Автопрокладчик пути судна на карте Советский патент 1992 года по МПК G06F15/50 G01P3/64 

Изобретение относится к вычислительной и навигационной технике и может быть, использовано для решения задачи непрерывной автоматической прокладки пути судна на карте.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 представлена структурная схема автопрокладчика; на фиг.2 - схема устройства ввода навигационных параметров; на фиг.З - алгоритм функционирования вычислительного устрой- ,ства 2; на фиг.4 - временные диаграммы работы блока трансляции; на фиг.5 схема устройства контроля и преобра-

зования координат , на фиг. 6 - алгоритм работы второго вычислительного устройстваJ на фиг.7 - схема устрой- ства коммутации магистралейЈ на фиг.8 - форматы слов.

Автопрокладчик содержит устройство 1 ввода навигационных параметров (УВНП), первое вычислительное устройство 2 (ВУ 1), магистраль 3, блок 4 трансляции (БТР), устройство 5 контроля и преобразования координат (УКПК), порты 6 обмена информацией I группы между УВНП и первой магист- ралью (ПО 1) , порты 7 обмена информацией II группы между БТР и первой магистралью (ПО 2), второе вычислительное устройство 8 (ВУ 2), вторую магистраль 9, графопостроитель 10, уст- ройство 1.1 преобразования кодов (УПК) аналого-цифровой преобразователь 12 (АЦП), порть; 13 обмена информацией IV группы между графопостроителем и второй магистралью (ПО 4), порты 14 обмена информацией III группы между графопостроителем и второй магистралью (ПО 3), порты 15 обмена информацией V группы между ВУ 1 и ВУ 2 (ПОЗ) устройство 16 коммутацци магистрапей (УКН), порт 1-7 ввода режима работы (ПВР), клавиатуру,18, регистр 19, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 короткого импульса (ФКИ), элемент ИЛИ 22, элементы И 23 и 24, инвертор 25, регистр 26, дешифратор 27, схему 28 индикации, линии связи 29-32, блоки 33-43 алгоритма работы первого вычис. лительного блока, совокупность линий 44-48 связи, элементы И 49-51, эле- мент И 52, элементы ИЛИ 53 и 54, элементы ИЛИ 55-57, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 58 и.59, формирователи 60 и 61 короткого импульса, триггеры 62- 64, реверсивный счетчик 65, сдвигаю- щие регистры 66-69, информациейные входы 70т-74, адресные входы 75-80,

-сигнальный вход 81, информационные выходы 82-106, блоки 107-115 алгоритма работы второго вычислительного блока, элементы ИЛИ 116-118, элементы И 119-123, элементы И-НЕ 124-127, триггеры 128 и 129, формирователи 130 и 131 короткого импульса, схему 132 задержки, дешифратор 133 адреса, формирователь 134 сигнала выборки, шинные формирователи 135 и 136, регистры 137 и 138, линии 139-142 связи..

Автопрокладчик имеет два режима . работы: режим ввода исходных навигационных параметров и режим прокладки. К исходным навигационным параметрам относятся начальные координаты судна: Ср(0) , А(О) - масштаб Мгп карты главный по параллели и широта Срг(7 главная по параллели. Выбор режима автопрокладчика определяется состоянием сигнала выбора режима, проходящего с выхода графопостроителя через ПВР на магистраль 1.

В режиме ввода исходных навигаци- юнных параметров на магистраль 1 поступают последовательные коды, представляющие собой закодированные номера нажатых: клавиш наборного поля устройства 1 .. С магистрали эти коды по- ступают в ВУ 1, где преобразуются из последовательной формы в параллельную, приводятся к определенному в рассматриваемом далее алгоритме формату (фиг.8) и записываются через УКМ в ПО. Затем ВУ 2 преобразует эти величины из параллельного кода в последовательный и выдает на свою магистраль, откуда через УКМ, магистраль 1, ПО 1 выводит их в УВНП, где ; они преобразуются из последовательного кода в параллельный и индицируются.

; В режиме прокладки ВУ 1 осуществ- ляет предварительную подготовку данных, необходимых для работы ВУ 2. Эта подготовка представляет собой обработку кодов, характеризующих введенные исходные навигационные параметры Ср(0), 7(°) Срго, Мгп, а также кодов, характеризующих текущие координаты судна Утек А тек. и идущих в последовательной форме с выхода БТР на вход УКПК, ведущего контроль правильности принимаемой информации и преобразование последовательной формы в параллельную, затем с выхода УКПК в параллельном коде через ПО 2 на магистраль 1. Результатом обработки являются вы- . численные значения sin(|)(Q), cosCf(O) sint|)rn, ,sinCft-ек, .; Эти величины, а также величины С|)(0), (/(0), , Мгп, Cfrek тек выводятся ВУ 1 в ПО 5 с помощью УКМ, осуществляющего .управления ВУ 1 и ВУ 2, а также подключение их магистралей к ПО 5. Данные из ПО 5 в режиме прокладки при необходимости запрашиваются

ВУ 2. На основе этих данных, а также данных X и У о текущем положении отмечающего устройов-ва графопостроителя, поступающих из графопостроителя в виде аналогового сигнала на АЦП, с выхода которого затем в форме параллельного цифрового кода через ПО 3 - на магистраль 2, ВУ 2 осуществляет вычисление составляющих S&Cf, ЗЛ Д плавания судна по формулам

sin

+ е

Mrn-d-cosq rn(1 + 0,5е2

in CD )Tln -l-l-Si J 08 0) in r + sinqKo) coscp;™

2(sinCj(0) - sinCfTeK)l ;

30

20 S&7 - Mrn d CosCfro(1 + 0,5 e u ,.

xsin(frn)CATeK- Apo)),;.

где d - большая полуось меридиального

сечения эллипсоида Красовско- 5 го,,принятого за модель Земли;

е - эксцентриситет земного эллипсоида.

Затем ВУ 2 преобразует полученные составляющие плавания 5Ш, ЗД Дв двоичный эквивалент прямоугольных координат поля графопостроителя в соответствии с формулами

X(i+1) Х(0) + Su-XCI); Y(i+1) Y(0) + SuCf(i),

где X(0), Y(0) - координаты точки по-40 ля графопостроителя, в которой находилось его отмечающее устройство перед включением режима прокладки. Далее ВУ 2 вычисляет величины А X, vu Y в соответствии с формулами45

35

&х Ш+П - x(i) х(о) +

+ 8&Ш) - X(i);, У:

&Y Y(i+1) - Y(i) Y(0) + 50 + 5&Ц)(1) - Y(i).

Затем .ВУ 2 через ПО 4 выводит ве- личины Д X, UY в параллельном коде в о5 1 УЖ, осуществляющее преобразование па- раллельного кода в числоимпульсный, который затем поступает на. управляю10

5

0

20 ,.

.

5

40 45

35

50

5

щие входы графопостроителя, что вызывает соответствующее изменение положения его отмечающего устройства. Непрерывность, прокладки обеспечивает- - ся периодическим повторением описанного процесса с периодом 0,5 с. Метки этого временного интервала формируются в ВУ 2 и поступают на входы начальной установки ВУ 1, ВУ 2, УКПК и УК11.

При нажатии клавиши на соответствующем выходе клавиатуры 18 появляется сигнал высокого уровня, который поступает на вход регистра 19 и через элемент ИЛИ 20 - на вход формирователя 21 короткого импульса. С выхода ФКИ 21 сформированный по переднему фронту сигнала высокого уровня импульс через элемент 22 поступает на синхровход регистра 19..Импульсом записи в регистр 19 записьшаетря параллельный код нажатой клавиши и в старший разряд 23 записывается сигнал высокого уровня, характеризующий нажатие. Этот сигнал с выхода.регистра 19 через линию 32 и ПО 1 поступает в ВУ 1 .

После этого ВУ 1 выдает на линию 29 сигнал высокого уровня, характеризующий режим считывания. Этот сиг-, нал поступает на вход инвертора 25 и , на вход регистра 19. При этом регистр . 19 переходит из режима параллельной записи в режим последовательного считывания. Считывание синхронизируется импульсами с линии 30. Таким образом, содержащийся в регистре 2 параллельный код нажатой клавиши поразрядно

через линию 32 поступает в ВУ 1. Затем выдает на линию 29 сигнал низкого уровня, характеризующий режим записи. Этот сигнал поступает на вход элемента 23, на вход инвертора 25 и на вход регистра 19. При этом регистр 19 переходит в режим .параллельной записи

.входного кода. С выхода инвертора 25 сигнал поступает на вход элемента 24 Далее преобразованный в ВУ 1 код нажатой клавиши в виде позиционного двоично-десятичного кода цифры или двоичного кода буквы поступает с линии 31 на вход регистра 26. Процесс записи в регистр 26 также синхронизируется импульсами с линии 30. С выходов регистра 26 последовательно за писанный позиционный код знака в виде параллельного кода поступает на дешифратор 27 и затем поступает на схему 28 индикации. Дешифратор 27 состоит из преобразования двоично-десятичного кода в семисегментный и алфавитно-цифрового знакогенератора. Схема индикации содержит семисегментные и буквенно-цифровые одноразрядные индикаторы, количество которых зависит от разрядности индуцируемой информации.

Первое и второе вычислительное устройство являются абсолютно идентичными с точки зрения аппаратных средств и различаются лишь програм|мным. обеспечением.

ВУ 1 и ВУ 2 содержат центральный процессорный элемент, буфер шины адреса, двунаправленный буфер шины данных, системный контроллер, постоянное

10

15

Блок 33 выполняет настройку указа теля стека и осуществляет контроль шин ВУ 1.. Далее блок 34 осуществляет вызов подпрограммы ввода начальных данных, позволяеющей вводить исходны навигационные параметры (0(0), h(O), СРГП, М-гп в ВУ 1 из УВНП и индицировать их Wa индикационном табло УВНП при отсутствий признака работы автопрокладчика в режиме прокладки, а при его наличии - осуществлять индикацию значений хранимых в ОЗУ ВУ 1 параметров с последующим возвратом в основную программу. Подпрограмма вво да начальных данных работает следующим образом.

Блок 35 сравнения проверяет наличие признака нажатия на клавишу наэапоминающее устройство (ПЗУ), операнд борного поля УВНП. Если признака на30

тивное запоминающее устройство (ОЗУ), дешифратор номеров портов ввода-вывода и блок меток времени, представляющий собой делитель тактовой частоты Ф2 с переменным коэффициентом де- 25 ления.

Прежде чем описать алгоритм функционирования ВУ 1 необходимо пояснить процесс обмена информацией между УВНП и ВУ 1. Обмен этот осуществляется посредством передачи информационных слов в последовательном коде. Передача информации из ВУ 1 в УВНП осуществляется посредством слова выдачи длиной в 48 двоичных разрядов. Передача информации из УВНП в ВУ 1 произ- водится с помощью слова приема длиной в 24 двоичных разряда (фиг.8). Слово приема вводится в ВУ 2 в последовательном коде, начиная с 24 разряда, через ПО 1. 24 разряду слова приема соответствует признак нажатия, а каждому из оставшихся 23 разрядов слова приема соответствует единственная . клавиша на наборной панели УВНН. При

40

нажатии на любую клавишу единица записывается в двух разрядах слова приема: в разряде признака нажатия (т.е. в 24 разряде) и в разряде, номер которого соответствует номеру на45

-50

жатия нет,то осуществляется выход в управляющую программу. Если признак нажатия есть, то блок 36 определяет номер нажатой клавиши, модифицирует слова в соответствии с форматом (фиг.8) и записывает его в ОЗУ Далее блок 37 сравнения анализирует информацию, находящуюся в ПВР. При наличии признака работы автопрокладчика в режиме прокладки блок 38 ин- дицирует на- индикационном табло УВНП значение одного из параметров (0), ft(O), СрГ(, Mrn. При отсутствии признака работы автопрокладчика в режиме прокладки блок 39 осуществляет запись в УВНП слова выдачи, хранящегося в ОЗУ ВУ 1. Далее ВУ 1 возвращается в точку вызова подпрограммы ввода исходных навигационных параметров. Блок 40 путем анализа информации из ПВР определяет режим работы ВУ 1. При работе в режиме индикации исходных навигационных параметров ВУ 1 переходит в конец программы и останавливается. При работе в режиме прокладки ВУ 1

переходит к выполнению блоков 41-43, осуществляющих подготовку данных для ВУ 2. Блок 4.1 обеспечивает прием из ПО 2, преобразование принятых с БТР значений в двоичном коде и запись их в ПО 5. Блок 42 реализует преобразо- вание исходных навигационных параметр ров q(0), (0),Ц)Г(), Мгп из двоично-десятичного кода в двоичный и запись вычисленных значений в ПО 5. В блоке 43 реализовано вычисление sintf(O), созЦ(0), sin(rft, cos, sin(, и запись вычисленных значений в ПО 5. По окончании подгожатой клавиши. Слово выдачи, содержа щее информацию для передачи из ВУ 1 в ВУ 2, формируется в программе ВУ 1 в соответствии с форматом, приведенном на фиг.8 и размещается в ОЗУ ВУ в 6 восьмиразрядных ячейках.

Программное обеспечение ВУ 1 . (фиг.З) работает следующим образом.

Блок 33 выполняет настройку указателя стека и осуществляет контроль шин ВУ 1.. Далее блок 34 осуществляет вызов подпрограммы ввода начальных данных, позволяеющей вводить исходные навигационные параметры (0(0), h(O), СРГП, М-гп в ВУ 1 из УВНП и индицировать их Wa индикационном табло УВНП при отсутствий признака работы автопрокладчика в режиме прокладки, а при его наличии - осуществлять индикацию значений хранимых в ОЗУ ВУ 1 параметров с последующим возвратом в основную программу. Подпрограмма ввода начальных данных работает следующим образом.

Блок 35 сравнения проверяет наличие признака нажатия на клавишу над борного поля УВНП. Если признака на30

25

40

45

50

55

жатия нет,то осуществляется выход в управляющую программу. Если признак нажатия есть, то блок 36 определяет номер нажатой клавиши, модифицирует слова в соответствии с форматом (фиг.8) и записывает его в ОЗУ . Далее блок 37 сравнения анализирует информацию, находящуюся в ПВР. При наличии признака работы автопрокладчика в режиме прокладки блок 38 ин- дицирует на- индикационном табло УВНП значение одного из параметров (0), ft(O), СрГ(, Mrn. При отсутствии признака работы автопрокладчика в режиме прокладки блок 39 осуществляет запись в УВНП слова выдачи, хранящегося в ОЗУ ВУ 1. Далее ВУ 1 возвращается в точку вызова подпрограммы ввода исходных навигационных параметров. Блок 40 путем анализа информации из ПВР определяет режим работы ВУ 1. При работе в режиме индикации исходных навигационных параметров ВУ 1 переходит в конец программы и останавливается. При работе в режиме прокладки ВУ 1

переходит к выполнению блоков 41-43, осуществляющих подготовку данных для ВУ 2. Блок 4.1 обеспечивает прием из ПО 2, преобразование принятых с БТР значений в двоичном коде и запись их в ПО 5. Блок 42 реализует преобразо- вание исходных навигационных параметр ров q(0), (0),Ц)Г(), Мгп из двоично-десятичного кода в двоичный и запись вычисленных значений в ПО 5. В блоке 43 реализовано вычисление sintf(O), созЦ(0), sin(rft, cos, sin(, и запись вычисленных значений в ПО 5. По окончании подготонки данных программа переходит BV. режим остановки и находится в нем до последующего Запуска.

Программа занимает в ПЗУ ВУ 1 1 Кбайт. Время ее выполнения не превышает 0,4с.

Алгоритм функционирования ВУ 2 решает задачу автоматической прокладки. Задача решается преобразованием географических координат. Cj, TV в прямо- . угольные координаты рабочего поля графопостроителя У и Y./В качестве модели Земли принят эллипсоид Кра- совского. Составляющие .плавания по широте и долготе с учетом главной па- .раллели карты и величины рассогласования по вертикали и горизонтали приведены при описании структуры автопрокладчика.

Программное обеспечение ВУ 2 работает следующим образом (фиг.6). Блок 107 выполняет настройку указателя стека и осуществляет контроль шин ВУ 2. Далее блок 108 вычисляет величину составляющей по широте. Результат вычислений получается в виде числа с плавающей запятой. Блок 109 сравнения определяет режим работы автопрокладчика. В режиме ввода исходных навигационных параметров в, ОЗУ ВУ 2 блоком 110 записывается значение.

В режиме прокладки блоком 111 вычисляется величина рассогласования и производится выдача ее в УПК. Блок 112 вычисляет величину отшествия. лее блок 113 сравнения определяет режим работы автопрокладчика, блоки 114 и 115 реализуют действия, аналогичные производимым блоками 110 и 111. Затем ВУ 2 останавливается. Для вычисления величины составляющей плавания по широте используется подпрограмма вычисления, где X ( + Р), где Р - ; навигационный параметр. .

Программа занимает в ПЗУ ВУ 2 ; 1 Кбайт. Время ее выполнения не пре- вытает 0,4 с.

Магистраль 3 первого вычислительного устройства и магистраль 9 второ- го вычислительного устройства являются полностью идентичными и состоят из: восьмиразрядной двунаправленной ; шины данных (ПЩ); шины адресации пор- тов ввода и вывода автопрокладчика представляющей собой совокупность линий с выходов дешифратора номеров портов и восьмиразрядной шины адреса (fllA)j шины управления (ШУ), включаю

5

0 15 20

25 30

, игу с

-

0

5

щей сигналы ввода из портов, вывода в порты, сигналы, представляющие собой разряды слова состояния центрального процессорного элемента вычисли-

. тельного устройства, соответствующие режимам ввода и вывода, сигнал с выхода, блока меток времени.

Блок 4 трансляции представляет собой совокупность линий 44-48 (фиг.4), поступающих в автопрокладчик извне и несущих информацию о текущих координатах судна. Эта информация приходит

по линии 44 в последовательном коде младшими разрядами вперед в виде двух информационных слов по 33 бита в каждом. Старшие три разряда являются контрольными, остальные 30 несут информацию. Число единиц в каждом слове всегда нечетно. Первое слово характеризует текущую широту, второе текущую долготу. Каждому из слов соответствует сигнал разрешения приема, соответствующий по длительности временному интервалу между началом и Iконцом передачи слова. Первому, слову; соответствует сигнал разрешения прие- ;ма, передаваемый по линии 47, а вто- рому - сигнал, передаваемый по линии 48. Считывание информации из слов разрешается лишь в моменты, определяемые синхроимпульсами, поступающими по линии 46 в виде двух пачек по

,33 импульса в каждой. Границы пачек,; как и границы слов, также совпадают с границами слов разрешения. По ли- нии 45 параллельно с информационными словами, несущими информацию о текущих координатах судна, передаются ин- версные значения этих координат. Пе,риод обновления информации в блоке

:трансляции равен 1 мс.

Коммутатор входных величин постро-4 ,ен на элементах 49, 50, 53 и 5Д и предназначен для выбора принимаемого параметра, если на одной из линий 75% 76 или 77, характеризующих обращение ВУ 1 на ввод из блока трансляции параметра СРтек , появится высокий уровень, то на выходе элемента 53 также будет высокий уровень, который откроет элемент 49 и разрешит прохождение через него сигнала разрешения приема Ч тек с линии 73, если же высокий уровень появится на одной из линий 78, 79 или 80, характеризующих обращение ВУ 1 на ввод блока трансляции параметра Лт.ек то теперь уже высокий уровень появится на выходе элемента

54.Этот высокий уровень откроет элемент 50 и разрешит прохождение через него сигнала разрешения приема Х те«

с линии 74.

Схема контроля принимаемой информации построена на элементах 51, 52, 57-59, 62-66 и предназначена для оцен ки достоверности принимаемой информа(ции. Достоверность оценивается по ре- зультатам трех следующих проверок:

(проверка на равенство тридцати трем количества символов в принимаемом информационном слове; проверка на пара- фазность сигналов по линиям 70 и 71J .

{проверка на нечетность количества

единиц в принимаемом слове.

Принятая информация считается достоверной, если не было обнаружено ни одного сбоя при всех трех проверках. В этом случае после завершения приема слова на линии 106 выдается высокий уровень, поступающий в УКМ и разре-, шающий ввод принятой из трансляции информации в ВУ 1. Если же при какой- то из проверок был обнаружен хотя бы один сбой, то после завершения приема слова на линии 106 так и остается низкий уровень, поступающий в УКМ и

. запрещающий ввод в ВУ 1 недостоверной информации. Состояние сигнала на линии 106 определяется состоянием триггера 64, с прямым выходом которого соединена линия 106. Этот триггер устанавливается в нуль по переднему фронту сигнала с выхода элемента 56, образующемуся при возникновении высокого уровня на хотя-бы одной из линий 75-80, характеризующих обращение

ВУ 1 на ввод информации из трансляции. Затем в процессе приема, контроля и преобразования кодов этот триггер, удерживается в нулевом состоянии до окончания сигнала с линий 73 или 74. По заднему фронту этого-сигнал а, проходящего на выход элемента

55,формирователь 61 формирует короткий положительный импульс. Если при этом на первом входе элемента 52,

, соединенном с прямым выходом триггера 63, являющимся выходом схемы проверки на нечетность числа единиц в слове, и на третьем входе элемента 52, соединенном с выходом переноса счетчика 65, являющимся выходом схемы контроля

количества символов в слове9 присутст вуют высокие уровни, говорящие об отсутствии сбоев при проверках, то ко- .роткий импульс с выхода формирователя

-5

с

Q

5

5

0

5

0

5

5

61 через элемент 57 устанавливает. триггер 64 в единицу. Если же хотя- бы на одном из входов Элемента 52 будет нуль, характеризующий сбой при соответствующей проверке, то триггер 64 будет оставаться в нуле ив единицу его установит лишь сигнал с линии 81, проходящий через элемент 57 и характеризующий начало нового цикла работы автопрокладчика.

Схема контроля приводится в исходное состояние коротким положительным импульсом с выхода формирователя 60, запускаемого передним фронтом сигнала с линий 73 или 74, проходящего на выход элемента 55 с выхода соответственно элемента 49 или 50. Этот им- . пульс устанавливает триггер 62 в единицу, триггер 63 - в нуль, в счетчик 65 записывает двоичное число 100001,, соответствующее десятичному числу 33.

Проверка на количество символов в слове осуществляется вычитанием из счетчика 65 импульсов с линии 72. Если количество импульсов в пределах длительности сигнала с линий 73 или 74 равно 33, -то к концу этого сигнала на выходе переполнения счетчика 6.5 появится единица. В противном случае, т.е. при потере хотя-бы одного синхроимпульса, либо при наличии по линии 72 импульсной помехи в виде ложных г импульсов, к концу сигнала с линии 73или 74 содержимое счетчика 65 будет отлично от нуля и на его выходе переполнения будет нуль, что будет свидетельствовать о сбое.

Проверка н.а парафазность линий 70 . и 71 осуществляется с помощью триггера 62 и.элементов 51 и 58. В исходном состоянии триггер 62 находится в . единице, которая поступает с его прямого выхода на первый вход элемента 51, делая его открытым для прохождения через него синхроимпульсов с (линии 72, поступающих на второй вход элемента 51. С выхода элемента 51 эти {синхроимпульсы поступают на счетный |вход триггера 62. Информационный ;вход триггера 62 соединен с выходом (элемента 58. Если линии 70 и 71 все время парафазны, то на выходе элемента 58 все время будет единица, которая с каждым синхроимпульсом будет переписываться в триггер 62, подтверждая тем самым его исходное единичное состояние. Таким образом, если

за время приема информации ни по одной из линий 70 или 71 не будет ни одного сбоя (т.е. ни одного нарушени парафазности), то к концу сигнала с линии 73 или 74 на прямом выходе триггера 62 будет единица. В противном случае на выходе элемента 58. появится нуль, который перепишется, в триггер 62 и заблокирует элемент 5 что запретит прохождение через него, синхроимульсов и сделает невозможным дальнейшее изменение состояния триггера вплоть до момента следующей начальной установки. Таким образом, к концу сигнала с линии 73 или 74 на прямом выходе триггера 62 будет нул свидетельствующий о сбое.

Проверка на нечетность количества единиц в информационном слове осу- ществляется с помощью триггера 63 и элемента 59. В исходном состоянии на прямом .выходе триггера 63 присутствует нуль, который происходит на пер вый вход элемента 59. На второй вход элемента 59 поступает сигнал с линии 70. Выход элемента 59 соединен с ий- формационным входом триггера 63. На счетный вход триггера 63 поступают синхроимпульсы -с линии 72. Пока на линии 70 будут нули, на входе элемента 59 также будет нуль, который с каждым синхроимпульсом будет переписываться в триггер 63, подтверждая

его исходное нулевое состояние. Как только на линии 70 появится первая единица, то на выходе элемента 59 также появится единица, которая перепишется в триггер 63 и с его прямого выхода.поступит на первый вход элемента 59. Теперь пока на линии 70 будут нули на выходе элемента 59 будет единица и единичное состояние триггера 63 будет с каждым синхроимпульсом подтверждаться. Как только на линии 70 появится вторая по счету единица, на выходе элемента 59 появится нуль, который перепишется в триггер 63. Рассуждая по аналогии, несложно придти к выводу, что каждая нечетйая по порядку единица инфор- мационного слова будет устанавливать; триггер 63 в единицу и напротив ... каждая четная единица будет устанавливать триггер 63 в нуль. Таким образом, если принять вероятность-. двукратного сбоя достаточно малой, то сбой информации на линии 70 даст четное число, единиц и как следст

j ю 15

20 25 30

вие

нуль на прямом выходе тригге35

40 45 „

5

ра 63, свидетельствующий об этом сбое. Б противном случае, т.е. при отсутствии сбоя, на прямом выходе триггера 63 будет единица.

Преобразователь последовательного кода в п-араллельный предназначен для адаптации протокола передачи информации из блока трансляции к магистрали 1 и построен на регистрах 66-69, соединенных по схеме составного 27 разрядного сдвигающего регистра. При этом информация в этот составной регистр поступает через информационный вход регистра 66, соединенный с линией 70. Информация записывается в регистр синхронно с помощью синхроимпульсов с линии 72. Процесс преобразования кодов осуществляется независимо от результатов контроля достоверности информации параллельно с этим контролем. После завершения процесса приема и преобразования информационного слова, в регистре 66 оказываются старшие три разряда слова (контрольные разряды), в регистрах 67-69 оказываются 24 старших информационных разряда, причем в регистре 67 - старший байт, в регистре 68 - средний и в-регистре 69 - младший байт. Шесть младших информационных разрядов слова при этом теряются однако это не влечет за собой существенного ухудшения точностных характе- ристик автопрокладчика поэтому ими можно пренебречь. Выходы регистров через линии 82-105 поступают в ПО 2.

Порты 6 обмена информацией (ПО 1) между УВНП и магистралью 1 включают в себя порт ввода и порт вывода. Порт vi ввода отличается от порта вывода наличием третьего состояния, при котором выходы порта вывода, соединенные с линиями шины данных магистрали 1 обладают высоким выходным импедансом, т.е. обеспечивается полное электрическое отключение порта от магистра-, ли. Активизация порта ввода, т.е. перевод его выходов в низкоимпедансное состояние и подключение его к магистрали 1 осуществляется на его вход выборки сигнала, представляющего со- . бой логическую конъюнкцию номера порта, и сигнала вывода, поступающих с магистрали 1.

Порты 7 обмена информацией II, III и IV групп (7, 14 и 13) и порт .17

ввода режима схематически абсолютно идентичны порту 6 обмена информацией I группы (6) ввода. Условия активизации их также аналогичны условиям активизации порта 6 ввода.

Графопостроитель 10 предназначен/ для отображения и регистрации автоматической прокладки пути на морской навигационной карте. Он содержит канал прямого преобразования, отмечающее устройство и канал обратного преобразования.

Канал прямого преобразования представляет собой двухкоординатный следящий шаговый электропривод, ведущий преобразование данных прокладки с выхода УПК в пропорциональное перемещение отмечающего устройства. Данные прокладки поступают в графопостроитель в унитарном, т.е. числоимпульс- ном коде. ; .

Отмечающее устройство в результате своего перемещения вычерчивает карандашом линию пройденного пути по карте, установленной на нижнем поле графопостроителя, а оптический проектор (Отмечающего устройства проектирует световое перекрестие на карту, закрепленную на верхнем рабочем поле графопостроителя, причем центр перекрестия соответствует местонахождению судна.

Канал обратного преобразования служит для передачи информации о координатах отмечающего устройства на магистраль 21 и содержи вращающиеся трансформаторы, роторы которых связаны кинематическими цепями с отмечаю- щим устройством. Обмотки вращающихся трансформаторов соединены с соответствующими линиями АЦП.

Устройство 11 преобразования кодов предназначено для преобразования данных прокладки, поступающих в-параллельном коде с магистрали 2 через ПО,4 в унитарный код, необходимый для работы графопостроителя. УПК содержит два (по числу координат отмечающего устройства) абсолютно идентичных ка- .нала преобразования. Каждый из каналов построен на основе так называемого двоичного умножителя частоты, осуществляющего преобразование опорной частоты по формуле

сеых

-4-f 2 ron

где Ј0 - опорная частота,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

n const.- число параллельных разрядов информационного слова; , . v М - численное, значение содержимого информационного слова. При записи информации в ПО 4 разрешается прохождение импульсов fgb|X на выход двоичного умножителя. Его информационные входы соединены с выходами ПО 4. После того, как на вход опорной частоты поступит импульс fon порядковый номер которого равен 2п, запрещается прохождение импульсов fgbtx на выход двоичного умножителя. Таким образом , за период преобразова2ания, равный -Ј--, на выход двоичного

гоп умножителя успеет пройти М импульсов

febiv

Аналого-цифровой преобразователь

12 предназначен для преобразования аналогового сигнала, идущего с выхода канала обратной связи графопостроителя и несущего информацию, о местонахождении отмечающего устройства, в цифровой параллельный код, совместимый с магистралью 2. Оба канала преобразователя 12 полностью идентичны.

Информационным признаком для пре- образователяявляется величина фазового сдвига между синусоидальным напряжением запитки статорной обмотки вращающегося трансформатора, содержа- щегося в канале обратного преобразования графопостроителя, и напряжением с роторной обмотки этого трансформа- ; тора. Очевидно, что фазовый сдвиг . между этими напряжениями пропорционален углу поворота вала трансформатора, в конечном итоге характеризующему местоположение отмечающего устройства. Затем величина фазового сдвига преобразуется во временной интервал и далее - в цифровой код, который затем через ПО 3 поступает на магистраль 2. ,

Порты обмена информацией V группы (15) между ВУ 1 и ВУ 2 представляет собой запоминающее устройство матричного типа с организацией 256 8 бит с непосредственной адресацией ячеек и служит для передачи из ВУ 1 и ВУ 2 величин Cf(0), fi(0), , Mrr, , тек, sincp(0), cosCp(O), sintfrn, , sinCfTeK, cosCp-гек.

В режиме записи информации шина данных ПО 5, представляющая собой совокупность информационных вход-выхо17

дов запоминающего устройства, с помощью УКМ подсоединяется к шине данных магистрали 1,- а шина адреса Пб 5, представляющая собой совокупность адресных входов запоминающего устройства - к восьмиразрядной шине адреса магистрали 1. В режиме чтения шина данных ПО 5 с помощью УКМ подсоединяется к шине данных магистрали 2, а пина адреса ПО 5 - к восьмиразрядной шине адреса магистрали 2. Режим чтения или записи определяется состоянием сигнала на линии 141 (фиг.7) УКМ и соединенный с входом управления режимом запоминающего устройства. Активизация портов, т.е. выведение на информационный вход - выходов из состояния р высоким выходным импедансом при подключении их к шинам данных осуществляется при наличии разрешающего сигнала на линии 142 (фиг.7) УКМ, соединенной с входом выборки запоминающего устройства. ПО 5 имеет защиту от сбоев и кратковременных пропаданий питающего напряжения.

Арбитраж магистралей 1 и 2 состоит в том, чтобы исключить одновременное подключение этих магистралей к ПО 5, Это. достигается с помощью сигналов, вырабатываемых элементами 126 и 127, выходы которых соединены с входами готовности данных соответственно ВУ 1 и ВУ 2.

При обращений ВУ 1 на вывод информации в ПО 5, на выходе элемента 126 высокий уровень, разрешающий вывод в эти порты, появляется в случае, если в момент, когда обратилось ВУ 1 и ВУ 2 не работало(с ПО противном случае высокий уровень появится лишь после того,как ВУ 2 закончит ввод из ПО 5; на линии 139, поступающей из УКПК (фиг.5, линия 106), имеется высокий уровень сигнала, свидетельствующий о правильности принятых из ; трансляции величин, в противном случае неверные данные записи в ПО 5 не подлежат.

Аналогично формируется сигнал го- товности для ВУ 2... ;

Следует отметить, что УКМ осуществляет арбитраж лишь при обращении ВУ 1 и ВУ 2 именно к ПО 5. При обращении ВУ 1 и ВУ 2 к любым другим портам дешифратор 133, анализирующий с ,: помощью элемента 117 состояния адресных шин магистралей 1 и 2, выдает низкий уровень, поступающий на первые

0

с655418

входы элементов 126 и 127, формируя таким образом на их выходах высокие уровни, дающие возможность для независимой работы ВУ 1 и ВУ 2.

Рассмотрим подробнее процесс ар- тибража. Предположим, что ВУ 1 обратилось на вывод в один из ПО 5. Такое обращение характеризуется появлением высокого уровня на линии соответствующего разряда регистра слова состояния ВУ 1, поступающей с магистрали 1 и соединенной с вторым входом элемента 126. На третьем входе элемента 126 также будет высокий уровень, поступающий с выхода элемента 124, поскольку на прямом выходе триггера 1280

5

с

0

будет нуль, в который этот триггер установлен через элемент 118, либо в начале цикла работы автопрокладчика сигналом с линии 140, поступающим от: ВУ 2, либо после предыдущего обращения -к ПО 5 - импульсом с выхода формирователя 131. Ясно, что и на первом входе элемента 126, соединенном с выходом дешифратора 133, будет высокий уровень. Тогда на выходе элемента 126 появится нуль, переводящий ВУ 1 в режим ожидания. При этом поскольку на втором входе элемента 127, соединенном через магистраль 2 с выходом соответствующего разряда регистра слова состояния ВУ 2, будет нуль, на выходе элемента 127 будет высокий уро-; вень, разрешающий работу ВУ 2. Пере- 5 вод ВУ 1 в режим ожидания необходим для исключения искажения информации переходными процессами, имеющими место на шинах адреса и данных. Затем появляется высокий уровень сигнала вывода в порты, поступающего с магистрали 1 через элемент 120 на вход элемента 116 и информационный вход триггера 129. По переднему фронту

сигнала с выхода элемента 116 форми- 5

0

0

5

рователь 130 переводит триггер 129 в4 единицу, которая с прямого выхода этого триггера поступает на первый вход элемента 124. Тот же короткий импульс с выхода формирователя 130 задерживается с помощью схемы 132 задержки на времяj. достаточное для за- : вершения упомянутых переходных цессов, после чего устанавливает триггер 128 в единицу, .поступающую с прямого выхода этого триггера на второй вход элемента 124. Если при этом принятая УКМ информация из канала трансляций является достоверной, тог19 1716554

да и на третьем входе элемента 124 будет единица. Тогда на выходе элемента 124 будет нуль,

20

элемента 126 - единица,

а на выходе разрешающая вывод из ВУ 1 информации через свою магистраль, далее через шинный формирователь 135 - в один из ПО 5, адресуемый восьмиразрядной шиной адреса магистрали 1, проходящей через буферный регистр 137 на соответствующие адресные входы ПО 5. Шинный формирователь 135 и регистр 137 выводятся из состояния высокого выходного импеданса при появлении на их входах выборки единицы, поступающей с вы-. хода элемента 120, а второй - с прямым выходом триггера 129. После того, как ВУ 1 получит сигнал готовности и выведет данные в один из ПО 5, на линии сигнала вывода в порты появится низкий уровень..По заднему фронту сигнала с выхода элемента 116 формирователь 131 сформирует короткий импульс, который через элемент 118 установит триггер 128 в нуль, что подготовит УКМ к следующему обращению ВУ 1 или ВУ-2 к ПО 5.

Итак мы рассмотрели обращение ВУ 1 к ПО 5. Совершенно аналогично можно рассмотреть обращение к этим портам и ВУ 2.

В обоих случаях сигнал управления режимами чтения-записи в ПО 5 поступает на линию 141 с инверсного выхода

10

15

20

25

30

рали,- а адресные и управляющие входы подключены к шине адреса и шине управления первой магистрали соответственно, устройство контроля и преобразования координат, первый информационный вход которого соединен с выходом блока трансляции,адресный вход подключен к шине адреса первой .маги- . страли, а выход подключен к информационным входам портов обмена второй группы, адресные и управляющие входы которых соединены с шиной адреса и шиной управления первой магистрали соответственно, а выходы подключены к шине данных первой магистрали, графопостроитель, первый информационный выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с информационными входами портов обмена третьей группы, второй информационный выход графопостроителя через порт ввода режима соединен с шиной данных первой магистрали, выходы портов обмена четвертой группы через устройство преобразования кодов подключены к входу графопостроителя, отличающий .с я. тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены устройство коммутации магистралей, пятая группа портов обмена и второе вычислительное устройство, ( соединенное двусторонний связями с шинами данных-, адреса и управления второй магистрали, устройство коммутриггера 129. Сигнал активизации ПО 5 35 тации магистралей соединено двусторон20

0

5

0

рали,- а адресные и управляющие входы подключены к шине адреса и шине управления первой магистрали соответственно, устройство контроля и преобразования координат, первый информационный вход которого соединен с выходом блока трансляции,адресный вход подключен к шине адреса первой .маги- . страли, а выход подключен к информационным входам портов обмена второй группы, адресные и управляющие входы которых соединены с шиной адреса и шиной управления первой магистрали соответственно, а выходы подключены к шине данных первой магистрали, графопостроитель, первый информационный выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с информационными входами портов обмена третьей группы, второй информационный выход графопостроителя через порт ввода режима соединен с шиной данных первой магистрали, выходы портов обмена четвертой группы через устройство преобразования кодов подключены к входу графопостроителя, отличающий .с я. тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены устройство коммутации магистралей, пятая группа портов обмена и второе вычислительное устройство, ( соединенное двусторонний связями с шинами данных-, адреса и управления второй магистрали, устройство комму

Изобретение относится к вычислительной и навигационной технике и мо5кет быть использовано для решения задачи непрерывной автоматической про- кладки пути судна на карте. Предла- ;гаемое техническое решение позволяет вести прокладку пути судна на карте .с высокой точно стью и эффективностью ;за счет высокого быстродействия авто- .прокладчика. Данные для прокладки вы- iчисляются вычислительным устройством на основе исходных навигационных .параметров (начальные координаты местоположения судна, масштаб и широта карты-главные по параллели), вводимых с помощью устройства ввода навигационных параметров в первое вычислительное устройство, и информации о текущих координатах судна, поступающих в первое вычислительное устройство из блока трансляции. Передача данных, предварительно обработанных первым вычислительным устройством, второму вычислительному устройству осуществляется через специальные обменные порты. Данные для прокладки, вычисленные вторым вычислительным устройством, поступают на графопостроитель, непосредственно ведущий про- v кладку на карте. 8 ил. 5 (Л о СП ел 4

поступает на линию 142 с выхода элемента 119, первый вход которого соединен с выходом дешифратора 133, а второй вход соединен с выходом форми- роват.еля 134 сигнала выборки, осу- ществляюиего в зависимости от режима ввода или вывода формирование импуль- ,сных сигналов различной длительности, удовлетворяющих временным характеристикам ПО 5.

45

Фор мула-изобретения

Автопрокладчик пути судна на карте з содержащий первое вычислительное устройство, соединенное двусторонний связями, с шинами данных, адреса и управления первой магистрали, устройство ввода навигационных параметров, соединенное двусторонними связями с портами обмена первой группы, информационные входы и выходы которых сое- с шиной данных первой магист

5

ними связями с шинами данных, адреса и управления первой и второй магистралей и с шортами-обмена пятой группы, синхронизирующий вход устройства коммутации магистралей соединен с управляющим выходом устройства контроля и преобразования координат, первый и второй управляющие выходы устройства коммутации магистралей. соединены с управляющими входами первого и второго вычислительных устройств соответственно, тактовый выход второго вычислительного устройства подключен к установочным входам пер0 вого вычислительного устройства, устройства коммутации магистралей и устройства контроля и преобразования координат, информационные, адресные и управляющие входы портов обмена чет5 вертой группы соединены с шинами данных, адреса и управления второй магистрали соответственно, выходы портов обмена третьей группы соединены с

шиной данных второй магистрали, шины входам портов обмена третьей группы адреса и управления второй магистрали соответственно. подключены к -адресным и управляющим

/0

j

ми

пл

Ш

I

8

Фиг.1

кП01

/DU2.2

IS Ј

.67

fl

82

Ж

Л02

т

а

-t

ж

Ј

L

И

s

0

on aw

Кмагист- рали 1

КнагистWU X-J-N

к8У7

к8У2

К-П05

ON от Ui Ј

Шиг.7

s

§

ъ

8

5

s

I

ю

Ъ

8

Ј.

u

Ј

& BЛ)

I