БЛОК СОВМЕЩЕНИЯ ВИДЕО- И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для отображения аналоговой информации от радиолокационной станций (РЛС) и подвижных радиовысотомеров (ПРВ) на мониторе с прямоугольной растровой разверткой.
Известно устройство совмещенного отображения радиолокационной и знаковой информации (Трусилов В. Устройство совмещенного отображения радиолокационной и знакографической информации / В.Трусилов, В.Шаров, В.Майданик, М.Седов // Современные технологии автоматизации. -1998. - №1. - с.88-90.), содержащее интерфейс радиолокационной магистрали, интерфейс ведущего процессора, радиолокационный процессор, буфер изображения, видеомультиплексор, буфер радиолокационный, цифровой сигнальный процессор, цифро-аналоговый преобразователь.
Недостатками данного устройства являются:
- возможность использования только при наличии компьютера с интерфейсом расширения;
- высокие требования к быстродействию центрального процессора ЭВМ.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является видеоадаптер радиолокационной обстановки (патент на полезную модель RU №33655, заявка 2003117183 от 11.06.2003 г., МПК: 7 G01S 7/12, опубликовано 27.10.2003 г., бюллетень №30, часть 3), содержащий блок интерфейса радиолокационной шины, блок системного интерфейса, вход которого соединен с системной шиной компьютера, блок памяти изображения, цифро-аналоговый преобразователь видеосигналов, преобразователь системы координат, арбитр памяти, блок масштабирования, генератор пиксельной частоты, блок регенерации, входной и выходной блок интерфейса монитора.
Недостатками прототипа являются:
- возможность использования только при наличии электронной вычислительной машины с шиной монитора;
- отображение аналоговой радиолокационной информации (РЛИ) от двух антенных РЛС, отображение аналоговой РЛИ одновременно от двух РЛС или от РЛС и ПРВ на одном мониторе, совместно с графической информацией, возможно только каскадным включением устройств;
- невозможность селекции отображения аналоговой РЛИ (возникает неудобство при работе с выпадающими окнами и формулярами);
- новая информация заносится без учета хранимой информации, поэтому невозможно отследить историю аналоговой РЛИ.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является совершенствование автоматизированного рабочего места оператора поста обработки РЛИ.
Задача решена созданием предлагаемой полезной модели, которая наряду с параметрами прототипа обладает следующими тактико-техническими данными:
- обеспечена автономная работа (без входного интерфейса монитора);
- обеспечено снижение требований к вычислителю (не требуется наличие видео карты);
- обеспечено совмещение и одновременное отображение аналоговой РЛИ от двух антенных РЛС, отображение аналоговой РЛИ одновременно от двух РЛС или от РЛС и ПРВ на одном мониторе, совместно с графической информацией;
- обеспечена селекция отображаемой аналоговой РЛИ (введены бланки с координатами по азимуту и дальности отдельно по каждому каналу);
- улучшена работа с выпадающими окнами и формулярами (введены дополнительные бланки по кадру с координатами по горизонтали и вертикали);
- обеспечено хранение информации менее и более чем за один оборот антенны РЛС (информация заносится в память с учетом хранимой информации и хранится с учетом параметров послесвечения);
- введены уровни порогов и регулировка яркости отображения аналоговых эхо-сигналов, сигналов активного ответа, сигналов общего опознавания, сигналов пеленга;
- информация может отображаться с инверсией - эхо-сигнал с регулируемой яркостью отображается на темном фоне (позитив) или на светлом фоне (негатив).
Известный блок совмещения видео и графической информации (БСВГИ) содержит блок интерфейса радиолокационной шины, блок масштабирования, группа выходов которого соединена с блоком преобразователя системы координат, арбитр памяти, блок памяти отображения, блок команд управления и приема цифровой РЛИ, группа входов которого соединена с системной шиной ЭВМ, трехканальный цифро-аналоговый преобразователь видеосигналов, выходной блок интерфейса монитора, выход которого образует выходную шину интерфейса монитора.
Для достижения указанного технического результата блок интерфейса радиолокационной шины, блок масштабирования, блок преобразователя системы координат, арбитр памяти, блок памяти отображения выделены в отдельный канал подготовки данных РЛИ к отображению, продублированы вторым аналогичным по составу каналом и в каждый канал дополнительно введены блок селектора РЛИ по азимуту и по дальности, группа входов которого соединена с блоком интерфейса радиолокационной шины, первая группа выходов соединена с блоком масштабирования, вторая группа выходов соединена с блоком преобразователя системы координат, блок селектора РЛИ по кадру, группа входов которого соединена с блоком преобразователя системы координат, группа выходов соединена с арбитром памяти, блок управления послесвечением, первая группа входов-выходов которого соединена с арбитром памяти, а группа входов-выходов каждого дополнительно
введенного блока соединена с локальной шиной управления и обмена данными, а затем в два канала подготовки данных РЛИ к отображению введены блок управления отображением, первая и вторая группа входов которого соединена с блоком управления послесвечением первого и второго канала соответственно, группа входов-выходов соединена с локальной шиной управления и обмена данными, а выход соединен с трехканальным цифро-аналоговым преобразователем видеосигналов, блок формирования фонового изображения, блок преобразователя системы координат, блок памяти графических примитивов, блок формирования сигналов интерфейса монитора, группой входов которого является входная шина интерфейса монитора, группа входов-выходов соединена с локальной шиной управления и обмена данными, первая группа выходов соединена с блоками управления послесвечением и блоками селектора РЛИ по кадру первого и второго каналов подготовки данных РЛИ к отображению, а вторая группа выходов соединена с выходным блоком интерфейса монитора, первая и вторая группа входов-выходов блока формирования фонового изображения соединена с блоком преобразователя системы координат и с блоком памяти графических примитивов соответственно, третья группа входов-выходов соединена с локальной шиной управления и обмена данными, четвертая группа входов-выходов соединена с блоком формирования сигналов интерфейса монитора, группа выходов соединена с выходным блоком интерфейса монитора.
Предлагаемая полезная модель представлена на чертеже в виде структурной схемы.
Блок совмещения видео и графической информации (Фиг.) состоит из первого и второго канала подготовки аналоговой РЛИ к отображению и содержит: шину радиолокационной информации от радиолокационной станции 1, системную шину ЭВМ 2, входную шину интерфейса монитора 3, выходную шину интерфейса монитора 4, локальную шину управления и обмена данными 5, блок интерфейса радиолокационной шины 6, блок селектора РЛИ по азимуту и по дальности 7, блок преобразователя системы координат 8, блок
масштабирования 9, блок селектора РЛИ по кадру 10, арбитр памяти 11, блок памяти отображения 12, блок управления послесвечением 13, блок команд управления и приема цифровой РЛИ 14, блок управления отображением 15, трехканальный цифро-аналоговый преобразователь видеосигналов 16, блок формирования сигналов интерфейса монитора 17, блок формирования фонового изображения 18, блок памяти графических примитивов 19, выходной блок интерфейса монитора 20.
Шина радиолокационной информации 1 предназначена для приема группового сигнала, содержащего информацию об импульсе запуска, коде положения антенны РЛС (в горизонтальной плоскости) или ПРВ (в горизонтальной и вертикальной плоскостях), кодов амплитуд аналоговых эхо - сигналов, сигналов активного ответа, общего опознавания, пеленга, индивидуального опознавания и сигналов индикации режимов РЛС/ПРВ.
Системная шина ЭВМ 2 предназначена для приема цифровой РЛИ (передается код графического примитива с координатами зоны отображения), команд управления режимами отображения от управляющей ЭВМ или контроллера и передачи состояния устройства отображения на управляющую ЭВМ или контроллер.
Входная шина интерфейса монитора 3 соединяет вход БСВГИ с выходом графического адаптера ЭВМ. Режим используется для совмещения аналоговой РЛИ с графической информацией вычислительного комплекса. Шина 3 имеет стандартный набор цепей, в том числе: кадровые и строчные синхронизирующие сигналы, аналоговые составляющие R, G, В изображения компьютера (вторичная информация), она не содержит цепей пиксельной частоты.
Выходная шина интерфейса монитора 4, стандартная по составу цепей и дисциплине обмена, предназначена для обмена данными между БСВГИ и монитором (например, SVGA).
Локальная шина управления и обмена данными 5 обеспечивает передачу команд управления и прием информации о состоянии блоков.
Блок интерфейса радиолокационной шины 6 предназначен для приема сигналов с шины 1 и декодирования групповой аналоговой РЛИ в форму удобную для обработки.
Блок селектора РЛИ по азимуту и по дальности 7 предназначен для запрета отображения РЛИ в заданном диапазоне координат по азимуту и по дальности, установки порога отображения и усиления эхо-сигналов, установки яркости отображения сигналов активного ответа и общего опознавания. Блок селектора РЛИ по азимуту и по дальности 7 также используется для отсечения помеховых направлений, задания секторов ответственности и для установки одного из режимов отображения аналоговой РЛИ от РЛС с разными масштабами работы. Если аналоговая РЛИ одной из РЛС отображается в ближней зоне, то при этом аналоговая РЛИ второй РЛС отображается в дальней зоне. Возможна установка до шести азимутальных бланков и до двух радиальных бланков по дальности на канал.
Блок преобразователя системы координат 8 совместно с блоком масштабирования 9 обеспечивает преобразование координат из полярной системы в декартовую и подготовку отображения РЛИ с заданным центром и масштабом в заданном окне воздушной обстановки.
Блок селектора РЛИ по кадру 10 обеспечивает бланкирование зон отображения всплывающих меню, подсказок или формуляров.
Арбитр памяти 11 предназначен для организации доступа записи и чтения к общему ресурсу памяти.
Блок памяти отображения 12 предназначен для хранения РЛИ воздушной обстановки от аналоговых станций в зависимости от параметров установленных в блоке управления послесвечением 13.
Блок управления послесвечением 13 обеспечивает снижение значения кода яркости отображения РЛИ на значение i через j кадров.
Блок команд управления и приема цифровой РЛИ 14 обеспечивает сопряжение со стандартной магистралью обмена данными управляющей ЭВМ или контроллера и организацию локальной шины 5.
Блок управления отображением 15 обеспечивает выбор цветовой палитры и способ отображения РЛИ с учетом точки стояния радиолокационных станций.
Трехканальный цифро-аналоговый преобразователь видеосигналов 16 предназначен для формирования цветовых аналоговых сигналов интерфейса монитора для отображения аналоговой РЛИ.
Блок формирования сигналов интерфейса монитора 17 определяет наличие входных кадровых и строчных синхроимпульсов интерфейса монитора и при их отсутствии формирует собственные кадровые и строчные синхроимпульсы с задаваемым разрешением. По умолчанию устанавливается режим с разрешением 1204х768 пикселей и частотой кадров 60 Гц.
Блок формирования фонового изображения 18 совместно с блоком памяти графических примитивов 19 и блоком преобразователя системы координат 8 обеспечивает отображение цифровой РЛИ, поступающей с блока команд управления и приема цифровой РЛИ 14.
Выходной блок интерфейса монитора 20 предназначен для комплексирования одноименных цветовых аналоговых сигналов, поступающих с блока формирования фонового изображения 18 и трехканального цифро-аналогового преобразователя 16 и выдает результат на выходную шину 4 интерфейса монитора. При отображении РЛИ в позитиве - суммирование сигналов, при отображении РЛИ в негативе - перемножение или вычитание.
Работу блока совмещения видео и графической информации рассмотрим на примере одного из каналов подготовки аналоговой РЛИ к отображению, так как работа каналов идентична.
Групповая РЛИ по шине радиолокационной информации 1 поступает на блок интерфейса радиолокационной шины 6, который обеспечивает декодирование и выделение кода азимутального положения антенны РЛС или кодов угломестного положения антенны ПРВ, данных об амплитуде координатного
эхо-сигнала, определяет наличие сигналов активного ответа, общего опознавания, пеленга и передачу информации на блок селектора РЛИ по азимуту и по дальности 7.
Блок селектора РЛИ по азимуту и дальности 7 обеспечивает бланкирование РЛИ в полярной системе координат, регулировку яркости отображения координатных эхо - сигналов, установку в соответствие битам наличия сигналов общего опознавания и активного ответа значений в диапазоне от 0 и до 255, соответствующих яркости отображения данных сигналов на экране монитора. А также позволяет установить порог по шумовой составляющей и осуществляет комплексирование кодов координатных эхо - сигналов, сигналов активного ответа и общего опознавания.
Комплексированный код координатных эхо - сигналов, сигналов активного ответа и общего опознавания с выхода блока селектора РЛИ по азимуту и дальности 7 поступает на блок масштабирования 9, который определяет частоту и величину шагов преобразования координат для преобразователя системы координат 8.
Код азимутального положения антенны РЛС или код угломестного положения антенны ПРВ, в зависимости от режима работы, поступает на блок преобразования системы координат 8, который обеспечивает преобразование отметок координатного эхо-сигнала из полярной в декартовую систему.
Код РЛИ после блока преобразователя системы координат 8 поступает на блок селектора РЛИ по кадру 10, который обеспечивает запрет отображения РЛИ в бланках с координатами, заданными в регистрах команд.
Далее код РЛИ поступает на арбитр памяти 11, который обеспечивает запись новой информации, с учетом хранимой ранее. Производится запись кода амплитуды РЛИ, значение которой превышает значение хранимой информации.
Для снижения требований по быстродействию, память организована из нескольких микросхем оперативного запоминающего устройства с объединенными
адресными линиями. Таким образом, считывание и запись производится одновременно нескольких слов, соответствующих этому же количеству пикселей.
Кроме того, блок управления послесвечением 13 совместно с арбитром памяти 11 обеспечивает снижение значения кода хранимой информации на значение i через j кадров, тем самым имитируется эффект послесвечения.
Арбитр памяти 11 организует четырехтактную работу блока памяти отображения 12. В первом такте производится чтение значений слов памяти по адресу, соответствующему текущим пикселям, во втором такте производится запись значений с учетом параметров i и j по тому же адресу.
При этом усредненное по j значение параметра послесвечения t рассчитывается по следующей формуле:
t=255j/(i×f);
где: t - значение параметра послесвечения в секундах;
255- максимальное значение, которое может принимать код амплитуды эхо-сигнала;
j - число, обозначающее через какое количество кадров циклически производится вычитание значения i;
i - число, вычитаемое из кода хранимой информации в течении одного кадра;
f- частота развертки кадров в Гц.
Параметры j и i могут принимать значения в диапазоне от 0 и до 255, при установке j=l и i=255 производится очистка (обнуление) блока памяти отображения 12 за один кадр, при установке i=0 не зависимо от значения j информация хранится до установки другого значения i.
Ослабевающий след от эхо - сигнала будет отображаться на экране видеомонитора течении времени:
эc
t=A×j/(i×f);
эс
где: А - код амплитуды эхо-сигнала.
эс
Например, при А=255, j=1, i=1, f=60 Гц, ослабевающий след эхо-сигнала можно наблюдать в течении времени:
t=255×1/(1×60)=4.25 секунды.
В третьем такте производится чтение данных по адресу, который соответствует адресу новых данных РЛИ, производится сравнение данных и в четвертом такте, если значение новых данных больше, производится запись новых данных по тому же адресу.
Возможна другая организация работы арбитра памяти. Например, запись производить в обратный ход сканирования по строке и/или по кадру. При этом необходимо буферизировать входные данные на период времени прямого хода сканирования по строке и/или по кадру, что позволит снизить скорость обмена с памятью в два раза.
С выходов блоков управления послесвечением 13 первого и второго каналов РЛИ поступает на блок управления отображением 15, который обеспечивает комплексирование данных РЛИ первого и второго каналов и определяет цветовую палитру отображаемой на экране видеомонитора информации и при необходимости позволяет инвертировать данные, тем самым обеспечивается отображение РЛИ в негативе.
Комплексированные данные поступают на трехканальный цифроаналоговый преобразователь 16, с выхода которого аналоговые сигналы поступают на выходной блок интерфейса монитора 20.
Блок формирования сигналов интерфейса монитора 17 обеспечивает обнаружение внешних кадровых и строчных синхроимпульсов и при отсутствии формирует собственные. Выходные кадровые и строчные синхроимпульсы подаются на блок селектора РЛИ по кадру 10 и блок формирования фонового изображения 18, кроме того, кадровые синхроимпульсы подаются на блок управления послесвечением 13..
Блок формирования фонового изображения 18 совместно с блоком памяти графических примитивов 19 и блоком преобразователя системы координат 8 обеспечивает формирование координатной сетки в полярной или декартовой
системе и подготовку цифровой РЛИ, поступающей с системной шины ЭВМ 2, через блок команд управления и приема цифровой РЛИ 14, к отображению.
Выходной блок интерфейса монитора 20 обеспечивает комплексирование аналоговых сигналов, поступающих с трехканального цифроаналогового преобразователя 16 и блока формирования фонового изображения 18 или аналоговых сигналов поступающих с входной шины интерфейса монитора 3 (с видеовыхода вычислителя), через блок формирования сигналов интерфейса монитора 17, и формирует набор сигналов с требуемыми параметрами выходной шины интерфейса монитора 4.
Предполагаемое техническое решение позволило усовершенствовать автоматизированное рабочее место оператора поста обработки РЛИ путем улучшения тактико-технических данных и эксплуатационных характеристик. Применение БСВГИ возможно в автоматизированных системах управления воздушным движением и в постах обработки РЛИ.
Источники информации:
1. Трусилов В. Устройство совмещенного отображения радиолокационной и знакографической информации / В.Трусилов, В.Шаров, В.Майданик, М.Седов // Современные технологии автоматизации. - 1998. - №1. - с.88-90.
2. Патент на полезную модель RU №33655, заявка 2003117183 от 11.06.2003 г., МПК: 7 G01S 7/12, опубликовано 27.10.2003 г. бюллетень №30, часть 3.