RU2688754C1

RU2688754C1 - Method of telemetric information control

Info

Publication number: RU2688754C1
Application number: RU2018120063A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Смирнов; Александр Александрович Бондарь
Original assignee: Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва"
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-05-22

Abstract

FIELD: computer equipment.

SUBSTANCE: invention relates to computer engineering. Method of controlling telemetric information includes: obtaining inter-frame difference of consecutive image frames, wherein inter-frame difference signal for images with superimposed symbols is formed with maximum possible frequency, comparing the inter-frame difference signal level with the threshold value given with sensitivity and noise-immunity requirements, amplifying the signal when the threshold value is exceeded to obtain the highest level of the symbol signal and the allowable level of the interference signal, obtained amplified signal is stored and subtracted from current image signal with frequency and duration, which are set taking into account ergonomics requirements, resultant signal is displayed for operative monitoring of changes in telemetric information.

EFFECT: increased efficiency and reliability of monitoring telemetric information.

1 cl, 5 dwg

Description

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.The present invention relates to the field of information technology and computing. The method is intended primarily for the control of telemetric information transmitted in the form of symbols against the background of television images.

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.There is a method of monitoring telemetry information (see RF patent №2645267), based on a comparison of the real values of telemetry parameters with their reference values, presented in the form of frames with symbolic information, characterized in that the frames are formed in the form of layers, one of the layers being displayed in black characters on a white background, and another layer - white characters on a black background, a layer with real telemetry values is superimposed on a layer with reference values; they change the degree of opacity of the layer with real values prior to the appearance of a monochromatic gray image, judged on the coincidence of real and reference values, fix the appearance of white and black fragments of symbols on a gray background, according to which the disparity of the compared values is judged; when inconsistencies appear, the opacity of the layer with real values changes until the full image appears symbols of real values of anomalous parameters and corresponding names, which are fixed for the subsequent determination of the causes of nonconformities.

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.The disadvantage of this known method are the limitations imposed on the background environment of telemetric information, which should be monotonous and stationary. In addition, this method is designed to control only events conducted on a rigid cyclogram, or static states, for example, initial states for which there is an unambiguous standard, and this is not always possible, especially for dynamic modes, for example, spacecraft convergence.

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.A known method of monitoring telemetry information, presented as a description of the operation of the device for displaying information (see patent RU 1840557), allows you to display information in any color on a changing color background with increasing contrast. This is achieved by continuously analyzing the level and color of the background on which the symbol-graphic information is displayed, and the level and color of the graphic-graphic information is formed depending on the analysis results to obtain the optimal contrast. The disadvantage of this known method is the complexity of its implementation and the inability to identify changes in telemetry information.

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.As the closest analogue (prototype), a method for monitoring telemetric information has been selected (see RF patent No. 2187904), which makes it possible to identify periodic oscillations of an object. The procedure consists in obtaining the interframe difference of consecutive image frames, processing the interframe difference to obtain the output transformed signal and its information display, and during the processing of the interframe difference, the sum of the differences from at least two selected image frame sequences is generated. In addition, obtaining the output transformed signal and its information display is carried out by modulating the color scale the accumulated sum of the interframe difference, obtaining an information display in the form of a pseudo-color image, and upon receiving the output transformed signal and its information display superimpose the obtained pseudo-color image on the real one.

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.The disadvantage is that the application of the method adopted for the prototype is possible only for objects that perform periodic oscillations. In the case when one-time instant changes in telemetry information occur, the use of the prototype method does not allow displaying the identified changes in TM parameters and attracting the attention of operators to these parameters.

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.When conducting dynamic modes of moving objects, telemetry information can be transmitted both via a separate telemetry (TM) and TV communication channel in a combined mode with a TV image generated by a TV camera. In this case, TM information about the parameters of the object is displayed as symbols on the background of the TV image. A change of events is characterized by a change in the corresponding symbolic messages.

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.To provide automated control of the considered type of TM information in the traditional way, it is required to solve a whole range of related tasks - selection of characters against a complex dynamic background, recognition of selected characters and analysis of their state.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение оперативности и надежности контроля ТМИ.The technical result of the proposed method is to increase the efficiency and reliability of control TMI.

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.The technical result is achieved by the fact that in the method of monitoring telemetric information, which includes obtaining the interframe difference for information transmitted as symbols against the background of television images, unlike the known, the interframe difference signal is formed with the maximum possible frequency, the level of the interframe difference signal is compared with the threshold value , given the sensitivity and noise immunity requirements, amplify the interframe difference signal to obtain the highest possible C level Nala symbols and the allowable noise level signal and storing the amplified signal is subtracted from the current frame difference image signal with a frequency and duration, with definable ergonomically, display the resultant signal for the operative control of telemetry information changes. The application of the proposed method makes it much easier to solve all this complex of tasks simultaneously.

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.Changes in the values of monitored parameters are the main informational value when monitoring the correctness of dynamic operations. The proposed method is based on the differences in the rate of change of text telemetry messages and the background of the TV image. If changes in TM messages can be considered instantaneous (1/50 seconds), then the rate of change of the background can vary within rather wide limits. As a rule, the rate of change of the background is much less than the rate of change of TM messages.

При анализе символьных сообщений, передаваемых на фоне телевизионных изображений, возникают следующие проблемы:When analyzing character messages transmitted on the background of television images, the following problems arise:

- затруднения восприятия символьной информации при уровне сигнала фона близком к уровню сигнала символов и соответственно низком контрасте;- difficulties in perception of symbolic information when the level of the background signal is close to the level of the signal of symbols and, accordingly, low contrast;

- возможность пропустить изменение значения ТМ параметра на сложном динамичном фоне.- the ability to skip the change in the value of the TM parameter on a complex dynamic background.

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.The formation of the interframe difference with the maximum possible frequency is necessary in order to eliminate the delay in fixing a new information message that may appear at any time. Moreover, if the frequency of receiving the interframe difference is less than the frequency of changes in the telemetric information, some of these changes may simply be lost.

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.Each generated interframe difference signal is compared with a predetermined threshold in order to avoid reacting to interference. The threshold value is selected based on the analysis of the minimum possible changes when changing messages and is determined mainly by the number of characters in the shortest message as a compromise between the required sensitivity to real character changes and noise immunity.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых приведены:The invention is illustrated graphic materials, which show:

на фиг. 1 и фиг. 2 показаны соответственно предыдущее и последующее изображения с интервалом 1/50 сек;in fig. 1 and FIG. 2 shows the previous and subsequent images with an interval of 1/50 sec, respectively;

на фиг. 3 показана межкадровая разность сигналов этих изображений;in fig. 3 shows the interframe difference of the signals of these images;

на фиг. 4 представлена усиленная межкадровая разность сигналов;in fig. 4 shows the enhanced interframe signal difference;

на фиг. 5 показано изображение, полученное в результате вычитания усиленной межкадровой разности.in fig. 5 shows an image obtained by subtracting the enhanced interframe difference.

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).As seen in FIG. Part 2 of the “B” symbol of the “ON” message that appeared appeared on a light background, close in level to the symbol's signal, which led to a decrease in contrast and a deterioration in the readability of the symbol. Analysis of the difference signal (Fig. 3) shows that the background during this time has hardly changed, as evidenced by the disappearance of the background. Thus, the task of filtering the background. It should be noted that in addition to the background, there was also a filtering of all symbolic unchanged information. As a result, the selection of the character cycle that has changed during the TV time has been made. Such changes are the main value in monitoring the implementation of dynamic modes. To restore the level of attenuated signals of the symbols, the signal of the obtained interframe difference is amplified. At the same time, the signal levels of symbols close to the maximum will reach “saturation” and will remain white, while poorly readable fragments will “turn white” down to the nominal level (Fig. 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.If we subtract the amplified signal of the interframe difference from the current image, we get the inverse of the new message. In the case of an unfavorable ambient background, this will increase the contrast of the message and the reliability of its correct reading, and in case of alternate subtraction, the received blinks will draw attention to the message that appears. Thus, after performing the prescribed actions, we get the ideal end result we were aiming at - displaying the combined image of symbols and the background on the saved background in the operator’s usual form of symbols and the background, drawing attention to the changed values of the parameters flashing with a given frequency and alternating polarity. optimal contrast of characters on both dark and light background.

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.The invention can find application in various fields of science and technology, industrial processes, namely in automation systems, in solving problems of remote monitoring and control of objects, analysis of TMI.

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.The implementation of the proposed method can be implemented using a standard television camera and a standard processing device (PC), which software performs the calculation and visualization of the interframe difference. Means for obtaining an interframe differential signal on a CMOS image sensor can be either hardware or software, because Modern technology of manufacturing CMOS devices allows solving the problems of almost any signal processing, and therefore comparison, amplification, memorization, subtraction and display of signals of the interframe difference with the specified parameters directly on the chip. An example of a device that implements image processing of interframe difference on one CMOS chip is given in the prototype.

Claims

The method of monitoring telemetry information, including obtaining the interframe difference of consecutive image frames, characterized in that the interframe difference signal for images with superimposed symbols is formed with the maximum possible frequency, the signal level of the interframe difference is compared with the threshold value, given the requirements for sensitivity and noise immunity, amplify signal when the threshold value is exceeded to obtain the highest possible signal level of the symbols and the acceptable level Igna interference and storing the resulting amplified signal is subtracted from the current image signal with the frequency and duration, with definable ergonomically, display the resultant signal for the operative control of telemetry information changes.