Устройство для измерения пути и линейной скорости объекта Советский патент 1984 года по МПК G01P3/68 G01C22/02 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использованю для навигации подвижных объектов. По осиовяому авт.св. № 402803 известно устройство для измерения пути и линейной скорости объекта, представляющее собой корреляционный измеритель скорости, содержащее два усилителя-ограничителя, фотоэлектрические датчики, подключенные ко входам двухканального полярного корреля тора, счетчик числа, четыре схемы И, две схемы совпадения разности, два триггера, причем входы первой и трет ей схем И подключены к первому, а второй и четвертый - ко второму усил телям-ограничителям, выходы которых соответственно подключены также к первой схеме совпадения разности и первому входу триггера и ко второй схеме совпадения разности и второму входу триггера, выход последнего через указанные схемы совпадения разности связан с входами триггера знака, причем первый выход триггера знака связан с первой и второй, а второй - с третьей и четвертой схемами И, выходы первой и четвертой из которых соединены с первым, а выходы второй и третьей - с вторым входо коррелятора цП. Недостатком устройства является его низкая точность. Цель изобретения - повышение точности измерения скорости и пройденно го пути за счет усреднения результатов измерения скорости и исключения ошибок при обгонах и встречном движении. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения скорости и пройденного пути дополнительно снабжено вторым корреляционным изме рителем скорости, аналогичным первом двумя преобразователя частоты первого и второго каналов,мультивибрато ром, первым и вторым ключами усреднителя частоты, схемой РШИ, ключом усредненной частоты и ключом механического датчика скорости, дополнительной схемой И, схемой НЕ И механическим датчиком скорости, при этом выход схемы совпадения положительного знака скорости первого корреляционного канала подключен к первому входу преобразователя разностной час тоты первого канала, а также через первый ключ усреднителя частоты, .первый вход схемы ИЛИ, ключ усреднен ной частоты - к первому входу счетчика числа, который через ключ меха-f нического датчика скорости подсоеди,нен с выходу механического датчика скорости, который соединен с вторыми входами обоих преобразователей частоты, выход преобразователя частоты первого канала подключен к первому входу схемы И и к первому запирающему входу мультивибратора, первый вход которого соединен с коммутирующим входом первого ключа усреднителя частоты, второй выход - с коммутирующим входом второго ключа.усреднителя частоты, третий нькод - с вторым входом схемы ИЛИ, а выход преобразователя частоты второго канала соединен с вторым запирающим входом мультивибратора и вторым входом схемы И, выход которой подключен непосредственно к коммутирующему входу ключа усредненной частоты и через схему НЕ - к коммутирующему входу ключа механического датчика скорости, а выход корреляционного измерителя второго канала соединен с первым входом второго преобразователя частоты второго канала и через второй ключ усреднителя частоты с третьим входом схемы ИЛИ. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 2, коррелятор 3, включающий схемы совпадения 4-6, усредняющую схему 7, регистр сдвига 8 и генератор тактовых импульсов 9, схемы И 10-13, триггер 14, схемы совпадения разности 15 и 16, триггер знака 17, а также две схемы совпадения 18 и 19, подключенные ко входам реверсивного счетчика 20 числа, пропорционального пройденному пути. Элементы 1-18 образуют канал измерения положительного знака скорости. В устройство дополнительно введены первый 21 и второй 22 ключи усреднителя частоты, схема HJffl 23, мультивибратор 24, ключ усредненной частоты 25, механический датчик скорости 26, преобразователи разностной частоты 27 и 28, схема И 29, схема НЕ 30, ключ механического датчика скорости 31 и второй корреляционный канал 32, содержащий элементы 1 -18 , аналогичные nepBohfy каналу. Устройство работает следук 111им образом. На усилители-ограничители 1 и 2 поступают сигналы с радио- или фотоэлектрических датчиков Х и (t). Xj U(t-f) соответственно. На их выходах формируются сигнум-сигналы 1 ЯГ 1 2 5 2 Р движении вперед, т.е. положительной скорости -у через схему И 10, а через схему И 11 поступают на вход полярного коррелятора 3, Схема совпадения 4 осуществляет дискретизацию поступающего на него сигнум-сигнала, после чего он преоб разуется в пачку импульсов, которая продвигается через регистр сдвига 8 токтовыми импульсами. Время задержки равно произведению периода следования тактовых импульсов на число яче регистра f Т t .На схему со падений 5 поступает задержанный регистром сигнал il, и сигнум-сигнал jj. Если время задержки равно време транспортного запаздывания, то сигналы совпадают по времени. Дпя повьшения точности измерения использована дифференциальная схема коррелятора, образованного схемами совпадений 5 и 6. Усредняющая схема 7 вырабатывает сигнал, который упра ляет частотой генератора тактовых импульсов 9. Так как величина транс портного запаздывания сигналов одно значно связана со скоростью движени аналогом скорости является частота следования тактовых импульсов. Особенностью схемы данного устройства является то, что она измеря ет и отрицательные скорости, т.е. при движении объекта назад, когда X, и (t - г), Xj и (t). Для этой цели между выходами усилителей ограничителей 1 и 2 и входами корре лятора включены четьфе схемы И 10 13. Они коммутируют цепи так, что опережающий сигнал U(i) всегда поступает на регистр сдвига, где и держивается по времени. Указанные схемы управляются элементами 1А - t Триггер 14 опрокидывается передними фронтами сигнум-сигналов, поступающих с усилителей-ограничителей 1 и 2, и на своем выходе формирует импульс . разности сигнум-сигналов. При положительной скорости этот сигнал имеет вид: U(i)-5i 5nU{t-t;l 9 n U(t| , а при отрицательной U(t-t|-si.n U( (1(- Разностный сигнал поступает на схемы совпадения разности 15 и 16. При положительной скорости происходит совпадение первого сигнум-сигнала с разностным в схеме 15. На первый вход триггера знака 17 поступает сигнал, а выходное напряжение, снимаемое с первого выхода, oткpывaet схемы И 10 и 11. При отрицательной скорости, т.е. движении назад, происходит совпадение второго сигнумсигнала с разностным в схеме 16, на второй вход триггера 17 подается сигнал, в результате чего он опрокидывается. Напряжение, снимаемое с его второго выхода, открывает схемы И 12 и 13. Одновременно триггер знака 17 управляет схемами совпадений 18 и 19. Схема 19 совпадений отрицательного знака скорости 19 подключаетгенератор тактовых импульсов к реверсивному входу счетчика 20, интегрирующему скорость. Схема совпадения положительного знака скорости 18 подключает этот генератор тактовых импульсов ко входу первого ключа 21 усреднения частоты. Дпя повышения точности измерения скорости и пройденного пути в устройство введен второй корреляционный измеритель скорости 32. В его состав входят элементы 1 - 18 , аналогичные 1 - 18 в первом канале. Измерители вместе с датчиками сигналов устанавливаются с левого и правого борта подвижного объекта по отдельности. Повышение точности обеспечивается за счет усреднения результатов измерения двух независимых корреляционных каналов. С этой целью сигнал с генератора тактовой частоты второго канала подается на второй ключ 22 усреднителя частоты. Ключи открываются поочередно прямоугольными импульсами мультивибратора 2А. В результате на общем йыходе схемы ИЛИ, к которой подключены ключи 21 и 22 образуется сигнал со средней частотой повторения импульсов «ср-Ч 1 2)/ где 1 и 2 частоты повторений импульсов на выходе первого и второго каналов измерения скорости соответственно. Через схему ИЛИ 23 и нормально открытый ключ усредненной частоты 25 сигнал поступает на прямой вход реверсивного счетчика импульсов 20, который накапливает импульсы средней частоты ср При обгоне попутных транспортных средств изменяется относительная скорость и тактовая частота измерителя скорости 32, установленного с правого борта. В этом члучае для измерения скорости используется тактовая частота измерителя скорости первого канала 1-18, установленного с левого борта. С этой целью от механического датчика скорости 26 подается сигнал на входы преобразователей частоты 27 и 28. Он представляет собой последовательность импульсов, следующих с частотой цд , близкой к тактовой частоте корреляционных каналов. Преобразователь частоты второго канала 27 вырабатьго ет управляющий сигнал, пропорционал ный разностной частоте Uy,p 2 - I Этот сигнал прерывает колеба ния мультивибратора 24 и устанавлива ет его в состояние, при котором от-крыт ключ 21 усреднителя частоты. В результате к прямому входу накопительного счетчика подключается левый По ходу движения корреляционн 1й кан измерения скорости. При встречном движении изменяетс относительная скорость и тактовая 26 частота в первом корреляционном канале. На выходе преобразователя частоты первого канала 28 формируется управляющий сигнал. Он прерьшает колебания автогенератора и устанавливает его в состояние, при котором открыт второй ключ 22 усреднителя частоты. Тактовые импульсы с генератора тактовой частоты 18 второго канала 32 через ключ схемы ИЛИ усредненной частоты 25 поступают на прямой вход накопительного счетчика 20. При одновременном обгоне и встречном движении счисление пройденного пути производится с помощью механического датчика скорости 26. Управляю-щие сигналы формируются на выходах преобразователей частоты 27 и 28. Они поступают на входы схемы И 29. Сигналом совпадения закрьшается ключ усредненной частоты 25, а инвертированным сигналом с помощью схемы НЕ 30 открьшается ключ 31 механического датчика скорости. В результате механический датчик скорости через ключ 31 подключается к прямому входу счетчика 20. Предложенный корреляционный измеритель пути и линейной скорости позволяет повысить точность по сравнению с механическими датчиками скорости в 5 раз.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУТИ И ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА по авт. св. ff 402803, отличающее с я. тем, что, с целью повышения точности за счет усреднения результатов измерения скорости и исключе- . ния ошибок при обгонах и встречном движении, оно снабжено вторым корре- ляционным измерителем скорости, аналогичным первому, двумя преобразователями частоты первого и второго каналов, мультивибратором, первым и вторым ключами усреднителя частоты, схемой ИЛИ, ключом усредненной частоты и ключом механического датчика скорости, дополнительной схемой И, схемой НЕ и механическим датчиком скорости, при этом выход схемы совпадения положительного знака скорости первого корреляционного канала подключен к первому входу преобразователя разностной частоты первого канала, а также через первый ключ усреднителя частоты, первый вход схемы ИЛИ, ключ усредненной частоты - к прямому входу счетчика .числа, который через ключ механического датчика скорости подсоединен к выхо ду механического датчика скорости, который соединен с вторыми входами обоих преобразователей разностной частоты, выход преобразователя частоты первого канала подключен к первому входу схемы И и к первому запирающему входу мультивибратора, первый выход которого соединен с коммутирующим входом первого ключа усреднителя частоты, второй выход - с коммутирующим входом второго ключа усреднителя частоты, третий выход - с (Л вторым входом схемы ИЛИ, а выход .преобразователя частоты второго канала соединен с вторым запирающим вхоДО.М мультивибратора и вторым входом ;схемы И, выход которой подключен не,посредственно к коммутирующему входу ключа усредненной частоты и через схему НЕ - к коммутирующему входу сх ключа механического датчика скоросоэ ти, а выход корреляционного измериОд теля второго канала соединен с пер- , IN9 вым входом второго преобразователя частоты второго канала и через второй ключ усреднителя частоты к третьему входу схемы ИЛИ.