизионных изображений, в отличие от известного, сигнал межкадровой разности формируют с максимально возможной частотой, сравнивают уровень сигнала межкадровой разности с пороговым значением, задаваемым с учетом требований к чувствительности и помехоустойчивости, усиливают сигнал межкадровой разности для получения максимально высокого уровня сигнала символов и допустимого уровня сигнала помех, запоминают и вычитают усиленный сигнал межкадровой разности из сигнала текущего изображения с частотой и продолжительностью, задаваемыми с учетом требований эргономики, отображают результирующий сигнал для оперативного контроля изменений телеметрической информации. Применение предлагаемого способа позволяет гораздо проще решить одновременно весь этот комплекс задач.
Изменения значений контролируемых параметров представляют основную информационную ценность при осуществлении контроля правильности выполнения динамических операций. Предлагаемый способ основан на различиях скорости изменения текстовых телеметрических сообщений и фона ТВ изображения. Если изменения ТМ сообщений можно считать мгновенными (1/50 секунды), то скорость изменения фона может изменяться в довольно широких пределах. Как правило, скорость изменения фона значительно меньше скорости изменения ТМ сообщений.
При анализе символьных сообщений, передаваемых на фоне телевизионных изображений, возникают следующие проблемы:
- затруднения восприятия символьной информации при уровне сигнала фона близком к уровню сигнала символов и соответственно низком контрасте;
- возможность пропустить изменение значения ТМ параметра на сложном динамичном фоне.
Формирование межкадровой разности с максимально возможной частотой необходимо для того, чтобы устранить задержку фиксации нового информационного сообщения, которое может появиться в любой момент. Более того, если частота получения межкадровой разности будет меньше частоты изменений телеметрической информации, некоторые из этих изменений могут быть просто потеряны.
Каждый сформированный сигнал межкадровой разности сравнивают с заданным порогом для того, чтобы избежать реагирования на помехи. Пороговое значение выбирается на основании анализа минимально возможных изменений при смене сообщений и определяется в основном количеством символов в самом коротком сообщении как компромисс между необходимой чувствительностью к реальным изменениям символов и помехоустойчивостью.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых приведены:
на фиг. 1 и фиг. 2 показаны соответственно предыдущее и последующее изображения с интервалом 1/50 сек;
на фиг. 3 показана межкадровая разность сигналов этих изображений;
на фиг. 4 представлена усиленная межкадровая разность сигналов;
на фиг. 5 показано изображение, полученное в результате вычитания усиленной межкадровой разности.
Как видно на Фиг. 2 часть символа «В» появившегося сообщения «ВКЛ» оказалась на светлом фоне, близком по уровню к сигналу символа, что привело к понижению контраста и ухудшению читаемости символа. Анализ разностного сигнала (Фиг. 3) показывает, что фон за это время практически не изменился, о чем свидетельствует пропадание фона. Таким образом, выполнена задача фильтрации фона. Следует отметить, что кроме фона, произошла также фильтрация всей символьной не изменившейся информации. В результате осуществлено выделение изменившегося за время ТВ такта символов. Такие изменения и представляют основную ценность при контроле выполнения динамических режимов. Для восстановления уровня ослабленных сигналов символов осуществляют усиление сигнала полученной межкадровой разности. При этом уровни сигнала символов, близких к максимальному, достигнут «насыщения» и останутся белыми, а плохо читаемые фрагменты «побелеют» вплоть до номинального уровня (Фиг. 4).
Если из текущего изображения вычесть усиленный сигнал межкадровой разности, то получим инверсию нового сообщения. В случае неблагоприятного окружающего фона это повысит контраст сообщения и надежность его правильного прочтения, а при поочередном вычитании, полученные мигания привлекут внимание к появившемуся сообщению. Таким образом, после выполнения предписываемых действий получаем идеальный конечный результат, к которому стремились - отображение на сохраненном фоне в привычной для оператора форме комбинированного изображения символов и фона с привлечением внимания к изменившимся значениям параметров, мигающих с заданной частотой и поочередной сменой полярности, обеспечивая тем самым оптимальный контраст символов как на темном, так и на светлом фоне.
Изобретение может найти применение в различных областях науки и техники, производственных процессах, а именно в системах автоматики, при решении задач дистанционного контроля и управления объектами, анализа ТМИ.
Реализацию предлагаемого способа можно осуществить, используя стандартную телевизионную камеру и стандартное устройство обработки (PC), программно осуществляющее вычисление и визуализацию межкадровой разности. Средства получения межкадрового разностного сигнала на КМОП датчике изображения могут быть как аппаратными, так и программными, т.к. современная технология изготовления КМОП приборов, позволяет решать вопросы практически любой обработки сигналов, а значит и сравнение, усиление, запоминание, вычитание и отображение сигналов межкадровой разности с заданными параметрами непосредственно на кристалле. Пример устройства, реализующего на одном КМОП кристалле обработку изображений межкадровой разности, приведен в прототипе.
Способ контроля телеметрической информации, включающий получение межкадровой разности последовательных кадров изображения, отличающийся тем, что сигнал межкадровой разности для изображений с наложенными символами формируют с максимально возможной частотой, сравнивают уровень сигнала межкадровой разности с пороговым значением, задаваемым с учетом требований к чувствительности и помехоустойчивости, усиливают сигнал при превышении порогового значения для получения максимально высокого уровня сигнала символов и допустимого уровня сигнала помех, запоминают и вычитают полученный усиленный сигнал из сигнала текущего изображения с частотой и продолжительностью, задаваемыми с учетом требований эргономики, отображают результирующий сигнал для оперативного контроля изменений телеметрической информации.
