УСТРОЙСТВО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ПРАВИЛАМ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТА Российский патент 1997 года по МПК G09B9/04 G09B19/04 G06G7/76 

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для обучения правилам дорожного движения.

Известно устройство для изучения правил движения транспорта на перекрестках, содержащее панель, на которой расположена карта с изображением условий задачи, макеты транспортных средств, ручки управления для ввода условий задачи и ввода ответа учащегося, на обратной стороне панели расположена логическая схема [1]
Однако устройство имеет недостаточный объем информации для процесса обучения.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) предлагаемому устройству моделирования дорожного движения для обучения правилам движения транспорта является устройство для обучения правилам движения транспорта на регулируемых перекрестках [2] содержащее распределитель вариантов движения, выход которого через блок коммутации подключен к первому входу задатчика вариантов движения, выход которого соединен с входом блока индикации.

Недостатком данного устройства является недостаточный объем информации и отсутствии возможности оперативного изменения дорожной обстановки в процессе обучения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для повышения наглядности обучения и расширения дидактических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее распределитель вариантов движения, блок коммутации и блок индикации введены блок ввода данных, блок контроля данных, блок моделирования движения динамических объектов, первый и второй блоки памяти, схема сравнения, причем выход блока распределения вариантов движения и первый выход блока данных соединены с входом блока контроля данных, первый выход которого соединен с первым входом блока индикации, а второй с входом блока коммутации, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и с входами первого и второго блоков памяти, выход первого блока памяти соединен со вторым входом блока индикации и с первым входом блока моделирования движения динамических объектов, второй вход схемы сравнения соединен с выходом второго блока памяти, выход схемы сравнения соединен со вторым входом блока моделирования движения динамических объектов, третий вход которого соединен со вторым выходом блока ввода данных, а выход блока моделирования движения динамических объектов соединен с третьим входом блока индикации.

Введение отличительных признаков позволило для выбранного вида перекрестка создавать любую дорожную ситуацию, задавать движение транспортным средствам, создавать дорожные знаки и разметку полос, вводить любые виды транспорта, а также наглядно моделировать сложившуюся ситуацию в динамике с точки зрения правильности принятия решения.

Для пояснения изобретения ниже приводится описание, показывающее в качестве примера вариант реализации устройства со ссылкой на прилагаемые рисунки на которых изображены:
фиг.1 функциональная схема устройства,
фиг.2 пример исполнения блоков контроля данных,
фиг.3 пример исполнения блока моделирования движения динамических объектов.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит блок 1 ввода данных, блок 2 контроля данных, блок 3 коммутации, первый блок 4 памяти, блок 5 моделирования движения динамических объектов, блок 6 индикации, второй блок 7 памяти, схему сравнения 8 и блок 9 распределения вариантов движения, причем первый выход блока 1 ввода данных и выход блока 9 распределения вариантов движения соединены с входом блока 2 контроля данных, первый выход которого соединен с первым входом блока 6 индикации, а второй выход с входом блока 3 коммутации, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения 8 и с входами первого 4 и второго 7 блоков памяти, выход первого блока 4 памяти соединен со вторым входом блока 6 индикации и с первым входом блока 5 моделирования движения динамических объектов, второй вход схемы сравнения 8 соединен с выходом второго блока 7 памяти, а выход схемы сравнения 8 соединен со вторым входом блока 5 моделирования движения динамических объектов, третий вход которого соединен со вторым выходом блока 1 ввода данных, а выход блока 5 моделирования движения динамических объектов соединен с третьим входом блока 6 индикации.

Блок 1 ввода данных предназначен для ввода в устройство кодов и параметров выбираемых оператором образов (видов транспорта и их параметров, видов знаков, видов разметок и препятствий и т.п.), а также сигнала для включения движения объектов (транспортных средств).

Блок 2 контроля данных осуществляет контроль правильности введенных данных (соответствии введенных кодов данных и их параметров).

Блок 3 коммутации осуществляет коммутацию введенной информации в зависимости от кода введенного образа с первым 4 и вторым 7 блоками памяти и схемой сравнения 8.

Блок 4 памяти предназначен для хранения образов информации по видам транспорта, типам перекрестов, разметок полос, препятствий, дорожных знаков и т.п.

Блок 5 моделирования движения динамических объектов организует вычислительный процесс для отображения динамической информации на блоке индикации (движение транспорта).

Блок 6 индикации предназначен для визуального отображения статической и динамической информации (координатно-знаковый индикатор).

Блок 7 памяти предназначен для хранения кодов стандартных ситуаций разводки транспорта.

Схема сравнения 8 предназначена для сравнения кодов стандартных ситуаций разводки транспорта с кодами разводки транспорта, введенной с пульта ввода.

Блок 9 распределения вариантов движения предназначен для выбора видов перекрестков (может быть структурно выполнен в одном блоке с блоком 1 ввода данных).

Устройство работает следующим образом.

Оператор с помощью блока 9 распределения вариантов движения осуществляет ввод кода выбираемого вида перекрестка и его параметров. В блоке 2 контроля данных введенные значения кодов сравниваются с возможными и вырабатывается сигнал, который в случае неправильно введенных данных поступает с первого выхода блока 2 контроля данных на первый вход блока 6 индикации, где отображается код введенного перекрестка. В этом случае ввод данных необходимо повторить. В противном случае введенная информация с помощью блока 3 коммутации соединяется с соответствующими сегментами первого 4 и второго 7 блоков памяти.

В первом блоке 4 памяти выбирается информация в соответствии с введенным кодом вида перекрестка и поступает на второй вход блока 6 индикации для отображения статической информации (вида перекрестка). Затем оператор последовательно вводит с блока 1 ввода данных (если это необходимо) коды вида транспорта, знаков, разметку полос, вид помех, последовательность разводки транспорта и т. п. которые последовательно проходят контроль в блоке 2 контроля данных, аналогично контролю кодов видов перекрестков. Введенная информация с помощью блока 3 коммутации соединяется с соответствующими сегментами первого 4 и второго 7 блоков памяти и первым входом схемы сравнения 8. С первого блока 4 памяти считывается статическая информация, которая поступает на блок 6 индикации и одновременно на первый вход блока 5 моделирования движения динамических объектов (код вида транспорта, код направления движения, начальные координаты местоположения, скорость, код вида перекрестка). Код вида транспорта поступает также на вход второго блока 7 памяти. Коды последовательности разводки транспорта поступают на первый вход схемы сравнения 8. Со второго блока 7 памяти на второй вход схемы сравнения 8 (в соответствии с введенными кодами вида перекрестка и вида транспорта) поступает последовательность кодов стандартной разводки транспорта. Если введенный порядок разводки транспорта не соответствует стандартному, то в схеме сравнения 8 вырабатывается сигнал, поступающий на второй вход блока 5 моделирования движения динамических объектов.

После ввода всей статической информации и если на блоке 6 индикации нет сообщений о неверно введенных данных, то оператор командой "пуск", вводимой с блока 1 ввода данных инициирует запуск вычислительного процесса движения динамических объектов. Этот сигнал с блока 1 ввода данных поступает на третий вход блока 5 моделирования движения динамических объектов. С выхода блока 5 моделирования движения динамических объектов динамическая информация о состоянии транспортных средств (их перемещение по индикатору новые координаты местоположения) и, в случае ошибки в порядке разводки транспортных средств, признак ошибки (круг с красным крестом накладываемый на аварийные объекты) поступают на третий вход блока 6 индикации для их отображения. Темп выдачи динамической информации задается генератором импульсов, который находится в блоке 5 моделирования движения динамических объектов.

Указанные блоки и узлы могут быть выполнены на известных элементах цифровой техники.

Блок 1 ввода данных и блок 9 распределения вариантов движения представляют собой стандартные пульты ввода цифровой информации.

Блок 2 контроля данных (фиг.2) может состоять из двух регистров 10 и 11, дешифратора 12, узла памяти 13, схемы сравнения 13, блока элементов И 15 и блока ключей 16.

С выхода блока 1 ввода данных или блока 9 распределения вариантов движения (фиг. 1) поступает информация на вход блока 2 контроля данных (фиг.2). Причем на регистр 10 поступает код вводимых данных, а на регистр 11 сами данные. С выхода регистра 10 код данных поступает на дешифратор 12, который в соответствии с введенным кодом подключает необходимый сектор узла памяти 13, в котором предварительно записан стандартный набор данных, закрепленный за конкретным кодом. С узла памяти 13 стандартный набор данных поступает на первый вход схемы сравнения 14, на второй вход которого поступают данные с регистра 11. В случае правильно введенных данных сигнал, вырабатываемый в схеме сравнения 14, открывает блок ключей 16 и информация с обоих регистров 10 и 11 поступает на второй выход блока 2 контроля данных для дальнейшей обработки. В случае ошибки при вводе данных сигнал, вырабатываемый в схеме сравнения 14, поступает на второй вход блока элементов И 15, на первый вход которого поступает код введенных данных и код данных, при котором осуществлен неправильный набор данных, поступает на первый выход блока 2 контроля данных для отображения в дальнейшем на блоке 6 индикации.

Блок 5 моделирования движения динамических объектов (фиг.3) может состоять из 9 регистров памяти (с 17 по 25), двух датчиков текущего времени (26, 27), генератора импульсов 28, блока памяти 29, двух узлов памяти (30, 31), четырех сумматоров (с 32 по 35), четырех умножителей (с 36 по 39), двух вычитателей (40, 41), восьми ключей (с 42 по 49), элемента И 50, двух блоков ключей (51, 52), блока сравнения 53, схемы сравнения 54, элемента сравнения 55.

Блок 5 моделирования движения динамических объектов работает следующим образом.

Блоки ключей 51 и 52 находятся в открытом состоянии. На вход 1 блока 5 моделирования движения динамических объектов с выхода блока 4 памяти (фиг.1) поступают следующие данные: код выбранного направления движения транспорта (K_н), код вида перекрестка (K_п), координаты начального местоположения транспорта (X_н, Y_н) и составляющие скорости транспорта (V_х, V_y), код вида транспорта (K_т), которые записываются соответственно в семь регистров памяти с 17 по 23 (фиг.3).

На вход 2 блока моделирования движения динамических объектов поступает сигнал, если он выработан в схеме сравнения 8 (фиг.1) об ошибке в предполагаемой разводке транспортных средств.

На вход 3 блока моделирования движения динамических объектов поступает сигнал с блока 1 ввода данных (фиг.1), запускающий генератор импульсов 28 и первый датчик текущего времени 26 (фиг.3).

Генератор импульсов 28 периодически опрашивает первый датчик текущего времени 26 и текущее время (T_тек) регулярно обновляется и поступает на первые входы умножителей 36 и 37, на вторые входы которых соответственно также с темпом поступления сигналов с генератора импульсов 28 поступает информация с регистров памяти 21 и 22 (V_x, V_y).

С выходов умножителей 36 и 37 сигналы, соответствующие приращениям пути (D_x V_x * T_тек, D_y V_y * T_тек), проходимого динамическим объектом по координатам Х и Y, поступают соответственно на первые входы сумматоров 32 и 33, на вторые входы которых поступают начальные значения координат местоположения динамических объектов (транспортных средств) X_н и Y_н с регистров 19 и 20 соответственно также с темпом работы генератора импульсов 28. С выходов сумматоров 32 и 33 текущие значения координат динамических объектов (X_тек X_н + D_x, Y_тек Y_н + D_y) с темпом работы генератора импульсов 28 поступают на входы блока 53 сравнения, на регистр 24 (X_тек) и регистр 25 (Y_тек), а затем с темпом обновления информации в генераторе импульсов 28 выдаются на выход блока 5 моделирования движения динамических объектов через блоки ключей 51 и 52. С этим же темпом выдается и код вида транспорта с регистров 23.

Выход регистров 24 (X_тек), кроме того, соединен с первыми входами сумматора 34 и вычитателя 40, а выход регистра 25 (Y_тек) с первыми входами сумматора 35 и вычитателя 41. В блоке сравнения 53 производится сравнение значений текущих координат объекта (X_тек, Y_тек) с координатами центра перекрестка (X_ц, Y_ц), поступившими с темпом обновления информации в генераторе импульсов 28 с блока памяти 29, входом которого является сигнал, соответствующий коду перекрестка, поступающий с тем же темпом с регистра 18. При достижении равенства значений (при совпадении координат, т.е. при достижении динамическим объектом центра перекрестка) в блоке сравнения 53 вырабатывается сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 42 и открывающий его, запускающий второй датчик текущего времени 27, поступающий на управляющий вход блока ключей 51 и закрывающий его и поступающий на первый вход элемента И 50. Это связано с тем, что при достижении динамическим объектом центра перекрестка должна реализовываться разводка транспортных средств, введенная оператором, и динамический объект должен изменять свое движение в соответствии с введенным направлением.

Приращение координат динамических объектов D_x1, D_y1 после прохождения ими центра перекрестка получаются на выходах умножителей 38 и 39 (которые реализуют выражение V_x * T_тек1 D_x1, V_y * T_тек1 D_y1, где T_тек1 текущее значение времени после прохождения перекрестка, получаемое со второго датчика текущего времени 27, который запускается после прохождения динамическим объектом центра перекрестка, а V_x, V_y составляющие скорости, получаемые соответственно с регистров памяти 21 и 22).

Затем в зависимости от выбранного оператором направления движения транспортного средства (значение которого считывания с регистра 17 на вход схемы сравнения 54) в схеме сравнения 54 вырабатывается сигнал, который открывает ключи 48, 49, 45, 47 (если транспортное средство повернуло направо или продолжает движение вверх по экрану) или ключи 48, 49, 44, 46 (если транспортное средство повернуло налево или развернулось на 180^o). Вновь полученные координаты транспортного средства (X_тек X_цп ± D_x1, Y_тек Y_цп ± D_y1, где X_цп, Y_цп1 значения координат динамического объекта на момент прохождения им центра перекрестка, полученные с регистров 24 и 25 соответственно, поступают на блок ключей 52, который в нормальном состоянии открыт и, таким образом, координаты динамического объекта с темпом обновления информации, задаваемого тактовым генератором импульсов 28, поступают на выход блока 5 моделирования движения динамического объекта.

В случае наличия сигнала на входе 2 блока 5 моделирования движения динамического объекта, который поступает на второй вход элемента И 50 и после прохождения транспортным средством центра перекрестка (наличие сигнала на первом входе элемента И 50) в элементе И 50 вырабатывается сигнал, открывающий ключ 43 и код знака ошибки (красный крест в круге) поступает с узла памяти 31 через блок ключей 52 на выход блока 5 моделирования движения динамического объекта.

Узел памяти 30 предназначен для хранения максимального значения времени отображения динамического объекта после прохождения им перекрестка, которое периодически (с темпом действия генератора импульсов) сравнивается в элементе сравнения 55 с текущим временем второго датчика текущего времени 27, запущенного после прохождения динамическим объектом перекрестка.

При достижении равенства этих значений вырабатывается сигнал, поступающий на управляющий вход ключей 52 и закрывающий его. На этом работа блока 5 моделирования движения динамического объекта заканчивается.

Остальные элементы и блоки являются стандартными, известными в цифровой технике и могут быть выполнены, например, на элементах серии К-155.

Применение предлагаемого устройства позволяет из набора стандартных элементов и образов создавать разнообразные дорожные ситуации с различными видами транспорта и иметь полный набор всех стандартных ситуаций и их разводки согласно требований "Правил дорожного движения", позволяющий значительно повысить функциональные возможности устройства и расширить его дидактические возможности.

Предлагаемое устройство может быть использовано для обучения правилам дорожного движения. Цель изобретения - расширение функциональных и дидактических возможностей. Устройство содержит блок 1 ввода данных, блок 2 контроля данных, блок 3 коммутации, первый блок 4 памяти, блок 5 моделирования движения динамических объектов, второй блок 7 памяти, схему сравнения 8 и блок 9 распределения вариантов движения. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство моделирования дорожного движения для обучения правилам движения транспорта, содержащее блок распределения вариантов движения, блок коммутации и блок индикации, отличающееся тем, что в него введены блок ввода данных, блок контроля данных, блок моделирования движения динамических объектов, первый и второй блоки памяти, схема сравнения, причем выход блока распределения вариантов движения и первый выход блока ввода данных соединены с входом блока контроля данных, первый выход которого соединен с первым входом блока индикации, а второй с входом блока коммутации, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и с входами первого и второго блоков памяти, выход первого блока памяти соединен с вторым входом блока индикации и с первью входом блока моделирования движения динамических объектов, второй вход схемы сравнения соединен с выходом второго блока памяти, выход схемы сравнения соединен с вторым входом блока моделирования движения динамических объектов, третий вход которого соединен с вторым выходом блока ввода данных, а выход блока моделирования динамических объектов соединен с третьим входом блока индикации. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля данных состоит из двух регистров памяти, дешифратора, узла памяти, схемы сравнения, блока элементов И и блока ключей, причем входы регистров памяти являются входом блока контроля данных, выход первого регистра памяти соединен с входом дешифратора, первым входом блока элементов И и первым информационным входом блока ключей, выход дешифратора соединен с входом узла памяти, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом второго регистра памяти и вторым информационным входом блока ключей, управляющий вход которого соединен с первым выходом схемы сравнения, второй выход которой соединен с вторым входом блока элементов И, выход которого является первым выходом блока контроля данных, а выход блока ключей является вторым выходом блока контроля данных. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок моделирования движения динамических объектов состоит из девяти регистров памяти, двух датчиков текущего времени, генератора импульсов, блока памяти, двух узлов памяти, четырех сумматоров, четырех умножителей, двух вычитателей, восьми ключей, элемента И, двух блоков ключей, блока сравнения, схемы сравнения и элемента сравнения, причем входы регистров памяти с первого по седьмой соединены с первым входом блока моделирования движения динамических объектов, второй вход которого соединен с первым входом элемента И, а третий вход соединен с входом генератора импульсов и входом первого датчика текущего времени, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей, вторые входы которых соединены одновременно с выходами двух регистров памяти и с первыми входами третьего и четвертого умножителей, вторые входы которых соединены одновременно с выходом второго датчика текущего времени и с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к первому узлу памяти, а выход элемента сравнения соединен с управляющим входом первого блока ключей, информационные входы которого соединены соответственно с выходом третьего регистра памяти, с выходами второго блока ключей, с выходами попарно соединенных первого и второго, третьего и четвертого ключей, с выходом пятого ключа, информационный вход которого подключен к выходу второго узла памяти, а управляющий вход пятого ключа подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен одновременно с выходом блока сравнения, с управляющим входом шестого ключа, первым входом второго датчика текущего времени и управляющим входом второго блока ключей, информационные входы которого соединены одновременно с выходами восьмого и девятого регистров памяти и первыми входами соответственно третьего и четвертого сумматоров и первого и второго вычитателей, вторые входы которых соответственно соединены с выходами седьмого и восьмого ключей, входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого умножителей, выходы третьего и четвертого сумматоров и первого и второго вычитателей соединены соответственно с информационными входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого, седьмого и восьмого ключей соединены с выходом схемы сравнения, вход которой соединен с выходом четвертого регистра памяти, входы восьмого и девятого регистров памяти соединены одновременно с выходами первого и второго сумматоров и первым и вторым входами блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом блока памяти, вход которого соединен с выходом пятого регистра памяти, первые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с выходами шестого и седьмого регистров памяти, а вторые входы первого и второго сумматоров соединены с выходами первого и второго умножителей, выход первого блока ключей является выходом блока моделирования движения динамических объектов, второй вход второго датчика текущего времени соединен с выходом шестого ключа, информационный вход которого соединен одновременно с выходом генератора импульсов и вторым входом первого датчика текущего времени.