Устройство для вычисления положения транспортного средства

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит блок 1 датчиков, вычислитель 2, блок 3 памяти, блок 4 микропрограммного управления, параллактический лазерный дальномер 5, измеритель 6 углов крена, измеритель 7 углов курса, узел 8 преобразования декартовых координат в код, блок 9 вычитания, блок 10 вычисления приращения координат, накапливающий сумматор 11, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 F 15/50

ЕЕ0%30Н .

ЩтИЛИ - !1. -";ДИ1! И

Б :1Ь ; О E:",А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4329606/24-24 (22) 18.11,87 (46) 23.07.89. Вюл. N 27 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) И.А.Каляев, В.П.Носков и И.В.Шумпин (53) 631 3:62-52 (088.8) (56) Патент С1цА Р 4602334, 1кл., С 06 F 15/50, 1986.

Патент США !! 4653002, кл. С 06 F 15/50, 1987.

Система зрительной навигации подвижного робота FIDO. — Экспресс-информация: Робототехника, 1987, Р 8, с. 17-2!.

„„80„„1495819 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия.

Устройство содержит блок датчиков, вычислитель 2, блок 3 памяти, блок 4 микропрограммного управления, параллактический лазерный дальномер 5, измеритель 6 углов крена, измеритель 7 углов курса, узел 8 преобразования декартовых координат в код, блок 9 вычитания, блок 10 вычисления приращения координат, накапливающий сумматор 11. 1 з.п. ф-лы, 6 ил .

1495819

Изобретение относится к вычисли— тельной технике, Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг.. 2 — схема блока памяти; на фиг. 3 — схема блока микропрограммного управления", на фиг. 4 — схема блока вычитания; на !О фиг. 5 — схема блока вычисления приращений координат; на фиг. б — схема накапливающеro сумматора.

Устройство содержит блок 1 датчиков, вычислитель 2, блок 3 памяти, !5 блок 4 микропрограммного управления, параллактический лазерный дальномер

5, измеритель 6 углов крена, измеритель 7 углов курса, узел 8 преобразования декартовых координат в код, блок 9 вычитания, блок 10 вычисления приращения координат, накапливающий сумматор 11, счетчики 12 и 13, узлы

14 и 15 памяти, переключатель 16„ генератор 17 прямоугольн, ульсов, 25 триггер 18, генератор 19 прямоугольных импульсов, счетчик 20, узел 21 памяти, элемент ИХП! 22, триггер 23, арифметико-логические узлы (АЛУ) 2426, счетчик 27, мультиплексор 28, узел 29 памяти, счетчик 30, схему 31 сравнения, регистр 32, элемент И 33, регистр 34, сумматоры 35 — 37, регистры 38 — 40.

В работе устройства можно выделить два режима, В первом режиме устройство функционирует сразу после включения переключателя 16 в блоке 4.

В этом режиме устройство работает следующим образом. 40

В блоке 4 формируются управляющие сигналы, которые поступают на соответствующие входы блока 1 и блока 3 памяти. На входы блока 10 вычисления приращений координат и накапливающего сумматора 11 из блока 4 поступают сигналы, блокирующие их работу.

В блоке 4 формируются также значения углов сканирования, поступающие в блок 1, 50

По полученным кодам углов сканирования в блоке 1 определяются координаты участка рельефа в системе. коР ординат, центр которой связан с транспортным средством„а оси параллельны осям независимой системы координат, эти значения координат у !астка рельефа записываются в узел 14 блока 3 памяти. Далее в блоке 4 формируются следующие значения углов . сканирования и т.д. Описанные действия повторяются столько раз, сколько имеется участков рельефа, координаты которых подлежат обработке. По окончании записи значений координат последнего участка рельефа в блок 3 памяти в блоке 4 происходит переключение на второй режим работы устройства„

Работа устройства во втором режиме заключается в следующем.

В блоке 4 формируются управляющие сигналы, которые поступают на соответствующие входы блока 1 датчиков, блока 3 памяти, блока 10 вычисления приращений координат и накапливающего сумматора 11, По этим управляющим сигналам производится перезапись содержимого узла 14 блока 3 памяти в узел 15 памяти этого блока. Далее в блоке 4 формируются значения углов сканирования параллактического лазерного дальномера

5 блока 1, которые подаются в этот блок. На выходе блока 1 формируются значения координат соответствующего участка рельефа, которые поступают на вход блока 9 и записываются в узел 14 блока 3. На вход блока 9 из блока 3 памяти поступают значения координат первого участка рельефа, полученные на предыдущем этапе сканирования. На выходе блока 9 появляются разности значений координат, которые поступают в блок 10 вычисления приращений координат, в котором определяется, сколько раз эти разности встретились на "данном этапе местоопределения. Далее из блока 3 памяти выдаются значения координат второго участка рельефа, полученные на предыдущем этапе сканирования, и описанные действия повторяются до выборки из блока 3 памяти значений координат последнего участка рельефа, полученных на предыдущем этапе сканирования.

В блоке 4 формируются новые значения углов сканирования, которые поступают в блок 1. Описанные действия повторяются, пока не будут обработаны значения координат последнего участка рельефа, полученные на данном этапе сканирования . Далее в блоке 10. производится поиск разностей координат участков рельефа, встретившихся наибольшее число раз . Найденные разности показывают изменение координат

14958 транспортного средства со времени предыдущего этапа сканирования. Полученные приращения текущих координат транспортного средства передаются из блока 10 в накапливающий сумматор 1 1, где они суммируются с текущими координатами транспортного средства, пав лученными после предыдущего этапа ме сто определения . Полученные текущие координаты. транспортного средства запоминаются в накапливающем сумматс— ре 1!. Далее в блоке 3 памяти прсизвоцится перезапись содержимо" 0 узла

14 памяти в узел 15. По окончании этой перезаписи этап местоопределения заканчивается. В дальнейшем устройство работает только по второму режим е

Следующий этап местоопределения 20 начинается через некоторое время, ко-,торое определяется требованием к площади перекрытия "изображений", получаемых блоком 1 при двух соседних местоопределениях, требование к пло- 25 щади перекрытия "изображения" определяется опытньгм путем. Упраглепие началом этапов местоопределения осуществляется блоком 4.

Блок 1 функционирует следующим об- 30 разом.

Иэ блока 4 на входы дальномера 5 поступают значения углов сканирования и соответствующие управляющие сигналы. В дальномере 5 по получен35 ныи углам сканирования производится измерение расстояния до соответствующего участка рельефа. По полученной величине дальности и значенчям углов 40 сканирования вычисляются координаты участка рельефа в связанной с транс. портным средством системе координат.

1 ,Эти значения поступают в узел 8 преобразования декартовых координат, на

45 другие входы этого устройства от измерителя б подаются значения углов крена (например, гидровертикали ) и дифферента транспортноro средства, а от измерителя 7 (например, курсоуказателя1 — значения угла курса транспортного средства..В узле 8 преобразования декартовых координат в соответствии с известными формулами производится преобразование координат участка рельефа с учетом значений углов курса, крена и дифферента. Полученные величины поступают на выход блока 1.

19 6

Блок 3 памяти функционирует в двух режимах. Пергыи режим — это перезапись содержимо.-о узла 14 в узел 15. Б

3Т0М режиме узел 14 находится в режиме "Чтение" v; счетчики 12 и 13 ряботают синхронно. Б начале с-летчики 12 и 13 находятся B нулевом состоянии. lo нулезому адресу производится выборка содержимого узла 14 далее производится запись по этому же адресу ь узел 15 информации с выхода узла 14 памяти. После окончания цикла записи содержимое счетчиков 12 и 13 наращи— ваетСя на единицу и пс новому адресу производится перезапись информации из узла 14 в узел 15 и так далее до полного перебора всех адресов.

Бо втором режиме блок 3 памяти работает следующим образом. Перед началом згого режима счетчики 12 и 13 также устанавливаются в нулевое состояние, узел 15 памяти — в режиме считывания. При поступлении на информационные входы узла 14 значений координат первого участка рельефа производится запись их в этот узел . Одновременно производится считывание из узла 15 значений коордипат первого участка рельефа, полученных на предыдущем этапе сканирования. После обработки этих координат в блоках 9 и 10 наращивается содержимое счетчика 13 на единицу и по нсвс адресу считываются из узла 15 значения координат следующего участка рельефа, полученные на предыдущем этапе сканирования, и так далее до полной выборки содержцмсго узла !5 памяти. Далее производится обнуление счетчика 13 и наращивание содержимого счетчика 12 на единицу, по новому адресу производится запись в узел 14 значений координат следующего участка рельефа, полученных от блока 1, и так далее до полного заполнения узла 14 памяти и обработки всей информации в блоках 9 и 10.

Блок 9 включает в себя три АЛУ

24 — 26 соответственно для координат х, у и z На входы этих АПУ поступают значения координат х-го участка рельС с ефа х, v,, .",, полученные на предыдущем этапе сканирования . Ha другие входы этих АЛУ поступают значения координат 3-го участка рельефа хя у"

"У

z" полученные на данном этапе сканйрования. На выходе АЛУ 24 формируются разности значений координат дх;1

1495819 х < — х"., на выходах АЛУ 25 и 26, с соответственно ду ° = у ° вЂ” у" и } -„, 9 11 1 . л 4 1

1 i

Эти разности подаются на входы блока 10.

Блок 10 функционирует в двух режи1 мах. Первый режим — это режим обнуления узла 29 памяти, второй режим— это собственно режим вычисления при- 10

1 ращении координат транспортного сред.— ства.

В первом режиме блок 10 функционирует следующиМ образом.

Перед началом режима счетчики 27

| и 30 находятся в нулевом состоянии. е

На управляющем входе мультиплексора

28 устанавливается логический уро-. ! вень, обеспечивающий передачу инфор" мации с выходов счетчика 27 на адрес- 20 ный вход узла 29. Так как счетчик 30 находится в нулевом состоянии„ на информационный вход узла 29 подают

1 .уровни логических нулей. По нулевому адресу в узле 29 производится эапись925 далее наращивается на единицу содержимое счетчика 27.

После установки на адресном входе узла 29 нового адреса по нему производится запись в узел 29, далее сно- 30 ва наращивается содержимое счетчика

27 на единицу, и так далее до полного обнуления узла 29 памяти.

Эо втором режиме блок 10 функционирует следующим образам.

Перед началам режима производится сброс содержимого регистров 32 и 34, на управляющем входе мультиплексора

28 устанавливается уровень, соответствующий передаче через него информации от блока 9 на адресный вход узла 29. При поступлении от блока 9 вычисленных в нем разностей координат на вход регистра 34 и на адресный вход узла 29 по этому адресу про- 45 изводится считывание из узла 29 записанной в нем информации. Эта информация записывается в счетчик 30 ч одновременно поступает на вход регистра 32 и вход схемы 31 сравнения9 на другой вход схемы 31 сравнения и поступает информация с выхода регистра 32. Если на первом входе схемы 31 сравнения находится число большее, чем на втором входе, на выходе схемы сравнения появляется уровень логи,ческой единицы, который поступает на вход элемента И 33, на второй вход элемента 33 из блока 4 подается импульс, по фронту этого импульса в случае, если выполняется данное условие, в регистр 32 записывается число, поступающее на его информационный вход, а в регистр 34 — адрес узла 29, соответствующий разностям координат, выработанным в блоке 9. Содержимое счетчика 30 наращивается на единицу и полученное число записывается в узел 29 памяти. На этом обработка данной разности координат заканчивается °

Описанная работа блока 10 повторяется для всех разностей, поступающих на вход этого блока из вычитающего блока 9. По окончании обработки всех разностей координат в регистре 34 хранятся разности координат, встретившиеся на данном этапе местоопределения наибольшее число раэ, Эти разности и показывают приращение координат транспортного средства со времени предыдущего местоопределения.

Найденные приращения координат транспортного средства с выхода регистра 34 подаются на. вход накапливающего сумматора 11.

Накапливающий сумматор работает следующим образом.

При включенном положении переключателя 16 блока 4 происходит сброс содержимого регистров 38 — 40, предназначенных для хранения текущих коОрдинат х 9 у и 2 транспОртнОгО

Tt средства.

После формирования приращений

Лх < d y 9 В z T координат транспортного средства на выходе сумматора 35 появляется значение хт хг 1+ Лх на выходах сумматоров 36 и 37 — соот ве тс твенно значения у < = ут,, + Д у

Tt

И -7% Z7<-1+ тР гДе "т.9-19 Ут -у хт, — координаты транспортного средства, полученные после предыдущего местоопределения. Новые значения координат транспортного средства записываются соответственно в регистры

38 — 40 и выдаются устройству-потребителю, например системе управления движением транспортного средства ипи на табло индикации для водителя транспортного средства.

Формула из обре тения

1. Устройство для вычисления положения транспортно ro средств а, содержащее блок датчиков, вычислитель, 9 4958 блок памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введен блок микропрограммного управления, блок

5 датчиков содержит параллактический лазерный дальномер, измеритель углов крена, измеритель углов курса и узел преобразования декартовых координат в код, вычислитель включает блок вычитания, блок вычисления приращений координат и накапливающий сумматор, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления приращений координат, информационные входы узла преобразования декартовых координат в код соединены с выходами параллактического лазерного дальномера, измерителя углов крена и измерителя углов курса, выход узла преобраэова- 20 ния декартовых координат в код соединен с информационным входом блока памяти и с входом вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом блока памяти, вы- 25 ход блока вычитания соединен с входом разностей координат блока вычисления приращений координат, индюрмационный вход параллактического лазерного дальномера соединен с выходом gp значений углов сканирования блока микропрограммного управления, установочный вход параллактического лазерного дальномера, установочный и синхронизирующий входы узла преобразования декартовых координат в код, установочный вход, адресный вход, вход записи-считывания блока памяти, установочный вход, вход приращений адреса, вход признака коммутации, вход записи-считывания, вход записи блока приращений координат, устаноI

l9 !О вочный вход и вход записи накапливающего сумматора соединены с выходами кода операций блока микропрограммного управления„

2. устройство по п..), о т л и— ч а ю щ е. е с я тем,,что блок вычисления приращений координат содержит два счетчика, два регистра, элемент

И, схему сравнения, узел памяти и мультиплексор, управляющий вход которого является входом признака комму— тации блока, первый информационный вход мультиплексора соединен с выходом йервого счетчика, выход мультиплексора подключен к адресному входу узла памяти, выход которого соединен с информационными входами второго счетчика и первого регистра и с первым входом схемы сравнения, выход второго счетчика соединен с информационным входом узла памяти, выход первого регистра соединен с вторым входом схемы сравнения, выход второго регистра является выходом блока, информационный вход второго регистра и второй информационный вход мультиплексора соединены с входом разностей координат блока, вход записи-считывания узла памяти, вход записи второго счетчика и первый вход элемента И, счетный вход второго счетчика, установочные входы второго счетчика, первого и второго регистров соединены с входом записи-считывания блока, с входом записи блока, с входом приращений адреса блока и с установочным входом блока соответственно, выход схемы сравнения соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входам записи первого и второго регистров .

14958)9

1495819