Устройство для имитации изображения грозового фронта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистическик, Республик ()985820 (о1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 07. 81 (21) 3317445/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет (51) М. Кл.

С 09 В 9/08 квеудврстеквеый комнтет

СССР ао лелем изобретений и открытий

Опубликовано 30,12.82. Бюллетень №48

Дата опубликования описания 30.12.82 (53) УДК 681 ° 3 ° .071(088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Никитин и С.В.Григорьев

Ордена Ленина академия гражданской авиации

/ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

ГРОЗОВОГО ФРОНТА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для имитации изображения на экране индикатора радиолокационного тренажера.

Известно устройство для имитации изображения грозового фронта, являющееся наиболее близким к предлагаемому изобретению, В нем изображение формируется с помощью блока логических элементов, Для возбуждения этого блока используются счетчики азимута и дальности и преобразователи кодов азимута и дальности. Местоположение на индикаторе имитируемого изображения и его размеры определяются моментами запуска соответствующих счетчиков и частотой поступающих на них импульсов.

Для управления этими параметрами в канале дальности используются соединеннйе последовательно интегратор, сумматор, генератор линейной задержки, триггер с раздельным запуском

2 и управляемый напряжением генератор импульсов. Канал азимута содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, триггер с раздельным запуском и управляемый напряжением генератор )1) .

Однако при таком управлении азимутальным изображением не удается имитировать его уход при маневриро" вании летательного аппарата за один из краев индикатора в зависимости от выбранной строки обзора по углу места. Это объясняется тем, что момент начала Формирования иэображения определяется компаратором путем сравнения напряжения установки начального азимута грозового Фронта с напряжением аэимутальной развертки. Таким образом, нельзя начать го формировать иэображение раньше, чем начнется развертка. Формирование изображения может окончиться после окончания развертки по азимуту, что позволяет имитировать уход изобра3 98 жения за другой край индикатора

При таком управлении положением иэображения грозового фронта его нельзя формировать на соседних развертках азимута, соответствующих соседним строкам обзора пространства по углу места. Это объясняется тем, что к определенной точке развертки азимута привязывается момент начала формирования изображения, а направление соседних разверток азимута противоположно, поэтому будет сформировано перевернутое изображение, начинающееся в той же точке, но расположенное рядом. В предлагаемом изобретении этот эффект устраняется введением схемы совпадения и схемы выбора одной из строк обзора пространства по углу места. Это позволяет имитировать лишь грозовые фронты с малыми размерами по углу места, что ограничивает функциональные врзможности устройства. Такие ограничения местоположения имитируемого иэображения являются недостатком основного изобретения.

Кроме того, расширение размера грозового фронта по азимуту при сближении с ним происходит обратно пропорционально дальности, в то время как точной является зависимость, обратно пропорциональная квадрату дальности.

Для устранения недостатков известного устройства в канале азимута используется дополнительно сумматор и перемножитель напряжения, что позволяет изменять размер имитируемого иэображения обратно пропорционально квадрату дальности до грозового фронта по мере сближения с ним. Для имитации ухода изображения за боковые края индикатора в канал азимута введены преобразователь кода счетчика азимута в напряжение и элемент совпадения. При этом на компаратор подается напряжение с перемножителя . и с преобразователя код-напряжение и компаратор Разрешает прохождение импульсов генератора через схему совпадения на счетчик для формирования иэображения, пока напряжение перемножителя больше напряжения с преобразователя. Таким образом, любому . положительному значению напряжения перемножителя ставится в соответствие с точностью до ошибки квантования по уровню определенный код

5820

zo

4 счетчика азимута ° Напряжение перемножителя изменяется по пилообразному закону в соответствии с законом изменения развертки азимута.

Причем его амплитуда, а значит крутизна изменения обратно пропорциональна квадрату расстояния до грозового фронта, а среднее значение зависит от напряжения установки начального азимута, Мгновенное значение напряжения перемножителя может быть и отрицательным и положительным, так как треугольное напряжение развертки азимута симметрично относительно нуля, а напряжение преобразователя код-напряжение только положительным. Поэтому компаратор вырабатывает разрешающий импульс, только если напряжение перемножителя также положительно. Изменение среднего значения напряжения перемножителя приводит к перемещению момента перехода его мгновенного значения через ноль относительно начала развертки азимута. Это приводит к перемещению по азимуту изображения на экране индикатора.

Все процессы в устройстве происходят с периодичностью развертки по дальности. Причем, если в канале дальности код изображения формируется во время развертки по дальности, то в канале азимута код формируется в промежутке между двумя соседними развертками дальности. Поэтому каждой последующей развертке дальности и значению развертки азимута соответствует свой код канала азимута, причем различия этих кодов тем больше, чем больше крутизна напряжения перемножителя. Длительность разрешающего импульса компаратора зависит от крутизны изменения напряжения перемножителя, которая определяется требуемым размером изображения по этой координате, зависящим в свою очередь от дальности до грозового фронта и величины начальной установки размера..

Крутизна нарастания напряжения преобразователя код-напряжение больше, а максимальная амплитуда меньше, чем максимальная крутизна и амплитуда напряжения перемножителя. Однако минимальная амплитуда напряжения перемножителя меньше, чем максимальная амплитуда напряжения преобразователя. Так как код азимута вырабатывается после каждой развертки

985820 6

Если в момент начала развертки азимута напряжение перемножителя отрицательное или нулевое, то компаратор не срабатывает, код в кана- 3$ ле азимута не формируется и иэображение отсутствует. Если же напряжение перемножителя положительно, но меньше, чем максимальное значение напряжения преобразователя код-напряжение, то в канале азимута при первой же развертке дальности сформируется код, соответствующий какому-либо среднему сечению грозового фронта разверткой дальности и íà 25 экране изображается конечная часть фронта, а начальная находится за краем экрана. При положительном значении напряжения перемножителя, превышающего максималь ное значение напряже- 30 ния преобразователя код-напряжейие, компаратор срабатывает и разрешает прохождение импулbсов через схему совпадения. Однако напряжение преобразователя код-напряжение не дости3$ гает напряжения перемножителя и после переполнения счетчика азимута он останавливается в нулевом состоянии и изображение грозового фронта не формируется, 10

Предложенный принцип управления положением изображения на экране индикатора позволяет имитировать грозовой фронт на любом количестве строк обзора пространства по углу места.

При этом изображения на соСедних развертках по азимуту совпадают, так как любому значению напряжения перемножителя, однозначно связанному с разверткой азимута, соответствует свое значение кода в канале азимута. Изменение направления развертки приводит к изменению направления формирования изображения, т.е. оно будет

, 55 форми ро,ват ь ся с другого края, но остается на том же месте. Иными словами, к определенной .точке развертки азимута привязывается не край иэоб5 дальности, но в, зависимости от соотношения амплитуд напряжения перемножителя и преобразователя он будет либо иметь какое-то значение, либо будет нулевым, если мгновенное значение напряжения перемножителя больше, чем максимальное значение напряжения преобразователя, т.е. в последнем случае изображение имитироваться не будет.

I ражения, а к каждой точке развертки привязывается свой код изображения по азимуту, Устройство выбора строки обзора пространства по углу места позволяет выбрать любую строку или несколько строк в эависимости от того, с„-какого плеча счетного триггера или.G его входа снимается сигнал на схему совпадения.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для имитации иэоб» ражения грозового фронта, содержащее последовательно включенные блок задания исходных=данных, блок интегрирования, первый сумматор, первый генератор, первый триггер, второй генератор, первый счетчик, первый преобразователь кодов, первый блок элементов И, второй блок элементов

И и индикатор, второй и третий входы которого являются соответственно первым и BTopblH входами устройства, третий генератор, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И, четвертый генератор, компаратор, второй триггер, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу второго счетчика, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй выход соединен через второй преобразователь кодов с вторым входом первого блока элементов И, вто" рой сумматор, первый вход которого подключен к второму выходу блока ввода исхоДных данных, а второй вход - к выходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего генератора, а третий вход - к третьему выходу блока зада,ния исходных данных, четвертый выход которого подключен к второму входу второго генератора, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого триггера, третий вход которого и второй вход первого гене.ратора являются третьим входом устройства, и последовательно соединенные блок дифференцирования, третий триггер и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу второго блока элементов И, а второй вход - к выходу блока рифференцирования, вход которого является вторым входом устройства, вве985820

Устройство содержит индикатор

1, блок 2 элементов И, связанный с преобразователями 3 и 4 кодов (дальности и азимута), соединенными с—

I триггерными счетчиками 5 и 6 (дальности и азимута), один из которых подключен непосредственно к управляемому напряжением генератору 7, а другой - к неуправляемому генератору 8 через элемент И 9. Генератор 7 связан также с, задатчиком

10 установки размера изображения по дальности и последовательно соединенными триггером 11 (дальности), генератором 12 (линейной задержки), сумматором 13 (дальности), задатчиком 14 установки начальной дально50 ати, блоком 15 интегрирования, задатчиком 16 установки скорости сближения, элемент 9 связан с. компаратором 17, подключенным к преобразователю 18 код-напряжение и блоку 19 умножения напряжений, который соединен с сумматорами 20 и 21 (азимута), связанными, в свою очередь, с задатчиками 22 и 23 установки раздены преобразователь код-напряжение, вход которого соединен с, вторым выходом второго счетчика, а выход - с первым входом компаратора, второй элемент И, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, а первый, второй и третий входы - соответственно к выходам компаратора, четвертого генератора и второго триггера, и последовательно соединенные третий сумматор и блок умножения напряжений, выход которого подключен к второму входу компаратора, а второй вход - к выходу второго сумматора, соединенному с первым входом третьего сумматора, второй, вход которого подключен к пятому выходу блока задания исходных данных, а третий вход является вторым входом устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для имитации грозового фронта, на фиг. 2 временные диаграммы поясняющие прин1 цип работы устройства, где а напряжение развертки по азимуту, б импульсы конца развертки по дальности в, д - напряжение преобразователя код-напряжение и напря,жение перемножителя (показано штриховой линией, г, е - импульсы на выходе элемента совпадения. !

l5

30 мера изображения по азимуту и установки начального азимута. К элементу

9 подключен также триггер 24 (азимута). Индикатор 1 связан с блоком 2 через элемент И 25, подключенный с последовательно соединенными элементом И 26, счетным триггером 27 бло1 ком 28 дифференцирования, а также с генератором 29 (шума) . Устрой" ство содержит также блок 30 задания исходных данных.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 преобразует входные коды далЬности и азимута в сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта. Форма имитируемого изображения определяется видом логической функции, реализуемой блоком 2.

В зависимости от входных кодов сигнал, имитирующий видеоимпульс, имеет различную длительность и различное временное положение относительно начала развертки дальности и азимута, что определяет размеры и. местоположение изображения на экране индикатора, Входные коды блока 2 вырабатываются преобразователями

3 и 4, реализующими соответствующие логические функции.

Преобразователи 3 и 4 подключены к счетчикам 5 и 6, на которые поступают прямоугольные импульсы с управляемого напряжением генератора 7 не« посредственно и с неуправляемого генератора 8 через элемент 9. Частота импульсов генератора 7 определяет время заполнения счетчика 5 и длительнось кода дальности, тем самым определяя размер изображения по дальности на экране индикатора 1. Частота генерации импульсов управляется напряжением, снимаемым с задатчика 10„ определяющего размер изображения. Управление временным положением изображения по дальности осуществляется путем изменения момента включения геI 1 нератора 7 относительно начала развертки по дальности. Момент включения генератора 7 и продолжительность его работы определяются импульсом триггера 11 с раздельным запуском, Запуск триггера 11 происходит импульсом генератора 12, временная задержка импульса этого генератора относительно момента его

985820 10 включения пропорциональна напряжению текущей дальности до грозового .фронта, которое вырабатывается сумматором 13. Это напряжение складывается сумматором 13 из напряжения установки начальной дальности с задатчика 14 и выходного напряжения. блока 15, изменяющегося со скоростью сближения с грозовым фронтом.

Скорость сближения выставляется эадатчиком 16. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально текущей дальности до грозового фронта. Для имитации пролета через грозовой фронт генератор 12 за- пускается импульсами конца развертки по дальности. Этими же-импульсами происходит срыв триггера 11. Кроме того, срыв этого триггера может осуществляться импульсами переполнения счетчика 5. Иестоположение изоб ражения и его размер по азимуту определяются моментом появления относительно начала развертки по азимуту импульсов компаратора 17 и их числом за период развертки по азимуту. На компаратор 17 поступают напряжения с преобразователя 18 блока 19. При этом, компаратор 17 вырабатывает импульс, разрешающий прохождение импульсов генератора 8 через элемент

9, пока напряжение преобразователя

18 меньше напряжения блока 19.

Напряжение блока 19 представляет собой произведение напряжений поступающих с сумматоров 20 и 2 1. "a сум- матор 20 поступает напряжение с задатчика 22 и напряжение текущей дальности с сумматора 13, необходимое, для расширения аэимутального разме,ра изображения по мере сближения с грозовым фронтом. Выходное напряжение сумматора 20 складывается в сумматоре 21 с пилообразным напряжением развертки азимута и напряжением задатчика 23, Таким образом, выходное напряжение блока 19 изменяется по пилообразному закону в соответствии с законом изменения развертки азимута. При этом его амплитуда, а значит, и крутизна изменения обратно, пропорциональна квадрату расстояния до грозового фронта, а среднее значение зависит от напряжения установки начального азимута. Импульс окон1 чания развертки дальности устанав- ливает счетчик 6 (азимута) в нулевое состояние и запускает триггер 24

4S поступает с генератора 29 на элемент 25. Напряжение шума подается также на сумматор 13. При этом импульс генератора 12 перемещается в небольших пределах по случайному закону относительно своего среднего положения, что приводит к размыванию краев имитируемого иэображения на экране индикатора 1 и улучше нию точности имитации, Использование предлагаемого технического решения в устройстве для имитации грозового фронта позволяет существенно повысить качество имитации изображения. При этом появля5

19

1S

25 зо

40 (с раздельным запуском), подающий разрешающий сигнал на элемент 9, С преобразователя 18 снимается нулевое напряжение. Если напряжение блока 19 положительно, то компаратор 17 вырабатывает импульс и прямоугольные импульсы генератора 8 проходят на счетчик 6. Ilo мере заполнения счетчика 6 напряжение преобразователя 18 растет и в момент превышения им напряжения с блока 19 компаратор 17 переключается и счетчик

6 останавливается в. некотором состоянии, которому соответствует свой код преобразователя 4. При переполнении счетчика 6 импульс переполнения осуществляет срыв триггера 24 счетчик 6 остается в нулевом сос-, тоянии и изображение не формируется. Если выходное напряжение блока

19 отрицательно, то компаратор 17 также не вырабатывает разрешающий импульс и изображение грозового фронта отсутствует. Таким образом, момент перехода напряжения блока 19 через ноль определяет местоположение иэображения на экране индикатора 1. А крутизна его измерения определяет скорость изменения кода азимута и,значит, размер изображения по азимуту °

Сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта, с блока 2 поступает на индикатор 1 через элемент 25, на который подается импульс выбора строки обзора по углу места с элемента 26, связанному со счетным триггером 27 и блоком 28, на который поступает напряжение развертки по азимуту. Для формирования внутренней структуры изображения сигнал, имитирующий видеоимпульс, отраженный от грозового фронта, заполняется шумом, который

85820 12

Устройство для имитации изобра" жения грозового фронта, содержащее последовательно включенные блок за- . дания исходных данных, блок интегрирования, первый сумматор, первый rå.нератор, первый триггер, второй генератор, первый счетчик, первый преобразователь кодов, первый блок weментов И, второй блок элементов И и индикатор, второй и третий входы которого являются соответственно первым и вторым входами устройства, третий генератор, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И, четвертый генератор, компаратор, второй триггер, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй вход подключен к первому выходу второго счетчика, первый вход которого является третьим входом устройства, а второй выход соединен через второй преобразователь кодов с вторым входом первого блока элементов И, второй сумматор, первый вход которого подключен к второму выходу блока ввода исходных данных, а второй вход - к выходу первого сумматора, второй

И 9 ется возможность имитировать изображение на любом количестве строк обзора пространства по углу места, изображение может уходить за края экрана s соответствии с законом маневрирования летательного аппарата и азимутальный размер изображения изменяется пропорционально квадрату дальности до грозового фронта. Все это способствует повышению уровня профессиональной подготовки опера" торов радиолокационных станций и привитию им правильных навыков в опознавании реальных обьектов. формула изобретения

1О

t5

25 эо

З5

4О вход которого соединен с выходом третьего генератора, а третий вход к третьему выходу блока задания исходных данйых, четвертый выход которого подключен к второму входу второго генератора, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого триггера, третий вход которого и второй вход первого генератора являются третьим входом устройства, и последовательно соединенные блок дифференцирования, третий триггер и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу второго блока элементов И, а второй вход - к выходу блока дифференцирования, вход которого является вторым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены преобразователь код-напряжение, вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика, а выход - с первым входом компаратора, второй элемент

И, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, а первый, второй и третий входы - соответственно к выходам компаратора, четвертого генератора и второго триггера, и последовательно соединенные третий сумматор и блок умножения напряжений, выход которого подключен к второму входу компарзтора, а второй вход - к выходу второго сумматора, соединенному с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к пятому выходу блока задания исходных данных, а третий вход является вторым входом устройствде

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 497628) кл. (j 09 В 9/08, 1975 (прототип), 985820

Составитель А. Карлов

Техред А. Бабинец Корректор С. Шекмар

Редактор А. Ворович

Тираж 2 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 10170/71

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,