Устройство для вычисления местоположения транспортного средства

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах управления автономными транспортными работами. Целью изобретения является повышение точности за счет учета возможности перемещения транспортного средства по сыпучим грунтам. Устройство содержит блок 1 датчиков ориентации, блок 2 курсоуказателя, блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 микропрограммного управления, блок 5 преобразования координат, блок 6 суммирования приращений. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) ()1) (g))g G 06 F 15/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 асееву упра3леиия

Фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4601824/24 — 24 (22) 02.11,88 (46) 30.08.90. Бюл. N - 32 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) И.А.Каляев, И.К.Боровков, Ю,П.Бондарев и Л.Н.Поляков (53) 681.3:62-52 (088.8) (56) Патент C)UA N 4238620, кл. С 06 F 15!50, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1481801, кл. G 06 F 15/50, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ. ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

2 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-. зовано в системах управления авто" номными транспортными работами, Целью изобретения является повышение точности за счет учета возможности перемещения транспортного средства по сыпучим грунтам. Устройство содержит блок 1 датчиков ориентации, блок 2 курсоуказателя, блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 мик- . ропрограммного управления, блок 5 преобразования координат, блок б суммирования приращений. 8 ил.

1589292

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в системах управления автономными транспортными роботами. . Цель изобретения - повышение точности за счет учета возможности перемещения транспортного средства по сыпучим грунтам.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 " блок датчиков ориентации; на фиг. 3блок курсоуказателя; на фиг.4 - конструктивные особенности свободнокатящегося колеса; на фиг. 5 - блок измерения пройденного пути; на фиг, 6 — блок микропрограммного управления; на фиг. 7 - блок преобразования координат; на фиг. 8 — блок суммирования приращений, 10

20

Блок 3 измерения пройденного ггути предназначен для того,. чтобы вырабатывать сигналы перемещения в блок 4 и величины этого приращения и угла отклонения плоскости свобод55

Устройство содержит блок 1 датчиков ориентации, блок 2 курсоуказатеАТЕЕ блок 3 измерения пройденного пути, блок 4 микропрограммного управле- 25 ния, блок 5 преобразования координат, блок 6 суммированйя приращений, гировертикаль 7, гирогоризонт 8, цифровые датчики 9 и 10, курсоуказатель 11, .цифровой датчик 12, свободно-30 катящееся колесо 13 поперечного перемещения, цатчик 14 оборотов, свободнокатящееся колесо 15 продольного перемещения, датчик 16 оборотов,штанги 17, ось 18 вращения ул у 19, 35 корпус 20 транспортного средства, цифровой датчик 21, формирователи .

22-25 прямоугольных импульсов, триггеры 26 — 29, реверсивный счетчик 30, элемент 31 НЕ, сумматор 32, 40 триггер.33, элемент 34 И-ИЛИ, цыЪровые датчики 35 и 36, регистры 37 и

38, узел 39 арифметических операций, узлы 40 ц 41 памяти, триггеры 42 и

43, элемент 4 4 ИЛИ, триггер 45,эле- 45 менты 46, 47 и 48 И, счетчик 49 мик" рокоманд, узел 50 памяти микрокоманд, генератор 51 тактовых импульсов, регистры 52 — 56, узлы 57 и 58 . памяти, регистры 59 — 65, мультиплек- 50 сори 66 и 67, сумматоры 68, 69 и 70, регистры 71 — 76, элементы 77 и 78 э адержки.

0 1

Ч = ДТ = f 181пД Д

0 hen

- sin (arctg — — — --) )

О

Ф (2) где 1 — суммарная длина звеньев конструкции свободнокатящегося колеса;

Ь и

1д — соответственно изменение угла поворота свободнокатяще".îñÿ колеса и абсолютное значение пути пройденного колесом поперечного смещения за время t„,, с,; и — число импульсов с датчика расстояния от поперечного нокатящегося. колеса от нормали корпуса в блок 5 преобразования координат. Блок 3 измерения пройденного пути (фиг,5) содержит два свободнокатящихся колеса (фиг.4а) поперечного. 13 и продольного 15 перемещений с закрепленными на оси по два импульсных датчика 14 и 16 оборотов, в качестве которого можно применить любой импульсный датчик (например, датчик Холла). Эти датчики должны быть повернуты на оси один относительно другого так, чтобы формировать электрические импульсы, сдвинутые о один относительно другого на 90 эти импульсы пропорциональны расстоянию, пройденному колесами и направлению их движения. Штанги 17 с расположенными на них колесами 13 и 15, закрепленные во вращающейся втулке, ось 18 вращения которой совпадает с Е1 . Ось вращается во втулке 19,где расположен цифровой датчик угол-код, закрепленный на корпусе 20 транспортного средства.

Работу устройства можно пояснить следующими математическими Формулами:

I I

11= t К-1 где Ч вЂ” вектор текущих координат

1 транспортного средства;

V ., — вектор перемещения свободи;, нокатящегося колеса за время

V — вектор поперечного смещен-д к иия свободнокатящегося колеса..,1589292 смещения свободнокатящегося колеса.

Устройство определения местоположения транспортного средства работает следующим образом, 5

В момент включения питания осущестнляется сброс всех регкстров,триггеров и счетчиков в исходное нулевое состояние, При перемещении свободнокатящихся колес 13 и 15 по понерхности электрические импульсы от датчиков 21 и 35 для поперечного ы продольного перемещения поступают на блок 3 измерения пройденного пути, 15 где формирователи 22-25 вырабатывают импульсы по фронту и срезу импульса, приходящего с датчика 21 а триггеры

26 " 29 вырабатывают импульсы на счетчик 30 в зависимости от направления движения катящегося колеса. либо на вход сложения, либо на вход вычитания, счетчика, Счетчик 30 после поступления определенного количества импульсов (заранее заданных н соответствии с требуемой частотой просчета очередных приращений координат) через схему преобразования дополнительного кода в прямой (элементы 31-34), управляемой триг ером 30

33, перебрасывает триггер 42 н состояние лог. "1" и через элемент 44

ИЛИ перебрасывает триггер 45 в состояние лог, "l". Открывается элемент

48 И, разрешается подача тактовых

35 импульсов с прямого выхода генератора

51 на счетный вход счетчика 49 микрокоманд, выходы которого служат адресом для угла 50 памяти микрокоманд и идет перебор этих адресов.Последо- 40 вательность микрокоманд,поступающих с ныхода узла 50 на блоки 3 — 6, обеспечивает выполнение операций в соответствии с алгоритмом работы системы в виде математических формул . 45 (1) и (2). Перная.микрокоманда реализует сброс блока 5 в исходное состояние. Счедующая микрокоманда реализует запись цифровых двоичных кодов значения углов дифАерента g, крена f курса g и J) в регистры 52—

55 блбка 5 преобразсьания координат.

В регистре 59 хранится значение компоненты Х исходного вектора V tI;

1-1, а в регистре 56 — значение компонен. ты Y исходного вектора V „,. Пос-, i ледовательность дальнейших вычислений определяется выражением (l). Блок

5 преобразования координат . реализует последовательное умножение трехкомпонентного вектора на матрицы преобразования координат, Блок 6 суммирования приращений после окончания работы блока 5 осущест- вляет суммирование приращений координат по компонентам.Х, Y, Z, Очередной запуск устройства осуществляется из блока 3 подачей сигнала н блок 4 на входы триггеров 42 и 43 при перемещении транспортного средства на заданное расстояние.

Формула изобретения

Устройство для нычисления местоположения транспортного средства,содержащее блок датчиков ориентации, блок курсоуказателя и блок измерения пройденного пути, информационные вы" ходы которых соединены с информационными входами блока преобразования координат соответственно, выход блока преобразования координат соединен с входом блока суммирования приращений, выходы которого являются выходами координат устройства, управляющие входы блока преобразования координат и блока суммирования приращений соединены с соответствующими выходами блока микропрограммного управления, отличающееся тем, что, I с целью повышения точности, за счет учета возможности перемещения транспортного средства по сыпучим грунтам, в нем блок измерения пройденного пути содержит канал формирования импульсов продольного перемещения и канал формирования импульсов поперечного перемещения, выполненных идентично, датчик угла поворота, два регистра, узел арифметических операций и два узла памяти, выходы которых являются инАормационным выходом блока, в каждом канале Аормирования импульсов первый выход циАрового датчика оборотов соединен с первыми входами первого и второго формирователей прямоугольных импульсов и с информационным входом первого триггера, а через первый элемент задержки — с вторым входом второго фдрмиронателя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого формироватапя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с синхронизируюшим входом второго триггера, второй выход цифрового датчика обороl 589292 тов соединен с первыми входами третьего и четвертого формирователей прямоугольных импульсов и с кнфор ма» циониым входом второго триггера, а через второй элемент задержки с вторым входом четвертого формирователя прямоугольных импульсов, выход кото" рого подключен к второму входу третьего формирователя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с синхрониэирующим входом первого триггера, выход первого триггера соединен с синхронизирующим входом третьего триггера и с установочным входом четвертого триггера, выход второго триггера соединен с синхронизирующим входом четвертого триггера и с установочным входом третьего триггера, информационные входы третье-уо

ro и четвертого триггеров соединены с единичной константой, выходы третьего и четвертого триггеров соединены ,с входом сложения и входом вычитания реверсивного счетчика соответственно, выход переполнения и выход обнуления реверсивного счетчика соединены с единичным и нулевым входами пятого триггера соответственно, единичный и нулевой выходы которого соединены с первым и вто- >О рым входами элемента И-ИЛИ, выхоц признака счетчика соединен с третьим входом элемента И"ИЛИ и с входом элемейта

НЕ, выход которого подключен к входу сумматора, выход которого соединен с четвертым входом элемента И-ИЛИ,выходы элементов И-ИЛИ обоих каналов подключены к соответствующим входам блока микропрограммного управления, единичные выходы пятых триггеров канала формирования импульсов продольного перемещения и канала формирования импульсов поперечного перемещения подключены к синхронизирующим входам первого и второго узлов памяти соответственно, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока микропрограммного управления, информационный вход второго узла памяти соединен с выходом узла арифметических операций, входы которо"о соединены с выходами первого и второго регистров соответственно,выход первого регистра соединен .с входом второго регистра, выход датчика углов поворота соединен с .входом пер-, вого регистра и информационным входом блока преобразования координат, 1589292

1589292

1589292

0/

Улйй7

Составитель А.Жереиов

Редактор А.Долинич Техред А;Кравчук Корректор И.Кучерявая

Заказ 2542 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

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