Brevet FR2210065A1 — publié le 19740705

La présente invention concerne des perfectionnements å des sys thèmes de visualisation sur tube cathodique. L'invention peut stappli- quer à des consoles de visualisation graphique et, en particulier, aux systèmes du type indicateur électronique de pilotage. Dans ces systèmes, le dispositif de visualisation travaille en liaison avec un calculateur numérique t l'ensemble permet d'afficher sur l'écran du tube les informations contenues sous forme codée dans les "mots de commande" issus du calculateur. Les données à afficher peuvent Qtre des vecteurs, des courbes, des symboles ou des caractères alphanumériques. Le balayage du tube est du type dit taléa- tirez ou *cavalier*, ce qui correspond au tracé direct par le faisceau cathodique de la donnée en cours, les différentes données étant visualisées l'une après l'autre selon un ordre établi à l'avance. Afin de soulager le calculateur et ne pas l'encombrer inutilement du point de vue temps par des calculs répétés et du point de vue volume par des mémoires de forte capacité, ces systèmes utilisent de manière connue, une mémoire tampon intermédiaire qui contient les mots des données à visualiser. Ces mots sont fournis initialement par le calculateur qui ensuite n'a plus pratiquement qu'a transférer des mots de remplacement correspondant a des modifications de données. La mémoire tampon est une mémoire rapide à accès séquentiel et aléatoire. La lecture de cette mémoire s'effectue à la cadence du balayage image du tube, c'est-à-dire un balayage complet des différentes données à afficher.Les données extraites successivement de la mémoire sont transformées par décodage et conversion digitalanalogique en signaux analogiques, ceux-ci sont généralement appliqués à un générateur de courbes pour produire les signaux de déflexion correspondant transmis au tube. Les données à visualiser peuvent etre susceptibles de transformations rapides. C'est le cas en particulier pour des paramètres de vol au cours d'un atterrissage. Llune de ces transformations est la rotation d'image lorsqu'elle s'applique à l'image co:tplète c'est- & dire à la totalité des données, elle peut être obtenue par exemple, par une rotation de bobines deflectrices. Nais, lorsque la rotation est à appliquer qu'à une partie des données formant l'image, le problème devient beaucoup plus complexe. La rotation à effectuer peut consister, soit à faire tourner une image partielle sur elle-meme, par exemple un vecteur autour diun point appartenant à celui-ci, soit, à faire tourner cette image partielle autour d'un centre de rotation qui lui est extérieur, ou encore, une association de ces types de rotation. Un procédé consiste à calculer avant le début du tracé le changement de coordonnées entre les positions initiales et finales de la représentation à modifier par rotation d' image. Si les calculs sont effectués directement par le calculateur, celui-ci voit sa charge augmenter et il est nécessaire de le doter ou de 11 associer à des mémoires de capacité plus élevée ; de plus, l'interface entre le calculateur et l'ensemble de visualisation devient complexe. Une autre solution consiste à accroire la capacité de la mémoire tampon intermédiaire pour y entrer les mots de rotation, cette mémoire étant suivie d'une unité arithmétique qui effectue les calculs.Dans l'un ou l'autre cas, il y a lieu de remarquer que les durées de calcul introduisent des retards qui, dans certains cas, peuvent devenir gênants pour la visualisation Un systdmeXde visualisation selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients en utilisant des-moyens simples procédant en temps réel et par traitement analogique pour obtenir des rotations de données visualisées. Les caractéristiques de l'invention apparattront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure 1, un exemple de rotation complexe d'une donnée constituée par un vecteur - la figure 2, un diagramme simplifié d'un système de visualisation conforme à l'invention - la figure 3, un schéma d'une rdalisation d'un circuit élémen taire de rotation. Soit un point M de coordonnéesXSY par rapport à des axes cartésiens fixes Ox, Oy d'origine O. Une rotation d'un angle R autour de 0 s'exprime par les deux équations paramétriques suivantes: X = XM cos R - YN sin R (1) Y = YM cos R + XM sin R (2) où X et Y sont les coordonnées de M après la rotation 0, R. Si le centre de rotation est décalé par rapport à l'origine en un point C de coordonnées XC, YC, ces équations deviennent X = XC + X1M cos R - Y1M sin R (3) Y = YC + YlN cos R + X1H sin R (4) où X1M et Y1M représentent les coordonnées de M par rapport aux axes Cxl et Cyl résultant du déplacement par translation de O en C des axes originels Ox, Oy. De mime, si 1' on considère un deuxième centre de rotation P de coordonnées X1P, Y1P par rapport aux axes Cxl, Cyl, les valeurs XLM, YlN sont déduites des équations de me forme : X1M = X1P + X2N cos T - Y2M sin T (5) Y1M = Y1P + Y2M cos T + X2S sin T (6) où T est l'angle de rotation autour du centre P et X2M, Y2M les coordonnées de M par rapport aux axes Px2, Py2, résultant du déplacement par translation de O en P des axes originels Ox, Oy. D'autres rotations peuvent étre considérées s'exprimant chacune par des nouvelles équations paramétriques de la forme précitée. La figure 1 représente le cas de deux rotations correspondant aux équations (3) (4) et 6) (6) respectivement. Le point M est un point quelconque de la donnée à visualiser qui est, à titre d'exemple, un vecteur P Q. L'une des rotations représentée s' effectue autour d'un centre C extérieur à la donnée, la seconde s'effectuant autour d'un centre P appartenant à la donnée et qui se trouve Btre pour cet exemple une extrémité du vecteur PQ. I1 est entendu que les différents centres de rotation peuvent appartenir ou non à la donnée à visualiser.Les paramètres variables XnM, YnN dans le cas de n rotations soit, X2M, Y2M dans le cas de deux rotations selon les équations (5) et (6), correspondent aux points successifs de la donnée relevés par rapport aux axes xn, yn passant par le nième centre de rotation et résultant d'une translation des axes originals Ox, Oy. Ces deux paramètres variables sont généralement produits par un générateur de courbe analogique. La figure 2 représente sous forme d'un bloc diagramme un schéma simplifié d'un système de visualisation conforme à l'inven- tion. Il comporte, de manière connue, un calculateur numérique 1 associé à l'ensemble de visualisation proprement dit auquel il fournit les données à visualiser sous forme digitale. L'ensemble de visualisation comporte comme éléments principaux, une mémoire tampon 2 à accès séquentiel et aléatoire disposée à l'entrée, un ensemble de décodage et de conversion digital-analogique 3, un générateur de courbes 4 et un tube cathodique 5. Conformément à l'invention, un circuit 6 dit "de rotation est interposé entre le générateur de courbes 4 et les éléments déflecteurs en X et en Y du faisceau cathodique. Ces éléments sont figurés par des bobines de déflexion 7 et 8. L'ensemble 1-2-3 et 4 procède de manière connue rappelée succintement ci-aprds. Le calculateur 1 fournit initialement à la mémoire tampon 2 les mots binaires de la figuration à effectuer. Après cette inscription et stockage en mémoire, la lecture de la mémoire 2 s'effectue à la cadence du balayage image. Gr ce à la mémoire tampon le calculateur n'a plus pratiquement qu't fournir les mots remplaçant des données modifiées. Pour les autres données à visualiser qui peuvent comporter des données fixes et d'autres faiblement évolutives le cas échSant, le calculateur pourvoit à un renouvellement des mots correspondant avec une cadence d'entretien déterminée. Les modifications n'intervenant généralement que sur une partie du total des données à afficher, la charge du calculateur s'en trouve d'autant diminuée.Des moyens assurent la synchronisatiorl, l'adressage, l'élaboration et le transfert des données ; ces moyens sont réalisés selon des techniques connues, ils ne sont ni décrits ni figurés par souci de simplification. Pour visualiser, par exemple une donnée constituée par un vecteur, il suffit pour le calculateur de fournir les mots correspondant aux coordonnées des points extrêmes du vecteur. Le convertisseur en 3 délivre ces coordonnées sous forme analogique au générateur de courbes constitué d'amplificateurs opérationnels analogiques réalisant des intégrations, multiplications, sommations, etc.*. Le générateur 3 produit des signaux de déflexion en X et en Y par des traitements opérationnels correspondant à des équations paramétriques déterminées.Un vecteur est ainsi obtenu à partir de deux tensions linéaires au moyen de deux intégrations, un pour chaque axe de coordonnée, intégrant respectivement à courant constant ; la longueur du vecteur est obtenu en réalisant ces intégrations pendant une durée déterminée. Des courbes de degré plus élevé tels que cercle, ellipse conique, ... sont obtenus au moyen de circuits plus complexe comportant des générateurs sin-cos.Les caractères alphanumériques sont, de préférence, considérés constitués par un assemblage ou enchainement de petits vecteurs de mme longueur dont le nombre d'orientations différentes possibles est pré déterminé, par exemple huit valeurs sin et cos permettent de déterminer seize orientations distinctes régulièrement réparties dans le cercle trigonométrique à tut/8 l'une de la suivantes De manière à réduire la charge du calculateur 1 et la capacité de la mémoire tampon 2, les mots correspondant à ces différents petits vecteurs sont stockés dans une mémoire morte auxiliaire qu'il suffit de comJ mander par un simple adressage à partir de l'ensemble de décodage 3. De manière à simplifier la figure 2, le circuit de rotation est envisagé pour l'obtention d'au plus deux rotations simultanées. I1 reçoit du générateur de courbes 4 les signaux X2M et Y2N précédemment définis. Un premier circuit 9 produit la transformation analogique des signaux X2M et Y2M correspondant aux équations (5) et (6) d'une première rotation ; de mime, un deuxième circuit en série avec le précédent dont il reçoit le résultat de transformation X1M, VîN1 produit la transformation analogique des signaux X1M, Y1M correspondant aux équations (3) et (4) d'une seconde rotation. Pour ce faire, le calculateur 1 fournit pour chaque donnée les deux informa tions de rotation intervenir, qu'elles soient effectives ou non. Une information de rotation est constituée par les mots désignant les coordonnées du centre de rotation et les valeurs sin et cos à appliquer Ces informations sont stockées dans la mémoire tampon et modifiées ou renouvelées ultérieurement par le calculateur. L'ensemble de décodage et de conversion 3 délivre les deux informations de rotation sous forme analogique respectivement aux circuits 9 et 10. En généralisant pour n rotations, le générateur de courbes 4reçoit de l'ensemble 3 les signaux analogiques permettant de produire les variables XnM, YnM et le circuit de rotation 6 comporte n circuits élémentaires en série identiques au circuit 9 ou 10, chacun de ces circuits élémentaires recevant une information de rotation définie par quatre signaux. La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un circuit élémentaire de rotation correspondant au circuit 9 de la figure 2. Il comporte un amplificateur inverseur 20 tel un amplificateur différentiel, quatre circuits multiplicateurs analogiques à deux entrées 21 à 24 et deux circuits additionneurs analogiques à trois entrées 25, 26. Ces circuits sont interconnectés entre eux et avec les con nexions d'entrée de manière à former les transformations par inversions, multiplications et sommations correspondant aux équations paramétriques (5) (6) de la rotation de centre P et de valeur angulaire T qui doit intervenir pour la donnée en cours de visualisation. Les signaux de sortie X1M, Y1M sont appliqués en lieu et place des signaux X2M Y2M au circuit 10 suivant qui est constitué de manière identique, la valeur T étant remplacée par R et YlP, X1P par XC, YC. Un système de visualisation correspondant à la description faite, permet par des moyens simples de produire une,ou plusieurs rotations simultanées,pour chacune des données à visualiser. I1 en résulte des rotations d'image partielle correspondant aux données à faire tourner. Les valeurs de rotation peuvent entre différentes d'une donnée à une autre. Lorsque le positionnement angulaire d'une donnée considérée doit demeurer inchangé pendant une durée au moins égale à celle séparant deux balayages image successifs de l'écran, les valeurs sin et cos de rotation transmis respectivement aux différents circuits élémentaires de rotation sont conservées telles pendant cette durée.Une modification de positionnement par translation intervient de manière connue par modification de coordonnées, celles des points extrtme3 dans le cas d'un vecteur; une telle variation correspond à modifier pour un vecteur la tension initiale des signaux de dé flexion en dent de scie délivrés par le générateur de courbes.Cette tension est fournie dans 11 exemple de la figure 1, par les valeurs analogiques XP et YP dues à X1P, Y1P et XC, YC. Si le nombre de rotations simultanées est inférieur à la valeur maximale n possible du circuit de rotation, les coordonnées des différente centres de rotation non utiles peuvent ètre conservées s'ils correspondent à des points fixes caractéristiques de l'image ou appartiennent à des références de mesure transmises au calculateur, sinon, ils peuvent étre ramenées à l'origine 0, les coordonnées du premier centre de rotation utile étant faites par rapport à l'ori- gaine Ainsi, dans le cas des figures 1 et 2, si le centre C est inutilisé et ramené à l'origine XC = YC = O, les valeurs X1P et Y1P deviennent XP, YP par rapport à 0. Les coordonnées des différents centres de rotation sont déterminées pour chaque donnée à partir des mots de commande correspondant fournis par le calculateur leur ajustement éventuel, lorsque certains d'entre eux n' intervien- nent pas, peut s'opérer aisément selon des techniques connues dans le bloc de conversion digital-analogique à l'aide de circuits opérationnels commandés. Le système de visualisation transmet les évolutions des données affichées quasi-instantanément compte tenu que le décalage temporel est négligeable entre1 l'instant où une variation de paramètre est détectée par un dispositif détecteur, tels une sonde, un capteur, etc... qui la transmet au calculateur, et, celui où cette donnée modifiée est affichée. Ce décalage peut entre réduit à quelques microsecondes et le système est dit travailler en temps réel1. Dans une application à un indicateur électronique de pilotage, le système de visualisation décrit permet d'obtenir aisément la rotation de l'horizon et de la piste autour du point avion ou, des rotations simultanées dans une représentation route-avion. REVENDICATIONS 1. Système de visualisation de données graphiques ou alphanumériques par balayage aléatoire d1 un tube cathodique,comportant un calcula teur numérique délivrant les données digitales à une mémoire tampon rapide a accès aléatoire et séquentiel puis entretenant périodique ment celle-ci en fonction plus particulièrement des changements de données a effectuer, des moyens de lecture de la mémoire au rythme du balayage image, des moyens de décodage et de conversion digitalanalogique des données extraites de la mémoire1 un générateur de courbes trnnsformant les données analogiques en signaux d'alimentation des éléments déflecteurs en X et en Y du tube, caractérisé en ce que le calculateur (1) délivre pour chaque donnée au moins une information de rotation (R, C) comportant les coordonnées (XC, vC) du centre de rotation et les cosinus directeurs (sin R et cos R) de l'angle de rotation, lesdits moyens de conversion (3) délivrant cette information sous forme analogiqueà un circuit de rotation (6) interposé entre le générateur de courbes (4) et lesdits éléments déflecteurs (7-8)* 2. système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque donnée le calculateur fournit un nombre déterminé n d'information de rotation n étant au moins égal à deux, de manière à produire au plus n rotations simultanées distinctes, ledit circuit de rotation recevant pour chaque donnée, la première information de rotation (R, C) comportant les coordonnées (XC, YC) du premier centre de rotation et les cosinus directeurs (sin R, cos R) correspondant à la première rotation, la deuxième information de rotation (T, P) constituée par les coordonnées relatives (X1P, Y1P) du deuxième centre de rotation par rapport au premier centre et les cosinus directeurs (sin T1 cos T) de la seconde rotation, ième et ainsi de suite jusqu'à la n dé information de rotation groupant ième les coordonnées relatives du n è centre par rapport à celui ième d'ordre n - 1 et les cosinus directeurs de la n rotation, le générateur de courbes délivrant les coordonnées successives (XnM, Yn0 des différents points du tracé en cours mesurées relativement au centre de rotation d'ordre n. 3. Système de visualisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de rotation comporte n circuits élémentaires de rotation (9r 10), identiques, connectés en série, chacun d'eux recevant respectivement une information de rotation (T, P - R, C) 4. Système de visualisation selon la revendication 3, caracterisF en ce que chaque circuit élémentaire de rotation comporte des circuits opérationnels analogiques groupant, un inverseur (20), quatre multiplicateurs à deux entrées (21, 22, 23, 24) et deux sommateurs à trois entrées (25, 26), pour traduire les équations paramétriques en X et en Y d'une rotation.