Устройство для преобразования координат вектора в трехмерном пространстве

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть исполь- .зовано при построении специализированных процессоров для решения задач стабилизации . Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности поворота вектора в трехмерном пространстве. Устройство содержит блок 1 поворота вектора, регистры 2-4, сумматорывычитатели 5-10, счетчики 11 - 13, дешифраторы 14-16, блок 17 управления. В устройство введены три счетчика и три дешифратора , обеспечивающие слежение за отработкой углов. В блоке поворота вектора все три координаты обрабатываются одновременно с шаго.м 2 (К - итерационная константа). Условие, при котором (л - разрядность мантисс координат), позволяет исключить влияние некоммутативности матриц вращения на порядок отсчета углов. В результате обеспечивается задание всех углов поворота от осей исходной системы координат, например от гиростабилизированной платфор.мы, что весьма важно при рещении задач стабилизации различных судовых систем на качке. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (О (Л с 4: о со о 05 ГС F

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 06 F 7 544

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4119282/24-24 (22) 6.09.86 (46) 15.06.88. Бюл. № 22 (71) Новороссийское высшее инженерное морское училище (72) В. В. Владимиров, E. И. Духнич и Б. К. Орлов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 959071, кл. G 06 F 7/544, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1142830, кл. G 06 F 7/544, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ ВЕКТОРА В ТРЕХМЕРНОМ HPOCTPAHCTBE (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении специализированных процессоров для решения задач стабилизации. Целью изобретения является рас„„SU„„1403062 А 1 ширение класса решаемых задач за счет возможности поворота вектора в трехмерном пространстве. Устройство содержит блок поворота вектора, регистры 2 — 4, сумматорывычитатели 5 — 10, счетчики 11 — 13, дешифраторы 14 — !6, блок 17 управления. В устройство введены три счетчика и три дешифратора, обеспечивающие слежение за отработкой углов. В блоке поворота вектора все три координаты обрабатываются одновременно с шагом 2 (К вЂ” итерационная константа). Условие, при котором К)п/2 (n — разрядность мантисс координат), позволяет исключить влияние некоммутатинности матриц вращения на порядок отсчета углов. В результате обеспечивается задание всех углов поворота от осей исходной системы координат, например от гиростабили- (o зированной платформы, что весьма важно при решении задач стабилизации различных судовых систем на качке. I з. п. ф-лы, 2 ил.

1403062

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных преобразователях координат вектора в трехмерном пространстве.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности поворота вектора в трехмерном пространстве.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — — схема блока управления.

Устройство содержит блок 1 поворота вектора, первый 2, второй 3 и третий 4 регистры с первого по и:естой сумматоры-вычитатели 5-- 10, первый 11, второй 12 и третий 13 счетчики, первый !4, второй 15 и третий !6 дешифраторы, блок 17 управления, входы 18- — 20 соответственно первого, второго и третьего аргументов, входы 21 23 первого, второго и третьего углов, группу тактовых входов 24, выходы 25- — 27 преобразованных первого, второго и третьего аргументов, выход 28 признака окончания поворота, второй и третий выходы 29 блока управления, первукг группу выходов 30 блока управления.

Блок управления образуют первый 31, второй 32 и третий 33 элементы И, первый 34, второй 35 и третий 36 триггеры, с четвертого по тринадцатый элементы И 37 — 46, распределитель 47 импульсов, элемент ИЛИ 48, четырнадцатый элемент И 49 и элемент

HI: 50.

Устройство работает следую цим образом.

Алгоритм преобразования координат имеет вид

Л, — — Х+i, Y2 — s 72

Z, i=Z;+i,Х2 — лг ),2 ";

Ф+ =г): — iy2; Н,+ =О, j 2-", ъ — ю, е j. 1 = е, — / . 2 г =О, 1, 2, ..., Л/2 "; А=пгах(ф, О, е) ° К( (гг/2 (1)

Хр=Х„, Г(— — Yw ., Z():7„; фд=ф, Од=-О; е()=е;

1 sign (при ф;=у =0; 0 при г)г,=-0

J ядпО при 0; 0;

1-0 при );=0; гsign»; при е, 0; 0 при е,=0 где Х„, Y„, Z проекции вектора на оси исходной системы координат;

n — разрядность мантисс координат Х, ), 2.

Перед началом вычислений в регистры

2 — 4 заносятся проекции вектора Х„, Y„, /». на оси исходной системы координат, а в счетчики 11 — -!3 — углы ф, е, !.-. г, на которые разворачивается исходная система координат. По сигналу «Работа», поступающему по одному из входов группы тактовых входов 24, в олоке 7 управления вырабатываются сигналы управления сумматорамивычитателями 5 — -10 и синхросерии сдвига

5 !

О !

35 информации в регистрах 2 — 4 и в блоке 1 поворота вектора на каждой итерации вычисляются координаты Х;+;, ) ;,ь 2;+, получающиеся в результате одновременного поворота системы координат на углы Лф=2

Л0=2 " и Ле=2 " в соответствии с алгоритмом (1). На сумматорах-вычитателях

5 — 7 вычисляют соответственно величины

S —— Õ.— г;еЛ,2 "; Sq=- Y,— — < Х 2; 5з=

==Z,+i. Õ;2 ", а на сумматорах-вычитателях 8 — 10 соответственно получают координаты

Х, =51+4+л ),; Y, i=St+i. Х

КЛ;.2 "; Zjp(:S» — лч г ; 2 ", перезаписываемые в регистры 2 — 4 соответственно.

Сдвинутые значения координат Х,,2 ", Y2

Z,2 к получают непосредственно с вторых выходов регистров 2 — 4. В конце каждой итерации из счетчиков 11 — 13 по счетным входам вычитается квант угла 2 ", и процесс вычислений повторяется при новом значении !.

При полной отработке какого-либо угла срабатывает соответствующий дешифратор, по сигналу которого блок 17 управления отключает сигналы управления соответствующими сумматорами-вычитателями, и откл ючается счет ны и вход соответствующего счетчика. После этого вращение выполняется только по углам, не равным нулю. При полной отработке всех углов все операторы направления вращения становятся нулевыми и вычисления в соответствии с алгоритмом (1) прекращаются. На выходе 28 блока 17 управления выставляется сигнал окончания поворота и по выходу 29 прекращается выдача серий сдвига информации в регистрах 2 — 4. Проекции вектора в развернутой системе координат снимаются с выходов

25 — 27 устройства.

Блок управления функционирует следующим образом. По входу 24 в блок управления поступает непрерывная синхросерия 24.2, по которой в распределителе 47 импульсов вырабатываются импульсы с периодами, равными длительности итерации, а также сигнал «Работа» 24.1, по которому в первом такте итерации на элементе И 46 вырабатывается импульс запуска устройства. По этому импульсу при нулевых выходных сигналах дешифраторов элементы И 31 — 33 устанавливают триггеры 34 — 36 в единичное состояние. На элементах И 37 — 42 вырабатываются сигналы управления сумматорамивычитателями 5 — 10. Знаками «+» и « — » обозначены режимы работы сумматоравычитателя, а число соответствует его позиции по фиг. 1. На элементах И 43 — 45 в последнем такте каждой итерации вырабатываются импульсы 2 ", подаваемые на счетные входы счетчиков 11 — 13. После отработки какого-либо угла B по сигналу с соответствующего дешифратора по входу «Вых.

Д Ш» соответствующий тр и и ер (34 36) 1403062

Формула изобретения устанавливается в нулевое состояние, на элементах И 37 — 42 прекращается выработка сигналов управления, а на элементах

И 43 — 45 прекращается выработка соответствующих счетных импульсов. Элемент ИЛИ

48 открывается единичными выходами триггеров 34 — 36 и разрешает выдачу через элемент И 49 по входу 24.2 сдвиговой серии на регистры 2 — 4. По выходу 29 с распределителя 47 в блок 1 поворота вектора выдаются импульсы, необходимые для синхронизации его работы. После отработки всех углов триггеры 34 — 36 устанавливаются в нулевое состояние, элементы ИЛИ 48 и

И 49 закрываются и отключают сдвиг информации в регистрах блока поворота. Инвертированный на элементе НЕ 50 выход элемента ИЛИ 48 является сигналом признака окончания поворота вектора.

1. Устройство для преобразования координат вектора в трехмерном пространстве, содержагцее блок поворота вектора, первый счетчик, первый дешифратор и блок управления, причем блок поворота вектора содержит три регистра и шесть сумматоров-вычитателей, причем входы первого, второго и третьего аргументов устройства соединены с первыми информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с входами первых операндов соответственно первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с входами первых операндов соответственно четвертого, пятого, шестого сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с вторыми информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров, первый выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции пятого и шестого сумматоров-вычитателей, второй выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции первого и третьего сумматороввычитателей, третий выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции второго и четвертого сумматора-вычитателей, первый вы- ход блока управления является выходом признака окончания поворота устройства, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с синхронизирующими входами и входами сдвига первого, второго и третьего регистров, группа тактовых входов устройства соединена с одноименной группой входов блока управления, выходы четвертого, пятого и шестого сумматоров-вычитате.Лей являются выходами преобразованных первого, второго и третьего аргументов устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения

55 класса решаемых задач за счет возможностп поворота вектора в трехмерном пространстве, в него дополнительно введены два,счетчика и два дешифратора, причем выход первого регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов (К итерационная константа) с входами вторых операндов второго и третьего сумматороввычитателей, выход второго регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов с входами вторых операндов четвертого и шестого сумматороввычитателей, выход третьего регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов с входами вторых операндов первого и пятого сумматоров-вычитателей, входы первого, второго и третьего углов устройства соединены с входами записи соответственно первого, второго н третьего счетчиков. выходы которых соединены с входами соответственно первого, второго и третьего дешифраторов, выходы которых соединены с группой входов признаков нулевого угла блока управления, выходы старших разрядов первого, второго и третьего счетчиков соединены с группой входов анализа знаков блока управления, первый, второй и третий выходы второй группы выходов блока управления соединены со счетными входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит распределитель импульсов, три триггера. четырнадцать элементов И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий входы группы входов признаков нулевого угла блока управления соединены с первыми инверсными входами соответственно первого, второго и третьего элементов И и с входами сброса соответственно первого, второго и третьего триггеров, первый вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом четвертого и первым инверсным входом пятого элементов И, второй вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом шестого и первым инверсным входом седьмого элементов И, третий вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом восьмого и первым инверсным входом девятого элементов И, вторые входы четвертого и пятого элементов

И соединены с выходом первого триггера, вторые входы шестого и седьмого элементов

И соединены с выходом второго триггера, вторые входы восьмого и девятого элементов

И соединены с выходом третьего триггера, входы установки первого, второго и третьего триггеров соединены с выходами первого, второго и третьего элементов И, выходы первого, второго и третьего триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент HE соединен с первым выходом блока управления, первый, 1403062

Составитель С. Куликов

Редактор А. Огар :Техрсд И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 286Ij40 1 ираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” -35. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй и третий выходы второй группы выходов которого соединены с выходами соответствено десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего триггеров, вторые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И соединены с первым выходом распределителя импульсов, второй выход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход распределителя импульсов соединен с первым входом тринадцатого элемента И, второй вход которого и вход запуска распределителя импульсов соединены с первым и вторым входами группы тактовых входов блока управления, третий вход группы тактовых входов блока управления соединен с первым входом четырнадцатого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соединен с третьим выходом блока управления, выход тринадцатого элемента И соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И.