Автосчислитель Советский патент 1981 года по МПК G01C21/20 

Изобретение относится к навигационным приборам, осуществляющим счисление географических координат место положения объекта. Известны автосчислители, входящие в состав автопрокладчиков типа ПУТЬАП-2, АП-3, АП-4, В состав которых входят автомат счисления составляющих пути по параллели и меридиа у, задат чики начальной широты и начгшьной долготы, накопители широты и долготы устройство отображения координат,пре образователь и тригонометрический узел. Недостатком этих автосчисле-НИИ является неучет эллипсоидности Земли, и, следовательно, неточное определение географических координат Ш Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является автосчислитель типа АС,содержащий автомат счисления составляющих пути по параллели и меридиану задатчики начгшьной широты и долготы накопители широты и долготы, первые входы которых подключены к выходам задатчика соответствующих координат, . делительное устройство канала долготы, выход которого подключен ко второму вйоду накопителя долготы, устройство отображения географических координат/ подключенное к выходам накопителей широты и долготы, тригонометрический узел, преобразователь, выход которого подключен ко входу тригонометрического узла, а вход подключен к выходу накопителя широты Г2. Погрешность автосчисления типа АС только от неучета эллипсоидности Земли может достигнуть 0,5% и более, кроме того тригонометрический узел трансформирует погрешность выхода автосчислителя на вход, в результате чего канал долготы имеет дополнительную ошибку в координате, зависящую от времени плавания. С появлением допплеровских измерителей абсолютной скорости движения объекта относительнй Земли, точных измерителей курра, с экономическим освоением морей и океанов требуемая точность автосчислителей должна быть на порядок выше. Так, современные допплер-лаги имеют разрешающую способность в измерении скорости до 0,01 узла, что при скорости объекта 10 узлов составляет 0,1% от .скорости. Чтобы минимально исказить информацию источника, автосчислитель должен быть, по крайней

мере, на полпорядка точнее лага, или того же порядка, если измеритель курса на полпорядка грубее лага.

Целью настоящего изобретения является повышение точности определения географических координат автосчислителем.

.Указанная цель достигается тем, iTo в автосчислитеяь дополнительно введены умножитель канала долготы,умножитель канала широты, устройство запоминания косинуса текущей широты и устройство запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы, при этом тригонометрический узел включает квадратор и интегра.тор, причем первый выход интегратора подключен к первому входу квадратора, первый выход квадратора подключен к первому входу интегратора, вход тригонометрического узла соединен со вторыми входами интегратора и квадратора, а первый и второй выходы тригонометрического узла соединены, соответственно, со вторыми выходами интегратора и квадратора, при этом первый вход умножителя канала долготы .подключен к первому выходу автомата счисления составляющих пути по параллели и меридиану, второй его вход подключен к первому выходу устройства запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы/- выход же умножителя канала долготы подключен к первому входу делительного устройства, первый вход умножителя канала широты подключен ко второму выходу автомата счисления составляющих пути по параллели и меридиану, второй вход умножителя канала широты подключен ко второму входу устройства запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы, а выход умножителя канала широты подключен ко второму входу накопителя широты, вход же уся:ройства запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы подключен, к первому выходу тригонометрического узла, второй выход его подключен ко входу устройства запоминания косинуса текущей широты, выход же устройства запоминания косинуса текущей широты подключен ко второму входу делительного устройства.

Кроме того, квадратор выполнен из блока памяти, включающего регистры хранения чисел, вычитающего счетчика , накапливающего сумматора, первого и второго дизъюнктора,дешифратора нуля, счетного триггера, конъюнктора и управляемого генератора частоты, причем блок памяти подключен к первому входу вычитающего счетчика, ко второму входу которого подключен выход второго дизъюнктора, а выход вычитающего счетчика подключен к первому входу накапливающего сумматора, КО входу дешифратора нуля и ко второму выходу квадратора, выход накапливающего сумматора соединен с первым выходом квадратора, а второй вход накапливающего сумматора - с . выходом первого дизъюнктора, первый вход которого подключен ко второму входу квадратора, а второй его вход - к выходу конъюнктора и ко входу счетного триггера, выход счетного триггера.подключен к первому входу первого дизъюнктора, второй вход которого соединен с первым входом квадратора, первый же и второй входы конъюнктора подключены, соответственно, к выходу дешифратора нул и к выходу управляющего генератора частоты.

Кроме того, интегратор выполнен из блока памяти, включающего регистры хранения чисел, суммирующего счетчика и накапливающего сумматора, причем блок памяти подключен к первому входу суммирующего счетчика, второй вход его соединен с первым входом интегратора, а выход суммирующего счетчика соединен с первым входом накапливающего сумматора и со вторым выходом интегратора, второй вход накапливающего сумматора соединен со вторым входом интегратора, выход же его соедийен с первым выходом интегратора.

Кроме того, преобразователь выполнен из вычитающего счетчика, дешифратора нуля, конъюнктора, блока конъюнторов, генератора частоты, блока управления записью, причем блок управления записью подключен -к первому входу блока конъюнкторов, второй вхо которого соединен со входом преобразователя, а выход блока конъюнкторов подключен к первому входу вычитающего счетчика, второй вход вычитающего счетчика соединен с выходом конъюнктора и с выходом преобразователя, выход же вычитающего счетчика подключен ко входу дешифратора нуля, выход же дешифратора нуля подключен ко второму входу конъюнктора, а первый вход конъюнктора подключен к.генератору частоты.

На фиг. 1 представлена схема автосчисленйя АС; на фиг. 2 представлена схема предлагаемого автосчислителя; на фиг. 3 изображен тригонометрический узел предлагаемого автосчислителя; на фиг. 4 - преобразователь предлагаемого автосчислителя.

Автосчислитель содержит автомат счисления 1 составляющих пути по параллели и меридиану, задат 1ики начальной широты 2 и начальной долготы 3, накопители широты 4 и долготы 5, устройство отображения 6 географических координат, преобразователь 7, тригонометрический узел 8, делительное устройство 9 канала долготы,умножитель 10 долготы, умножитель 11 канала широты, устройство запоминакия 12 косинуса текущей широты,устройство запоминания 13 поправок на эллипсоид для широты и долготы, ква ратор 14, интегратор 15. Квадратор 14 содержит блок 16 па мяти, вычитающий счетчик 17, накап-г ливающий сумматор 18, первый дизъюн тор 19, торой дизъюнктор 20, дешиф ратор нуля 21, счетный триггер 22, конъюнктор 23, управляемый генерато частоты 24. Интегратор 15 содержит блок 25 памяти, суммирующий счетчик 26, накапливающий сумматор 27. Преобразрватель 7 содержит вычитакадий счетчик 28, дешифратор 29 нуля, конъюнктор 30, блок конъюнкторов. 31 генератор частоты 32, блок управления записью 33. Первый и второй вых ды тригонометрического узла 34, 35, соответственно. Вход и выход-преобразователя 36 , 37, соответственно. Автосчислитель представляет собо цифровое специализированное устройство, обрабатывающее информацию о скорости и курсе судна, приходящую часть через автомат счисления 1.: Приращение пути по широте A.sj,| At ) в число-импульсной форме;поступает от счислителя 1 на умножитель il, из устройства запоминания 13 на,умножитель 11 поступает, кроме того, поправка на эллипсоид для .широты. 0,9948 + 0,01 (t). Умножитель 11 производит операцию умножения , (utH P-9948 -0,OlCos.(t) и предстаЗвляет собой пересчетное устройство,, коэффициент пересчета которого определяется поправкой на эллипсоид. В накопителе широты 4 пр исходит сложение широты, поступив-шей от задатчика 2, представляющего собой группу переключателей, с приращениями широты, поступающими в Чи ло-импульсной форме от умножителя 11. Приращение пути по параллели uSg в число-импульсной форме поступает от счислителя 1 на умножитель 10, из устройства запоминания 13 на умножитель 10 поступает, кром того, поправка на эллипсоид для дол готы .. .. -. . . .. 0,99848 + 0,0033 УмножительЮ производит операцию умножения ь- (ДЬ)p1 ioioois (t) и представляет собой двоичный умножитель . . Делитель 9, представляющий собой вычитающий счетчик q переменной емкостью, определяемой косинусом текущей широты, производит операцию деления число-импульсного кода, при ходящего от умножителя 10 на Код косинуса текущей широты, приходящей от устройства запоминания 12. В результате, на накопитель долготы 5, представляювдий собой реверсивный счетчик, от делителя 9, в число-импульсной форме, поступает величина разности долгот или приращение долго™ Д3(д4:).о,9949«-0,003г COsVt) COgV(t) которое, с учетом знака, складывается с широтой, поступившей от задат- чика 3, представляющего собой группу переключателей. Устройство отображения 6 индицирует координаты, накоптленные в устройствах 4, 5.-В устройствах запоминания 12, 13 хранится информация, которая обновляется при изменении текущей широты. Обновлением информации управляют устройства 7 и ,8 . Тригонометрический узел 8 состоит из квадратора 14 и интегратора 15, которые при совместной работе производят -операции вычисления cos (t) , , o,9g49+o,o-fco9(t;,o,,oojic 3 c(t|Автономно квадратор 14 функциониРУет следующим образом. Блок- 16 задает число, которое будем называть подинтегральной функцией, в вычитающий счетчик 17. С этого момента: запускается генератор частоты 24. Конъюнктор 3 пропускает частоту на счетный триггер 22 и на дизъюнктор 19. Через дизъюнктор 19 частота поступает на записывающий вход сумматора 18, одновременно с этим вдвое уменьшается,, частота поступает Через дизъюнктор 20 на счетный ,вхрд вычитающего счетчика 17. Таким образом, суммирование в устройстве 18 ведет,ся с удвоенной частотой по отношению к частоте изменения подинтегральной функции в счетчике ;, 17. С выхода сумматора 18 снимается в импульсной форме величина 2 X - подинтегральная функция. Интервал интегрирования от О доХ задается дешифратором нуля 21/ ко-, торый выдает запрет на конъюнктор 23 при нулевом состоянии счетчика 17., Автономно ин,тегратор 15 функционирует следующим образом. Блок 25 задает подинтегральную функцию в счетчике 26. С ;этого момента поступает частота через шину 36 на записывающий вход сумматора 27, с выхода которрго в импульсной форме снимается величина if , IflM-lol , ., ; . . о-.,-.... где - величина поступившая через . вход 36; , (Ч|- подинтегральная функция. Совместная работа квадратора 14 и интегратора ДБ для получения cos (t). В счетчик -17 записывается число 1, в. счетчик 26 записывается

число О, через блоки 16, 25, соответственно. После этого на вход 36 в импульсной форме подается величина широтного угла W(t). З.а счет обратных связей между квадратором и интегратором происходит отработка окружности. При этом в работе участвуют блоки 26, 27, 17, 18, 19, 20, По окончании прихода импульсов широты Ч (t) в счетчике 17 образуется cos VCt), в счетчике 26 образуется S i п Ч (t) .

Совместная работа квадратора 14 и интегратора 15 для получения поправок на эллипсоид для широты щ долготы. В счетчике 26 блоком 25 записывается число 0. В счетчике 17 блоком 16 записывается число / где А 0,01 при вычислении поправки широты .и А 0,0033 при вычислении поправки долготы. После этого на вход 36 подается величина 4(t). После отработки f (t) в счетчике 17 образуется величина УА-cos (t) . Затем в счетчике 26 через блок 25 записывается число 0,9948 и после этого запускается генератор частоты 24. Происходит пр.оцесс квадрирований величины УА- cos -f(t), записанной в счетчике 17, и одновременно идет процесс сложения величины 0,9948, эаписанной в счетчике 26, с величиной VA -cos Ч (t)J-, поступающей в импульсной форме от сумматора 18 на счетный вход счетчика 26. После окончания квадрирования в счетчике 26 образуется величина

0,9948 + А cos2 tfU). После получения пЬправок, также как и после получения косинуса текущей широты, эти величины записываются в устройства запоминания 13 и 12, соответственно.

Преобразователь 7 необходим для многократной подачи преобразованного кода широты 4(t) от накопителя широты 4 в.тригонометрический узел 8. Работает он следующим образом.

Блок управления 33 выдает сигнал записи на блок конъюнкторов 31, который пропускает код широты Ч (t) на установочный вход счетчика 28. Запись кода инициирует работу распределителя. Дешифратор 29 разрешает прохождение частоты от генератора 32 через конъюнктор 30 на счетный вход счетчика 2$. В результате в вычитающем счетчике код уменьшается от Ч (t) ДЬ О. На выход 36 проходит количество импульсов, равное 4(t).

Работа автосчислиталя заключается в том, что с широтой и долготой, содержащимися в накопителях 4 и 5, суммируются с учетом знаков величины приращений координат соответствующих каналов, которые вычисляются множительными и делительными устройствами каналов. Всякое изменение широты, в TQM числе и начальное, иницирует работу преобразователя 7 и тригонометрического узла 8, которые обновляют информацию запоминающих устройств 13 и 12.

Точность автосчиоления лежит в пределах 0,05-0,1%, вследствие чего автосчислитель может использоваться для проведения детальных геофизических исследований.

Формула изобретения

1. Автосчислитель, содержащий автомат счисления составляющих пути по параллели и меридиану, задатчики

начальной широты и долготы, накопи-тели широты и долготы, первые входы которых подключены к выходам задатчиков соответственных координат, делительное устройство канала долготы,

выход которого подключен ко второму входу накопителя долготы, устройство отображения географических координат, подключенное к выходам накопителей широты и долготы, тригонометрический узел, преобразователь, вы,ход которого подключен ко входу тригонометрического узла, а вход подключен к выходу накопителя широты, отличающийся тем, что,

с целью повышения точности определения Географических координат, в него дополнительно введены умножитель канала долготы, умножитель канала широты, устройство запоминания косинуса текущей широты и устройство запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы, при этом тригонометрический узел включает квадратор и интегратор, причем первый выход интегратора подключен к первому входу квадратора, первый выход квадратора подключен к первому входу интегратора, вход тригонометрического узла соединен со вторыми входами интегратора и квадратора, а -первый и второй

5 выходы тригонометрического узла соединены, соответственно, со вторыми, выходами интегратора и квадратора, при этом первый вход умножителя канала долготы подключен к первому выхо0 автомата счисления составлянлдих .пути по параллели и меридиану, второй его вход подключен к первому выходу устройства запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы, выход же умножителя канала долготы подключен к первому входу делительного устройства, первый вход умножителя канала широты подключен ко второму выходу автомата счисления составляющих пути по параллели и меридиану, второй вход умножителя канала широты подключен ко второму входу устройства запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы, а выход умножителя канала широты подключен ко второму входу накопителя широты, вход же устройства;запоминания поправок на эллипсоид для широты и долготы подключен к первому выходу тригонометрического узла, второй выход его подключен ко входу устройства запоминания косинуса текущей широты, выход же устройства запоминания косинуса,текущей широты подключен ко второму входу делительного устройства.

2.Автосчислитель по п. 1, о тлича. ющийся т&л, что квадратор выполнен из блока памяти, включающего регистры хранения чисел, вычитающего счетчика, накапливающего сумматора, первого и второго дизъюнктора, дешифратора нуля, счетного триггера, конъюнктора и управляемого генератора частоты, причем блок памяти подключен к первому входу вьачитающего счетчика, ко второму входу которого подключен втлход второго дизъюнктора, а выход вычитающего . счетчика подключен к первому входу накапливающего сумматора, ко входу дешифратора нуля и ко второму выходу квадратора, выход накапливающего сумматора соединен с первым выходом квадратора, а второй вход накапливающего сумматора - с выходом первого дизъюнктора, первый вход которого подключен ко второму входу квадратора, а второй его вход.- к выходу конъюнктора и ко входу счетного триггера, выход счетного триггера подключен к первому входу первого дизъюнктора, второй вход которого соединен с первым входом квадратора, первый же и второй входы конъюнктора подключены, соответственно, к выходу дешифратора нуля и к выходу управляемого генератора частоты.

3.Автосчислитель по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что интегратор выполне,н из блока памяти, включающего регистры хранения чисел, суммирующего счетчика и накапливающего сумматора, причем блок памяти подключен к первому входу суммирующего счетчика, второй вход его соединен с первым входом интегратора, а выход суммирующего счетчика соединен с первым входом накапливающего сумматора и со вторым выходом интегратора, второй вход накапливающего суммато0ра соединен со вторым входом интегратора, выход же го соединен с первым выходом интегратора.

4. Автосчислитель по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен из вычитгиощего счетчика, дешифратора нуля, конъюнктора, блока конъюнкторов, генератора частоты, блока управления записью, причем блок.управления записью подключен к первому входу блока конъюнкторов, второй вход которого соединен со входом преобразователя, а выход блока конъюнкторов подключен к первому входу вычитающего счетчика, второй. вход, вычитающего счетчика соединен с,выходом конъюнктора и с выходом преобразователя, выход же вычитающего счётчика подключен ко входу дешифратора нуля, выход же дешифратора нуля подключен ко второму входу

0 конъюнктора, а первый вход конъюнктора подключен к генератору частоты.

Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе

1.Балашов И.В. Автосчислители 5 и автопрокладчики. Л., Судостроение, 1968. - Автопрокладчики типа Путь-1, АП-2, АП-3, АП-4 (аналоги).

2.Балашков И.В. Автосчислители и автопрокладчики. Л., .Судострое0 ние, 1968. - Автосчислитель АС (прототип).