Устройство для преобразования координат

 

.." -"ьклЯ гибли к@ Б,.

Союз Советских

Социалистических

Рес1тублик

lii> 726534

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 10.77 (21) 2533769/18-24 (5l)M. Кл. с присоединением заявки K—

G 06 F 15/20

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 05.04.80. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 08.04.80 (53) УДК 681. .3(088.8) по делам изобретений и OTKpblrkll

А. В . Гусев, В. Н. Ахметов, М. П. Цветков и В. С. Лазебный (72) А вторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ. КООРДИНАТ, Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в спепиалиэированных .вычислительных средствах информапионно-иэмирительных систем и

5 в радиоэлек IpoHHblx устройствах.

В настоящее время при решении ряда задач управления и измерения возникает необходимость в переносе начала координат. Эта операпия, например, применяеч ся в тех случаях, когда необходимо учесть расстояние от прибора, измеряю щего местоположение объекта, до исполнительного устройства, в точку стояния которого перенесено начало новых координатных осей. Задача определения координат объекта относительно исполнительного устройства по известным координатам объекта относительно измерительного устройства сводится к решению косоугольного треугольника АВС, где A - точка стояния прибора, измеряющего координаты объекта;  — точка стояния исполнительного устройства; С вЂ” точка, в

2 которой находится объект в данный момент времени..

С точкой стояния А измерительного йрибора связана некоторая неподвижная система координат Цо1, начало которой совпадает с точкой A. Местоположение объекта С на плоскости относительно точки стояния А измерительного прибора определяется координатами: дальностью D. (отрезок АС) и углом g между осью 0 ) и отрезком AC.

При этом известны расстояние R между точками сгояния измерительного прибора и исполнительного устройства (отрезок AB) и угол Л между осью or) и отрезком AB. При этом .косоугольный трехугольник ABC задан следующими элементами двумя известными сторонами

AB и АС соответственно равными R u

9, и углом между ними, равным d f -Õ.

Задача сводится к определению стороны

ВС и угла р, между сторонами АВ и ВС.

C этой пвлью производят перенос координат из точки А в точку В, сохраняя

726834 l5

3 неизменным направление осей о и 0I), получают вспомогательную систему координат о„ ) . Решение косоугольного ф треугольника ABC сводится к преобразованию его в прямоугольный треугольник ,АВС, катеты которого находят по извесч ной гипотенузе (дальность|) ) и углу. между сторонами AB и АС, равному . о(= (() — Л)

АВ= D -сОесФВС= D »N . (1)

Тогда в прямоугольном треугольнике

ВВС имеет место

ВС Э.зЪ сФ., BB = 9. соэ @ - Р, (2) откуда гипотенуза ВС в прямоугольном

) треугольнике ВВС равна

1 ,Bc )g Р = (grind) + (усово -R)) 4

Недостатками такого устройства являюч ся большие затраты оборудования и слож-. ность организации структуры.

Белью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, два блока умножения, генератор, два сумматора, первый счетчик, tO узел сдвига и элемент И, введены две схемы давления, второй счетчик, эле-. мент ИЛИ. Первый выход генератора соединен с первыми входами HBpBbIK счетчика и схемы сравнения, выход которой соединен с первыми. входами элемента И и блока управления, вторые входы которых соединены с выходами первого блока умножения, первый и второй входы которого соединены cQ вторым и чретьим вы20

45 (3} а угол между сторонами ВС и ВВ равен8 =ar cog —,=о с у (4) Ь C ЭЫт о< искомый угол при этом равен:

Для получения неизвестных элементов косоугольного треугольника необходимо произвести преобразование координат в два этапа: — разложение дистанции 9,,как полярного" вбктора, на две ортогональные сос-тавляющие в соответствии с формулами (1 )4 по полученным прямоугольным составляющим определить величину и положение стороны ВС, т. е. произвести обратное преобразование иэ прямоугольных координат в полярные с помощью формул (3) и (4).

Известно устройство Pl), содержащее сумматоры, счетчики, схему сравнения, блок управления, элемент И, ИЛИ и блок сдвига.Недостатками известного устройства являются большие затраты оборудования и недостаточное быстродействие.

Наиболее. близким по технической cymности к изобретению является .устройсч во Ц, содержащее блоки умножения, соединенные с сумматорами, соединенными со сдвигаюшими регисчч)ами, элементы И, соединенные со счетчиком и генератором и блок управления. ходами второго блока умножения. Первый и второй выходы последнего через элемент ИЛИ соединены с первым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом первого сумматора, второй и третий входы которого соединены с третьим и четвертым вьчходами второго блока умножения. Выход элемента И через второй счетчик соединен с четвертым входом первого сумматора, 1 третьим входом блока умножения и первым входом узла сдвига, первый выход которого соединен с четвертым входом второго блока умножения, пятый вход

1 которого соединен со вторым выходом узла сдвига и вторым входом второй схемы сравнения. Выходы блока управления соединены с первым и вторым входами второго сумматора, первый выход которого соединен со вторым входом узла сдвига и шестым входом второго блока умножения. Второй выход второго сумматора соединен с чретьим входом блока управления. Второй вход первой схемы сравнения, третьи входы первого блока умножения и второго сумматора являются входами устройства. Выходы первого сумматора и первого счетчика являются выходами усчройства.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит генератор 1, блок 2 управления, блоки 3, 4 умножения, сумматоры 5, 6, счетчики 7, 8, узел 9 сдвига, схемы 10, 11, сравнения, элемент ИЛИ 12 и элемент И 13.

Устройство работает следующим образом °

I

5 7265

Входная переменная и в виде параллельного двоичного кода поступает на входы блока 3, где производится умножение кода на синусоидальный и косинусоидальный число-импульсный код, подаваемый с информационных выходов генератора 1 на информационные входы блоков. умножения 3 и 4.

На выходах блока 3 получаются число-импульсные последовательности двух, 1О ортогональных составляющих переменной0

15 с ь т Йп

4 0

Х=И вы М где N число импульсов, равное значению аргумента 90;

Тт, — период следования тактовых импульсов.

Число-импульсная последовательность

Хл через элемент И 13, управляемый схемой 10, подается на счетный вход счетчика 8, Число-импульсная последовательность У через блок 2 подается на суммирующий или вычитающий вход сумматора 6 в зависимости от сигналов на выходе схемы 10 и знакового выхода указанного сумматора, в который заносится в начальный момент времени число М„, равное длине стороны АВ ко- зо соугольного треугольника АВС. Тактовые импульсы постоянной частоты от генератора 1 поступают на тактовый вход схемы 10, в который заносится в начальный момент времени число Ми, равное значе- З5 нию угла с . прямоугольного треугольника

А ВС.

В состав генератора 1 входит счетчик, который производит развертывание текущего угла (аргумента) путем счета так- 4о товых импульсов. Счетчик и схема срав-нения работают синхронно. Через промежуток времени То К Тт, что соответсч

2. вует моменту перехода схемы 10 через нуль, блок 2 и.элемент И 13 запирают- 45 ся сигналом схемы 10.

Таким образом, решаются уравнении системы (2) и образуются требуемые проекции: в счетчике 8. Х В оп Тт N® 50 в сумматоре 6 (с учетом начальной установки числа йр, ) Y=DcosT N -Й

На этом заканчивается первый этап решения задачи, в котором участвуют блок 3 генератор 1, схема 10 блок 2, счетчик 8, сумматор 6, элементы И 13.

Второй этап решения задачи начинается с того, что полученные проекции Х и Y в виде параллельного двоичного кода поотупают на вход узла 9, где происходит" сдвиг переменных Х и У влево до появления старшей значащей единицы в старшем разряде, наибольшей из входных переменных Х и У, причем, числа сдвигов переменных Х и Y одинаковые.

В состав узла 9 входят два односторонних сдвигателя кодов для каждой пе.ременной, которые управляются сигналами решающего блока. Последний определяет старшую значащую единицу кодов переменных Х и Y . После этого на выходе решающего блока формируется код числа сдвигов влево переменных Х и У., В результате сдвигатели кодов производят сдвиг влево переменных X и У на число, определенное решающим блоком, В результате старшая значащая единица наибольшей из переменных Х и Y появляется в старшем разряде. Так, например, если Х= 00001010, Y =00100110,. то на выходе блока сдвига 7 получим сдвинутые коды переменных Ха-00101000„

Ya= 10011000, т. е. Xa=X 2, Ya=. Y 2, где число сдвигов K= 2.

Далее. сдвинутые коды переменных поступают на Ха и Y а, где производится умножение указанных кодов на синусоидальный и конусоидальный числоимпульсный код, подаваемый с выходов генератора 1 на информационные входы блока 4

Генератор 1 вырабатывает коды синуса и косинуса, сдвинутые во времени один относительно другого в пределах тактового импульса Тт . На выходах бло. ка 4 получаем число-импульсные коды

Ха МьТт йп1 . и Уасоэ Tт И,„, которые через элемент ИЛИ 12 поступают на вход схемы ll, функцию которой выполняет вычитающий счетчик, в который заносится в начальный момент число, равное величине Ч а.

Через некоторое время Тл после начала счета, при выполнении условия

Х еой Т =Y cosNT, схема 11 устаа лт а лл навливается в нулевое положение и на . выходе вырабатывается сигнал, поступающий на входы остановки сумматора, 5 и счетчика 7.

Таким образом, на счетчике 7 за время счета Т накапливается число им( пульсов И„Т/Т,.равное углу (Э=сп д /Х.

Коды переменных Х и Y подаются на группы входов X и У блока 4, где выра7 7 батываются число-импульсные коды

Х сов Тт М„, и Ч щ Ттй, поступающие на входы сумматора 5, куда в начальный момент заносится величина, равная X. При этом код произведения Хсо Т и по+ даетса- на вход вычитания, а Fод произведения Уз rjT, й„; - -на вход сложения, При поступлении сигнала остановки с выхода схемы ll на вход остановки сумматора 5 на разрядных выходах последнего получают величину XcosT„N„+, +цып Т,Nt равную значению искомой стороны ВС треугольника ABC. Максимальное значение угла, который может накапливать счетчик 7, равно 90 . о

Изобретение позволяет получить более простую структуру устройства, за счет уменьшения числа логических элементов, необходимых для выполнейия логических и управляющих операпий, а так" же, число различных типовых узлов пифровой техники, и упростить связи между блоками.

Формул а изобретения!

Устройство для преобразования координат, содержащее блок управлейия, два блока умножения, генератор, два сумматора, первый счетчик, узел сдвига, элементИ, отличающееся тем, что, с иелью упрощения устройства, в не гО -введены две схемы сравйения, второй счетчик, элемент ИЛИ, причем, первый выход генератора соединен с первыми входами первых счетчика и схемы сравцения, выход которой соединен с первыми входами элемента И и блока управления, вторые входы которых соединены с выходами первого блока умножения, пер26534 8 вый и второй входы которого соединены со вторым и третьим выходами генератора и первым и вторым входами второ« го блока умножения, первый и второй входы которого через элемент ИЛИ соединены с пе.рвым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом первого сумматора, второй

10 и третий входы которого соединены с третьим и четвертым выходами второго блока умножения, выход элемента И 4ерез второй счетчик соединен с четвертым входом первого сумматора третьим

15 входом второго блока умножения и первым входом узла сдвига, первый вы on которого соединен с четвертым входом второго блока умножения, пятый вход которого соединен со вторым выходом

20 узла сдвига и вторым входом второй схе мы сравнения, выходы блока управления соединены с первым и вторым входами второго сумматора, первый выход которого соединен со вторым входом узла сдвига и шестым входом второго блока умножения; второй выход второго сумматора соединен с третьим входом блока управления, второй вход первой схемы сравнения, третьи входы первого блока умножения и второго сумматора являются вхо дами устройства, выход первого сумматора и первого счетчика являются выходами устройства.

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 474811, кл. G 06 F 15/34, 1972.

° 2. А вторское свидетельство СССР

40 ¹ 446063, кл. 5 06 F 15/34, 1973 (прототип ) .

Составитель А. Гусев

Редактор Л, Утехина ТехредС,Мигай Корректор N. нигула

Заказ 675/43 Тираж 751 Подписное

uH mnV Гоудрстннож KoM a CCCV по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Уиа.ород, ул. Проектная, 4