Устройство для вычисления длины геодезической линии и азимута

 

пц 556320

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнстимеских

Респубпик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.02,73 (21) 1878117/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 30,05.77 (51) М. Кл. С 01С 21/20

G 06F 15/20

Государственныи комите1

Совета Министров СССР

Оо делам нзооретений и открытии (53) УДV, 681.325(088.81 (72) Автор изобретения

П. П. Иванов Tg

ФВЛ Щр: (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДЛИНЫ

ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ЛИНИИ И АЗИМУТА

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в геодезии, чавигации, при решении тактических задач.

Известны навигационные вычислительные устройства (1), содержащие блоки ввода, вывода, арифметические и логические блоки.

Существующие устройства для вычисления длины геодезической линии и азимута между двумя точками, заданными геодезическими координатами (p i. и срого, осуществляют вычисление путем решения только обратной геодезической задачи. При такой работе в случае отказа одного или нескольких элементов устройства решение задачи оказывается ошибочным.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство (2), содержащее блок сравнения, арифметические блоки, блок вывода информации.

Недостатки этого устройства: — отсутствие дополнительного контроля выработанных данных, что вызывает необходимость применения трех идентичных устройств, так как в случае применения двух идентичных устройств и наличии расхоакденпй в их показаниях оказывается невозможным определить, какое из устройств дает правильные результаты; — методическая погрешность обратной геодезической задачи полностью входит в погрешность выдаваемых результатов; — ограниченность вырабатываемой длины

5 геодезической линии (при разности долгот и широт по 180 ) .

Цель изобретения — повышение надежности и точности вычислений.

Зто достигается тем, что предлагаемое уст10 ройство содержит запоминающий блок, коммутатор, блок коррекции, первый и второй блоки ввода геодезических координат, причем выход первого блока ввода геодезических координат соединен с первым входом первого

15 арифметического блока, первый выход которого соединен с входом блока сравнения, вторые вход и выход первого арифметического блока соединены соответственно с выходом и входом запоминающего блока, а третьи вход

20 и выход — соответственно с выходом второго арифметического блока и входом блока коррекций, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора, первым входом второго

25 арифметического блока и выходом устройства, первый и второй выходы блока сравнения соединены соответственно с BTophlM входом коммутатора и входом второго блока ввода гео556320

65 дезических координат, выход KGTGpol G GGG Hнен с вторым входом второго арифметического блока, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом второго арифметического блока и входом блока вывода информации, вход которого соединен с входом устройства.

11а фпг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — схема расположения геодезической линии на сфероиде.

Устройство содержит первый блок 1 ввода геодезических координат, первый арифметический блок 2, блок сравнения 3, коммутатор 4, в1орой арифметический блок 5, второй блок 6 ввода геодезических координат, блок коррекции 7, запоминающпй блок 8, блок вывода информации 9.

Выход первого блока 1 ввода геодезических координат (р Хь ср Х ) соединен с входом первого арифметического блока 2 вычисления малой геодезической линии и азимута, первый выход блока 2 соединен с входом запоминающего блока 8, выход которого соединен с входом блока 2, второй выход которого соединен с входом блока сравнения 3, третий выход блока 2 соединен с входом блока коррекции 7, первый выход блока сравнения 3 соединен с входом коммутатора 4, второй выход блока сравнения 3 соединен с входом второго блока 6 ввода геодезических координат, выход которого соединен с входом второго арифметического блока 5, первый выход коммутатора 4 соединен с блоком вывода 9, второй вход которого соединен с коммутатором дублирующего устройства для выработки длины геодезической линии и азимута, второй выход коммутатора 4 соединен с входом второго арифметического блока 5, выход которого соединен с входом первого арифметического блока 2, первый выход блока коррекции 7 соединен с входом коммутатора 4, второй выход блока коррекции 7 соединен с дублирующим устройством для вычисления длины геодезической линии и азимута, третий выход блока коррекции 7 соединен с входом второго арифметического блока.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

q I4, ср Х2 — заданные геодезические координаты;

5» — выработанные значения малой длины геодезической линии;

А» — прямой азимут;

А» — обратный азимут.

Первый блок 1 ввода геодезических координат представляет собой обычное устройство ввода с перфокарт, перфоленты или магнитных карт. Кроме того, устройство обеспечивает возможность ввода геодезических координат Хи cp>Xq вручную с помощью клавиш или тумблеров.

Первый арифметический блок 2 вычисления малой геодезической линии представляет собой арифметическое устройство, выполняющее операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень, извлече5

40 ния квадратнОГО корня, Кроме ТОГО, В этом блоке хранятся команды, обеспечивающие вычисление тригонометрических функций, а также выбор коэффициентов, обеспечивающих выработку длины геодезической линии и азимута путем решения обратной геодезической задачи в соответствии с алгоритмом, закладываемым в устройство.

Блок сравнения 3 представляет собой схему логического сравнения длины геодезической линии, вырабатываемой блоком 2, с длиной геодезической линии, являющейся предельно допускаемой для данной задачи. В зависимости от результата сравнения схемы выработки управляющего сигнала вырабатывает сигнал, обеспечивающий подключение шип с выработанными значениями длины геодезической линии и азимута к коммутатору илп передачу управляющего сигнала в блок 6 для ввода геодезической линии и азимута в блок 5.

Блок 4 представляет собой обычный коммутатор, обеспечивающий подключение информационных шин, несущих информацию о выработанных значениях длины геодезической линии и азимута, либо к второму арифметическому блоку 5, либо к блоку вывода 9. Сигнал на переключение выдается блоком коррекции 7.

Второй арифметический блок 5 представляет собой арифметическое устройство, обеспечивающее решение прямой геодезической задачи. В блоке хранится набор стандартных субблоков, обеспечивающих вычисление тригонометрических функций и 12 постоянных коэффициентов.

Второй блок 6 ввода геодезических координат представляет собой устройство ввода с перфокарт, перфоленты либо с магнитных карт.

Имеется возможность ввода данных вручную с помощью клавиши или тумблеров. По своей структуре этот блок аналогичен блоку 2 и может отличаться только количеством вводимых разрядов.

Блок коррекции 7 представляет логическую схему сравнения величины отклонения AS>, ASп ..., Л5д, вырабатываемой блоком 2, с допускаемыми значениями ЬЯ,,„и Л5А,„,„, храняшимися в блоке 7.

Схема выработки управляющего сигнала блока 7 обеспечивает, в зависимости от результата операции сравнения, либо подключение информационных шин со значениями 5» и А» к коммутатору 4, либо выдачу управляющего сигнала в дублирующее устройство для выработки длины геодезической линии и азимута.

При последующих операциях сравниваются значения Л5о и Л5ь ASI и Л5 и т. п. Значение

Л5 „сравнивается с Л5 „,„, и в зависимости от результата сравнения или в блок 2 выдаются значения информационных сигналов, представленных в виде сигналов двоичного кода и представляющие приращения длины геодезической линии (+Л5д2= 1000, +100, 556320

+10 м) и азимута (+AA» —— +1, +-1, +-1 и т. п.) или в блок 4 выдается сигнал на переключение информационных шин, несущих информацию о длине геодезической линии и азимута, к блоку 9.

Запоминающий блок 8 представляет собой простейшую арифметическую схему в виде регистра, выполняющую одну операцию вычитания (40000000 — 5») и одну операцию сложения (180 +А»). Зтот блок работает лишь в том случае, когда в вводимые координаты ср1> 1 и АР добавляется дополнительный признак, свидетельствующий о том, что вычисление геодезической линии и азимута следует производить по большой длине.

Блок вывода 9 представляет собой устройство, в котором сигналы с информационных шин, например азимута, либо непосредственно поступают на преобразователь код — угол, либо в навигационное устройство для введения дополнительных поправок (на ветер, вращение

Земли и т. п.).

Информационные сигналы, соответствующие выработанным значениям геодезической дальности, поступают в навигационное устройство для решения поставленной задачи (например, для запоминания с целью сравнения текущей геодезической дальности с выработанным значением 5» или для определения другого параметра, зависящего от длины геодезической липин).

Устройство работает следующим образом.

Известные геодезические координаты исходной точки 1 (cpli,1) и заданной точки 2 (cpzi4) пз блока ввода 1 поступают в первый арифметический блок 2 вычисления малой геодезической линии.

В соответствии с алгоритмом, заложенным в блок, производится вычисление длины геодезической линии 5» и азимута А» путем решения обратной геодезической задачи (ОГЗ), например, по формулам В. П. Морозова.

С выхода блока 2 значения 5», А» и р14 поступают в блок сравнения 3, где осуществляется операция логического сравнения 5»

Sг,до, Пусть S»(5»äo„, тогда 5»А» и

<А 11 пз блока 3 через коммутатор 4 поступают во второй арифметический блок 5. В блоке

5 в соответствии с заложенным алгоритмом (например, по формулам Бесселя) по заданным значениям rpli.1 и 5»А» вырабатываются фиктивные зпачепия геодезических координат точки 2 . После окончания работы блока

5 выработанные значения > из блока 5 поступают в блок 2 на место координат исходной точки 1 rp

2 должна совпасть с точкой 2, и тогда

5 и

25 зо

AS =0. Практически процессор вносит погрешности вычислений, величина которых примерно может быть определена заранее. Методические погрешности формул также не равны нулю, но их порядок всегда известен заранее. Поэтому величина Л5о„„всегда может быть определена заранее, и прп исправно работающем устройстве всегда могут быть найдены условия ASIA(S В этом случае, если в устройстве имеются какие-то неисправности, искажающие результаты, то вероятность того, что в этом случае точка 2 совпадает с точкой 2 с точностью до Л5,„„, близка к нулю, так как для получения такого результата необходимо, чтобы искажения при вычислении в блоке 2 и искажения при вычислении

в блоке 6 были одинаковыми по величине, но противоположными по знаку. В том случае, когда Л5О)5,,„, блок 7 выдает сигнал о неисправности устройства и передает команду на передачу выработки длины геодезической линии и азимута в дублирующее устройство. Если ASII(S то величина коррекции азимута ЛА» (например, равная

+1 ) из блока 7 передается в блок 5 и складывается со значением А», используемым в предыдущем вычислении. В результате получают новое значение A»=A»+AA». Блок 5 с вновь полученным значением А» и предыдущими координатами исходной точки ср1Х и

5» вырабатывает новые координаты точки 2" (Ip" Л ) . Выработанные координаты ср поступают вновь в блок 2, где определяется величина отклонения Л5ь Из блока 2 величина ASI подается в блок 7 п сравнивается с

ASо. Если Л51(Л50, то в блок 5 вновь посылается величина ЛА», равная предыдущей.

Цикл работы устройства повторяется до тех пор, пока не будет выполнено условие

ASI)ASIA. После этого в блок 5 посылается значение — AA» до тех пор, пока не будет выполнено условие ASI)ASo. Процесс изменения приращений +ЛА, и -1-Л5; продолжается до тех пор, пока Л5у, не достигнет минимально возможного значения. Если при этом

AS>,(Л5„„„, то блок коррекции 7 вырабатывает сигнал на переключение с помощью коммутатора 4 информационных шин с входа блока 5 на вход блока вывода 9. Прп этом выработанные значения длины геодезической лиIIIIII и 33llмутя обеспечпва1от мппималb110 достижимое отклонение от заданной точки 2, ограничиваемое только методической погрешностью ПГЗ и конечным количеством двоичных разрядов арифметических устройств. Если

ASI,) Л5,„, что свидетельствует о наличии большой методической погрешности ПГЗ в выдаваемых данных, то блок 7 вырабатывает сигнал о наличии большой методической погрешности ПГЗ и управление для продолжения вычислений передается дублирующему устройству выработки длины геодезической линии и азимута.

556320

10

Рассмотрим вариант работы устройства, когда первоначально выработанное значение длины геодезической линии S» оказывается оольше допускаемого значения 5„„„, Такой вариант возможен, например, в том случае, когда расстояние между двумя аэропортами больше радиуса действия самолета. При этом блок сравнения 3 выдает управляющий сигнал для возможности ввода во второй арифметический блок 5 с помощью блока ввода 6 значения геодезических координат до промежуточной точки 1, от которой Я»(5„, .

Рассмотрим работу устройства в том случае, когда возникает необходимость в определении большой длины геодезической линии, превышающей половину оборота вокруг Земли. Значения геодезических координат cp i и ср Х, снабженные маркером, из блока 1 ввода геодезических координат поступают в блок 2, где как и обычно вырабатываются значения малой длины геодезической линии S» и азимута А». Наличие маркера позволяет после окончания выработки малой длины геодезически линии и азимута передать полученную информацию из блока 2 в блок 8, где к выработанному в блоке 2 значению азимута А» прибавляется угол, равный 180, и от общей длины геодезической линии, проходящей по наибольшему кругу и равной примерно 40000 км, вычитается выработанное в блоке 2 значение малой геодезической линии $». После проведения этих операций приближенные значения большой длины геодезической линии и азимута вновь возвращаются в блок 2, где методом последовательных приближений, рассмотренным выше, производится уточнение приближенных значений.

Из рассмотренной выше работы устройства видно, что ввод новых блоков (коррекции, выработки большой длины геодезической линии, коммутатора) позволяет повысить точность выработки данных за счет коррекции первоначально выработанных значений длины геодезической линии и азимута, что позволяет выбрать погрешность ОГЗ, снять ограничения с длины геодезической линии при обеспечении высокой точности (также за счет корректировки первоначальных данных, выработанных блоком 8).

Кроме того, введение новых блоков и использование блока 5 (ранее используемого для других целей), повторное использование блока 2 для контроля правильности выработанных значений позволяет резко повысить надежность контроля исправности работы устройства. При появлении неисправности в предлагаемом устройстве дублирующее устройство может самостоятельно произвести выработу » и А».

Формула изобретения

Устройство для вычисления длины геодезической линии и азимута, содержащее блок сравнения, арифметические блоки, блок вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности вычислений, оно содержит запоминающий блок, коммутатор, блок коррекции, первый и второй блоки ввода геодезических координат. причем выход первого блока ввода геодезических координат соединен с первым входом первого арифметического блока, первый выход которого соединен с входом блока сравнения, вторые вход и выход первого арифметического блока соединены соответственно с выходом и входом запоминающего блока, а третьи вход и выход — соответственно с выходом второго арифметического блока и входом блока коррекции, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора, первым входом второго арифметического блока и выходом устройства, первый и второй выходы блока сравнения соединены соответственно с вторым входом коммутатора и входом второго блока ввода геодезических координат, выход которого соединен с вторым входом второго арифметического блока, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом второго арифметического блока и входом блока вывода информации, вход которого соединен с входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3534399. кл. 235 — 150.27, 1970.

2. Патент США № 3515342, кл. 235 — 150.27, 1970.

556320

9- Ъг 1

Я рог 2

Составитель И. Хазова

Техред Е. Хмелева

Корректор О. Тюрина

Редактор Е. Караулова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1114(9 Изд. No 409 Тираж 904 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5