Способ определения координат наземного колесного объекта и устройство для его осуществления

Способ определения координат наземного колесного объекта и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к навигационным измерениям и может быть использовано для определения текущих прямоугольных координат по информации о пройденном пути и угла между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса. Цель изобретения - расширение области применения навигационной системы на наземных колесных объектах. Поставленная цель достигается тем, что вместо определения дирекционного угла ft гироскопическим прибором на начальной точке и в процессе движения предлагается использовать измеритель угла между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса с последующим вычислением угла а между направлением продольной оси и одной из осей опорной прямоугольной системы координат. 2 с.п.ф-лы. 3 ил. Ј

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)3 6 01 С 21/04

ГОСУДАРСТВЕНОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Q-а-1+Ля;

Ху - Хи+ Ь $у cos (а );

Yy Yyq + A S< sin (Q) ) К АВТОРСКОМУ - СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810400/22 (22) 06.04.90 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (75) Ю.П.Григораж. В.К.Паршаков, B,Ì.Ãîðбачев, А.И.Сдвижков, И.А.Кошелева и

В.И. Медведев (56) 1. Зверев А.Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л.;

Энергия, 1974.

2. Навигационная аппаратура ТНА-4. техническое описание ПБ1.590.021 ТО, 1977, с.13, 38. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

НАЗЕМНОГО КОЛЕСНОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к навигационным измерениям и может быть использовано для определения текущих прямоугольных координат по информаИзобретение относится к области навигационных измерений и может быть использовано для определения текущих прямоугольных координат по информации о пройденном пути и угле между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса.

В настоящее время известна наземная навигационная система типа ТНА — 4, определяющая прямоугольные координаты через полярные, т.е. по величине пройденного пути и величине дирекционного угла.

Способ определения координат навигационной системой типа ТНА — 4 является наиболее близким техническим решением.,, Ы,, 1818534 А1 ции о пройденном пути и угла между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса. Цель изобретения — расширение области применения навигационной системы на наземных колесных объектах. Поставленная цель достигается тем, что вместо определения дирекцион ного угла Р гироскопическим прибором на начальной точке и в процессе движения и редлагается испол ьзовать измеритель угла между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса с последующим вычислением угла а между направлением продольной оси и одной из осей опорной прямоугольной системы координат. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Этот способ заключается в том, что в процессе движения циклически измеряют элемент пути и вычисляют координаты путем проектирования этого элемента пути на соответствующие оси координат с последующим суммированием. где с4- дирекционный угол текущей точки;

AQ — приращение дирекционного угла;

1818534 а -i — дирекционный угол предыдущей точки;

Хь Y — координаты текущей точки;

Л Si — величина элемента пройденного пути;

Xi 1, Y i — координаты предыдущей точки..

Система THA-4 состоит из датчика угла и датчика пути, связанных с координатором.

Однако известный способ имеет следу-. 10 ющие недостатки, Данная система требует жесткой привязки к широте местности гироскопического прибора, определенногб времени подготовки к работе, а также технической сложности и значительной стоимости применяемого гироскопического прибора.

Целью данного изобретения является расширение области применения навигационной системы на наземных колесных объ- 20 ектах.

Поставленная цель достигается тем, что вместо определения дирекционного угла

P гироскопическим прибором на начальной точке и в процессе движения, предлагается испольэовать измеритель угла между продольной осью наземного колесного объекта (НКО) и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса с последующим вычислением угла а между направлением 30 продольной оси НКО и одной из осей опорной прямоугольной системы координат.

Фиг.1-3 иллюстрируют изобретение.

Рассмотрим определение приращений Ла угла а(фиг.1, поясняющая зависимость угла 35

/3 от радиусов поворота передних и задний колес), где Li — расс ояние от оси заднего колеса до оси рулевой олонки;

L2 — расс . ние от оси переднего колеса 40 до оси рулев i колонки;

Ri — ради с поворота заднего колеса;

Rz — радиус поворота переднего колеса;

p — угол между продольной осью наземного колесного объекта и проекций на гори- 45 зонтальную плоскость переднего колеса (угол между направлениями "заднее колесо — рулевая колонка" и "переднее колесо — рулевая колонка").

RiiLi u RzJ L2, т.к. радиус, проведенный в точку касания прямой, ей перпендикулярен. Следовательно, P = Pi как угли с соответственно перпендикулярными сторо-, нами, Затем сделаем следующие преобразования: выразим Ri ч Rz черезP, Li и 1.2.

Li+

L2

12

Rt — С 08 — Lr erg p+ — —,(2) то (p)»n (p) 12

sIn (p) L1

sin (P) +

L1 — И

sin P

Учитывая, получаем:

Li L2 +

И

cos

При Lz «Li и Li - L изменение угла а определяется как

Лай =Х вЂ” sin (P ) L и соответственно определяются текущие координаты:

XN - ÕN-1 + Л $и cos (ao Z — »и (,9 ) ) (3)

YN = YN-i + ASN »и (Яр+ Х вЂ” sin (pi ))

На фиг. 3 приведена блочная схема устройства, реализующая данный способ, на которой даны следующие обозначения:

p.— угол между продольной осью Н КО и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса;

S — элемент пройденного пути:

AS — расстояние между двумя пройденными точками;

L- расстояние между осями передних и задних колес, величина базы НКО; а- увеличение угла между направлением продольной оси НКО и одной иэ осей опорной прямоугольной системы координат, При постоянном углефдвижение происходит по окружности, тогда (фиг.2) поясняющая зависимость изменения угла аот радиуса поворота и величины пройденного пути, при прохождении элемента пути S, угол а изменится на величину Ла. Рассмотрим движение поворотного переднего колеса, у=Ла=

Яр

1818534

Ла — приращение угла а

Устройство для определения координат HKO состоит из датчика пути 1 и координатора 2 с начальными значениями координат, причем выход датчика пути 1 соединен с первым входом координатора 2.

В нее дополнительно введены датчик угла между продольной осью HKQ u проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса 3, синусный преобразователь 4, блок умножения 5, сумматор 6 и регистр с начальным значением дирекционного угла 7, соединенные по5

15 следовательно, а также задатчик кода отношения цены импульса датчика пути к базе НКО 8. соединенный со вторым входом блока умножения 5, причем выход регистра 7 соединен со вторым входом сумматора 6 и вторым входом координатора 2, а второй вход регистра соединен с датчиком пути.

Устройство для определения координат

Н КО работает следующим образом.

В исходном состоянии на координате 2 устанавливают начальные значения координат X и У, а в регистре 7 — значение угла а НКО.

При движении НКО, по прохождении

35 пути, соответствующего цене импульса, датчик пути 1 вырабатывает импульс, по которому координатор 2 вычисляет значение текущих координат в соответствии с выражением (1).

Текущее значение угла а в процессе движения определяется следующим образом.

Датчик угла 3 определяет угол Р между продольной осью НКО и проекцией поворотного колеса на горизбнтальную плоскость, и его значение подается на синусный преобразователь 4, который вычисляет код

40 ла а записывается в регистр 7. Таким образом на координатор 2 поступает

-текущее значение угла а, определенное в соответствии с выражением:

55 ай = аь -1+ ($/ ) з!п g4); N - -1,2,3..., Координатор 2 вычисляет значения координат в соответствии с выражением (1) и (3). синуса этого угла. Блок умножения 5 определяет величину поправки к углу h,à, перемножая код з!и (j6) на величину отношения 45 цены импульса датчика пути к базе 8, т.к. на сумматоре 6 зта поправка прибавляется к текущему значению угла а, код которого поступает с выхода регистра 7. Ilo каждому импульсу пути новое значение уг- 50

В качестве датчика угла можно использовать разнообразные преобразователи угол-код, описанные в (2). Вал датчика соединяется с рулевой колонкой, а его корпус— с шасси HKO.

Формула изобретения

1, Способ определения координат наземного колесного объекта, включающий дискретное измерение в процессе движения объекта приращений пути, проектирование полученного приращения на оси базовой системы координат, суммирование одноименных проекций с учетом начальных условий, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, в процессе движения измеряют угол Р между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией поворотного колеса на горизонтальную плоскость, а значения текущих координат определяют в соответствии со следующими зависимостями:

Хм-Хм-1+ Ь$м соз(а +Х з1п (P ), N Д,$

Уи - Ytv-1+ Ь$н з!п(ао+Х з1п (P ), N / $(L где P — угол между продольной осью наземного колесного угла и проекцией поворотного колеса на горизонтальную плоскость;

XN, Ум — координаты текущей точки;

Xw, Ум-1 — координаты предыдущей точки;

Л Sty — расстояние между двумя текущими точками;

Л$ — приращение пути;

L- величина базы наземного колесного объекта;

N-1,2,3...; ао — начальное значение дирекционного угла.

2. Устройство для определения координат наземного колесного объекта, содержащее датчик пути и координат с начальными значениями координат, причем выход датчика пути соединен с первым входом координатора,отличающееся тем,что,с целью сокращения времени подготовки к работе и расширения области использования, в него введены датчик угла между продольной осью наземного колесного объекта и проекцией на горизонтальную плоскость поворотного колеса, синусный преобразователь, блокумножения, сумматор и регистр с начальным значением дирекционного угла. соединенные последовательно, а также задатчик кода отношения цены импульса датчика пути к базе наземного колесного

1818534 обьекта, соединенный со вторым входом блока умножения, причем выход регистра соединен с вторым входом сумматора и вторым входом координатора, второй вход регистра соединен с датчиком пути.

1818534

1818534

Составитепь К. Паршаков

Редактор Л. Народная Техред M. Моргентал Корректор М. Петрова

Заказ 1933 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, упХагараиа, 101