Устройство для определения местоположения транспортного средства

Устройство для определения местоположения транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в системах управления автономными транспортными работами. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит датчик ориентации, блок 2 курсоуказателя, блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 микропрограммного управления, блок 5 преобразования координат, блок 6 суммирования приращений. 8 ил.

СОЮЗ COBETCHÈÕ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (П) (5)) 4 G 06 F 15/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-:

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р систему уарцЬения (21) 4305848/24-24 (22) 24.09.87 (46) 23.05.89. Бюл. У 19 (71) Таганрогский радиотехнический институт им, В.Д. Калмыкова (72) И.А. Каляев, В.П. Носков, И.К. Боровков, Л.Н. Поляков и С.В. Федосеев (53) 681 3)62 52(088 8) (56) Патент США У 4254465, кл. С 06 F 15/50, 1981.

Патент США В 4628456, кл. G 06 F 15/50, 1986.

Подвижная лаборатория на Луне

"Луноход-1". Под ред. А.П. Виноградова, М.: Наука, 1971, с. 13, 67-80.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕ-

СТОПОЛОЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в системах. управления автономными транспортными работами. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит датчик ориентации, блок 2 курсоуказателя, блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 микропрограммного управления, блок 5 преобразования координат, блок 6 суммирования приращений. 8 ил.

1481801 (1.Р,)xF (g )xF (g,)к т-1,1 1 п

П,1,, г (я;} Ч„ где V<.

50 вектор перемещения центра масс транспортного средства за время между моментами t,, t;; вектор перемещения измерительного свободно — %V

П1-1 1

Изобретение относится к вычислите. ьной технике и может использоваться в системах управления автономными транспортными работами.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства;. на фиг. 2 — схема датчика ориентации; на фиг. 3— 10 схема блока курсоуказателя; на фиг, 4 " пояснения конструктивных особенностей свободно катящегося колеса блока измерения пройденного пути; на фиг. 5 — схема блока измере- 15 ния пройденного пути; на фиг. 6— схема блока микропрограммного управления; на фиг. 7 — схема блока преобразования координат; на фиг, 8— схема блока суммирования приращений. 20

Устройство содержит датчик 1 ориентации, блок 2 курсоуказателя, блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 микропрограммного управления, . блок 5 преобразования координат, блок 25

6 суммирования приращений, выходы

7-9 устройства, связь 10 гировертикаль 11, гирогоризонт 12, преобразователи 13 и 14 угол. — код, курсоуказатель 15, преобразователь 16 угол— код, измерительное колесо 17, ось 18, штангу 19, вращающуюся вилку 20, ось

21 вращения, втулку 22, корпус 23 транспортного средства, преобразователь 24 угол — код, датчик 25 оборотов, генератор 26 тактовых импульсов, счетчик 27, триггер 28, элемент И 29, счетчик 30, узел 31 памяти микрокоманд, регистры 32 — 35, узлы 36 и 37 памяти, общие шины 38 и 39, регистры

40 и 41, арифметическо-логический узел (АЛУ) 42, регистр 43, умножитель

44, регистры 45-49, связь 50, общую шину 51, сумматоры 52-54, регистры

55-60. 45

Функционирование устройства поясняется следующими математическими выражениями катящегося колеса эа время между моментами и t в системе координат, связанной с точкой закрепления свободно катящегося колеса к корпусу транспортного средства (ТС); — матрица, устанавливающая связь между системой координат, связанной с точкой закрепления свободно катящегося колеса к корпусу ТС, и координатами подвижной системы координат, связанной с корпусом транспортного средства (где ось Х совпадает с продольной осью транспортного средства, а ось Y — с поперечной, а ось Z перпендикулярна плоскости Х, Y) при повороте плоскости измерительного колеса на угол Р

Fp(p,) cosP; pin ; О

-sin(; cos p; О (2)

0 О 1

F((P;) =

cos 8; О зъпВ;

О 1 0

-sin 9; 0 cos 8, Fe() = (4) cos q sin (f; О

-sin q cos Ц; О

О О 1 (5) I

Вектор перемещения измерительного свободно катящегося колеса определяется, как

hen К

О

Х

z" — % п

1- 11 1 (б}

F5(< ) в() °

Fq (q; ) — матрицы, определяющие связь между неподвижной и подвижной системами координат при повороте подвижной системы на углы крена (, дифферента 9 и курса

1 О О

F (g ) = О cosg; sing; (3)

0 -sin/; сов, 6 148

Устройство работает следующим образом, В момент включения питания осуществляется сброс всех регистров, триггеров и счетчиков в исходное нулевое состояние, При перемещении свободно катящегося колеса по поверхности электрические импульсы от импульсного датчика 25 оборотов измерительного колеса 17 поступают на вход счетчика 27 блока 4. После поступления определенного количества импуль- " сов (заранее заданного в соответствии с требуемой частотой просчета очередных приращений координат) срабатывает триггер 28, в результате чего логическая "1" поступает на вход элемента И 29 и разрешает поступление тактовых импульсов с генератора 26 на счетный вход счетчика 30, который, в свою очередь, вырабатывает последовательность адресов для адресного входа узла 31 памяти микрокоманд.

Последовательность микрокоманд, поступающих с выхода узла 3 1, обеспечивает выполнение операций в соответствии с алгоритмом работы системы в виде математических формул (1)(б). Первая микрокоманда реализует запись цифровых двоичных кодов значения углов дифферента 0, крена курсац и в регистры 32-35 блока 5. В регистре 45 хранится значе» ние компоненты Х исходного вектора перемещения VII;, . Последовательность

1-1,1 дальнейших вычислений определяется выражением (1) . Блок 5 реализует последовательное умножение трехком-. понентного вектора (6) на матрицы преобразования координат (2)-(5), которое происходит следующим образом.

После умножения исходного вектора (6) на матрицы (2) получают промежу1 точные значения координат Х, Y Z в виде тождеств

Х = х сов + у sinP

Yl = x» sing + у" cos p (7)

Z = к".

Зто реализуется в блоке 5 следующим образом.

Значение Х" из регистра 45 выдается на общую шину 39 и записывается в регистр умножителя 44.

Значение угла Р иэ регистра 35 выдается на общую шину 38. Одновременно

1801

6 с этим включается в работу узел 37, где хранится функция cosP. Таким образом, появившееся на общей шине 39 значение cos P записывается в регистр умножителя 44 °

Приходит команда умножения, по которой два сомножителя, записанные в регистрах умножителя 44, перемножаются и в этом же такте управления записываются в регистр 40.

Значение у" из регистра 46 (у

= О, см. (6)) записывается в регистр умножителя 44.

Значение угла Р иэ регистра 33 через узел 36 и шину 39 записывается в регистр умножителя 44.

Сомножители, записанные в регистрах умножителя 44, перемножаются, и . результат записывается в регистр 41.

В этом же такте управления два слагаемых иэ регистров 40 и 41 выдаются на. узел 42, где они складываются, а результат записывается в регистр

26 43, откуда через общую шину 39 переписывается в регистр 47.

Значение х из регистра 45 считыва+ ется и через общую шину 39 записывается в регистр умножителя 44.

Синус угла Р из регистра 33 через общую шину 38 и узел 36 записывается в регистр умножителя 44.

Происходит умножение двух чисел в умножителе 44 и запись результата

35 в регистр 40.

Значение у из регистра 46 запи» сывается через общую шину 39. в регистр 41.

В АЛУ 42 число из регистра 40 вычитается из числа регистра 41 и разность записывается в регистр 43, откуда через общую шину записывается в регистр 49.

Код числа z» (см. (6)) из регистра 46 через общу шину 39 записывается в регистр 49.

В регистрах 47-49 расположены промежуточные результаты Х,, Y Z ю (см. (7)). р I 1

6О Исходные координаты Х, Y Z ножают на матрицу преобразования (3) и получают промежуточный вектор в виде

Х = х ;

ll

Y = у соя — z ° sin) (8)

Z = у s in| — z cos$

Вычисления (Я) проводятся аналогичным образом, в результате чего полу7 1481801 и 1 чают промежуточные значения Х, Y

Z" в регистрах 47-49.

Следующее преобразование при повороте вектора на угол имеет следующий вид (см. (4))

Х = х СОЯО+ Z "Sl118 ш 11,.

Z = z ° соз6 — х ° sin< (9)

Осуществляя последнее преобразование,(см. (5)), получают окончательные приращения координат Х, Y, Z в соответствии с выражением

11I уП

Х = х созЦ + у ° sang; Y = -х " зхпф+ у" cos(g; (10)

III

Z - =z °

Блок 6 суммирования приращений после окончания работы блока 5 осуществляет суммирование приращений координат по компонентам Х, Y Z которое происходит. следующим образом. От sbrхода блока 5 выдаются значения приращения по координате Х (из регистра

47) на общую шину 51 блока 6. В этот момент срабатывает регистр 55 в режиме "Запись с выдачей". Исходное число, записанное в регистр 55, равняется нулю, поэтому на сумматор 52 поступают два числа: первое с общей шины 51 и второе с регистра 55, которые суммируются, и результат записывается в регистр 55, после чего происходит перезапись результата из регистра 55 в выходной регистр 58.

Аналогичным образом происходит суммирование приращений по координате Y (из регистра 48 на общую шину 51 и вход сумматора 53, в регистр

56 и выходной регистр 59) и Z (из регистра 49 на общую шину 51 и вход сумматора 54, в регистр 57 и выходной регистр 60). Последняя микрокоманда от узла 31 блока 4 осуществляет запись значения параметра Z из регистра 57 в выходной регистр 60 и последний разряд микрокоманды, осуществляет сброс счетчиков 27 и 30 и триггера 28 и тем самым подготавливает блок 4 к очередному просчету координат, который осуществляется по приходу очередного сигнала от выхода счетчика 27 на вход триггера 28.

Формула изобретения ! !

Устройство для определения местоположения транспортного средства, 20 содержащее блок измерения йройденного пути, о т л и ч а ю щ е е .с. я тем, что, с целью повышения точности, в него введены датчик ориентации, блок курсоуказателя, блок суммирования

25 приращений, блок микропрограммного управления и блок преобразования координат, информационные входы которого соединены с информационными выходами датчика ориентации, блока .

30 курсоуказателя и блока измерения пройденного пути, выход выдачи кода числа оборотов которого соединен с входом блока микропрограммного управления, выходы которого соединены с входами операций блока суммирования приращений и блока преобразования координат, выход которого соединен с информационным входом блока суммирования приращений, выходы значений ко40 ординат которого являются выходами устройства.

1481 801

w5

Фиг. 3 хк

1481801 ° аваев в ее а йе бю

Ъ ь

Ъ

Ъ

Фие. В

Составитель А. Жеренов

Редактор В. Данко Техред A. Кравчук Корректор И. Горная

Заказ 2693/52. Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул . Гагарина, 101