專利名稱：圖象顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于向車輛(例如火車)中的旅客顯示圖象的圖象顯示系統(tǒng)。
然而，利用此種圖象顯示系統(tǒng)，難以在相對于車輛的一個穩(wěn)定位置中照明圖象。在導出十分精確的照明定時中存在著實際困難。在實際系統(tǒng)中，難以克服圖象的偏移和抖動。偏移發(fā)生在這樣的位置中在這樣的位置處，相對于車輛照明連續(xù)圖象如此以使旅客觀看的連續(xù)圖象從它的初始位置偏移，即使從窗口中的視野之外的一個位置來說也是如此。抖動是位置的來回移動，在該位置處，連續(xù)圖象相對于車輛被照明并且被觀眾感覺為被觀看圖象的一個隨機移動。偏移和抖動都使觀眾煩惱并且降低了被觀看圖象的質(zhì)量，因為眼睛被圖象本身弄得心煩意亂。經(jīng)驗證明所需要的空間精確度大約是0.05％或者更好。這已阻止了許多現(xiàn)有提議繼續(xù)。
本發(fā)明涉及一種圖象顯示系統(tǒng)和一個控制裝置，該圖象顯示系統(tǒng)利用一個或多個檢測器來輸出通過車輛速度的重復測量，而該控制裝置基于那些重復的速度測量被安排來在照明定時時控制連續(xù)照明圖象的燈光。目的是要隨著車輛通過這圖象序列所花費的時間來經(jīng)常更新速度測量。原則上，通過控制裝置導出的照明定時是以一速率與車輛瞬時速度(和圖象間隔)成正比。速度信息的高更新速率允許基于那些速度測量的照明定時跟蹤車輛速度的變化。否則，如果照明定時是以錯誤的速度為基礎(chǔ)的，則被照明圖象的偏移發(fā)生。可是，在實際的圖象顯示系統(tǒng)中，即使對于一個高更新速率，漂移和抖動仍然是問題。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光；多個檢測器，沿著車輛路徑被定位并且被安排來在車輛通過時輸出時序信號；一個存儲器，用于存儲檢測器位置或者相對位置；處理裝置，用于從所述時序信號和所述儲存的位置中得到通過車輛的速度，該處理裝置被安排根據(jù)來自檢測器有關(guān)先前通過車輛的輸出分析來把系統(tǒng)的校正引入到導出的速度中；和控制裝置，被安排來在根據(jù)導出的速度測量的照明定時處控制在車輛通過時連續(xù)照明圖象的燈光。
本發(fā)明的第一方面使得降低了抖動和/或偏移。實際上，抖動和(或偏移)可能是由來自檢測的速度測量中的誤差所引起的。本發(fā)明的第一方面是以在給定的檢測器中此類誤差是在一個系統(tǒng)范圍中的原理為基礎(chǔ)的。因此，來自那個檢測器中的速度測量的系統(tǒng)校正使得所有速度測量的誤差降低。
優(yōu)選地，對于多個檢測器的每一個，控制裝置被安排來把各自的系統(tǒng)校正應用到來自多個檢測器的那一個中的所有速度測量上。
已經(jīng)理解，使用多個檢測器的系統(tǒng)中抖動的主要來源是因為每個檢測器有它自己的唯一系統(tǒng)誤差。因此，當來自不同檢測器中的連續(xù)測量被使用時，則一個不同的誤差被饋送到導出的照明定時中。這引起照明圖象的位置相對于車輛而偏移，這取決于當前速度測量是從哪一個檢測器中而來。這引起了抖動。通過把各自的系統(tǒng)校正應用到來自各自檢測器中的所有速度測量上，降低這種抖動是可能的。
在安排至少一個檢測器來檢測車輛通過一預確定距離所花費的時間時，這是特別有利的。
這類檢測器由于它的低成本而很有用處。可是，這類檢測器遭受通過預確定距離的不準確信息(該不準確的信息是時間)所引起的誤差，或者是由于那個距離的不確定度或者是由于使用于檢測器中的傳感器的未對準。這樣所引起的錯誤對給定系統(tǒng)中的給定檢測器來說是唯一的，但是因為它們是系統(tǒng)性的，本發(fā)明提供一種去掉那些誤差的有力方法。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種校準圖象顯示系統(tǒng)的方法，該圖象顯示系統(tǒng)包括沿著車輛的路徑布置一系列圖象，用于短暫照明各個圖象的燈光，用于檢測沿著所述路徑的車輛通過的多個檢測器，和響應于所述檢測器的輸出和檢測器的記錄位置來控制所述燈光的控制裝置，該方法包括在多個通過期間顯示所述檢測器的輸出，和利用該結(jié)果來調(diào)整檢測器的記錄位置以便校準該系統(tǒng)。
通過根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法可以導出系統(tǒng)誤差，包括獲得來自多個檢測器中多個速度測量；和執(zhí)行來自多個檢測器中的速度測量的統(tǒng)計分析以便導出至少一個檢測器的系統(tǒng)校正。
這種方法是有利的，因為在系統(tǒng)誤差對檢測器和設(shè)備來說是唯一的時，它允許對于圖象顯示系統(tǒng)的每個不同設(shè)備明確計算出系統(tǒng)校正。這種統(tǒng)計分析的使用向測量誤差提供具有巨大復原能力的系統(tǒng)校正推導并且提供對諸如傳感器老化和檢測器中傳感器對準偏移之類的長期影響進行補償?shù)哪芰Α?br> 期望通過多個車輛的通過而獲得多個速度測量。這增加了導出系統(tǒng)校正的精確度，因為累積了大量的信息并且降低了隨機誤差的影響。
本發(fā)明的第一方面也可以被應用到這樣一個系統(tǒng)中其中，檢測器包括一個被安排來連續(xù)地輸出速度測量的速度檢測器，比如一個多普勒速度檢測器。這種速度檢測器是有利的，因為它們把提供給用于導出計算定時的控制裝置的測量速度的速率更新最大化。通過另外向該系統(tǒng)提供被安排來測量車輛通過一預確定距離的時間的至少一個定時檢測器以及通過根據(jù)來自至少一個定時檢測器中的輸出安排控制裝置來把一系統(tǒng)校正應用到來自速度檢測器中的重復速度測量上，本發(fā)明的第一方面使得改良了速度檢測器的操作。
被安排來連續(xù)地輸出速度測量的多普勒速度檢測器和其它速度檢測器，由于校準困難和/或它的性質(zhì)隨著時間和溫度而偏移，在絕對時期是不準確的。這些誤差潛在地可以防止在圖象顯示系統(tǒng)中的實際實施。然而，根據(jù)本發(fā)明，通過基于來自至少一個定時檢測器中的輸出來應用系統(tǒng)校正，該誤差可以被去掉。這是頗為有效的，因為來自定時檢測器中測量很精確并且能夠有效地校準來自速度檢測器中的測量。由于每當車輛通過時這就出現(xiàn)，故校準響應于速度檢測器的響應的偏移。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，控制裝置包括被安排來執(zhí)行速度測量的非線性預測濾波的處理裝置。
本發(fā)明的這個方面允許控制裝置使用車輛瞬時速度的一個更好估計用于導出照明定時。這使得偏移和抖動兩者都被降低。因為濾波是預測性的，所以當車輛的速度改變時它特別降低圖象的偏移。這是因為這種預測算法將有一個較低的群延遲，因此車輛的估計速度更響應于車輛速率方面的那些變化。相反，完全反應性的濾波方法，雖然平滑了速度測量中的一些誤差，可是對由于高群延遲所引起的車輛速度方面的變化的響應卻很遲鈍。這將引起照明圖象中的位置相對于車輛的偏移，因為濾波速度測量變化應該比實際的速度慢。
優(yōu)選地，通過一臺狀態(tài)估計器來執(zhí)行非線性預測濾波。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，控制裝置包括處理裝置，處理裝置包括第一單元，被安排來處理重復的速度測量以便產(chǎn)生車輛速度的瞬時估計；與所述第一單元異步操作的第二單元，被安排來從車輛速度的瞬時估計中導出所述照明定時。用這種方式分開第一和第二單元之間的處理把控制裝置處理任務(wù)劃分成為可以絕緣地模擬、實現(xiàn)并測試的正交組件。這在設(shè)計和執(zhí)行控制裝置以便在導出的照明定時中提供更大精確度時提供實際利益。這幫助降低了從車輛中所需的照明圖象的抖動和偏移。


圖1示出了本發(fā)明實施例的圖象顯示系統(tǒng)的正面。
圖2是圖1的圖象顯示系統(tǒng)的頂視圖。
圖3是具有替換檢測器配置的圖象顯示系統(tǒng)的正視圖。
圖4是圖3的圖象顯示系統(tǒng)的頂視圖。
圖5說明了該圖象顯示系統(tǒng)的控制單元。
圖6和7說明了濾波前與后使用本發(fā)明的圖象顯示系統(tǒng)所獲得的實際速度測量。
圖8是該圖象顯示系統(tǒng)的顯示單元的側(cè)視圖。
圖9是圖8顯示單元沿著線XI-XI所產(chǎn)生的橫斷面視圖；圖10是圖象顯示系統(tǒng)的燈光的電容放電電路的電路圖。和圖11示意性地說明了一個系統(tǒng)，用于控制根據(jù)本發(fā)明替換實施例的圖象顯示系統(tǒng)照明。
本發(fā)明的詳細描述圖1和2說明了向車輛(比如火車)上的觀眾顯示圖象2的圖象顯示系統(tǒng)的配置。系統(tǒng)1包括一系列圖象2，每個圖象2安裝在顯示單元3中，顯示單元3有用于短暫照明此被安裝的圖象2的燈光(將在下面更詳細地描述)。圖象2有一個通過車輛的單個窗口例如A2(在此，車輛是火車)觀看的適當尺寸。
如圖1正視圖中所說，在沿著車輛路徑的連續(xù)位置處，把顯示單元3安裝在車輛窗口的高度上。例如圖2中所說，顯示單元2可以被安裝在通過路軌5的隧道或道路的壁4上?？商娲?，在沒有適當?shù)陌惭b表面的地方可以使用自立支撐的顯示單元。
圖象2常常需要沿著車輛路徑的屏障物周圍被安裝，比如隧道中的凹室。在這種情況下，在圖象2之間的間隙可能增加，但是這只造成被觀看圖象的很小的擾亂并且只是改變了圖象2序列中在那一處的被觀看圖象的幀速率。
圖象2的序列示出了當連續(xù)被觀看時的一種穩(wěn)定的或者逐漸改變的圖象。該變化可能會引起被觀看圖象的移動，例如，象如圖1所示的跳躍小球，或者可能是一種顏色改變或者視覺影響。圖象2可以示出廣告或者有用記錄或圖形信息，例如有關(guān)車輛下一站的信息。連續(xù)的圖象顯示系統(tǒng)1可以連續(xù)使用來在一個擴展的時間上顯示一個圖象。
圖象顯示系統(tǒng)1還包括一個控制單元6，它通過各自的控制線7提供控制信號給各自顯示單元3的燈光。控制單元6可以控制任意數(shù)目的一系列圖象2的照明。雖然圖象顯示系統(tǒng)1如圖1所示清楚地只具有四個圖象2，期望地，圖象2的數(shù)目很大，通常為24，以便對于一個長圖象序列，降低數(shù)量和因此導致的控制單元6的費用。
控制單元6基于通過信號線10從多個檢測器8、9中獲得的速度測量來導出適當?shù)恼彰鞫〞r并在下面被更詳細地描述。
檢測器配置如下。
第一檢測器8被安裝在車輛主體的高度處，在圖象2序列的前沿。第一檢測器8有分開一預確定距離布置的一對傳感器11。傳感器11檢測來自在軌跡5的相反側(cè)上布置的紅外線燈光發(fā)射二極管源12中的輻射。源12把各自的輻射射束13提供給兩個傳感器11，所以當一個通過車輛斷開射束13時傳感器11檢測。檢測器8在信號線10上向控制單元6輸出一個信號作為車輛速度的測量，該信號表示被斷開的兩個射束13之間的時間差。
第一檢測器8還用于提供一個高精確的位置參考。檢測器8的輸出被控制單元6使用作為車輛前后的參考定時脈沖。
另外，有多個另外的檢測器9，它具有與第一檢測器8完全相同的指令，檢測器9包括傳感器11，傳感器11分開一預確定距離以便感測來自在軌跡5的相反側(cè)上布置的各自紅外線燈光發(fā)射二極管源15中各自的射束14。檢測器9和源15被安裝在車輛轉(zhuǎn)向臺下面的車輛車輪的高度處。射束14被連續(xù)車輪的輪緣所切斷。在車輪高度處另外的檢測器9的優(yōu)點是它們每一個獲得來自車輛的每一車輪(通常有許多個)中的速度測量。因此，一些另外的檢測器9可以經(jīng)常提供更新的速度測量。另外的檢測器9在信號線10上輸出給控制單元6一個信號作為車輛速度的測量，該信號表示被斷開的兩個射束14之間的時間差。
檢測器8、9提供精確的速度測量。有關(guān)精確度的唯一限制是傳感器11的相對定位中的容限和在傳感器11該分離和射束寬度之間的關(guān)系，這本身由傳感器11的光學特性來控制。
可是，所使用的檢測器8、9的精確形式不是重要的。向?qū)г硎且峁┰诮?jīng)過的車輛通路上反復輸出圖象2序列的速度測量的檢測器，以使由控制單元6導出的照明定時是基于經(jīng)常更新的速度測量。
可以以任意方式選擇沿著車輛的檢測器9的位置并且不限制為如圖1所示的位置。期望如此安排檢測器8、9以使在車輛長度通過期間在速度測量之間車輛行駛的最大距離不足5米。單個檢測器9將在轉(zhuǎn)向臺上的車輪通過期間提供速度測量。通常，單個轉(zhuǎn)向架上的車輪間隔是2到3米，但是在轉(zhuǎn)向架之間的間隙通常大于5米的期望最小間隔。因此多個檢測器被使用。對于長車輛，為了把閱讀之間的車輛行駛的最大距離減到最少，理想的是把多個檢測器間隔一個等于間距，該間距車輛車廂長度(在其上轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)重復)除以檢測器的數(shù)目。
理想地，在圖象序列的前面一些檢測器9被隔開以便在圖象2的照明以前提供一個引入，在此期間控制裝置處理允許在控制裝置6中執(zhí)行的濾波處理的適當操作的速度測量。此外，檢測器8、9的配置在圖象2的序列開始和結(jié)束的時候確保在經(jīng)過圖象2序列整體長度的車輛完整長度的整個通過中速度測量是可用的。
檢測器8、9可以被定位來檢測車輛的任何特征，通常是在車盤或天頂上。
象圖象顯示系統(tǒng)1的檢測器8、9那樣測量車輛行駛一預確定距離的時間的定時檢測器由于它們的低成本而成為有利的，但是也可以采取其它形式。代替有分開一預確定距離的兩個傳感器的檢測器，檢測器可以有單個傳感器，被安排來檢測分開一已知預確定距離的車輛本身的兩個特征，例如應用到該車輛上的標記。源不需要被安排在車輛路徑的相反側(cè)上，而是可以被安排與傳感器相鄰以便檢測反射的輻射。紅外線輻射的使用不重要但卻是優(yōu)選用于降低錯誤觸發(fā)的概率并且防止明顯的輻射。代替輸出表示時間差值的一個信號，一檢測到車輛的一個特征，檢測器可以輸出脈沖，其隨后被濾波從而導出一個速度測量。
作為定時檢測器的一個替換，就提供非常快速的測量方面來講，連續(xù)地輸出速度測量的速度檢測器是有利的。此類速度檢測器的示例有多普勒速度檢測器或者飛行時間速度檢測器，多普勒速度檢測器它使用反射電磁或聲波的頻移，飛行時間速度檢測器從車輛前面或后面反射的電磁或聲音脈沖的飛行時間中導出速度信息。
一般來說，檢測器可以使用如此技術(shù)組合以使在向控制單元6提供速度測量時每種效應彼此補充。
圖3和4說明了使用來自圖1的圖象顯示系統(tǒng)1中的替換檢測器配置的另外一個圖象顯示系統(tǒng)16。除了檢測器配置，圖3和4的圖象顯示系統(tǒng)16與圖1和2的圖象顯示系統(tǒng)1相同，因此不再一次描述之圖象顯示系統(tǒng)16的檢測器包括與圖1和2的圖象顯示系統(tǒng)1相同的第一檢測器8，因此不會再一次描述之。
另外，在圖象2的序列后面尾部處有另外一個多普勒速度檢測器18。多普勒速度檢測器18是一個操作在24GHz周圍的已知的K頻帶多普勒速度檢測器或者可替代地是一個操作在10.5GHz周圍的X頻帶檢測器。它使用從車輛中反射的微波頻移來連續(xù)地輸出速度測量。多普勒速度檢測器18面對車輛的途徑以便在車輛通過圖象2的序列時提供連續(xù)速度測量。實際上，來自多普勒速度檢測器18中的測量有一個低絕對精確度，但是由控制單元6使用來自第一檢測器17中的輸出來校準，如下面進一步所述。
可選地，例如可以使用定位在圖象2的序列前端向后面對的另外一個多普勒速度檢測器。
控制單元6在圖5中以圖表的形式被說明。
控制單元6包括兩個處理單元，即，一個動態(tài)處理單元50和一個定時發(fā)生器單元60。動態(tài)處理單元50處理在單線10上從檢測器8、9中輸入的速度測量并且處理它們以便導出車輛速度的一個瞬時估計。動態(tài)處理單元50提供車輛速度的瞬時估計和一個定時參考給定時發(fā)生器單元60，定時發(fā)生器單元60使用此信息來導出照明定時。定時發(fā)生器單元60在那些照明定時處在控制線7上把控制信號輸出到各自的顯示單元3從而引起連續(xù)圖象2的照明。
動態(tài)處理單元50和定時發(fā)生器單元60異步地操作，并且實際上使用分開的處理器系統(tǒng)來實現(xiàn)。在異步操作的兩個單元之間的功能分離把由控制裝置6執(zhí)行的處理分開成為可以絕緣地被模擬、執(zhí)行和測試的兩個組件。這樣簡化了控制單元6的設(shè)計，它反過來對于改良由控制單元6得出的照明定時的準確度提供實際利益。
現(xiàn)在根據(jù)各個功能塊來描述動態(tài)特性處理單元50，其每個功能塊可以由任意適當?shù)男盘柼幚黼娐穼崿F(xiàn)。
在控制線10上輸入到動態(tài)特性處理單元50的速度測量首先被一個執(zhí)行各種信號處理的預先處理模塊51處理。
首先，該預先處理模塊51對速度測量執(zhí)行預先濾波以便去掉噪音。這在來自連續(xù)地提供測量的檢測器中的測量情況下特別地有利，比如，圖3圖象顯示系統(tǒng)16的多普勒速度檢測18。一般來說，從車輛經(jīng)過檢測器的通過中，信噪比變化。因為這里沒有其它移動組件，所以這是由于來自車輛的多徑反射所引起的。在所有情況下，噪音是在一個比所需信號還要低的頻率上，因為車輛入射角是非垂直的。非對稱以及可能非線性的濾波器方法可以把這個信息使用在諸如被安排來提取主要數(shù)據(jù)的相位鎖定環(huán)之類的濾波器實現(xiàn)中。另外，當車輛在附近時，對于主要信號的非垂直入射必須進行容限。
在一個替換實現(xiàn)中，其中，一檢測到車輛特征的通過，代替輸出一個時間差值，檢測器只輸出一個脈沖，信號處理模塊51對這些脈沖進行濾波以便提取速度信息。濾波可以充分利用物理布局的信息和特征維數(shù)。
其次，預先處理模塊51可以把一個系統(tǒng)校正應用到速度測量上。通過把速度測量乘以一個或多個校正因數(shù)來應用該系統(tǒng)校正，雖然可以以其他方式來應用校正。該校正因子由一個校準模塊52來提供，這在下面詳細描述。
首先，把一個絕對校正因子應用到來自所有檢測器8、9中的所有速度測量上以便完成速度測量的絕對校準。
其次，把各自的校正因子應用到來自檢測器8、9中不同檢測器中的速度測量上。用這種方式，每一檢測器8、9接收它們自己的系統(tǒng)校正。因為每個檢測器有它自己唯一的系統(tǒng)誤差，它對檢測器8、9來說是唯一的并且一般來說圖象顯示系統(tǒng)1的不同安裝則系統(tǒng)誤差也不同，所以這是特別有效的。例如，因使用于檢測器8、9中的傳感器11未對準導致預確定距離的不準確信息，則這些誤差可能出現(xiàn)。在車輪高度處安裝另外的檢測器9的情況下，垂直未對準是這種系統(tǒng)誤差的主要來源。這種未對準是由另外的檢測器9的安裝位置或者是由車輛或它所運行的軌跡的垂直移動所引起的，因為它引起車輛車輪在不同的水平位置斷開各個射束T時刻，由于車輪的輪緣是圓形，它不垂直而是有一個角度。因為每個檢測器8、9有它們自己的系統(tǒng)誤差，所以來自不同檢測器中的速度測量可以在導出的照明定時中引起相應的誤差，這將成為抖動而被看到。實際上，這可能是抖動的主要來源。然而，通過應用各自的校正(它對每個檢測器來說是特定的)，可以消除或者至少減少此抖動。
預先處理模塊51把預先處理的速度測量輸出到一個濾波器模塊53。預先處理模塊51還把直接提供給定時發(fā)生器單元60的參考定時脈沖作為導出照明定時中的一個定時參考來輸出。定時參考脈沖最好是車輛到達圖象顯示系統(tǒng)1處時由車輛的前與后所引起的第一檢測器8的輸出。
濾波器模塊53對預先處理的速度測量濾波以便產(chǎn)生車輛速度的一個瞬時估計，其隨后被饋送給定時發(fā)生器單元60。
濾波器模塊53是一個非線性預測濾波器，實際上是諸如Kalman、MiniMax或其它混合組合之類的一個狀態(tài)估計器，雖然也可以使用其他非線性預測濾波算法。狀態(tài)估計是基于包含當前位置速度和車輛加速度的數(shù)值在內(nèi)的一個狀態(tài)向量54。濾波器模塊53使用一種預測算法來從速度測量中導出車輛速度的一個瞬時估計。該算法依賴有關(guān)該車輛的已知因子，包括牛頓的動作方程、存在位置或速度的不連續(xù)性的條件以及有關(guān)預確定極限和預期特性內(nèi)加速度變化的條件。
作為一種替換，可以由一個線性濾波器代替非線性預測濾波器來實現(xiàn)濾波器模塊53?？墒?，這種線性濾波器只能夠?qū)λ俣葴y量響應并且雖然該響應是確定性的，但是只可能把群延遲減到最少，它支付的代價是不穩(wěn)定度。因此，一個非線性預測濾波器是優(yōu)選的，因為它給出一個改良的群延遲，那么估計的速度更好地響應于車輛速度的變化。
通過一個低通濾波器模塊55，由濾波器模塊53輸出的車輛的估計速度被饋送給定時發(fā)生器單元60。不可避免，估計速度的絕對準確度是不可能的，特別是在車輛以一種難以預料的方式加速或減速時。在這種情況下，低通濾波器模塊55有一個控制估計速度的響應特性。選擇它的低通濾波特性來減少高頻抖動，雖然這必須反抗將群延遲減到最少的需要來均衡。
現(xiàn)在將描述定時發(fā)生器單元60。
定時發(fā)生器單元60的基本操作是要導出在相對于車輛的一個固定位置處適合引起連續(xù)圖象照明的照明定時。這是根據(jù)速度測量以動態(tài)處理器單元50導出的車輛估計速度為基礎(chǔ)來實行。它同時還以參考定時脈沖50為基礎(chǔ)。在適當?shù)恼彰鞫〞r處，定時發(fā)生器60在控制線7上通過一個被安排來把數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為足夠電平的驅(qū)動器電路70陣列輸出一個控制信號給各自的顯示單元2。
為了照明連續(xù)圖象2，定時發(fā)生器單元60考慮圖象2相對于顯示系統(tǒng)參考位置的位置xI，即第一檢測器的位置。通過精確地存儲圖象位置xI，可在相對于任意給定窗口的同一位置處控制每個圖象2序列的定時。這防止觀看圖象從一個圖象到下一個圖象向旁邊偏移。
圖象位置xI通過通常所說的″圖象映射″的比特模式來表示。圖象映射的各個比特表示在分開一固定預確定間距的位置處圖象2的存在或不存在。例如，如果圖象映射是00101001，那么這表示在位置xI＝3r，5r和8r處圖象存在。
因為控制單元6照明車輛的各個窗口的圖象序列，所以定時發(fā)生器單元60也把相對于有關(guān)車輛的車輛參考特征的每個窗口的位置XW考慮進去，即第一檢測器8檢測的車輛的正面。
各個窗口位置xw通過通常所說的″車輛映射″的比特模式來表示。車輛映射的各個比特表示在分開預確定間距r的位置處窗口存在或不存在。例如，如果車輛映射是10100101，那么這表示窗口是在位置xw＝r，3r，6r和8r處。
當安裝圖象顯示系統(tǒng)1時，圖象映射和車輛映射被儲存在定時發(fā)生器單元中的一個存儲器中。
一收到表示車輛參考特征(即，車輛的前面)的檢測的參考定時脈沖，定時發(fā)生器單元60就開始操作。然后，車輛映射和圖象映射被用來通過相對地把比特模式以一個與從動態(tài)處理50中輸出的車輛估計速度成正比并與預確定間距r成反比的速率來實時地導出照明定時。通過識別在相應窗口和圖象彼此相鄰時出現(xiàn)的圖象映射和車輛映射各自的比特符合來導出照明定時。當此符合出現(xiàn)出現(xiàn)時在相應的控制線7上輸出控制信號。通過根據(jù)等式ts＝r/v(1)基于速度V的瞬時估計，來在預確定偏移定時ts處沿著移位寄存器偏移該圖象映射從而實現(xiàn)這一點。
移位寄存器的每一偏移具有把在間距r的單元上的速度倒數(shù)積分的作用。圖象映射被用來把移位寄存器的各個比特位置映射到各自的圖象2。通過圖象映射被用來把移位寄存器的位置切換到相應圖象2各自的控制線7上來實現(xiàn)這一點。圖象映射指示圖象存在的移位寄存器的那些比特作為控制信號被輸出。因此，移位寄存器在正確的照明定時處在控制線7上實時自動地產(chǎn)生控制脈沖。移位寄存器是實現(xiàn)這一點的一種理想方法，因為它允許利用最小量的處理功率來導出定時，而且操作同步控制信號供應給不同的圖象2，因為那些比特是從移位寄存器中沿著控制線7彼此平行地被提供。
預確定間距r的尺寸是圖象映射和車輛映射的解決結(jié)果?？梢愿鶕?jù)車輛上的顯示要求以及正被討論的圖象顯示方面來選擇任何數(shù)值的預確定間距。一般來說，理想的是使用一個小的預確定間距以便避免有關(guān)顯示單元3定位的限制。這增加構(gòu)成車輛映射和隧道映射的比特模式長度的開銷，但是此類長比特模式容易被定時發(fā)生器60處理。
定時發(fā)生器單元60同時還導出車輛參考特征的綜合參考脈沖，即車輛的前與后。綜合參考脈沖被輸出到動態(tài)特性處理單元50的校準模塊52使用來校準系統(tǒng)，如下所述。按照與在控制線10上輸出燈光控制脈沖相同的方式來導出此綜合參考脈沖。因此，綜合參考脈沖之間的周期是車輛行駛一段距離的時間，該距離等于使用與被用來導出照明定時相同的處理所估計出來的參考特征之間的差值。
定時發(fā)生器單元60通過一臺微處理器運行一個適當?shù)某绦騺韺崿F(xiàn)。
定時發(fā)生器單元60實際上能夠以許多不同的方式來導出照明定時。使用一臺微處理器利用很多不同的算法可以計算出照明定時。如果圖象間隔是固定的，則圖象映射是沒有必要的。同樣地，如果相對于車輛以一個固定間距定位圖象，則車輛映射是不必要的。在這種情況下，照明定時肯定只以與速度成反比的一個速率來被導出，因此可以被頻率發(fā)生器(它的頻率是基于估計速度)導出。
雖然理想的是存儲圖象映射和車輛映射以便讓系統(tǒng)適應不同的設(shè)備和車輛，可是此信息可以改為被隱含在被定時發(fā)生器單元60所使用的算法中。
現(xiàn)在描述校準模塊52的操作。校準模塊52通過一臺微處理器運行一個適當?shù)某绦騺韺崿F(xiàn)。校準模塊52執(zhí)行用于校準動態(tài)處理單元50的目的的各種操作。
校準模塊52接收并存儲從預處理器50中輸出的速度測量，雖然它同樣可以使用從檢測器8、9中直接輸出的原始的速度測量。
校準模塊52分析速度測量。此分析是在車輛的通過之間被脫機執(zhí)行。這使得該分析是以來自通過車輛中的完整速度測量組為基礎(chǔ)的。它也使得分析是以多個車輛的速度測量為基礎(chǔ)的。因此，這幾點改善了分析質(zhì)量。
由校準模塊52執(zhí)行的第一處理適用于具有多個檢測器的任意圖象顯示系統(tǒng)的圖1的圖象顯示系統(tǒng)1。第一處理用于計算分別的檢測器8、9每一個各自的校正因子。把每個計算出的校正因子提供給預處理模塊51，在那兒，它們被使用來把系統(tǒng)校正應用到來自相應的檢測器8、9中的速度測量上，如下所述。
在第一處理中執(zhí)行的計算準則如下。典型的速度測量組如圖6的曲線圖所示，其中，縱軸表示每秒以米為單位的速度而橫軸表示以秒為單位的時間。這些測量是由根據(jù)圖1有八個車輪高度檢測器的圖象顯示系統(tǒng)來產(chǎn)生。每個檢測器的速度測量通過不同的符號來畫出。因為車輛有八個車輪，所以每個檢測器中有八個速度測量。
速度測量呈現(xiàn)系統(tǒng)和隨機誤差。隨機誤差的一個示例是由一個十字(總的第三測量)來表示的第一測量的異常高值。這種隨機誤差可通過在濾波器模塊53中執(zhí)行的濾波來去掉。
更明顯地，來自每個檢測器中的測量表示一個誤差，該誤差對那個檢測器來說是系統(tǒng)性的。例如，在曲線圖的右邊看，用圓圈表示的來自檢測器中的最終測量通常很高，而用十字表示的來自檢測器中的測量通常很低。如果不去掉這些系統(tǒng)誤差，這會引起照明圖象的明顯抖動，因為速度測量中的誤差引起照明定時以及因此相對于車輛的照明圖象位置中的一個相應誤差。因此，由于照明定時是基于有不同系統(tǒng)誤差的不同檢測器中的連續(xù)速度測量，所以產(chǎn)生抖動。第一處理導出用于減小此的校準因子。因此，第一處理使用統(tǒng)計分析用于計算一個校正因子，該校正因子把來自那個檢測器中的速度測量適配到來自所有檢測器中的所有速度測量。
首先，使用諸如高斯或多項式最小乘方擬合之類的典型平滑濾波器來把速度測量濾波。對于圖6的示例數(shù)據(jù)組的這樣一個示例通過實線被示出。最好，高斯核心被用來按照如下方程式計算在相鄰抽樣Vm上的一個本地加權(quán)平均Vfvf(t)＝G(vm(t))(2)隨后，校正因子被計算出來作為實際速度測量與同時的濾波速度測量的平均值。優(yōu)選地，幾何平均值被計算出。從單個車輛的通過中而來的速度測量中，根據(jù)如下方程式把傳感器5(它具有有時可用的n個測量)的校正因子CFs(在此，j＝0，1...，n)計算出來作為幾何平均值CFs=nΠj=1nvm(tj)vf(tj)---(3)]]>
從k個車輛的通過中而來的測量中，根據(jù)如下方程式從方程式(3)中計算出的校正因子CFs中把傳感器5的校正因子CFPs計算出來CFPs=kΠj=1kCFs(k)---(4)]]>把每個傳感器的校正因子CFPs提供給預先處理模塊51，預先處理模塊51使用它們來把系統(tǒng)校正應用到來自分別的檢測器8、9中的所有速度測量上。這明顯降低了來自不同檢測器中的速度測量之間的抖動并且同樣降低了相對于車輛的照明圖象位置中的抖動。從圖7中的曲線圖看這是顯而易見的，圖7示出了在與各自的校正因子相乘之后圖6的速度測量。正如可以看到的，系統(tǒng)校正來自每個傳感器中的速度測量適配到從所有速度測量中導出的濾波速度包絡(luò)，如實線所示。
脫機執(zhí)行此第一處理的好處如下首先，因為它使用當只有過去的測量可用時當然不可能實時的未來和過去的測量，所以濾波功能更有效。其次，它允許使用來自多個車輛的通過中的速度測量。這向非系統(tǒng)誤差提供更大阻力，因為這些在不同車輛的通過之間是隨機且不相關(guān)的。第一處理可以被應用到有多個檢測器的任意圖象顯示系統(tǒng)或者應用到已知為低精確的一個或多個檢測器(即，不是所有的檢測器)。
所執(zhí)行的第二處理適用于圖3包括一個多普勒單元18的圖象顯示系統(tǒng)16。
第二處理的基礎(chǔ)如下。輸出速度測量的速度檢測器仍然是理想的，因為當導出照明定時時，它允許控制單元6響應車輛速度的改變，照明定時因此在它相對于車輛的照明圖象位置中的偏移中。實際上，來自多普勒速度檢測器18或其它速度檢測器中的輸出還可以提供相對于彼此非常精確的速度測量，但是由于電路的熱漂移和老化，在絕對時期中速度測量不會特別地精確并且會隨著時間偏移。
通過把來自多普勒速度檢測器18中的所有速度測量乘以一個校正因子來克服這個問題，該校正因子具有在絕對時期中把那些速度測量校準精確的結(jié)果。第二處理基于來自多普勒速度檢測器18中的速度測量來計算一個適當?shù)男Ｕ蜃硬⑶覐臏y量車輛通過一預確定距離所花費時間的定時檢測器17中輸出。在第二處理中，校準模塊52使用來自車輛的前與后中的檢測器17的輸出作為定時脈沖，在定時脈沖之間車輛行駛過一預確定距離，即，車輛的長度?？商娲兀梢允褂枚〞r檢測器17的每一傳感器11中的輸出，在此之間，車輛行駛一預確定距離，該預確定距離等于傳感器11之間的間距但是這提供低精確的校準。
第二處理如下。在定時脈沖之間來自多普勒速度檢測器18中的速度測量在一段時間之后被累積。此積分基于速度檢測器18的輸出給出車輛行駛距離的測量值x，然后根據(jù)如下方程式計算出校正因子F，校正因子F對把測量值x調(diào)整到預確定距離d的實際值來說是必需的F＝d/x (5)此校正因子F因此是這樣一種校正因子，速度測量必須乘以該校正因子以便校準它們。校準模塊52在多個車輛通過上的校正因子并且獲得提供給預先處理模塊51的一個平均校正因子。
第二處理可以被應用包括連續(xù)輸出測量的速度和用于校準它們的另外一個檢測器在內(nèi)的任何檢測器配置中。
由校準模塊執(zhí)行的第三處理是校準一個要被應用到從所有檢測器8、9中輸出的所有速度測量的絕對校正因子以便總體上校準控制單元6。為了實現(xiàn)之，一檢測到車輛的參考特征，(即前面和后面)，則校準模塊52就接收來自檢測器8(或17)中的定時參考脈沖。校準模塊52還要接收從定時計算單元60中導出的綜合參考脈沖，該綜合參考脈沖表示由控制單元6的處理所導出的參考特征的定時。在定時參考脈沖之間的周期是車輛行駛參考點之間的距離(即，車輛的長度)所花費的實際時間。綜合參考脈沖之間的周期等于由控制裝置6中執(zhí)行的計算處理所估計的車輛在參考點之間行駛的估計時間。
這等于參考點之間的距離除以在定時計算單元60中儲存的參考點之間由動態(tài)處理單元50輸出的估計速度倒數(shù)的積分。當控制裝置被校準時，這些周期應該相等，但是否則它們將不同。定時參考脈沖與綜合參考脈沖之間的周期之比被計算出，因為與參考點之間的實際時間相比，它表示估計時間中的相對誤差。這個比值在多個車輛的通過后被平均。平均比值被提供給預先處理模塊51，該預先處理模塊51把它使用作為由所有檢測器輸出的所有速度測量的一個校正因子。
由校準模塊52執(zhí)行的第四處理是執(zhí)行所有速度測量的一個統(tǒng)計分析以便導出由濾波器模塊53使用的統(tǒng)計參數(shù)。由濾波器模塊53執(zhí)行的非線性預測濾波處理使用用于估計和測量噪聲的統(tǒng)計參數(shù)。統(tǒng)計參數(shù)的適當選擇可以改善濾波的操作和性能。第四處理用于從速度測量中導出這些統(tǒng)計參數(shù)。
首先，在第一和第二處理中計算出的各個傳感器的校正因子在統(tǒng)計上被分析以便通過系統(tǒng)以整體而言以及對每個單個檢測器特定的二者來獲得測量噪聲的方差。
其次，估計誤差的方差從速率測量的測量值Vm和在第一處理中的導出的濾波值vf中導出。方差B可以通過如下方程式從p個速度測量中計算出E=Σj=0p(vm(tj)-vf(tj))2---(6)]]>測量誤差和估計差錯的變化被饋送給濾波器模塊53。濾波器模塊53使用這些變量來控制濾波處理。
現(xiàn)在描述顯示單元3和燈光。
每個顯示單元3容納一個電容放電電路18，它點亮燈光19以便照明那個顯示單元3中的圖象2。在下面將詳細描述電容放電電路18和燈光19的形成。每一控制線10被連接到單個顯示單元3的電容放電電路18上并觸發(fā)之顯示單元3在圖8和9中被說明。顯示單元3的基礎(chǔ)由片狀金屬或其它材料形成的機頂盒20來執(zhí)行，它在與車輛路徑相鄰的安裝表面安裝的任何方向上被安裝。盒20的開表面被玻璃的透明基片21所覆蓋。圖象2被印刷位于基礎(chǔ)片21上的透明圖片。顯示單元3有支持玻璃的透明外殼片23的鉸鏈框架22?？蚣?2是能打開(如圖8所示的位置)以便允許移去和嵌入一個圖象2并且可關(guān)閉以便把圖象2保存在基礎(chǔ)片21和外殼片23之間。
雖然為了變更圖象2的簡單和容易，顯示單元3的上述形成是優(yōu)選的，但是也可以使用顯示單元的替換形式。例如，顯示單元可以由LCD顯示器或其它可控制來顯示一個可選擇圖象的顯示器來構(gòu)成。這將具有避免物理地改變安裝圖象的需要的優(yōu)點。優(yōu)選地，LCD顯示器將通過上面的背景燈來說明。當前，LCD顯示器的費用將被禁止，但是該系統(tǒng)技術(shù)上是可行的并且該費用可能降低到一個可接受的程度。
另一種替換方案是使用一個正面光海報?？墒?，最好使用背景燈，因為在無燈光狀態(tài)中，透明圖片反射較小的環(huán)境光并且比海報顏色深，特別是在戶外。這意味著無燈光透明圖片將很少成為可見的并且將不影響被觀看圖象。
該圖象可以改為由光學系統(tǒng)從一個小的透明圖片中投影到擔當屏幕的顯示單元的表面上。這具有這樣的優(yōu)點即，當燈光關(guān)閉時根本沒有圖象是可見的并且該圖象可以容易被改變?？墒?，適當質(zhì)量的光學系統(tǒng)是昂貴的并且它難以獲得足夠質(zhì)量的圖象。
在顯示單元3內(nèi)部，電容放電電路18被形成在安裝在盒20底部的印刷電路板24上。電容放電單元18使燈光19被照明十分短暫的一段時間以便防止從車輛中觀看時照明圖象2變模糊。其實，觀眾感覺到圖象2移動了一個總值，該總值等于火車速度乘以照明周期，并且此移動可以使觀看圖象2變模糊。因此，該周期相對于車輛速度必須很短，優(yōu)選地大約是1ms或者更短，優(yōu)選地0.5ms或者0.1ms或者更短。
照明的電平必須十分高以使盡管照明周期短暫圖象2也是可見的。圖象顯示系統(tǒng)將工作在包括日光在內(nèi)的任何環(huán)境光條件3中，提供的照明相對于環(huán)境光將十分強。因此，燈光強度被選擇為對于使用該系統(tǒng)的地方的環(huán)境光來說是足夠的。
為了滿足這些要求，燈光由至少一個氙放電燈193組成，雖然也可以使用其他充氣二極管燈或者閃光燈。實際上，四個氙放電燈19被物理和電氣地安裝在印刷電路板24上。放電燈19在印刷電路板24周圍被空出以便通過圖象2的背面擴散放電燈19產(chǎn)生的光。
電容放電電路18被設(shè)計來符合上面的短暫、明亮的照明要求，如下。電容放電電路18的電路圖在圖10中被說明。為了清楚，圖10的電路圖只示出了單個放電燈19，而實際上在圖10中以虛線示出的電路元件對于每個放電燈19被彼此平行地被重復。
每個放電燈19有兩個放電電容器，具體是一個主放電電容器C3和一個攻擊放電電容器C2。主放電電容器C3是一個本質(zhì)電解電容器(通常是33到100μF并且最好是68μF)，它為點亮放電燈19放電提供主要能源。主放電電容器C3有一個低內(nèi)阻并且被形成來對抗在釋放期間的高電流脈沖要求。攻擊放電電容器C2是一個較小的設(shè)備(優(yōu)選地是0.1或者高為所述的1μF)，為著要提供閃光動態(tài)特性的更快攻擊，它是非電解的并且有一個非常低的內(nèi)阻和電感。放電電容器C3和C2與氙放電燈19并行連接。
控制線7被連接到控制終端25。從控制終端25通過傳統(tǒng)類型晶體管的第一光耦合器O1把來自控制單元6中的控制信號提供到閘可控硅整流器TH1?？煽毓枵髌鱐H1和以傳統(tǒng)方式連接的電阻R2、電容器C4以及轉(zhuǎn)換器T1形成觸發(fā)電路的一部分以便向放電燈19提供一個EHT觸發(fā)脈沖，從而通過燈19觸發(fā)放電電容器C3和C2的放電。
電容放電電路18還包括一個充電電路，用于由連接到一對終端26上的AC 240V市電電源對放電電容器C2和C3充電。充電電路包括對市電電源整流并通過正的和負的電源鐵軌27和28提供整流過的DC電源的橋式整流器D1。通過與放電電容器C2和C3串聯(lián)的二極管D2和電感器L1把整流過的DC電源提供給放電電容器C2和C3。電感器L1是一個傳統(tǒng)的日光燈管節(jié)流器類型。使用這類電感器的能力將提供有效的費用節(jié)省，因為它比類似大小的任何其它類型的電感器便宜很多。
可以由雙極性或者MOSFET晶體管來實現(xiàn)的晶體管開關(guān)形式的開關(guān)S1與電感器L1串聯(lián)連接。當燈19被觸發(fā)時，開關(guān)S1有把放電電容器C2和C3以及燈19從電源斷開的用途。因此，通過通常是傳統(tǒng)晶體管類型的第二光耦合器O2把來自終端25中的控制信號提供給開關(guān)S1，則開關(guān)S1被切換在提供給可控硅整流器TH1的控制信號的相反狀態(tài)上。這防止在放電燈19照明期間來自電源的電流直接通過這盞燈。這防止電源的占空比被強加于閃光燈的輸出上并且防止燈19進入有害的工作方式。
另外，通過電阻R1把市電電源饋送給橋式整流器D1，并且在正的和負的電源鐵軌27和28之間連接有一個儲存電容器C1。由于如下討論的原因，電流限制電阻R1和儲存器C1是任選的。
現(xiàn)在將描述電容放電電路18的工作。
在應用市電電源之后，電流經(jīng)過二極管D2、電感器L1和開關(guān)S1以便向放電電容器C2和C3充電直到電壓阻止電流流過二極管D2時為止。在正常條件下，這個電壓在270V到400V范圍內(nèi)。這是電容放電電路18的靜止條件。
當把控制信號提供給控制終端25時，放電燈19被觸發(fā)引起放電電容器C2和C3上的電荷通過19放電，產(chǎn)生所需的短暫照明周期。當然，所有的四個閃光燈被同時觸發(fā)。在這個時間過程中，通過控制信號把開關(guān)S1關(guān)掉，從而從燈11中斷開電源，所以只有流過燈11的電流是來自放電電容器C2和C3中的放電電流。
在去掉觸發(fā)之后，開關(guān)51立即閉合并且通過電感器L1對放電電容器C2和C3充電。充電電路中電感器L1的使用提供許多優(yōu)點，如下。充電特性由電感器L1與放電電容器C2和C3的組合形成的LC電路優(yōu)越地確定。結(jié)果的LC充電曲線由正弦曲線的最初部分來表征。因此，到峰值電壓的充電時間很快而不必產(chǎn)生一個格外的充電電流。因為格外的充電電流可能會損壞組件，所以充電電流的控制很重要。充電電流與充電曲線的斜率成正比，因為它等于放電電容器C2和C3總的電容乘以電壓改變速率。LC充電曲線20在充電幾乎是線性的。這與通過有RC特性的電阻的傳統(tǒng)電容放電電路的充電相反。在充電電路中電感器的使用在獲得快速充電時間而不產(chǎn)生一個格外充電電流之間增加了一個改良平衡。
另外，電感器L1的供應意味著電流由電感器L1的電抗而不是由電阻元件來限定，因此這里存在較少的能量消耗。
另外，電感器L1的使用允許電感器L1中儲存的能量被向前饋送給放電電容器C2和C3以便增加系統(tǒng)總體上的工作電壓。這減小了對于一個給定輸出能量所需的放電電容器C2和C3的大小。由于能量與放電電容器的電容成正比，而與電壓的平方成正比，這一點考慮很小的電容器因此產(chǎn)生顯著的費用節(jié)省。
為了用這種方式利用儲存在電感器中的能量，充電電路包括儲存電容器C1，儲存電容器C1通過電源連接并因此平行于放電電容器C2和C3與電感器L1的串聯(lián)裝配。儲存電容器C1是一個有明顯大于放電電容器C2和C3的電容的大電解電容器(優(yōu)選地，為220μF)，如果儲存電容器C1被省略，則放電電容器C2和C3反過來具有比之更小的電容。儲存電容器C1整流過的DC電源電壓濾波并且提供一個濾波峰值DC電壓，它比RMS干線值更高。
在操作期間，儲存在電感器L1中的磁能在充電周期期間被向前饋送給放電電容器C2和C3，它具有更快復原儲存電容器C1與放電電容器C2和C3的效果，并且還要保持一個更高的總體電壓通過放電電容器C2和C3。
在此設(shè)置中，與AC電源串聯(lián)提供電流限制電阻R1以便在電源開啟以及在操作期間阻止儲存電容器C1的沖流過度。作為選擇，可以與未調(diào)整側(cè)的輸入上的整流器D1并行地連接所述100μF的小電容器(未示出)。
儲存電容器C1和電阻R1的提供對于燈19操作在高頻(例如，大約超過15Hz)的工作方式來說是優(yōu)選的?？墒?，在較低的閃光速率處，沒有必要提供儲存電容器C1，從而提供費用節(jié)省。在這種情況下，光耦合器O2最好是一個光雙向晶閘管，它可被切換來禁止開關(guān)S1。這具有這樣的優(yōu)點，即，開關(guān)S1只在干線循環(huán)的零交叉點處被重新激活。這給出了一個軟起動并因此去掉對改進能量效率的電流限制電容器R1的需要。
對圖10中說明的電容放電電路10可以進行很多修改，如下。
代替分開的光耦合器O1和O2，可以使用單個光耦合器(或者晶體管電路或者光雙向晶閘管)來觸發(fā)閃光燈11以及控制開關(guān)S1。優(yōu)選地，單個光耦合器被安排來在接通時把另外一個充電電容器(未示出)連接到可控硅整流器TH1的柵極，以便脈沖產(chǎn)生應用到可控硅整流器TH1上的控制信號。另外的充電電容器可以直接地連接到開關(guān)S1的控制輸入。在這種情況下，另外一個電阻將被串聯(lián)安排在從充電電容器到可控硅整流器TH1的線路中以便向脈沖提供一個適當?shù)臅r間常數(shù)。例如，另外的電容器和另外的電阻可以分別具有值10nF和1.5kΩ。另外的電容器然后保持放電同時光耦合器開啟，從而禁止開關(guān)S1在通常的方式中。對于充電，此另外的電容器可以與正的和負的電源鐵軌27和23之間的一個大電阻(所述的150KΩ)串聯(lián)連接，以使由儲存電容器C1平滑的整流過的DC電源通過大電阻對該另外的電容器充電。優(yōu)選地，該另外電容器上的電壓例如由一個齊納二極管來限制。脈沖產(chǎn)生到閘流晶體管TH1的電源具有這樣的優(yōu)點，即，閘流晶體管不被停止。這種修改要求轉(zhuǎn)換器T1的公共端子應該被接到負鐵軌28而不是到閃光燈11的陰極，如圖10所述。
非平滑的電源電壓可以通過適當?shù)亩O管和電阻而被連接，作為光耦合器和O2(或者單個光耦合器，如果使用的話)和/或閘流晶體管TH1的一個附加電源以便確保如果在電路中故障出現(xiàn)的話則這些設(shè)備從不會保持鎖定。
也可以不是向每個閃光燈11分別提供電阻R2、電容器C4和轉(zhuǎn)換器T1，而是使用一個公共觸發(fā)電路來觸發(fā)閃光燈11，或者可以向所有四個閃光燈11公共地提供電阻R2和電容器C4來饋送各自的轉(zhuǎn)換器T1。
為了安全，大電阻(所述330kΩ)可以與放電電容器C2和C3以及與儲存電容器C1并行連接以便當從干線AC電源切斷電容放電電路10連接時容許在這些電容器上儲存的電荷泄漏。
最后，一個附加二極管(未示出)可以把它的陽極連接到開關(guān)S1與電感器L1之間的節(jié)點而把它的陰極連接到正電源鐵軌27。這種二極管的工作只有如果工作頻率變得比預期的更高的話(在此情況下，在電容器已經(jīng)完全地再充電之前關(guān)掉開關(guān))才會變得顯著。在這種情形中，這種二極管將防止開關(guān)由于過壓而損壞。它還有把額外的能量從電感器L1饋送回到儲存電容器C1中的優(yōu)點。
參考圖11，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的一個替換實施例。此實施例依賴于如參考附圖1描述的一個類似的傳感器配置，因此將不會再一次詳細描述傳感器配置。此實施例產(chǎn)生自如下理解即，在此描述的這類圖象顯示系統(tǒng)中的誤差關(guān)鍵來源是來自于傳感器位置的不準確信息以及車輛通過期間相對于傳感器的車輛移動(例如上上下下)。雖然存在一種通過利用甚至更高精確度定位傳感器來努力減少此誤差的趨向，可是這獨自將不會導致一個十分精確的圖象照明來避免圖象的不精確定位和偏移。
該系統(tǒng)可以被劃分成為兩個分開的單元(事實上這兩個可以是物理分開的)處理單元100和定時控制單元101。處理單元100接收由各個傳感器8、9產(chǎn)生的定時脈沖。處理單元100有一個存儲器，在該存儲器中儲存了傳感器8、9的相對位置，和一個預測算法模塊103，基于由任何兩個相鄰傳感器8、9產(chǎn)生的定時脈沖之間觀測的時間間距和從存儲器中儲存數(shù)值中導出的兩個傳感器之間的間距，用于計算車輛的當前速度。從傳感器中收到的定時脈沖序列中，預測算法模塊103將產(chǎn)生一個速度測量序列。通過把速度測量在時間上求微分，預測算法模塊103也能夠產(chǎn)生車輛的加速度。經(jīng)狀態(tài)向量模塊104把速度和加速度測量二者都傳送到定時控制單元101。傳送到定時控制單元101的狀態(tài)向量也可以包括一個位置，它例如可以是顯示器操作開始的觸發(fā)，即，它指示車輛的前面何時到達第一檢測器處。
為了進一步從系統(tǒng)中去掉誤差，可以把一個(仿真)位置從定時控制單元101中反饋給校準模擬模塊102。此模塊102還要從指示車輛的實際位置的傳感器8、9中接收時序信號。作為仿真位置和實際位置的比較結(jié)果，校正信號可以被傳送到預測算法模塊103使得增減速度以便同步仿真和實際車輛位置(這可以漸進地進行以便保證一個平滑的過渡)。
定時控制單元101依賴隧道數(shù)字表示和火車數(shù)字表示來產(chǎn)生信號，用于照明跟隨火車初始檢測的圖象2。如上所述，每一個表示包括表示圖象和車輛窗口的1和0的序列。該表示相對于彼此以處理單元100所提供的速度和加速度來偏移，并且在每個步驟被相加。只有當結(jié)果為1時才把信號發(fā)送來照明一個相應圖象2。當然可以想象出其他替換方案，例如在連續(xù)的0(或1)序列只由序列中的數(shù)字來表示的地方使用一種被壓縮的表示。
處理單元100和定時控制單元101彼此異步操作。那就是說，定時控制單元101將繼續(xù)相對于彼此偏移該表示并基于上一次接收的速度和加速度測量來產(chǎn)生照明信號，并且不中斷它的工作來等待一個更新的速度或加速度數(shù)值。當然，當處理單元100提供一個新的速度或加速度值時，定時控制單元101將調(diào)整正以該速率偏移該表示的那個速率。這是本實施例的一個顯著特征，因為它減少了處理單元100所執(zhí)行的操作時間危險程度。即，處理單元100不需要以固定間隔(與定時控制單元101執(zhí)行的表示偏移的時鐘速率同步)更新或者產(chǎn)生速度和加速度。
基于傳感器8、9的物理位置和在車輛沿著軌跡通過時傳感器輸出的分析來確定儲存在存儲器102中的傳感器位置。通常，在建立階段期間，被測量的傳感器的物理位置被儲存在存儲器102中。第一車輛沿著傳感器經(jīng)過的軌跡行駛。由預測算法模塊103產(chǎn)生的速度測量被統(tǒng)計分析并校正系統(tǒng)誤差(其例如可能從傳感器位置的不準確信息中產(chǎn)生，或者從始終在特定位置出現(xiàn)的車廂的搖擺動作或者傾斜中產(chǎn)生)?？梢詮恼_的速度來確定一個正確的傳感器位置。然后正確的位置被儲存在存儲器102中從而代替先前儲存的數(shù)值。對于若干車輛重復此處理，直到儲存的位置變穩(wěn)定。在那一點，位置是固定的并且該系統(tǒng)可以被實施。應該理解，處理單元100使用正確的(虛擬)傳感器位置來把系統(tǒng)誤差校正引入到速度和加速度測量中。使用這個機構(gòu)，可以在相對于車輛窗口的照明圖象定位中實現(xiàn)優(yōu)于0.05％的一個準確度。為了避免觀看圖象的不正確定位或者圖象的偏移，這樣一個準確度水平是理想的。
在包括大量圖象的顯示系統(tǒng)中，可以適當把圖象序列劃分成為連續(xù)圖象子組，例如一系列192個圖象可以被細分為八個組，每組有二十四個圖象。每個子組由一個單獨的定時控制單元101來控制。然而，每個定時控制單元101接收來自同一處理單元100中的速度和加速度測量。定時控制單元被鏈接在一起以使每個單元接收來自前一個定時控制單元的定時觸發(fā)信號以便開始火車的偏移和圖象表示。這種結(jié)構(gòu)是有利的，因為它能夠方便地把顯示器擴大到包括另外的圖象子組。
權(quán)利要求
1.一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光；多個檢測器，它們被沿著車輛路徑設(shè)置并且被用來在車輛通過時輸出時序信號；一個存儲器，用于存儲檢測器位置或者相對位置；處理裝置，用于從所述時序信號和所述儲存的位置中導出通過的車輛的速度，該處理裝置被適當?shù)卦O(shè)置以根據(jù)來自檢測器的有關(guān)先前通過車輛的輸出的分析而把一種系統(tǒng)校正引入到該導出的速度中；以及控制裝置，用于以根據(jù)導出的速度測量的照明時序來控制在車輛通過時相繼照明圖象的燈光照射。
2.如權(quán)利要求1所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，所述儲存的檢測器位置是根據(jù)所述分析修改的檢測器的實際位置，其中，修改的位置提供速度測量的所述系統(tǒng)校正。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，處理裝置被安排來從所述時序信號中確定通過車輛的加速度，并且把一個系統(tǒng)校正引入到所導出的加速度中，并且控制裝置被安排來在車輛通過時在以所導出的速度和加速度測量為基礎(chǔ)的照明定時處控制燈光連續(xù)地照明圖象。
4.一種校準圖象顯示系統(tǒng)的方法，包括沿著車輛的路徑布置一系列圖象，發(fā)出用于短暫照明各個圖象的燈光，用于檢測沿著所述路徑的車輛通過的多個檢測器，和響應于所述檢測器的輸出和檢測器的記錄位置來控制所述燈光發(fā)出的控制裝置，該方法包括在多個車輛的通過期間監(jiān)視所述檢測器的輸出，并利用該結(jié)果來調(diào)整這些檢測器的記錄位置以便校準該系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括利用顯示的檢測器輸出和所記錄的位置來確定車輛速度，把統(tǒng)計分析應用到所確定的速度上，并且利用該結(jié)果來調(diào)整所記錄的位置。
6.一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著一個車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光；多個檢測器，用于輸出通過車輛的速度的測量結(jié)果；和控制裝置，用于控制該燈火以在車輛通過時以來自多個檢測器中的速度測量結(jié)果的照明時序控制相繼地照明圖象的燈光，其中，控制裝置被安排來把一個系統(tǒng)校正應用到至少一個檢測器中的速度測量上。
7.如權(quán)利要求6所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，對于多個檢測器的每一個，控制裝置被安排來把各自的系統(tǒng)校正應用到多個檢測器的那一個中的所有速度測量上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，至少一個檢測器被安排來檢測車輛行駛一預確定距離所花費的時間。
9.如權(quán)利要求6到8的任何一個所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，控制裝置被安排來通過把多個檢測器之一的速度測量乘以各自的校正因子從而應用分別的系統(tǒng)校正。
10.如權(quán)利要求6到9所述中任何一項所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中檢測器包括一個被安排來大體連續(xù)地輸出速度測量的速度檢測器和至少一個被安排來測量車輛行駛一預確定距離的時間的定時檢測器；和控制裝置，被安排來根據(jù)至少一個定時檢測器中的輸出把一個校正應用到來自速度檢測器中重復的速度測量上。
11.如權(quán)利要求6到10的任何一個所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，所述控制裝置包括處理裝置，處理裝置包括第一單元，被安排來處理重復的速度測量以便導出車輛當前速度的一個估計；和與所述第一單元異步操作的第二單元，被安排來從車輛速度的瞬時估計中導出所述照明定時。
12.一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著一個車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光，多個檢測器，用于連續(xù)地輸出通過車輛的速度測量；至少一個時序檢測器，用于測量車輛行駛一預確定距離的時間；和控制裝置，用于根據(jù)來自該多個檢測器的速度測量結(jié)果對該燈火進行控制以在該車輛通過時以照明時序相繼地對圖象進行照明，其中該控制裝置被用于根據(jù)至少一個時序檢測器的輸出來校準該速度檢測器。
13.如權(quán)利要求12所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，速度檢測器是一個多普勒速度檢測器。
14.一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光；多個檢測器，沿著車輛路徑被定位并且被安排來在車輛通過時輸出時序信號；處理裝置，用于從所述時序信號中導出通過車輛的速度；和控制裝置，被安排來在根據(jù)導出的速度測量的照明定時處控制在車輛通過時連續(xù)照明圖象的燈光；其中，處理裝置和控制裝置彼此異步操作。
15.如權(quán)利要求14所述的圖象顯示系統(tǒng)包括所述多個控制裝置的每一個被安排來控制與所述圖象相應子集相關(guān)的燈光，每個控制裝置接收來自所述處理裝置中的速度測量。
16.如權(quán)利要求15所述的圖象顯示系統(tǒng)，其中，多個控制裝置是鏈接在一起以使使用中一個給定的控制裝置接收來自鏈路中前一個控制裝置中的照明定時觸發(fā)信號。
17.一種圖象顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置，用于顯示沿著車輛的路徑的一系列圖象；用于短暫照明各個圖象的燈光；至少一個檢測器，被安排來輸出通過車輛的重復的速度測量；和控制裝置，被安排來在車輛通過時在以至少一個檢測器中的重復速度測量為基礎(chǔ)的照明定時處連續(xù)照明圖象的燈光；其中，控制系統(tǒng)包括處理裝置，該處理裝置包括第一系統(tǒng)，被安排來處理重復的速度測量以便產(chǎn)生車輛速度的瞬時估計；和與所述第一系統(tǒng)異步操作的第二系統(tǒng)，被安排來從車輛速度的瞬時估計中導出所述照明定時。
全文摘要
一種圖象顯示系統(tǒng),包括顯示裝置3,用于顯示沿著車輛的路徑的一系列圖象2。用于短暫照明各個圖象2的燈光19;多個檢測器8、9,被安排來輸出通過車輛的速度測量;和一個控制單元6,被安排來在車輛通過時在以多個檢測器中的速度測量為基礎(chǔ)的照明定時處連續(xù)照明圖象的燈光。基于來自所有檢測器8、9中的速度測量的統(tǒng)計分析,控制單元6被安排來把一個系統(tǒng)校正應用到來自檢測器8、9中的速度測量,這可以降低偏移和抖動?？刂茊卧?包括動態(tài)處理單元50,動態(tài)處理單元50被安排來執(zhí)行速度測量的非線性濾波以便產(chǎn)生車輛速度的瞬時估計?？刂茊卧?還包括定時發(fā)生器60,定時發(fā)生器60與處理單元50異步操作的并且被安排來從瞬時速度估計中導出照明定時。
文檔編號G09F19/22GK1383535SQ0180169
公開日2002年12月4日 申請日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月8日
發(fā)明者瓊·考德雷, 杰弗·埃維米 申請人:莫什普斯特公開有限公司