DE2048352A1 - Vorrichtung zur Koordinatentrans formation - Google Patents

Description

DIPt. ING. DIETHICH EEWAtD _ - . _ _ _Γ ~ 8 MÜNCHEN 13 PATENTANWALT Z U 4 O O Ό £. FtMlSTENBERGSTBASSE 2*

TELEFON 80 SB 14

BEN

Affaire 986

Institut ?ran<?ais du Pqtrole des Carburants 0t Lubrifiants,

Hueil-Malmaiaon, Frankreich

Vorrichtung zur Koordinatentransformation

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die In numerischer Binärform Koordinatentransforjnationen vornimmt, die es ermöglichen, die Position eines Fahrzeugs bezüglich fester Koordinatenachsen au orten, wenn man seine üOrtbewegung in einem mit ihm verbundenen Achsensysbem kennt, und betrifft eine numerische Rechnereinrichbung zur Durchführung dieses Verfahrens.

üie.-■ Vorrichtung nach der Erfindung isb besonders zur Lokalisierung eines Fahrzeugs geeigneb, wenn die Fortbewegung dieses * Pahrseuga in seinem eigenen Achsensystem in l/'orm von Entfernungaschritton odexⁱ -inkrementen gegeben ist·

Insbesondere kann der numerische, die Vorrichtung bildende Rechner an einem Seefahrseug angebracht und einem Navigationsgeräb der Bauarb "Wegsüreckenniösser^|! !augeordnet werden, das den Dopplereffekt ausnutzt, dessen Prinzip kurz erläutert werden soll»

— 2 -

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 181)020 · HYFOBANK MÜNCHEN, KTO.-NH. S3*/884

Akustischo Wellen werden schräg sur Vertikalen des Kraftfahrzeugs in der Langsebene und Querebene beispielsweise ausgesandt. Kan mißt die Phasenverschiebung zwischen den ausgesandten und empfangenen Schallwellen nach Diffusion am Meeresboden unter Ausnutzung des Dopplereffekts»

Das Navigationsgerät ist einer Vorrichtung angeordnet, welche dieae Phasenverschiebungen, die proportional zu der vom .Fahrzeug durchfahrend .Entfernung entsprechend den mit ihm verbundenen Achsen sind, in Entförnungoschritta , welche in Zählern gebucht werden transformiert, Das Navigationsgerät liefert so in numerischer Form die voai Fahrzeug durcheilten Entfernungen,

Die Angaben über die Portbewegung, die von einem solchen Navigationsgerät geliefert werden, sind im allgemeinen nicht auswertbar, wenn man sie dazu benutzen will, eine Konte vorzugeben oder zu verfolgen_β

Eu diesem Verwendungszweck ist es wichtig, ihm einen nuineri-BChen Koox'dinatenuinwandler zuzuordnen, welcher die Bahn des ?ahraeugs gegenüber einem System mit festen Achsen definiert»

Unter den bekannten Einrichtungen, die'Koordinatentranaformationen ermöglichen, seien die in der US-Patentschrift 3 272 aufgeführten genannt. Diese Patentschrift bezieht sich auf ein Gerät, welchee es ermöglicht, die Beschleunigung, die Geschwindigkeit oder die von einem fahrzeug durchlaufene Entfernung, bezogen auf ein räumliches Koordinatenbezugsachsensystem, festzulegen, wenn man die Winkeländerung en in der Höhe des Fahrzeugs, bezogen auf diese Achsen)sowie die Komponenten seiner Beschleunigung in einem mit ihm verbundenen Achsenaystem kennt« Dieses Gerät ist besonders dafür ausgelegt, den Weg eines'Luftfahrzeugs zu bestimmen und dessen sämtliche Änderungen mit großer Genauigkeit zu regisbriaren. Der Herstellungspreis liegt

5t

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jedoch aufgrund der Kompliziertheit hochs es ist im übrigen nicht; geeignet, die Koordinaten eines Seefahrzeugs beispielsweise umzuformen, das der Wirkung der Meeresbewegungen, Stampf-, Schlinger- oder Rollbewegungen, ausgesetzt ist, die für die Bestimmung des Wegverlaufs schädlich Bein können. .

Erfindungsgemaß soll nun eine Koordinatentransformationsvor» richtung vorgeschlagen werden, die so ausgelegt ist, daß sie den Wegverlauf eines Fahrzeuge, bezogen auf ein festes Acheensystera, bestimmen kann. 33s. soll dabei der Vorteil erreicht werden, dies bei geringem Aufwand zu tun\ außerdem soll eine Empfindlichkeit gegen Bewegungen des fahrzeugtragenden Mediums έ so gering wie möglich gehalten werden.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Koordinatentransformation, zur Bestimmung der Koordinaten eines Fahrzeugs, bezogen auf ein System mit zwei festen Koordinatenachsen, bei Kenntnis des Wertes des durch eine derfesten Achsen und'eine der Achsen eines Systems von zwei mit dem fahrzeug verbundenen Koordinatenachsen gebildeten Winkels und der vom Fahrzeug entsprechend wenigstens einer der Achsen des Koordinatenachsensystems, mit dem es behaftet wird, durchlaufenen Entfernung, wobei diese Entfernung in Form einer Aufeinanderfolge von Eiit-.fernungsschritten geliefert wird. Weiter geht die Erfindung aua von Rechnereinrichtungen für den Sinus txnd den Kosinus des f Winkels, ausgehend von dessen Änderungen. Diese Einrichtungen werden durch zwei im geschlossenen Kreis einander augeordnete binäre Schrittrechner gebildet, wobei die Ausgänge des einen mit den Eingängen des anderen und umgekehrt verbunden. sind. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch Kodierungseinrichtunden für den Wert des Winkele in iJigitalform \ Einrichtungen zum zeitweisen Blockieren des Digitalwertes des Winkels j Einrichtung zur Summierung von Wiederholimpulsen mit regelmäßiger Periode; Einrichtung zur Ermittlung der Gleichheit zwischen dem

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EAD CRSGiNAL

Digitalwert des Winkels und der Anzahl der summierten Impulse·, Errichtungen zur Erzeugung von Impulsen mit Zeitintervallen proportional zur Dauer der regelmäßigen Perioden bis zur Er-.mittlung der Gleichheit bzw. Gleichwertigkeit, wobei diese Impulse Winkelschritten entsprechen ι Einrichtungen.zum Kalibrieren dieser Winkelschritte auf die Dauer der regelmäßigen Perioden, welche mit Einrichtungen zum Berechnen der Sinus« und Kosinuswerte des Winkele verbunden sind. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein binärer Schrittrechner zur Speicherung aufeinanderfolgender Sinus- und Ko sinus werte des Winkels am Bade Jeder regelmaBigen Periode -vorgesehen sowie wenigstens zwei P binäre Schrittrechner zur Ermittlung des Produktes der gespeicherten Werte von Sinus und Kosinus aal den Entfernungsschritt en. _t welche auf eine Dauer gleich der dieser regelmäßigen Perioden kalibriert sind; und Synchronisiereinrichtungen zur Folgesteuerung der vorgenommenen Operationen.

Das durch die erfindungsgemäße Einrichtung angewendete Rechenverfahren und eine vorzugsweise Ausführungsform dieser Vorrichtung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1A die geometrische Darstellung des Bahnver- ^ laufe des Fahrzeugs für den allgemeinen

^ Fall gibt;

Fig. 1B ist die geometrische Wiedergabe des Bahnverlaufe des Fahrzeugs_t wenn die Achsen untereinander feste Winkel bilden;

fig. 1C 1st die geometrische Darβteilung des

Bahnverlaufs des Fahrzeuge, wenn die Winkel zwischen den Achsen lineare Funktionen der Zeit sind;

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BAD ORIGINAL

Fig. 2 zeigt schematised eine (xesamtanordnung

der Vorrichtung i ·

Fig. 3 zeigt schematisch den Synchronisator und den ihm zugeordneten Vorschaltungasteuerblockj

Fig. 4 gibt schematisch eine Digital-Bifferentialaddiereinrichtung wieder;

Fig, 5 ist das Schema der Anordnung von Geräten,

welche verwendet werden, um die Änderun- ' gen der Werte des Sinus bzw. des Kosinus des Kurswinkels als Funktion der Inderungsechritte des letzteren zu bestimmen!

Fig. 6 zeigt eine Torrichtung zur Kalibrierung der Impulse9

Fig. 7 gibt die Ohronogramme der Impulse wieder» welche in der Kalibriereinrichtung erzeugt wurdenj

Fig. 8 zeigt schema tisch die Einrichtungen zur | Bestimmung und Speicherung der Sinus- und Kosinuswerte für den Kurswinkel sowie die Einrichtungen zur Summierung dieser Werte;

Fig. 9 zeigt schematisch die den Schrittwinkelgenerator bildenden Elemente*

Das Verfahren soll nun mit Bezug auf die Fig. 1A» 1B und 10 nach kurzer Bezugnahme auf die Beziehungen der Koordinatenachsenänderung beschrieben werden. '

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In Fig. 1A ist die Position des lahrzeögs zum System d in festen Koordinaten (OX₉ Οι) und dem mit ihm verbundenen Achsen-System (ox, oy) eingetragen. Die Acnse ox' igt beispielsweise entsprechend der Längsachse des Fahrzeugs orientiert.

Der Geschwindigkeitsvektor des Kraftfahrzeuge wird mit 7 bezeichnet. Seine Projektionen auf die Achsen OX₁ OI sind mit Vg und Vy bezeichnet, während seine Projektionen auf die Achsen Ox₁-Oy jeweils mit V und V bezeichnet sind.

Im übrigen ist mit θ der Kurswinkel bezeichnet, das ist der Winkel, der durch die Achsen ox und OX gebildet wird,und mit <S der Driftwinkel, das ist der Winkel, der durch die Achse ox mit dem Vektor V gebildet wird.

Ausgehend von den bekannten Beziehungen der Koordinatenänderung:

V_Y(t) » Y_v Cos Θ - Y„ Sin θ (1)

V_Y(t) * 7_ Sin θ + V Cos θ (2)

die die Werte der Komponenten des Qeschwindigkeitsvektors im festen Achaensystem bezüglich denen der Komponenten des gleichen Vektors in dem mit ihm verbundenen Achsensystem geben, kann man die Koordinaten X_£ und I_f der vom Fahrzeug zu einem Augenblick tf eingenommenen Position ausdrücke» in ?orm von:

Χψ - 3L 4· ( ^f V^ Cos θ dt - ( ^f 7_ Sin θ dt (3) ^£ '°' Jt₀ *■ . Jt₀ 7 ■

Y_f » I_n + \ ^r V_v Sin 6 dt + \ ^r ?_ Cos θ dt

(4)

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Xn den beiden letztgenannten Beziehungen "bezeichnen X_n und l_f die Koordinaten des fahrzeuge im Ausi Bestimmung des Bahnverlaufe beginnt·

die Koordinaten des fahrzeuge im Ausgangsaugenblick t_Q, wo die

Die auf dem Fahrzeug angeordnete Havigationseinriohtimg er« zeugt in lOra von Impulsen mit Ö_ und D bezeichnete Satf ernungsschritte bzw. -inkremente längs der jeweiligen Achsen ox und oy.

Diese Schritte werden gleich k> gewählt, wobei k eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl und λ die Wellenläng® der aiisgesandten akustischen Wellen ist«

Ein wesentlicher Funkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht zunächst darin, die aufeinanderfolgenden Augenblicke t_i und t. zu orten, zu denen die Zähler der Navigations einrichtung die iäitfernungssohritte &_ bzw* '3__ längs der Achsen ox und oy aufzeichnen. Schli©ßlictL"-aerlagt unan das Zeitintervall t_Qt t_f in eine Aufeinanderfölgö voa el#i'ä*?i2.öarsn Zeitinter-

vallen, welche 'durch zwei

und zwei aufeinanderfolgende Augenblicke t^ !&.~-.^α. &mt:ßjmB- ox und oy begrenzt sind· öie Globalverschiebuis&ss "ssröspseclieB. den Achsen OX und OX, ausgehend von der durch X^ vtn& 1_Q definierten Lage bis zu der durch X* und Y^ definli ^tieri Stellung, können dann als eine Aufeinanderfolge von Hamenca bungen betrachtet werden, die an ^e^ea der Seisiatervalle vorgenommen werden, die durch zwei au£ei&andeiⁱ£o3.S€iMe Augenblicke t^ und t, begrenzt sind*

Diese Zerlegung ermöglicht es, die Beziehungen (3) und darzustellen in der Fora:

» 8 109816/15.61

üos θ dt - N \ 7 ■ oin P dt

Vi

^{Sin Θ dt +} / \ ^Vy ^{Oos θ dt}

wobei tj und tj >. einerseits und tj und t. ^ andererseits aufeinanderfolgende Schritt- oder InkrementationBaugenblicke längs der jeweiligen Achsen ox und oj sind.

Im übrigen geben die Gleichungen

V_x dt » S_x (?)

ti

V dt » l· (8)

y y

die Tatsache wieder, daß die durchfabrenen Btitfernungen, jeweils längs der Achsen ox und oy zwischen den Augenblicken

.. 9

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t.^ und tj^ einerseits und t^ und *4₊^ andererseits jeweils gleich den Schritten IL und D sind·

χ y

Ein wichtiger Punkt des Verfahrens besteht darin, die Verschiebung des Fahrzeugs ähnlich der Summe einer Aufeinanderfolge von geradlinigen Elementarbewegungen zu machen» die der Summe einer Aufeinanderfolge von kreisförmigen Elementarbewegungen hinzugefügt wird.

Beschreibt das !Fahrzeug einen konstanten Kurswinkelverlauf 6 (Pig. 1B), so vereinfachen sich die Gleichungen (5) und (6) beachtlich und lassen sich unter Berücksichtigung der Beziehungen (7) und (8) schreiben in der Forms

Cos θ₄— > D oin B₁ (9)

SIn O₁ + \ i)_ Coe Θ. (10)

(Q. und 0. bezeichnen die Werte, die durch den Karswinkel θ in den Augenblicken t^ und tj eingenommen werden·)

Fig. IC stellt die Bahn AB eines Fahrzeuge längs eines Kreises mit dem Radius P zwischen zwei Augenblicken t^ und t^₊^ dar, zu denen der Zähler der Verschiebung längs der Achse ox der Navigationseinrichtung schrittweise um eine Einheit weiter-

- 10 -

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schaltet. Man bezeichnet (jeweils mit θ^ und θ^^ die Werte des Kurswinkels θ zu diesen beiden Augenblicken. 3er Bogen AC gibt den vom fahrzeug durchfahrenen Weg, wenn der Driftwinkel gleich null ist, wieder.

Aus der Figur erkennt man sofort, daß:

^ dt ~ AO - D_x (11)

und daß [ 7_χ Cos Ödt * AG Cos Θ* (12)

AC ist die iSehne, die den Bahnverlauf AC unterspannt und Θ* ist der durch 1ΤΓ und die Achse OX gebildete Winkel-und ist gleich

®i * <T* » ^{wenn man} Δ θ gleich θ^₊^ - θ^ setzt·

Einfache geometrische Betrachtungen ermöglichen es, W mit dem Wenderadius 9 des Fahrzeuge beim Inkrement D und bei der Winkelabweichung Δ θ aufgrund der Rotation zu verknüpfen.

Die Beziehung (12) läßt sich dann einfach ausdrücken in Form von:

- 11 -

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Cos edt * —~2L sin 4j£ Cos (Q₁ + -^. ) (13)

Einen zur Behandlung günstigeren Ausdruck erhält man, wenn man' diese Beziehung entwickelt und in die folgende Form überführt:'

Cos edt - D_x Cos B₁ - \£ß· Sia S₁ + ... (14·)

Man zeigt leicht auf die gleiche Weise, daß:

Sin edt * Β_χ Sin Q^ + 3>_χΑ$^ Oos θ^ +■·.· (15)

Man findet analoge Ergebnisse für den Pail, wo das Fahrzeug einer Kreisbahn AB vom Erägheits- oder Wenderadius S folgt, dieses Mal zwischen den beiden Augenblicken t^ und t._+yi> zu denen der Verschiebungszähler längs der Achse 07 der Navigationseinrichtung um eine Entfernungseinheit Ώ schrittweise weiterschaltet·

Verbindet man geometrisch die Länge der Sehne VB mit dem Träg heits- oder Wenderadiusf bei der Winkelabweichung Δ θ und beim Wert des Inkrement B , so führt dies nach Weitere-ntwicklung zu den folgenden Beziehungen;

- 12 1 0 9 8 1 6 / 1 ~ 6 1

~ 12 -

y
t

Y Sin eat » IL. Sin θ. φ IL. *φ- Cos θ, + *.· (16) 3

V Cos edt « IL Cos θ. - Ώ ζψ- Sin θ₄ +■ .;. (17) y y j y ^ «

In diesen Beziehungen bezeichnet θj den Wert des Kurswinkeis im Augenblick t...

Die erhaltenen Beziehungen leiten sich für den Fall, wo das
Fahrzeug einer geradlinigen Bahn folgt, von den vier Beziehungen (14-), (15)? (16) und (17) her, indem die Änderungen Δ.Θ
des Kurswinkels annuliert werden.

Die Benützung der Gleichungen (14-), (15)» (16) und (17) ermöglicht es, die Gleichungen (5) und (6) in lorm einer Sutane einfacher Ausdrücke zu schreiben} ,

Cos Q_± - \ ' D_ Sin θ. -

t_f t_f

^Cos

' — Ί3 —

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20Λ8352

*ί

V*o

^C08

2 \ ψ «OS «i-V^^Sky

(19)

*i"*o

Die Näherung für die Fortbewegung in Form einer Aufeinanderfolge von geradlinigen und kreisförmigen Verschiebungen, die durch die Augenblicke begrenzt sind, zu denen die Schiebezähler der Navigationseinrichtung schrittweise um eine Einheit weiterschalten, ermöglicht es, in sehr einfacher Weise der Entwicklung der Koordinaten des Fahrzeugs zu folgen. Die Endkoordinaten Xf und I^ werden erhalten, indem man zu den Ausgangskoordinaten elementare Aufeinanderfolgen der Verschiebung und Korrekturausdrücke hinzufügt, welche in einem einfachen Hechner, ausgehend von dem Schrittwinkel, erzeugt wurden.

Die Anzahl der für die Kessung der Koordinaten X^ und Y^ not- λ wendigen Korrekturglieder hängt von der gewählten Genauigkeit ab ο Eine Berechnung der Größe der Korrekturen der. ersten Ordnung mit Δ d zeigt, daß man sie vernachlässigen kann, wenn man die Genauigkeit berücksichtigt, mit der man die Berechnung des Kurswinkele erreichen kann,und aufgrund der Bedingung, daß man Entfernungsschritte 33_χ und D ausreichend klein im Hinblick auf die Abmessungen des Fahrzeugs wählen kann.

Diese Vereinfachung ist in einer großen Anzahl von Anwendungsbereichen berechtigt, bei denen man die Bahn des Kraftfahrzeugs

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in eine Gesamtheit kleiner Segmente zerlegen kann. Der Kurswinkel θ wird dann bezüglich eines jeden als. konstant angenommen·

Die Vorrichtung zur schrittweisen Berechnung, die im folgenden beschrieben werden wird, nimmt eine Gesamtheit von Rechen.- und Summierungeoperationen entsprechend den vereinfachten Gleichungen vor;

*f

*i-*o

Gos Q₄ - X J Sam. θ. Γ20)

^Zf " ^Yo * ^> ^Dx ^{Sin e}i * \ ' ^Dy ^{Oos s}i <²¹)

ν*ο *3"*ο

die erhalten werden, indem man den Winkel θ als konstant auf jedem der kleinen Segmente der Bahn betrachtet. Jedoch werden die EntfernungsBchritte ü entsprechend den Achsen ox und oy des Kraftfahrzeugs gleich der Einheit aus Vereinfachungsgründen gewählt« Diese Schritte werden dann in Form von Additions- oder Subtraktionssteuerimpulsen entsprechend ihren Vorzeichen gebracht.

Das Verfahren nach der Erfindung wurde erläutert, unter der Annahme, daß man über Entfernungsechritte entsprechend den beiden rechtwinkligen Achsen verfügte, die sit dem Fahrzeug verbunden waren. Verfügt man nur über Distanaschritte längs

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einer Achse, so leiten sich die durch die Rechnervorrichtung ausgewerteten Beziehungen unmittelbar aus den Gleichungen (18), (19) j (20) und (21) her, indem sämtliche Ausdrücke entsprechend dem fehlenden Schritt eliminiert werden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird durch eine Rechnervorrichtung verwirklicht, deren allgemeines Prinzip darin besteht, den Sinus und den Kosinus des Kurswinkels θ zu bestimmen, der durch einen Winkelkodierer gegeben wird und die Summen 3Γ siji θ und 3Γ cos θ zu akkumulieren, und zwar entsprechend den Vorzeichen der Schritte 3_χ oder D_, wie sie aus dem navigationsgerät kommen· Die Akkumulierung dieser Summen erzeugt | ein positives oder negatives Inkrement, sobald diese die Einheit überschreiten.

Nach Fig. 2 besteht der Rechner aus einem Synchronisierblock t, der die Steuerung der verschiedenen vorgenommenen Operationen sicherstellt, einer Rechnereinrichtung 2 für sin θ und cos Θ, einer Rechnereinrichtung J für die Summen ^JT sin θ und ]]!Γοοβ ^θ» wodurch die Werte von sin θ und cos θ akkumuliert werden und der, ausgehend von den Distanzschritten B, die Änderungen der Position des Fahrzeugs bestimmt und über einen Generator *l·, ausgehend von dem absoluten Wert des Kurswinkels Θ, Winkelinkremente oder -schritte &Θ bestimmt, die in aufeinanderfolgenden Berechnungen für sin θ und cos 6 verwendet werden. "

Nach Fig. 3, in der schematisch der Synchronisator 1 dargestellt ist, wird dieser durch eine Quarzuhr 5 gebildet, die . ; bei einer frequenz von 4-50 kHz schwingt und einem Schieberegister 6 mit 52 Bits zugeordnet ist, die mit Oq bis C,^ bezeichnet sind, welches über 32 Leiter zeitlich verschobene Impulse aussendet, die periodisch wiedergegeben werden. Zwei gruppierte Synchronisationsuhren 5A, die zwischen die Uhr 5 und das Register 6 zwischengeschaltet Bind, steuern die progressive Ver-

. - 16 109816/1561

Schiebung der Impulse über die gesamte länge dieser Verschiebung. Sie Leiter verbinden den Synchronisator mit einem Block yon Sekodierungstorschaltungen 7* der das Machen der Impulse in ODER-Torschaltungen derart ermöglicht, daß verschiedene Informationen in Reihe erzeugt werden. Die Natur dieser Informationen wird später in der Beschreibung der Einrichtungen 2 und 3 und der des schrittweise arbeitenden Generators 4· genauer dargelegt werden.

Der Basiskreis des Hechners ist ein binärer Schrittrechner, der unter dem Namen Bigital-Differentialanalysator (ADD) bekannt ψ ist und im folgenden einfach "Analysator" genannt wird, dessen Prinzip summarisch mit Bezug auf Fig. 4 erläutert werden soll.

Der Kreis ist für die numerische Binärrechnung der Werte eingerichtet, die zu

ζ Cx) * \ y Cx) dx

aus diskontinuierlichen Werten genommen wurden, welche zu y(x^ für verschiedene Werte von χ genommen wurden. Da das Intervall (x_Q, x) in eine Aufeinanderfolge von Punkten x^ zerlegt wurde, welche um einen Schritt A^ voneinander getrennt sind, für die y(x) die Werte y^ annimmt, schreibt man z(x) in der Form

unter der Voraussetzung, daß der Schritt Δ x^ ziemlich klein ist.

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Die Berechnung wird in zwei Stufen vorgenommen.

In einer ersten Stufe läßt man y(x) um einen Betrag Δy derart wachsen, daß es der Progression von y(x) folgt. Dieser Betrag Ay ist der Zuwachs von y(x) und wird derart gewählt, daß hier eine Änderung um mehr als einen Wert Ay nicht erfolgt, wenn χ um einen Schritt Δ x sich ändert.

In einer zweiten Stufe modifiziert man y^ mit Δ χ und bildet die Summe

Diese beiden Operationen werden durch die Beziehungen beschrieben:

(23)

worin η eine ganze Zahl ist·

Diese erste Additionsoperation der "Heihen"-Art erfolgt in einer Sohrittsummiereinrichtung SI, die zu einem Schieberegi- | ster Q geschleift ist, das dieselbe Länge wie das "Wort" y aufweist. Der Zuwachs Ay wird in die Summiereinrichtung SI eingeführt und zum Inhalt des !Registers Q addiert oder von diesem subtrahiert. Das erste Bit (S) wird mit dem Torzeichen behaftet; es folgen Bits abnehmenden Wertes.

Um die zweite Operation durchzuführen, wählt man Δχ gleich einer Potenz von 2, z. B. 2""^0t' (wobei <*. eine ganze positive Zahl ist). Die Binärmultiplikation von y_n+^ mit 2*"^Ä, die sich durch eine Verschiebung um Ot-Ränge gegen die Bite kleineren Wertes

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* 18 - ■

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darstellt, bringt eine Längung des "Wortes" 7 Δχ und somit des jenigen des Registers, das es enthalten soll, mit eich.

Aufgrund dessen wählt man die Multiplikation von y mit einem Faktor ΔΧ«<2⁰·*1, was nicht zu einer Längung des Binärausdrucks von y Ax führt. Δ X leitet sich aus Δ χ aus dem Ausdruck her:

ΔΧ - dx 2^a (24)

wobei Δ X gleich -1 iat und sich dann als Befehlsimpuls zur Addition oder Subtraktion entsprechend dem Vorzeichen von Ax darstellt.

Die Beziehung (2J) wird zu:

Sie wird in einer Summiereinrichtung Sl? gebildet, die auf ein Schieberegister R geschleift ißt und ein Vorzeichenbit, gefolgt von Bite abnehmenden Wertes, umfaßt. Die Änderung -Δι wird in die Summiereinrichtung SI¹ eingeführt.

Aufgrund des Wertes von Δ X wird das Ausgangssignal des Analyse tora mit einem Faktor 2°* multipliziert.

!Man gibt den Zahlen, die in das Schieberegister eingeschrieben sind, Werte vor, die strikt kleiner als die Einheit sein müssen Die negativen Zahlen von y sind in der sogenannten Form des "Komplements von zwei" repräsentiert.

Um diesen Maximalwerten Eechnung zu tragen, führt man Eaßstabskoeffizienten Y und £ jeweils für die Werte von y und ζ derart ein, daß die funktionen Y und Z₉ die nan hierfür substituiert,

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Absolutwerte kleiner als die Einheit aufweisen·

BIe von y, ζ und dz angenommenen Werte sind dann mit den Werten von X, Z und dZ verknüpft durch die Beziehungenί Χ^·2^, Z»z dZ»dz*2^, indem man die Koeffizienten Y und € zwingt, I und Z kleiner als die Einheit zu machen, d. h.;

-1 < y if < Λ und -Λ <ζ2^<1

Bi β Additionlereinrichtung*bestimmt den Wert von Z, indem das Produkt ΧΔΧ gebildet wird.

Die verschiedenen Koeffizienten sind dann durch die Beziehung verknüpft;

Λ ζ 2^€ « Äy . a^Y . Δχ . 2^α (26)

Diese Beziehung setzt voraus, daß die Koeffizienten Ct., f und £ verknüpft sind durch die Beziehung:

t --a+Y (2?)

Sobald das Register E seine maximale Kapazität überschreitet, wird ein Überschreitungsimpuls von einem, dem "polarisierten" Ausgang abgegeben. "

Man kann auch das Eegister E zwingen, eine maximale Kapazität des Absolutwertes gleich ^- anzunehmen und einen tJberschreitungsimpuls an einem Ausgang, dem sogenannten nicht-polarisierten Ausgang, abzugeben, sobald diese Kapazität erreicht ist. In diesem Fall behaftet man den Maßstabskoeffizienten £ mit einem Wert*.

- ι (28)

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* 20 *

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Die erste Stufe der Berechnung, die darin besteht, die Weite von sin 6 und cos θ zu "bestimmen, wird mit Bezug auf 3*ig* 5 be* schrieben, wo zwei Analysatoren 8 und 9» die miteinander gekoppelt sind» dargestellt sind, wobei der Ausgang des einen mit dem mit -Ay bezeichneten Eingang der ZuwacbssummiertJinrichtunig des anderen und umgekehrt verbunden ist.

Jeweils mit y^(9) und ^(^ wird die Gesamtheit der'Von sin θ und cos θ angenommenen Werte bezeichnet. Jie Zuwachsgrößen von sin θ und cos 6, die aus einer Zunahme Δθ des Kurβwinkeis resultieren, lassen sich durch die Gleichungen berechnen:

Ay₁ * Cos 6 Δθ m y₂ (6) Aö ■ ' ' (29) «--sin'θ Δ θ « -y^ re) Δθ (30 >

Die Größe Δ θ muß im allgemeinen Fall mit Δ χ identifiziert werden.

Um die weiter oben verwendeten Bezeichnungen wieder aufzunehmen, bezeichnet man mit Δψ und Azg jeweils die Werte der Gehritte y*iAö und y^A©! die durch die Addiereinrichtungen erzeugt wurden.

Der Zuwachs Azp^ygA© ist nichts anderes nach der Gleichung (29) als der Zuwachs Ay₁ von y^« Genauso ist -Δζ,, * ~y,₍Aö nichts anderes als die Zunahme von yg um Δ ^g ^nacn ^^öi> Gleichung (30).

iiese Bemerkungen rechtfertigen die Verbindungen, die zur Verbindung der beiden Analysatoren ausgelegt sind. Jeder Analysator besitzt zwei Ausgangswege, wo Signal entgegengesetzter Phasen verfügbar sind.

BAD Of|/G/_NAL

1 0 9 8 1 S / 1 ^r- 6 1

Am negativen Ausgang des Analysators 8 wird ein Zuwachs oder Schritt -Δζ^-ΔίΓο entnommen, der an die Schrittsummiereinrichtung SI und das der Addiereinrichtung 9 zugeordnete .Register Q gegeben wird, wo die erste durch die Gleichung (22) definierte Summieroperation vorgenommen wird.

Die Summiereinrichtung SF und das zugeordnete Register E sorgen für die Bildung der Summe ^ 3^ΔΘ, die durch die Beziehung (23) definiert ist,und die Addiereinrichtung 9 erzeugt auf dem positiven Ausgangeweg einen Zuwachs Azg^Ay^· Dieser Zuwachs wird auf die Summiereinrichtung SI des Analysators 8 gegeben, der es zum Wert hinzufügt, der in das Register Q entsprechend I der Gleichung (22) eingeschrieben wurde. Der Rechnungszyklus beginnt wieder, wenn die Analysatoren Impulse entsprechend den Winkelzuwachsschritten A θ aufnehmen.

Wie im allgemeinen Fall gibt man Maßstabskoeffizienten ein. llan wünscht, daß die in die Register eingeschriebenen Werte eine Genauigkeit vom Hundertstel einer Einheit aufweisen. Zu deren Darstellung sind also sieben Binärziffern erforderlich.

Da die Kapazität der Register klar kleiner als die Einheit ist, und die Funktionen sin θ und cos θ diesen Wert erreichen, multipliziert man diese Funktionen mit zwei Koeffizienten 2·^ und g 2'2 gleich 2 . Die Inhalte der Register Q* und Qq haben also 8 Binärziffern.

Der Zuwachs Δ Z^ - Δζ^2^ε^ wird auf eine logische "V reduziert. Da dieser zum achten Bit des Registers Q der Addiereinrichtung 9 addiert werden soll, muß er mit 2 multipliziert werden. Sr ist also gleich der Steigerung Ayg» multipliziert mit dem Koeffizienten 2 . Diese Gleichheit stellt sich dar durch die Beziehung: Δ Z^ * 2 * Δζ^ 2^'¹·2 * Ay2«2 _f wobei ΔK^ t* ^^2* fr*-^öraus folgt, daß ζ* ·* *?· Aus Symmetrie-

- 22 -

^109816/1561 BA

gründen gibt man £₂ ©inen gleichen Wert.

Man verwendet nicht-polarisierte Ausgänge der Register R. Die Koeffizienten £, Ot und T sind über die Beziehungen £,.·<ϊ+^-1 und £₂* Ci¹Y₂-i entsprechend der Beziehung (28) verknüpft. Aufgrund der Wahl dieser Werte» für die γ und die £ folgt, daß <x gleich 9· Δ X muß also gleich Δθ·2^ sein.

Damit Δ Χ sich auf einen Summierungsimpuls reduziert, müssen die Winkelinkremente oder -schritte Δ β einen Wert von Δθ-»2 oder 1,955·ΊΟ""^ Radians aufweisen.

Die den Kurswinkel ermittelnde Winkelkodiereinrichtung erzeugt Inkremente vom Wert ΔΘ¹ *6' Bogen entsprechend i,74-5· 10""* rd. Ss genügt also, den Wert von Δθ' an den von Δ θ anzupassen, indem er mit einem Koeffizienten k multipliziert wird, derart, daß Δ θ·^

Unter Berücksichtigung der Werte von Δ θ und Δθ¹ gibt man k den Wert:

k « 0,89345.

Die Operation wirdt in _teiipÄ Analysator 10 vorgenommen.

In der praktischen Verwirklichung verwendet man Register R zu 16 Bits. Ein Eingang ermöglicht es, in die Register die Ausgangsbedingungen sin θ und cos S auf einen von der Synchronisiereinrichtung 1 kommenden Befehl hin einzuführen. ,·.

Die Synchronisiereinrichtung erzeugt 32 Impulse, die periodisch reproduziert.werden. Man bezeichnet mit X das Zeitintervall zwischen zwei beliebigen dieser Impulse und mit T die JDauer der Periode gleich 321/. „.-,·;,.„

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üie SynchroniSiereinrichtung steuert die Rotation der in den Registern Q und R der Analysatoren 8, 9 und 10 eingeschriebenen "Worte" über die Summiereinrichtungen SX und SF, die ihnen zugeordnet sind. Kau bezeichnet hier mit Rotation die Uakehrung jeder Ziffer über die Summiereinrichtung am Bit mit dem größten Gewicht, wenn diese nach aufeinanderfolgenden Verschiebungen zum Bit mit dem geringsten Gewicht gelangt ist. Diese Rotationen in Registern mit 16 Bits erfolgen über eine teuer gleich 16 T₁ d« h. eine Halbperiode.

Bewegt sich das Fahrzeug entsprechend einem konstanten Kurswinkel, so kann es doch geringen Variationen des Kurswinkels i zu beiden Seiten der Bewegungsbahn aufgrund von störenden Effekten des Mediums (Bewegungen des Heeres im Falle eines Seefahrzeuges) ausgesetzt sein. Diese leichten Änderungen können Grad erreichen.·

Um zu vermeiden, daß der Rechner diese Änderungen ohne brauchbare Bedeutung aufzeichnet, geht man so vor, daß man auf die -Δ χ bezeichneten Eingänge der Analysatoren Schritte oder Inkremente gleich 12' Bogen, das sind -^j- Grad, gibt.

Ein Schritt ΔΘ¹ von einem Wert 12' Bogen, der durch den Schrittgenerator 4 erzeugt wurde, gibt in einen Generator Additions- oder Subtraktionsbefehle 11, die es in Form eines logischen Rechteckimpulses von der Bauer ? kalibriert.

Dieses kalibrierte Signal Δ X¹ beaufschlagt den Analysator (10) an seinem Eingang -ΔΧ. Der Analysator 10 multipliziert es mit dem Koeffizienten k. Da jedoch die Dauer dieses Befehls gleich 32 T ist, d· h* gleich zweimal der Dauer der Rotation des Zählers R, nimmt der vom Synchronisator 1 gesteuerte Analysator 10 seine Berechnung vor und summiert sie zweimal hintereinander.

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Alles läuft bo ab, ale wenn die Berechnung, ausgehend von zwei aufeinanderfolgenden Winkelschritten, zu 6' Bogen erfolgt wäre.

Man hat gesehen, daß durch Einführen des ilaßstabskoeffizienten "f der Inhalt der Zähler Q und Pv der Analysatoren einen -^. wert kleiner als *r aufwies. Aufgrund dieaer Tatsache entsprechen die durch die Analysatoren 8 und 9 berechneten Werte ^e-* weile &j~ und 2a die Dauer der Rotation der Zähler gleich einer Halbperiode ist, steuert der Synchronisator zwei aufeinanderfolgende Berechnungsvorgänge während der Dauer einer Periode· Die kumulierten Ergebnisse dieser beiden Operationen ergeben dann die Werte von ©in θ und cos Θ.

Ausgehend von den 32 durch den Synchronisator erzeugten Impulsen G sorgt man nacheinander für einen Synchronisationsimpuls, den Additionsbefehl an den Registern Q und die Ausgangswerte von sin β und cos Θ ·

Alle 16 Zeiteinheiten T gibt der Synchronisator, wobei die in den Registern Q und R der Analysatoren 8, 9 und 10 zirkulierenden Worte in ihre Ausgangsstellung rückgestellt worden sind, den Anfangsbefehl für die folgende Rotation.

Dieser Befehl wird durch die Impulse G^c und O*^ über eine CIöR-Schaltung des ülorschaltungsblocks 7 der Pig. 3 geliefert.

Der durch den Analysator 8 erzeugte Einheitsßchritt wird an der achten Ziffer des Wortes summiert, das in dem Register Q des Analysators enthalten ist, wenn dieser sich in der zugeordneten Summiereinrichtung SI nach Steuerung des Impulses präsentiert» der in diesem Augenblick durch den Synchronisator erzeugt wurde, d. h. entweder der Impuls 0« oder der Impuls C231 und zwar über eine ODER-Torschaltung des Sorschaltungsblocks

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BAD ORiGiNAL

Umgekehrt wird der durch den Analysator 9 erzeugte Einheitsschritt an der achten Ziffer des in das Register Q der Addiereinrichtung 8 eingeschriebenen Wortes bei Steuerung der gleichen Impulse summiert.

Die Einführung der Ausgangsbedingungen wird in der Darlegung des Schrittgenerators A- beschrieben.

Die Funktionsweise der Kalibrier einrichtung für die Winkelimpulse 11, dia dem Analysator 10 vorgeschaltet und in Pig. 6 dargestellt ist, wird nun mit Bezug auf £"ig. 7 beschrieben. Eine Kippschaltung A (111) ist mit einem ihrer Eingänge mit dem f Schrittgenerator Λ über den Leiter 114- verbunden.» Ihre Ausgangski emmen X und T sind mit den Eingängen einer Kippschaltung B (112) verbunden, die mit dem Synchronisator über einen Leiter 115 verbunden ist» Der Ausgang X der Kippschaltung 112 ist mit einem anderen Eingang der Kippschaltung 111 über eine UND-iDorschaltung 113 verbunden, die durch die Synchronisiereinrichtung über den Leiter 116 gesteuert wird.

Ein durch den Generator A erzeugter unbestimmter Befehl Δθ¹ (Fig. 7 - Darstellung a) stellt die Kippschaltung 111 in einen Zustand, derart, daß; (X^) *. 1, (T^) * O (ü'ig. 7. - Darstellung c). Da der Befehl Δθ¹ beispielsweise zwischen den Augenblicken g Cj,- und G^ erfolgt, stellt der durch den Leiter II5 übertragene Impuls G-** die Kippschaltung B (112) in einen Zustand, derart, daßt (X_ß) « 1 und (T^) * 0 (j'ig. 7 - Darstellung b und e). Der folgende Impuls O^ G?ig. 7 - Darstellung d) öffnet die UND-Torschaltung 113 und läßt die Kippschaltung 111 in einen Zustand "wieder nach unten gehen", derart, daß (X^) « 0 und (Tj*) » 1. Dieser Augenblick definiert das Ende des Eechtecköffnungsimpulses (Pig. 7 - Darstellung c). Da die Kippschaltung A (111) sich in diesem Zustand befindet, läßt der folgende Impuls die Kippschaltung B (112) "wieder nach unten. '

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BAD Of₁JCfNAL

gehen". Dieser Augenblick definiert das Ende des Öffnungsrechteckimpulses dieser Kippschaltung G?ig. 7 - Darstellung e). Ausgehend von einem unbestimmten Impuls Δ6¹ also, der während dieser Periode ankommt, erzeugt die Einrichtung an Ausgang Y_ß einen logischen Bechteckimpuls, der über die Länge einer Periode T ausgedehnt ist. Die Berechnungen, die vorgenommen werdenι um sin θ und cos θ fortschreiten zu lassen, können erst zu Beginn einer Periode beginnen, obwohl der Impuls Δθ¹ im Verlauf der vorhergehenden Periode angekommen ist·

Da die zweite Reihe von vorgenommenen Operationen darin besteht, die Summen ]S~ sin θ^ und ^jT cos Θ. zu berechnen, wird nun mit Bezug auf Fig. 8 erläutert.

Diese stellt die Gesamtheit der Analysatoren dar, die verwendet werden, um die verschiedenen Berechnungsreihen vorzunehmen, die in den beiden Rechnereinrichtungen 2 und 3 gruppiert sind«

Die Anordnung 2 umfaßt die Analysatoren 8, 9 und 10, die vorher beschrieben wurden.

Der kalibrierte Schritte Δ θ erzeugende Ausgang des Analysators 10 ist mit den -ΔΧ bezeichneten Eingängen der Analysatoren 8 und 9 über die Verbindungen 101 und 102 verbunden. Der negative Ausgang des Analysators 8 ist mit dem -Δι-Eingang des Analysators 9 über den Leiter 81 verbunden. Der positive Ausgang des Analysators 9 ist mit dem -Δι bezeichneten Eingang des Analysators 8 über die Verbindung 91 verbunden.

Die Einrichtung 2 umfaßt darüber hinaus einen Analysator 12, der als Speicher verwendet wird. Die Eegister Q der Analysatoren 8 und 9 sind jeweils mit den Eegistern Q und R des Analysators 12 verbunden. Am Ende jeder Periode zur Berechnung von sin θ und cos θ gibt der Schrittgenerator 4- ein Signal, durch

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das die berechneten sin θ^^ und cos S^ eingespeichert werden.

Eine i "bezeichnete Verbindung, die mit den S bezeichneten Eingängen der verschiedenen Analysatoren verbunden ist, sorgt für die tfbertragung der Steuerung der synchronisierten Zirkulation der in den Registern Q und R enthaltenen Worte über deren $e~ . weilige Summiereinrieb.tungen SI und Si'· .

Der Synchronisator 1 gibt über den mit j bezeichneten, mit; den Summiereinrichtungen SI der Analysatoren 8 und 9 verbundenen Leiter einen Impuls, um die Summierung der . an"-den Hegist er , Q erzeugten Schritte zu Beginn der Periode, die auf die Ankunft f eines Winkelschritts Δθ' folgt, zu befehlen.

In der Rechner anordnung 3 sind die Summiereinrichtungen regruppiert.

Wenn man mit Δ Ν bzw. Δε die Differenzen Xf-X₀ und X_f-Y_Q bezeichnet, so lassen sich die Beziehungen (20) und (2Λ) schreiben, indem man die Begriffe ΔN^, ΔN^, ΔE^, ΔΕ2 einführt zu:

Δη - ^ D_x Cos e_i - ^ ε sin Bj * AH₁ - Δν₂

ΔΈ * ^ D Sin θ₄ + ^ $ Oos θ j ε /ja. 4 i J "*

In diesen Beziehungen stellen θ^ und Θ., die Werte dar, die vom Kurswinkel eingenommen werden, wenn jeweils die Dia tanz schritte D_x und Ji öingelangen, die durch die Navigations einrichtung erzeugt wurden.

Diese Summierungen werden in den Summiereinrichtungen SP der

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BAD G^iGiNAL

vier 13, 14, 15 und 16 bezeichneten Analysatoren vorgenommen und werden in die zugeordneten Register eingeschrieben. öle Analysatoren 13» 14, I5 und 16 bilden Jeweils die partiellen Summen Al_} A N-, Δ N₀ und Δ E,

e: 2

Die Register R und Q des Analysators 12 sind über die Leiter 121 und 122 mit den Analysatoren 14 und 13 einerseits und mit den Analysatoren 16 und 15 andererseits verbunden.

tfoer die Leiter 131 und 141 einerseits und die Leiter 151 und 161 andererseits, die mit den Eingängen -AX der Addiereinrichtungen 13 und 14 einerseits und Λ3 und 16 andererseits verbunden sind, kommen die den Distanzschritten entsprechenden

Impulse -D^. und -I) an, die durch die Navigations einrichtung 3c y

erzeugt wurden«

Die i bezeichnete» ebenfalls mit den Eingängen S der Analysatoren 13» 14, 15 und 16 verbundene Verbindung überträgt die Steuerung der Synchronzirkulation der in den Registern eingeschriebenen Worte.

Die Register E der Analysatoren 13, 14, 15 und 16 haben eine maximale Kapazität kleiner als die Einheit.

Wenn die Summen ^>_ Ό_χ Qos θ_± > Δ Ν,,, ^>_ D Sin Q^ « ΔN₂,

^sin ®i ^s AE^ und 2i_ \ C°^s Θ.,- « A^₂ diesen Wert er-

ä ά

reichen, so wird ein Üb ersehreitungsimpuls erzeugt.

Ein Generator für Additions- oder Subtraktionsbefehle analog dem nicht-dargeetellten Generator 11 kalibriert die unbestimmten Impulse £a und -D_w über die Dauer einer Periode. λ y

BAD Ofi/G/N_AL - 29 10 9 8 16/1561

Die Ankunft eines Rechteckimpulses -£„, der auf die Dauer einer Periode kalibriert ist, ermöglicht Addition oder Subtraktion der in die Register R und Q des Analysators 12 eingeschriebenen Werte bezüglich der in die Register der Analysatoren 14 und eingeschriebenen Werte. .

In der gleichen Weise autorisiert die Ankunft eines Rechteckimpulssignals -D die Addition oder Subtraktion der in die Register R und Q des Analysators 12 eingeschriebenen Werte zu den jeweils in die Register R der Analysatoren 16 und 15 eingeschriebenen Werte. —

Die Summierung der AlJj und AiTg einerseits und A E^ und Al^ andererseits liefert die Verschiebungsschritte des Fahrzeugs in einem System mit geographischen Achsen.

Verfügt man über Distanzschritte nur auf einer einzigen Achse, beispielsweise -D__, so wird die E:
Analysatoren 13 und 14 reduziert.

beispielsweise ~Lf , so wird die Einrichtung 3 auf die beiden

Der Kurswinkelschrittgenerator wird mit Bezug auf Hg. 9 beschrieben. Er umfaßt ein Kurswinkelregister 17, welches durch vier in Reihe geschaltete Dezimalzähler gebildet wird, eines für die Hundertergrade, eines für die Zehnergrade, ein drittes ä für die Einheiten und ein viertes für die Zehnfcelgrade ⁿ _t einen im Dezimalsystem kodierten Binärzähler BOD 18, der durch drei Dezimalzähler gebildet wird, einen für die Zehnergrade, einen zweiten für die Einheiten, einen dritten,, mit 18a bezeichneten, für die Zehntelgrade, einen Koinzidenzblock 19» der zwischen das Register 17 und den Zähler 18 zwischengeschaltet ist, und ein mit dem Zähler 18a verbundenes üekodierungssystem 20.

Alle die durch den Kurswinkelachrittgenerator vorgenommenen Operationen werden durch die 32 verschobenen (dekodierte Momen-

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te) Impulse gesteuert, welche durch die Synchronisiereinrichtung 1 während einer Periode T über den Torschaltungsblock 7 erzeugt wurden.

Zu Beginn jeder Berechnung von sin θ und cos θ wird der durch die Kodiereinrichtung 21 gelieferte Kurswinkelwert im Register 17 blockiert.

Durch die Ermittlung der an den beiden Bits geringen Gewichtes des Zählers für die Hundertergrade dieses Eegieters angezeigten ~ Werte bestimmt man die Winkel zone fo,1OO°[, £ 100°, 200°£, [2O0°,30O°[ oder ("300°,360°[, worin sich der Kurswinkelwert befindet. Diese Operation wird durch einen Zonendetektor 22 vorgenommen. Er erzeugt ein Signal, welches die fiegister der Addiereinrichtungen auf Werte von sin θ und cos θ initialisiert, welches der unteren Klemme der ermittelten Winkelzone entspricht.

Bei jeder Feriode läßt ein Impuls den Zähler 18a um eine Einheit, das sind 6* Bogen, vorrücken. Der Zähler 18 zeichnet auf und summiert die Impulse, bis sein Inhalt gleich dem des Registers 17 wird. Diese Gleichheit wird durch den Koinzidenzblock 19 ermittelt. Das mit der Kalibrierungseinrichtung 11 ver- ^ bundene Dekodierungssystem 20 emittiert Schritte mit einem Wert von 12· Bogen jedesmal, wenn der Zähler 18a eine Ziffer mit dem Vielfachen dieses Wertes anzeigt.

Die Mission der Schritte oder Inkremente Δθ· mit einem Wert von 12' Bogen, wodurch die Berechnungen von sin θ und cos θ in den Zählern fortgeführt werden, hört auf, wenn die im Register 17 und im Zähler 18 angezeigten oder zur Einstellung gekommenen Werte identisch sind.

Die Koordinierung der verschiedenen, durch die Berechnungsein-

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richtung vorgenommenen Operationen wird, ausgehend von Impulsen C_x, über den Eorschaltungslaloek 7t dessen Funktionsweise beschrieben werden soll, vorgenommen.

Der Impuls C^ blockiert den durch des Register 1? angezeigten Wert, wenn eine Rechenfolge gerade nicht im Gange ist. Ist die. Kessung oder Ermittlung der Winkelzone, in der sich der Kurs- ■ winkelwert befindet, vorgenommen, so erzeugt der Impuls C^ ein Signal, welches die Berechnung von sin θ und cos θ hinsichtlich Werten, die der unteren Grenze dieser Zone entsprechen, auslöst.

HaCh Einstellung der Werte von sin θ und cos θ in den Registern der Addier einrichtungen erzeugt der Impuls Gg ein Signal A, welches eine Kippschaltung betätigt* Das Vorhandensein dieses Signals ermöglicht den Ablauf der Berechnungen.

Der Impuls Cq (RAZ) setzt auf Ό den Koinziäeneblook 19 "bei Beginn der Rechenperiode zurück, d. h. nach Erzeugung des Signals A durch den vorhergehenden Impuls. Der Koinzidenzlilock 19 wird nachher getestet, um die Unterbrechung der Rechenoperationen im Falle der Koinzidenz zwischen den durch das Register '!? und den Zähler BGD 18 angezeigten Werten, ausgehend vom Impuls C^q

und dem Signal A, zu "bestimmen. λ

Verläuft der Test negativ, d. h· im Falle einer Nicht-Koinzidenz, so befindet sich der Block 19 im Zustand "0". Im entgegengesetzten Fall befindet er sich in einem "1 "-Zustand, was zur Annulierung & s Signals A bei Betätigung des Impulses Cjg £tihrt.

Der Impuls C₁^ läßt diese im Zähler eingeschriebene Ziffer weiterlaufen, unter der Toraussetzung, daß das Signal A, welches den Fortgang der Operationen autorisiert, erzeugt ist.

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Me ungleichen Vielfachwerte von 6' Bogen, die im Zähler 18a angezeigt werden, sind unbrauchbar_$ da sie nicht zur Emission eines Inkrements oder Schrittes Δ θ führen. Läßt der Impuls C,^ die im Zähler 18a angezeigte Ziffer auf einen ungleichen Wert vorwandern, so beginnt der Impuls C^ mit der Aufzeichnung einer neuen Einheit von 6' Bogen.

Der Impula CLg steuert die Erzeugung eines Signale A^ durch eine bistabile Kippschaltung, welche diese zusätzliche Zählung zuläßt· Dieses Signal A,* ermöglicht es einerseits, das Dekodierungssystem 20 zu testen und andererseits, den Koinzidenzblock 19 für den ?all zu testen, wo diese zusätzliche Zählung eine Koinzidenz zwischen den Inhalten des Registers 17 und des Zählers 18 mit sich bringt, Ist das Signal A^ erzeugt, so läßt der Impuls C^g diese im.Zähler 18 angezeigte oder als Sollwert eingestellte Ziffer weiterlaufen, wenn der Test des Blockes negativ gewesen ist (Block 19 im Zustand ¹¹O").

Der Impuls O_or> unterdrückt das ^iignal k* und löst die Nullrückstellung (2ΛΖ) des Zählers 18 aue_$ wenn die Berechnung beendet ist (A-«0). Gleichzeitig wird das Dekodlerungssystem 20 getestet, damit es einen Schritt oder ein Inkrement Α** für den Fall abgibt, wo die Berechnung abläuft.

W Der Impuls C^q steuert auch die Rückstellung der durch sin θ und cos θ erreichten Werte in dem .Speicher 12, wenn die Berechnung beendet ist (A*Q).

Der gerade beschriebene Rechner nach der Erfindung kann beispielsweise auf einem Schiff installiert werden und seismische Prospektionavorgänge im Meer vornehmen und ermöglicht es so, mit Genauigkeit in jedem Augenblick die Position oder seine Bewegungsbahn mitzuteilen. Er kann auch auf einem Unterwasserfahrzeug angebracht sein und als Fahrtwegschreiber verwendet werdenο

BADORiGINAL _ ^ „

1 O 9 8 1 6 / 1 ^;) 6 1

Er kann auch beispielsweise dazu benutzt werden, die automatische Steuerungseinrichtung eines Seefahrzeugs vorzunehmen, welches an einer bestimmten Stelle gehalten werden soll·

Die vorstehenden Beispiele sollen natürlich nicht die Einsatzmöglichkeiten des Rechners allein auf Seefahrzeuge begrenzen·

Allgemein können die erf indungsgemäßen Maßnahmen dazu benutzt werden, Position und Weg jedes sich bewegenden Gegenstandes bezüglich fester Achsen zu bestimmen.

Patentansprüche ι

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   (jT) Koordinatentransformiervorrichtung zur Bestimmung der Koordinaten einee sich bewegenden Gegenstandes gegenüber einem System mit zwei festen Koordinatenachsen, unter Kenntnis den Wertes des Winkels) welcher gebildet wird durch eine der festen Achsen und durch eine der Achsen eines Systems aus zwei Koordinatenachsen, welches mit dem sich bewegenden Gegenstand verbunden is ti und unter Kenntnis der vcm sich bewegenden Gegenstand entsprechend wenigstens einer der Achsen des mit dem Gegenstand verbundenen Koordinatensystems durchlaufenen Entfernung, wobei diese Entfernung in Form einer Aufeinanderfolge von Jiatanzschritten geliefert wird, und Einrichtungen zur Berechnung des Sinus und des Cosinus dieses Winkels, ausgehend von Änderungen dieses letzteren, wobei diese Einrichtungen gebildet werden durch zwei binäre, im geschlossenen Kreis einander zugeordnete Schrittrechner, wobei die Ausgänge des einen mit den Eingängen des anderen und umgekehrt verbunden sind, gekennzeichnet durch Kodierungseinrichtungen (21) für den Wert dee Winkel» in digitaler S'onn; Einrichtungen (17) zur zeitweisen Blockierung des Digitalwertes dieses Winkels; Einrichtungen (18) zum Summieren von bei regelmäßiger Periode wiederholten Impulsen; Einrichtungen (19) zur Ermittlung der Gleichheit zwischen dem Digitalwert des Winkele und der Anzahl der summierten Impulse; Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsen unter Zeitintervallen proportional zur Dauer dieser regelmäßigen Perioden bis zur Ermittlung dieser Gleichheit, wobei diese Impulse Winkelschritten entsprechen; Einrichtungen (11) zur Kalibrierung dieser Winkelschritte über die Sauer der regelmäßigen Perioden, die mit den Einrichtungen zur Berechnung der Werte für Sinus und Cosinus des Winkels verbunden sind; durch einen binären Schrittrechner (12) zur Speicherung der aufeinanderfolgenden Werte des Sinus und des Cosinus des Winkels am Ende jeder regulären oder regelmäßigen Periode; durch wenigstens zwei binäre Schritt-

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   "⁵⁵~ 20Λ8352

   rechner (Ί3-»^;-14) zur Bildung des Produktes des* gespeicherten Werte von Sinus und Cosinus mit "diesen Bistanzschritten, welche auf eine Dauer gleich denen dieser regelmäßigen Perioden kalibriert sind; und durch Synchronisiereinrichtungen (7) zur Sequenz steuerung der vorgenommenen Operationen.
2. 2. Torrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen binären Schrittrechner (10) zur Anpassung des Wertes der Winkelschritte-
3. 3. Torrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsen ein Element (20) zur Impulserzeugung aufweisen, die sich mit einer Periode gleich dem Doppelten dieser regelmäßigen Perioden wiederholen; und daß die Synchronisiereinrichtungen Elemente zur Impulserzeugung umfassen, die während Jeder der regelmäßigen Perioden eine doppelte Hechenop era tion für den Sinus und den (Jo sinus des Winkels vornehmen.

   4-O Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Winkeländerungssektor in mehrere Winkelzonen aufgeteilt ist j daß weiterhin ein Meß- oder Ermittlungselement (22) vorgesehen ist, welches die Zone bestimmt, in der der Wert des Winkels sich befindet und die Verstellung der Werte des Sinus und des Cosinus des Winkels auf die entsprechend der unteren Grenze dieser Winkelzone steuert.

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