Устройство для записи конфигурации земельных участков

 

ОЛ MC

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

-(1 1) 708148 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (5))М. Кл.

G 01 С 7/04

G 01 С 21/00 (22) Заявлено 17.0б.77 (21) 2497513/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.80 Бюллетень И 1

Дата опубликования описания 07.01.80 (53) УДК

681.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. И. Павлов и В. Г. Хлыстун (7i) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ КОНФИГУРАЦИИ

ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ

Изобретение относится к измерительной тех. нике и может найти применение в сельском хозяйстве, строительстве и других отраслях народного хозяйства, где требуется точное определение конфигурации различных земельных участков произвольной формы.

Известны устройства для записи конфигурации земельных участков, содержащие датчик углового положения, датчик перемещения, счетнорешающее устройство 11) .

Однако эти устройства выполнены по сложной кинематической схеме и не обеспечивают высокой точности измерения.

Известно устройство для записи траектории движущихся объектов, содержащее гироскоп, датчик пути, выполняющий функцию датчика перемещения, и синусно-косннусное устройство (2).

Однако при объезде участков, имеющих большие геометрические. размеры, погрешность регистрации конфигурации участка весьма значительна, так как малый размер регистрирующего планшета заставляет уменьшать . масштаб изображения участка, при этом резко увеличивается погрешность при снятии по. казаннй с планшета, затрудняется обработка полученной информации и ввод ее в электрон но-вычислительную машину (38M}.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Это достигается тем, что в устройство для записи конфигурации земелЬных участков дополнительно введены два арифметических

10 устройства, блок выделения дискрет утла и перфоратор. Выходы датчика пути и синуснокосинусного устройства соединены с входами арифметических устройств, одни из выходов которых соединены с перфоратором через

15 блок выделения дискрет угла, а друтие выходы — с перфоратором непосредственно. Блок выделения дискрет угла содержит пороговое устройство и последовательно соединенные переключатель, ключ, память, задатчик дискрет угла и схему сравнения. Входы переключателя соединены с соответствующими выходами синусно-косинусного устройства, управляющий вход переключателя соединен с выходом порогового устройства, вход которого

708 148 соединен с входом переключателя, а выход переключателя — с другим входом схемы. сравнения, выход которой соединен с управляющим входом ключа и управляющим входом перфоратора. Арифметическое устройство содержит генератор пилообразного напряжения, схему сравнения, схему И, амплитудный детектор, фазовый детектор, делитель-иормалиэатор и счетчик, Один из входов схемы сравнения соединен с выходом амплитудного детектора, другой — с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход — с одним из входов схемы И, другой вход схемы И соединен с датчиком перемещения, а выход схемы И— с входом делителя-нормализатора, выход ко- l5 торого соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами перфоратора.

Управляющий вход счетчика подключен к выходу фазового детектора, вход которого соединен с выходом синусно-косинусного уст- 20 ройства и входом амплитудного детектора, выход которого соединен с входом схемы выделения дискрет угла. Счетчик выполнен реверсивным и соединен управляющим входом с выходом фазового детектора. 25

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для записи конфигурации земельных участков; на фиг. 2 — функциональная схема арифметического устройства; на фиг. 3структурная схема блока выделения дискрат угла; на фиг. 4 — изображение кусочно-линейной апроксимации по у -лу; на фиг. 5— диаграммы, поясняющие работу арифметического устройства, при этом на фи.-. 5a изображена эпюра напряжения на выходе генератора; на фиг. 56 — эпюра напряжения на выходе синусно-косинусного устройства, на фиг. 5В— эпюра напряжения на выходе амплитудного детектора; на фиг. 5г -- эпюра напряжения на выходе схемы сравнения; на фнг. 5д— эпюра напряжения на выходе схемы И 3; на фиг. 5e — эпюра напряжения на выходе датчика перемещения; на Фиг. 5ж — эпюра напряжения на выходе фазового детектора.

Устройство содержит датчик н.,"ги, датчик

2 углового положения, синусно-косинусное устройство 3, арифметические устройства (АУ)

4, 5, блок 6 выделения дискрет угла и перфоратор 7. Кажное арифметическое устройство содержит генератор 8 пилообразного напряжения, схему 9 сравнения, схему И 10, делитель-нормалиэатор 11, реверсивный счетчик

12, амплитудный детектор 13 и фазовый детектор 14. Блок выделения дискрет угла

55 оэдержит переключатель 15, ключ 16, память

17, эадатчик 18 утла, схему 19 сравнения и пороговое устройство 20. На схемах входы блоков 4, 5 обозначены позициями 21, 22, выходы — 23, 24, входы блока 6 — 25, 26, выход — 27.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом объезда измеряемого участка производится ориентация датчика углового положения по направлению на северный полюс и сброс всех счетчиков и элементов памяти устройства В нулевое положение. 3атем транспортное средство, на котором установлено устройство, объезжает измеряемый уЧасток по периметру с возвращением в исход ную точку. Сигналы с датчика пути 1 (фиг.5е) в виде импульсов, число которых за определенный промежуток времени пропорционально пройденному за это время пути, поступают на входы 21 арифметических устройств 4,5.

Синусно-косинусное устройство 3 вырабатывает переменные напряжения. амплитуды которых пропорциональны синусу (фиг. 56) и косинусу угла между направлением движения транспортного средства и выбранными начальными направлениями, эти напряжения поступают на входы 22 арифметических устройств

4, 5. В арифметическом устройстве 4 с определенной цикличностью осуществляется определение приращения координаты Х по алгоритму

ИЬ Х= МЬс.(3 ОЪО1, где Ы- соз a — амплитуда напряжения на интерВале цикла, пропорциональная — число импульсОВ, пропорциональное приращению координаК и Я вЂ” ч ..сло импульсов с датчика пути, поступающих HR ВхОд АУ за время Одного цикла.

=::=èì Образом реализуется алгоритм

/ V„ = Я „сосо.

Ь арифметическом устройстне Осуществляется также суммиООВание полученных прира ц;ений координат В соответствии с выражением г: х= КЪХ1

Я где и — количестзо циклов определения приращений координат за время движения транспортного средства между двумя отсчетами координат.

В арифметическом устройстве 5 осуществляются аналогичные преобразования по координате У. Координаты Х, У фиксируются в арифметических устройствах в виде двоичного кода, который выводится на перфоратор по сигналам блока 6 выделения дискрет угла. С вторых выходов арифметических устройств 4, 5 медленно меняющиеся напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, поступают на блок 6 выделения дискрет угла; с выхода которого

708148 при изменении угла направления движения на определенную заданную величину (например 4, 8 или !2 ) поступает команда на управляющий вход HepihopaTopa 7 и происходит запись на перфоленту с арифметических уст5 ройств 4 и 5 значений текущих координат

Х и У в виде двоичного кода. Таким образом, контур измеряемого участка произвольной формы подвергается кусочно-линейной зпроксимации по углу (фиг. 4). Коэффициент апроксимации задается переключателем блока 6 выделения дискрет угла. Выбор требуемого коэффициента определяется конфигурацией измеряемого участка. Для участков со сложной конфигурацией выбирается минималь- ?5 ная дискретность по углу. После объезда участка по периметру перфолента с информацией о конфигурации участка вводится в ЭВМ и обрабатывается по необходимой программе.

В частности,.может быть определена площадь 20 участка длина его перил,етра, осуществлено разбитие участка на загоны оптимальной форьж (при проведении сельскохозяйственных работ) и т.д.

Арифметические устройства реализуют алго- 25 ! эитмы

30 и суммирующие результаты приращений

rpehS. — приращение луги за время цикла

40 преобразования:

Ь Х -Д11 — приращения координат измеряемо1 го участка.

Значения текущих координат Х, У, определя. юших конфигураци?е поля, фиксируются !п лен45 те перфоратора. Непосредственная запись-координат Х, У на ленту не требует снятия показаний с планшета и дополнительной обработки

?1нформации с целью ее ввода в ЭВМ. Генератор 8 вырабатывает пилообразное напряжение

50 с периодом равным циклу преобразования приращения пути в приращения коордйнат (фиг.

53) . длительность 0TQI о цикла cBJ!33H3 c MHHH. мальной дискретностью апроксимации по углу и с дискретностью (ценой) импульсов переме55 щения, тзк как необходимо, чтобы за время цикла угол направления движения транспортного средства ие изменился более, чем на величину дискретности по углу, и в то же вре л?я, в арифметическое устройство зз цикл должно поступить число импульсов перемещения достаточное для осу?цесгвления преобразования с необходимой точностью. При этом на мини.,:IJIhHyK? CKopncTh Tp3!icliopTHoro средства и нз максимальную скорость при поворота.; накладываются определен??ые ограничения. Например, если задаться дискретностью о зпроксимзции по углу E 3, То за время одного цикла Т,, направление движения трансо порта не должно измениться более чем на 3

При макс1гмальной СКоросТН транспорта на поворотах равной 1! км/ч. т.е. 2,5 M/ñ и радиусе разворота r = 10 м при повороте на 180 транспортное ср дство пройдет путь длиной = Е Г = 30 м и затратит время = 30/2,5.=

1" сск. За одну секунду транспорт будет о менять нзправление иа 15 . Поэтому, чтобы не выйти зз дискретность 3, за одну секунду должно пройти не менее пяти циклов прсобразованиЯ, Длительность Цикла составит Тц =

= 1/5 = 0." сек. 1-:сли задаться точностью пре.

Обрззогзния по пути в 1Я, то зз время Il?IKла в АУ должно поступить не менее 100 импульсов. ЭТО значит. что при минимальной скорости транспор;3 в 3,6 км/час (1 м/сек) датчик 1?у"ги должен вырабатывать 500 импульсов нз метр пути. Максимальное значение нз?lряжс1111Я Г непа i:.Opз Пилы в КОН!!е 1!HKJIB равнО май!:снмзльно возможному напряжению с змпл: —.у;цщго .?сте?;тора, т.с. нзпряженгпо полу-гзс Ому í". выходе амплитудного детектора и-:и а = 0 ... чя АУ 4 (по координате Х) или c; =- 0 1?ля А 5 (по координате У). На

ВыхО.I 3,1::Jl!T;"II ОГО:iercKToP3 IIOCTVIIacT пеРемен?гое 11апря?iKeH! с синусно-Koc!IHVcHoro

УСт?эо11С?1П? ... 3Л?Ш?.ГГУДа КотОРОГО ПРОПОРЦИОпал ьнз с11нуcv (Kc è1!vc? у Гла направления

Движения r 3!Icl!,.рТ3 (фиг. 5б . Лм??л1?ту?1ный детек1Ор H 1!Ip?I "iляст 3ТО напряжение B H3 его выходе вы(збзтывается медленно меняющееся (постоян1 Ое) напряжение, пропорциональное синусу (кос??нусу) угла (1Ьнг. 5в), нзпряж .:, .." гене;-.пора пилы 8 и медленно меня1ощссся напряжение с зл?пл??тудногo детектора :3 пос?упзют на соответствующие входы chc ihl 2 сравнения. В момент начала

?птлы Н3 вь1ходе cxcMhi сравнения появляется поте1?цн .;1, KOToph!?I снимается н момент равенства напряжения пилы и напряжения, пропорционального синусу (косинусу) угла с ампл?1тудного ?1етекторз 13. Таким Образом на выходе схемь1 9 сравнения формируются импульсы с периодом цикла Тц, причем длиTeJlhHoc .ь этих импульсов пропорциональна синусу (косинусу} угла (фиг. 5г). Эти импульсы поступают на один из входов схемы

И 10 и управляют ее работой. На первый

7 70 вход схемы И поступают импульсы с датчика пути (фиг. 5е), которые проходят íà Bblход схемы И только в моменты управляющих импульсов со схемы сравнения (фиг, 5д).

Так как число импульсов на первом входе схемы И пропорционально пройденному за время цикла пути, а длительность управляющего импульса на втором входе схемы И пропорциональна синусу (косинусу) угла (фиг. Sr), то на выходе схемы И за цикл троходит число импульсов, пропорциональное произведению ИЛХ = МЬЯ-0 cosa. Таким образом реализуется алгоритм .hXI = Л$ > cos а

С выхода схемы И импульсы поступают на вход делителя-нормализатора 11 (фиг. 5д), который усредняет их по периоду и переводит к необходимой единице измерения (например

1 импульс — 1 метр). Импульсы с выхода делителя-нормализатора 11 поступают на вход реверсивного счетчика 12, где.осуществляется их сложение (или вычитание) в соответствии с алгоритмом и и х = Х: ьх, 1 = Е, aï

1=1 1= 4

Управление работой реверсивного счетчика осуществляет фазовый детектор 14. Ha его вход поступает переменное напряжение с синусно-косинусного устройства 3. Фаза этого напряжения определяет знак синуса (косинуса) угла. Фазовый детектор 14 при фазе напряжения, соответствующей положительному синусу (косинусу), вырабатывает команду реверсивному счетчику 12 на сложение приращений координат, а при фазе, соответствующей отрицательному синусу (косинусу),— на вычитание координат (фиг. 5ж). При этом обеспечивается регистрация как возрастающих

8}48 8 так и убывающих координат. На выходы переключателя 15 с выходов амплитудного детектора 13, арифметических устройств 4, 5 поступают медленно меняющиеся напряжения, пропорциональные соответственно текущим значвниям синуса и косинуса курсового угла. Пороговое устройство 20 срабатывает при значении напряжения на его входе, соответствующем о

sin 45 . При этом при значении курсового угла а

10 на выход проходит напряжение, пропорциональ. ное синусу а, а при а от 45 до 90 на выход проходит напряжение, пропорциональное косинусу а. Это позволяет достигнуть более высокой чувствительности к изменению угла, а значит и более высокой точности апроксимации.

Формула изобретения

Устройство для записи конфигурации земель. .ных участков, содержащее гироскоп, датчик пути, синусно-косинусное устройство, о т л ич а ю Ш е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два арифметических устройства, блок выделения дискрет угла и перфоратор, при этом выходы датчика пути и синусно-косинусного устройства соединены с входами арифметических устройств, одни из выходов которых соединены с перфоратором через блок выделения дискрет угла, а другие выходы — с перфоратором непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе з5 1. Труды Ульяновского СХИ, "Механизация", том XIII, вып. IV, стр. 94 — 98.

2. Авторское свидетельство СССР Х 278137, кл. G 01 C 21/00, 196б (прототип).

Редактор А. Имелькин

Заказ 8469/33

Составитель Б. Поставнин

Техред Н. Бабурка Корректор E. Папп

Тираж 80> Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 j3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.; д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4