专利名称：高性能机动车电视跟踪测速系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及载运工具的速度实时测量，特别涉及机动车辆速度、加速度测量，属于不利用反射或再辐射确定距离或速度的定向、定位、测距或测速领域。
由JP59-97067(A)(19840604)公开的一种速度测量系统，它是利用摄象机、微型计算机在运动物体相对于予定参考点的移动距离的基础上计算出运动物体的速度，但以摄象机能捕获到该运动物体为前提，因此速度上限将无疑受到限制。
由JP63-50757(A)(19880303)公开的一种速度测量系统，也是利用摄象机和微型计算机在消去在相应于成为运动物体标准的特殊部分的终点上除二进制化数据以外的不需要的数据的基础上准确测定运动物体的速度，同样以摄象机能捕获到该运动物体为前提，因此速度上限受到限制。
由JP2-124487(A)(19900511)公开的一种跟踪测距设备，它是利用CCD摄象机，同步分离，视频处理，误差检测，机械伺服电路，执行机构(云台)等在目标图象同数据源中所设置的状态相一致的条件下计算面积比的基础上获得运动目标的距离。本领域技术人员容易理解到本设备不难具有测速性能，但不具有空间滤波和高稳定度动态跟踪性能。
本发明的目的在于公开一种克服了上述现有技术缺陷的高性能机动车电视跟踪测速系统，即速度上限不受甚严限制的高精度的高性能机动车电视跟踪测速系统。
本发明使用下述技术方案达到上述发明目的。
主要由CCD摄象机(包括镜头、云台)、行场同步分离、视频处理、放大、误差检测、机械伺服、数据处理、显示等组成的高性能机动车电视跟踪测速系统，其特征在于还包括(1)行场波门电路用于①滤除视场内的伪目标(空间滤波效应);
②产生本发明装置的跟踪误差和跟踪指令。当CCD摄象机静态瞄准目标时，代表目标的视频脉冲中心与行场波门电路产生的波门脉冲中心重合，误差信号ε＝0;当CCD摄象机由于目标的快速移动而偏离目标时，代表目标的视频脉冲中心和行场波门电路产生的波门脉冲中心随之发生偏离，误差信号ε≠0，发出误差指令，通过执行机构使CCD摄象机动态瞄准目标。目标只要一进入波门，就产生跟踪指令，使波门跟踪目标中心，并发出波门相对视场中心的误差信号。
(2)方向电位计用于与机械伺服执行元部件耦合，输出目标运动信息，经数据采集处理系统转换出速度量。
(3)纯正弦伺服和加速度反馈电路用于防止如伺服电机和空间电气干扰对本发明稳定性的影响，本发明采用由斩波器、滤波器和功放组成的纯正弦伺服电路，同时采用了由相敏放大器和微分电路组成的加速度反馈电路。
(4)电压放大器采用高输入阻抗直流放大器，而不采用取样保持电路，用于提高信号平滑度和装置的跟踪速度。与现有技术相比，本发明具有以下优点
体积小，质量轻，价格低，准确，稳定，机动性强，可测定运动目标的距离、速度、加速度，特别适宜于测定机动车的刹车距离、刹车减速度，如有两个装置配合使用，可测定机动车辆的侧滑量和刹车偏移量，实为机动车辆安全检测的理想检测设备。
附
图1为按本发明的一种高性能机动车电视跟踪测速系统的方块示意图;
附图2为按本发明的误差信号形成的原理图，其中图(2a)对应无跟踪误差输出的情况;图(2b)、(2c)对应有跟踪误差输出的两种典型情况。
附图3为使用本发明测量机动车安全参数的现场应用示意图。
以下结合附图对本发明作进一步说明如图1所示，由CCD管和定焦距镜头组成的摄像机将目标光象转换成全电视信号，该信号除送往显示器外，还进行同步分离，同时经视频处理变成和目标位量相对应的视频脉冲(也可称目标脉冲)，它与行波门结合产生目标偏离视场(或波门中心)的偏差(参见图2)，并依此产生本发明装置跟踪目标的指令。该行波门除上述与视频脉冲结合产生跟踪指令外，还具有视场空间滤波的功能，构成本发明的一个主要技术特征。设若目标脉冲偏离波门中心ε，则经放大后，在误差检测器中形成的误差信号为E＝Kε此误差信号若送入波门驱动电路，后者将波门移动到相应的位量，则实现波门跟踪;若将误差信号送入伺服机构，后者驱动摄象机云台运转，使目标脉冲回到视场中心，完成摄象机对目标的理想的形心跟踪。
为使产生的误差信号有足够的平滑性，误差检测输出送入高输入阻抗直流放大器，而不采用后置取样/放大的方案，提高了系统运行的稳定性，构成本发明的又一个主要技术特征。
为防止直流电刷火花以及步进电机功率脉冲或其它环境的干扰，本发明在误检、放大、校正、误差转换之后采用包括斩波器、滤波器、功放、伺服机构组成的纯正弦波(400HZ)的交流伺服系统，误差信号的性质通过斩波器变成相差π的正弦信号送到伺服电机的控制绕组。为获得高动态跟踪精度，本发明除使用串联校正网络外，还采用了由相敏放大器和微分电路组成的加速度反馈网络，该误差信号同由伺服电机励磁信号在该相敏放大器中检相，形成误差信号的正反馈，一高误差信号幅度，从而提高了系统动态跟踪能力，构成本发明的第三个主要技术特征。
与伺服机构刚性连接的方向电位计，包含目标的运动信息，经A/D输入数据采集处理器，再经D/A输出目标的运动参数距离、速度、加速度。
本发明还可将视频脉冲经微分处理形成与目标前沿对应的点目标，从而形成微分跟踪。
如图3所示，本发明主要测量目标的两个基本参数行驶距离L和制动距离SL＝DtgαS＝Dtgθ两者具有量级差值。本发明用刹车时的灯光信号产生量程转换指令，行驶距离由与伺服机构刚性连接的方向电位计给出，刹车距离由波门相距视场中心的误差给出。
每次测量后伺服机构由定位控制环节自动复位。
由本发明装置输出的L、S和由微机控制的数据采集器提供的时钟信号并经数据处理计算出速度、加速度，并以数据或曲线形式输出(显示、打印)。
由于CCD管具有强红外特性，因此可在被检车辆上置红外发光装置将车辆变成点目标。还可在晚间进行检测，使本发明具有全天候检测功能。
值得特别强调的是，本发明除用于上述机动车辆的安全性能检测外，还可用于印刷电路板打孔的专用数控钻床，还可在军事、工控、测量领域中得到广泛应用。
以上虽然已结合实施例对本发明作了详尽的说明，但本领域技术人员容易理解，在本发明的基础上可做出多种变型，但是它们都不会脱离由本发明权利要求书所限的精神和范围。
权利要求
1.一种高性能机动车电视跟踪测速系统，包括1)CCD摄像管(含镜头、云台)；2)行、场同步分离器；3)视频处理器；4)放大器(电压放大器、功率放大器)；5)误差检测器；6)伺服机构；7)数据采集处理器(含A/D、D/A转换器)；8)显示器；其特征在于还包括9)可跟踪目标的行、场波门电路，除用于消除视场伪目标外并提高系统跟踪的可靠性；10)纯正弦伺服和加速度反馈电路，用于跟踪装置的运行稳定性；11)方向电位计，用于输出目标运动模拟信息。
2.根据权利要求1所述的高性能机动车电视跟踪测速系统，其特征在于纯正弦伺服和加速度反馈电路由斩波器、滤波器和功放、相敏放大器和微分电路组成。
3.根据权利要求1所述的高性能机动车电视跟踪测速系统，其特征在于电压放大器采用高输入阻抗直流放大器。
全文摘要
一种主要由CCD摄像管、行场同步分离电路、视频处理、放大电路、误差检测、伺服机构、数据处理和显示器等组成的高稳定的电视跟踪测速装置，还包括有行场波门电路、方向电位计、纯正弦伺服和加速度反馈电路，电压放大电路采用高输入阻抗直流放大器，并不采用取样保持电路，使装置具有体积小、重量轻、价格低、准确稳定、机动性强，可测载运工具多个运动参数，实为机动车辆安全性能的理想检测设备。
文档编号G01C23/00GK1101125SQ9311217
公开日1995年4月5日 申请日期1993年9月27日 优先权日1993年9月27日
发明者田作友 申请人:田作友