Устройство для преобразования координат

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено для стабилизации углов и координат трехмерного вектора. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности стабилизации параметров вектора. Устройство содержит блок 1 поворота вектора, регистры 2-7 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1460720 А2

С 06 Р 7/544

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A87OPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1403062 (21) 4241027/24-24 (22) 03.03.87 (46) 23.02.89. Бюл. И 7 (71) Новороссийское высшее инженерное морское училище (72) В.В.Владимиров, Е.И.Духнич, А.А.Луконин и Ю.С.Кобяков (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 4119282, кл. G Об F 7/544, 1986 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

КООРДИНАТ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено для стабилизации углов и координат трехмерного вектора.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности стабилизации параметров вектора. Устройство содержит блок

1 поворота вектора, регистры 2-7 со14607 ответственно с первого по.шестой, сумматоры 8-13 соответственно с первого по шестой, счетчики 14-16 соответственно с первого по третий, дешифраторы 17-21 соответственно с первого по пятый, 20 блок 22 управления, входы 23, 24, 25 соответственно первого, второго и третьего угла вектора, выходы 26, 27 стабилизированных углов, вход 28 запуска, вход 29 режима, выход 30 готовности. 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для стабилизации координат и углов трехмерного вектора пространства и является усовершенствованием техничес- 5 кого решения по авт. св. У 1403062.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности стабилизации параметров вектора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2— вариант реализации блока управления; на фиг.3 — вариант реализации шифратора управляющих сигналов.

Устройство содержит блок 1 поворота вектора, регистры 2-7 соответственно с первого по шестой, сумматоры-вычитатели 8-13 соответственно с первого по шестой, счетчики 1416 соответственно с первого по тре. тий, дешифраторы 17-21 соответственно с первого по пятый, блок 22 управления, входы 23-25 соответственно .первого, второго и третьего угла вектора, выходы 26 и 27 стабилизированных углов, вход 28 запуска, вход 29 режима и выход 30 готовности.

Блок управления содержит первый .и второй регистры 3 1 и 32, с первого . по пятый элементы И 33-37 соответст венно,третий регистр 38; шестой элемент И 39, первый и второй триггеры

40 и 41, элементы И 42-45 соответст- 35 венно с седьмого по десятый, третий и четвертый триггеры 46 и 47, шифратор 48 управляющих сигналов, пятый триггер 49 и одиннадцатый элемент И 50.

Шифратор управляющих сигналов содержит элементы И 51-57 соответственно с первого по седьмой, элементы ИЛИ 58-63 соответственно с первого по шестой.

Устройство функционирует следующим образом.

Устройство обеспечивает два режима вычисления: режим "Наведение", в котором по заданным углам наведения вектора

oL и (Ь рассчитываются проекции н н ..r й, у", z вектора R=1 в неподвиж-: ной системе координат; режим "Стабилизация", в котором по нестабилизированным координатам г г i. х Ä z и углам разворота подвижной системы координат q Q и ( рассчитываются стабилизированные координаты х, у, z и стабилизис с с рованные углы наведения eL и /Ъ .

Основой всех вычислений является преобразование координат, выполняемое по итерационному алгоритму вращения вектора с шагомер =2 к -к

=х +, 2 у; -%,2 z;, у;, =у;-5,2 "х,+а 2 z, (1)

2;+, 2;+ 12 х;-ф 2 где Еъ n/2, n — длина разрядной сетки.

Операторы направления вращения вектора равныг в режиме "Наведение"

-еь.8поС; при оС; фО, О при ос". =О, при стабилизации коор.-, динат

I sign q при q,, О, Ъ О при q;=0 при стабилизации углов

sign у при у;фО, 3 0 при у =О при стабилизации координат

sign Q; при Q;1 0, 2= а = 0 при Q; =0, в режиме "Наведение" и при стабилизации углов в режиме "Наведение". -sign P; npe P;. фОу

0 при Р. -О, при стабилизации координат

sign((; при(; ФО, 0 при (; =О при стабилизации углов с sign х при х;фО, О при х; =О.

Углы, соответствующие вращению вектора, определяются выражениями ч к «К е6;+< Ы.; + Ъ,, 2

„e" -ыс+а 2 к

i+i 1 l3 1

2 (;, =Q =Q; 2, f (141 (3) (Ь";„=P;+,2 "., Vii++l t=в-% 2 к °

P „, =,+ q „2 ", В режиме "Наведение" в первый и второй счетчики 14 и 15 по входам

25 и 24 заносятся углы наведения

Г и e(соответственно. Начальные к данные х, =-О, у, = О и z 1 записываются в регистры 3, 5 и 7 блока

1 поворота вектора и перезаписываются одновременно в регистры 2, 4 и 6. По входу 29 в блок 22 управления заносится код режима "Наведение". По сигналу запуска, поступающему по входу 28, блок 22 управления выдает сигналы сдвига информации в регистрах 2, 4 и 6, и начинаются вычисления. Операторы вырабатываются в блоке 22 управления в соответствии с алгоритмом (2) и выдаются на сумматоры-вычитатели

8-13 соответственно с первого по

1460720 шестой. В первом цикле вычислений отрабатываются все итерации только по оператору A - 3p. B последней ции зультаты преобразования х. =р = sing

y,. О, 10 г =z =cosр

i+(Бо втором цикле отрабатываются все итерации по оператору 3, = 3tg при 3 = Я = О. В последней итерации

15 получаем результаты преобразования г н х = z = р cosa, r ° Н у „y р sane( г r К г, =.z = cosP

1 которые записываются в регистры 3, 5 и 7 и являются начальными данными для режима "Стабилизация".

Одновременно с преобразованием

25 координат блок 22 управления выдает на первый счетчик 14 (в первом цик;пе) и второй счетчик 15 (во втором цикле) счетные импульсы +2 в соот- к ветствии с алгоритмом (3), сводя их щ содержимое к нулю. Циклы вычислек к ний заканчиваются при& ° =О иoL ° 0 — i+i i+1 по сигналам с первого и второго де-( шифраторов 17 и 18 соответственно.

Блок 1 поворота вектора независимо от режима вычислений работает по алгоритму (1) следующим образом. В

i-й итерации на первые входы перного второго и третьего .сумматороввычитателей 8-10 с первого, третьего и пятого регистров 2, 4 и 6 соот-, ветственно поступают координаты х;, у;, z; . Умножение координат х;, у, z; на коэффициент 2,": осуществляется монтажным сдвигом . в свя° зях первого, третьего и пятого регистров 2, 4 и 6 с вторыми входами соответствующих сумматоров-вычитателей.

На первом сумматоре-вычитателе 8

-к

50 вычисляется величина Я =х — 2 г ° .

На четвертом сумматоре-вычитателе.

11 вычисляется величина х- = S +

-и 1 Ф1 1

+ 3 2 у,, записываемая в первый регистр 2. Аналогичным образом на втором, пятом, третьем и шестом сумматорах-вычитателях 9, 12, 10 и 13 вычисляются, координаты у;, и z,i соответственно, записываемые в третий и пятый регистры 4 и 6. При Я

1460720

= 0 (j = 1, 2, 3) соответствующее слагаемое равно нулю и второе слагаемое передается через сумматорвычитатель без изменения.

В режиме "Стабилизация в первый, второй и третий счетчики 14-16 по входам 25, 24 и 23 записываются углы у, q u Q соответственно. При занесении по входу 29 кода режима начальные данные х", у, в записыг ваются в регистры 2, 4 и 6 из регистров 3, 5 и 7. По сигналу запуска, поступающему по.входу 28, блок

22 управления выдает серии сдвига информации в регистрах 2, 4 и 6, и начинается вычисление стабилизированных координат. Операторы направления вращения вектора ф, = A, %

=Ъ и 3 = h вырабатываются в блоке

1 (22 управления по алгоритму (2) и выдаются на сумматоры-вычитатели 8-13.

Содержимое счетчиков 14 ((j) 15 (q,) и 16 (Q;) по счетным импульсам 2 с блока 22 сводится к нулю в соответствии с алгоритмом (3).

В блоке 1 поворота вектора в соответствии с алгоритмом (1) аналогично вычисляются стабилизированные е, с с координаты х, у, z . При сведении угла j (j = l 2, 3) "к нулю по сигналам с первого,,второго и третьего дешифраторов 17-19 прекращается формирование оператора ф и выдача счетных импульсов на соответствующий счетчик угла. При Q, = Q; =q;=0 все операторы ф принимают нулевые значения и этап стабилизации координат заканчиваются. Стабилизированные координаты остаются в первом, третьем и пятом регистрах 2, 4, 6 и являются начальными данными для этапа стабилизации углов. Этап стабилизации углов выполняется так же, как и режим "Наведение", за два цикла.

В первом цикле блок 22 управ.ления вырабатывает оператор Я, = A y и вычисляется стабилизированный угол

При % = Л =0 координата z„« =й остается без изменения, координата у при h,-- h = зхкп у сводится к

1« нулю и при у =О, х; < p. Число итерации, подсчитываемое во втором счетчике 15 (число квантов 2 ), при у„+, =0 дает стабилизированный угол ю . Во втором цикле оператор

Ф = h „= вагап х,, "-9 О. При этом координата у;+, = 0 остается без изменения, а координата х«, сводится к нулю. Число итерации, подсчитываемое в первом счетчике

5 14, при x;„, =0 дает стаб изированный угол . Момент окончания отработки координат,х и у определяется четвертым и пятым дешифраторами 20 и 21, фиксирующими их нуле10 вые значения.. Далее процесс повторяется для новых значений углов q

Яу (°

На фиг.2 приведены следующие обозначения:

l5 Н вЂ” потенциал режима "Наведение", С вЂ” потенциал режима "Стабилизация

Н вЂ” потенциал наведения по углу о

20 Н вЂ” потенциал наведения по углу

С вЂ” потенциаг стабилизации по углу ь ;

С вЂ” потенциал стабилизации по

25 углу Р;

ТИ, Р,, РИ вЂ” синхросерия, сигнал запуска и распределенные импульсы.. соответственно, поступающие в блок управления по входу 29;

30 pill 17-21 - сигналы, поступающие с дешифраторов 17-21, Синхр БП вЂ” группа тактовых выходов "

+1 — счетные импульсы, выдаваемые на счетчики 14-16 — шина операторов направления вращения.

По выходу Синхр. БП в блок 1 поворота вектора выдаются сигналы:

40 строб записи кода операции (режима работы) в регистр 32, по которому производится перезапись начальных данных из регистров 3, 5 и 7 в регистры 2, 4 и 6, 45 сигнал обнуления регистров 3 и 5 и записи единицы в регистр 7, вырабатываемый на элементе И 39 в подготовительной стадии режима "Наведение", записи координат х г r

zr в регистры 3, 5 и .7, вырабатываемый на элементе И 35 в последней итерации режима "Наведение" сигнал сдвига информации в регистрах 2, 4 и б, вырабатываемый на элементе И 45 по потенциалу "Работа" (P ).

После занесения кода режима во второй регистр 32 по сигналу "Рабо1460720

8 та" (Р), поступающему по входу 28, включается первый триггер 40. По потенциалу P в режиме "Наведение" через седьмой элемент И 42 импульсом РИ, соответствующим началу итерации, включается третий триггер 46, формирующий потенциал hP.: После отработки угла Р по сигналу ДШ 17 в . конце итерации восьмым элементом И

43 выключается третий триггер 46, нулевым выходом которого в пятый триггер 49 потенциала h ol, записывается "i . После отработки угла г," по сигналу ДШ 18 в конце итерации одиннадцатым элементом,И 50 выключается пятый триггер 49, обнуляющий первый триггер 40 потенциаI ла Р . Режим наведения окончен. На выходе 30 выставляется потенциал

"Готов".

В режиме "Стабилизация" вычислительный процесс этапа стабилизации координат управляется сигналами и +1, вырабатываемыми в шифраторе в 48 по потенциалам с = 1, cd =

=О и с P - =О. После вычисления стабилизированных координат (ц; =О, Я;

=О, g;=0) через первый и четвертый элементы И 33, И 36 в начале итерации включается второй триггер 41 потенциала се . После отработки угла оС по сигналу ДШ 20 (у =О) в конце итерации выключается через второй элемент И 34 второй триггер 41, включающий четвертый триггер 47. Потенциал coL снимается, и включается потенциал сР. В конце последней итерации отработки угла Р (х; =О) через девятый элемент И 44 выключается четвертый триггер 47 и через пятый элемент И 37 обнуляется первый триггер 40. Потенциал "Работа" (Р )

„ снимается, вычисления окончены, на выходе 30 выставляется потенциал

"Готов". По выходам 26 и 27 выдаются углы P и d .

Сигналы с первого, второго и тре;тьего дешифраторов 17-19 и знаки ко=

45 ординат х, у записываются в первый и третий регистры 31 и 38 соответственно перед началом итерации. формула иэ обретения

Устройство для преобразования координат по авт. св. Ф 1403062, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем обеспечения возможности стабилизации параметров вектора, в него дополнительно введены третий, четвертый и пятый регистры и четвертый и пятый дешифраторы, причем выходы первого и второго регистров соединены с входами соответственно четвертого и пятого дешифраторов, выходы которых соединены с входом признака нулевых аргументов блока управления, выходы знаковых разрядов первого и второго регистров соединены с входом анализа знака аргумента блока управления, выходы четвертого, пятого, шестого сумматоров-вычитателей соединены с информационными входами соответственно третьего, четвертого и пятого регистров, выходы которых соединены с информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров, первый тактовый выход блока управления соединен с входом синхронизации первого, второго, третьего регистров, второй тактовый выход блока управления соединен с входом синхронизации записи четвертого, пятого и шестого регистров, третий тактовын выход блока управления соединен с входами сброса четвертого, пятого и шестого регистров, вход режима блока управления соединен с одноименным входом устройства, выходы стабилизированных углов которого соединены с выходами соответственно первого и второго счетчиков.

Составитель С. Куликов

Редактор В.Данко Техред M. Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 543/56 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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