RU2125237C1 - Self-contained navigation system - Google Patents
Self-contained navigation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2125237C1 RU2125237C1 RU97105157A RU97105157A RU2125237C1 RU 2125237 C1 RU2125237 C1 RU 2125237C1 RU 97105157 A RU97105157 A RU 97105157A RU 97105157 A RU97105157 A RU 97105157A RU 2125237 C1 RU2125237 C1 RU 2125237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- circuit
- inputs
- data
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для определения пути, пройденного оператором в заданном направлении с применением радиоэлектронных устройств, и может быть использовано в спорте, туризме, геологии и других областях народного хозяйства. The invention relates to devices for determining the path traveled by the operator in a given direction using electronic devices, and can be used in sports, tourism, geology and other areas of the national economy.
Известен путемер [1], содержащий датчик шага, формирователь импульсов, R - триггер, два счетчика, элемент ИЛИ, регистр, блок возведения в степень, два блока деления, два блока задания постоянных уставок a и b, генератор, делитель частоты и индикатор. Известное устройство позволяет измерять пройденный путь, но не позволяет определять направление движения, а следовательно, и местоположение пользователя. Это является недостатком этого устройства. Known pathometer [1], containing a step sensor, pulse shaper, R - trigger, two counters, OR element, register, exponentiation block, two division blocks, two blocks for setting constant settings a and b, generator, frequency divider and indicator. The known device allows you to measure the distance traveled, but does not allow you to determine the direction of movement, and therefore the location of the user. This is a disadvantage of this device.
Известен автономный навигационный прибор [2], содержащий переключатель "Режим", кнопки набора данных, коммутатор - формирователь данных, регистры памяти, координат конечной точки маршрута и средней длины шага, вычислитель, ПЗУ, схему управления индикацией, индикаторы и навигационный измеритель, в который входят датчик угловой ориентации, формирователь многофазных сигналов, преобразователь, фаза-код, датчик шага и селектор шага. A well-known autonomous navigation device [2], containing the "Mode" switch, data set buttons, a switch is a data driver, memory registers, coordinates of the route endpoint and average step length, a calculator, ROM, an indication control circuit, indicators and a navigation gauge, in which Includes an orientation sensor, multiphase signal generator, converter, phase code, step sensor and step selector.
Прибор позволяет определять на остановках текущие координаты xi, yi, направление движения αoi, дирекционный угол на конечную точку маршрута αк и расстояние до нее Rк, что позволяет оператору ориентироваться на местности при движении по маршруту. Однако прибор имеет сравнительно большой вес и габариты, не позволяет определять отклонение Δαi направления движения от направления на конечную точку маршрута, механический ввод магнитного склонения, что усложняет конструкцию компаса.The device allows you to determine at stops the current coordinates x i , y i , the direction of movement α oi , the directional angle to the end point of the route α k and the distance to it R k , which allows the operator to navigate the terrain when moving along the route. However, the device has a relatively large weight and dimensions, it is not possible to determine the deviation Δα i of the direction of movement from the direction to the end point of the route, the mechanical input of magnetic declination, which complicates the design of the compass.
Это является недостатком прибора и снижает эффективность его использования. This is a disadvantage of the device and reduces the efficiency of its use.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является автономный навигационный прибор [3], выбранный за прототип. Он содержит вычислитель, ПЗУ, ОЗУ, регистры индикации, режимы, клавиатуры, угла, схему формирования кода режима, кнопки набора данных и кнопку "Решение", схему управления индикацией, цифровые индикаторы, схему ИЛИ, навигационный измеритель, состоящий из датчика угловой ориентации, формирователя аналоговых сигналов, преобразователя фаза-код, селектора-формирователя, датчика шага и преобразователь напряжения. Of the known devices closest in technical essence to the claimed invention is a stand-alone navigation device [3], selected for the prototype. It contains a calculator, ROM, RAM, display registers, modes, keyboards, angles, a scheme for generating a mode code, a data set button and a “Decision” button, an indication control circuit, digital indicators, an OR circuit, a navigation gauge consisting of an angle orientation sensor, shaper of analog signals, phase-to-code converter, selector-shaper, step sensor and voltage converter.
Прибор-прототип позволяет осуществлять движение по маршруту, определять на остановках текущие координаты xi, yi оператора, направление его движения αoi, направление на конечную точку маршрута αк и расстояния до этой точки, вводить магнитное склонение, автоматически определять отклонение направления движения от направления на конечную точку маршрута. Однако устройство - прототип обладает рядом недостатков.The prototype device allows you to move along the route, to determine the stops at the stops of the current coordinates x i , y i of the operator, the direction of his movement α oi , the direction to the end point of the route α to and the distance to this point, enter magnetic declination, automatically determine the deviation of the direction from directions to the end point of the route. However, the prototype device has several disadvantages.
1. Большое количество органов управления на панели прибора - 12 кнопок наборного поля, которые используются только при вводе данных, переключатель "Режим". Кроме того, на панели прибора размещен магнитный компас. Размещение этих органов управления на панели прибора определяет ее сравнительно большие габариты (85 x 200 мм), а большое количество органов управления затрудняет работу оператора с прибором на маршруте. 1. A large number of controls on the instrument panel - 12 buttons of the dial field, which are used only when entering data, the "Mode" switch. In addition, a magnetic compass is located on the instrument panel. The placement of these controls on the instrument panel determines its relatively large dimensions (85 x 200 mm), and a large number of controls makes it difficult for the operator to work with the device on the route.
2. Формирователь аналоговых сигналов прибора питается от двухполярного (±5 В) источника, в качестве которого используется преобразователь постоянного напряжения батареи в двухполярное напряжение. Питание формирователя и преобразователя напряжения осуществляется постоянно во время работы прибора, в то время как угол измеряется в течение нескольких МС. Это приводит к увеличению энергопотребления прибора (15 - 18 мА) и использованию энергоемких источников тока, что приводит к увеличению массы и габаритов прибора (85 x 168 x 200 мм, 2,6 кг). 2. The analog signal generator of the device is powered from a bipolar (± 5 V) source, which is used as a battery DC-to-bipolar voltage converter. The power supply of the driver and voltage converter is carried out continuously during operation of the device, while the angle is measured over several MS. This leads to an increase in the energy consumption of the device (15 - 18 mA) and the use of energy-intensive current sources, which leads to an increase in the mass and dimensions of the device (85 x 168 x 200 mm, 2.6 kg).
3. При расчете координат xi, yi и расстояния в прибор вводится средняя длина шага оператора, которая определяется при проходе заранее известной дистанции (например, 200 м). Однако в процессе прохождения маршрута и из-за усталости оператора средняя длина шага изменяется, что приводит к ошибкам измерения его координат xi, yi и пройденного расстояния.3. When calculating the coordinates x i , y i and the distance, the average operator step length is entered into the device, which is determined when passing a previously known distance (for example, 200 m). However, during the route and due to operator fatigue, the average step length changes, which leads to errors in measuring its coordinates x i , y i and the distance traveled.
Указанные недостатки устройства-прототипа снижают его эффективность использования и приводят к определенным неудобствам в эксплуатации. These disadvantages of the prototype device reduce its efficiency and lead to certain inconveniences in operation.
Техническая задача изобретения заключается в существенном уменьшении массогабаритных характеристик автономных навигационных приборов за счет сокращения органов управления и осуществления ввода данных в приборы и вывода данных из них с помощью блока ввода-вывода данных, а также повышения точности определения текущих координат оператора и расстояния до цели за счет введения в прибор индивидуальных для оператора коэффициентов (A, B), измерения его периода шага в процессе движения по маршруту и расчета текущей длины шага. The technical task of the invention is to significantly reduce the weight and size characteristics of autonomous navigation devices by reducing the controls and entering data into the devices and outputting data from them using the data input-output unit, as well as improving the accuracy of determining the current operator coordinates and distance to the target due to introducing into the device individual coefficients for the operator (A, B), measuring its step period in the process of moving along the route and calculating the current step length.
Указанная техническая задача решается так, что в автономную навигационную систему, состоящую из первого, второго, N-го автономных навигационных приборов, каждый из которых содержит датчик шага, вычислитель, шина адреса которого соединена с первыми входами ОЗУ и ПЗУ, второй вход ОЗУ, вход регистра индикации и выход регистра угла соединены с шиной данных вычислителя, входы "Чтение" ПЗУ и ОЗУ "Запись" в ОЗУ и в регистры индикации и угла "Выбор" ПЗУ, ОЗУ, регистров индикации и угла соединены с шиной управления вычислителя, выход регистра индикации через схему управления индикацией соединен с цифровыми индикаторами, навигационный измеритель, состоящий из датчика угловой ориентации, выход и вход которого соответственно соединен с первыми входом и выходом формирователя аналоговых сигналов, вторые выход и вход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом преобразователя фаза-код, второй выход которого соединен со входом fт вычислителя, третий выход преобразователя фаза-код соединен с третьим входом регистра угла, согласно изобретению введены блок ввода-вывода данных, соединитель, схема измерения периода шага, схема выбора режима работы и электронный ключ, причем блок ввода-вывода выполнен с возможностью поочередного подключения через соединитель к первому, второму, ... N-му автономному навигационному прибору при вводе или выводе данных, вход и первый выход электронного ключа соответственно соединены с шиной управления и третьим входом формирователя аналоговых сигналов, первый, второй, третий входы схемы выбора режима работы и второй вход преобразователя фаза-код соединены с шиной управления вычислителя, четвертый и пятый входы схемы выбора режима работы соединены соответственно с выходом f3 преобразователя фаза-код и выходом датчика шага, первый выход схемы выбора режима работы соединен с первым входом схемы измерения периода шага, второй, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с шиной управления и выходами f1 и f2 преобразователя фаза-код, выход схемы измерения периода шага соединен с шиной данных, второй и третий выходы схемы выбора режима работы соответственно соединены с шиной данных и со входом RST 7, 5 вычислителя, шина адреса которого соединена с первым, вторым, третьим, пятым, шестым, седьмым контактами соединителя, а шина данных соединена с четвертым, пятым, шестым и седьмым контактами соединителя, выходы JN 07 и OUT 04 вычислителя соединены соответственно с восьмым и девятым контактом соединителя, десятый контакт соединителя подключен ко входу RST 6, 5 вычислителя, который выполнен в виде, реализующем зависимости
xi= xi-1+li•cosαoi,
yi= yi-1+li•sinαoi,
Δαцi= αoi-αцi,
где
xi, yi - текущие координаты оператора;
αoi - угол направления движения;
αцi - угол направления на цель;
Δαцi - угол, равный разности между углом направления движения и углом направления на цель;
Rцi - расстояние от текущей точки до конечной точки маршрута (цели);
γ - магнитное склонение;
L - длина мерной дистанции - 100 м;
N1, N2 - количество шагов;
Tш1, Tш2 - периоды шага при разных темпах движения.The specified technical problem is solved so that in an autonomous navigation system consisting of the first, second, N-th autonomous navigation devices, each of which contains a step sensor, a computer, the address bus of which is connected to the first inputs of RAM and ROM, the second RAM input, input the display register and the output of the angle register are connected to the data bus of the calculator, the inputs “Read” of the ROM and RAM “Write” to the RAM and to the registers of the display and the angle “Select” of the ROM, RAM, display registers and the angle are connected to the control bus of the calculator, the output of the display register through a display control circuit connected to digital indicators, a navigation gauge consisting of an angular orientation sensor, the output and input of which is respectively connected to the first input and output of the analog signal conditioner, the second output and input of which are connected respectively to the first input and output of the phase-to-code converter, the second output of which is connected to the input f t of the calculator, the third output of the phase-code converter is connected to the third input of the angle register, according to the invention, an input / output unit of this s, a connector, a step period measurement circuit, an operation mode selection circuit and an electronic key, the input-output unit being able to alternately connect through the connector to the first, second, ... N-th autonomous navigation device during data input or output, input and the first output of the electronic key are respectively connected to the control bus and the third input of the analog signal driver, the first, second, third inputs of the operation mode selection circuit and the second input of the phase-code converter are connected to the control bus rer, fourth and fifth inputs of the operation mode are respectively connected to the output f 3 inverter phase code and output pitch sensor, the first output mode selection circuitry coupled to the first input of the measuring circuit pitch period, second, third and fourth inputs which are respectively connected to the control bus and the outputs f 1 and f 2 of the phase-to-code converter, the output of the step period measuring circuit is connected to the data bus, the second and third outputs of the operation mode selection circuit are respectively connected to the data bus and to the
x i = x i-1 + l i • cosα oi ,
y i = y i-1 + l i • sinα oi ,
Δα qi = α oi -α qi ,
Where
x i , y i - current coordinates of the operator;
α oi is the angle of the direction of movement;
α qi is the angle of direction to the target;
Δα Цi is the angle equal to the difference between the angle of the direction of movement and the angle of direction to the target;
R Цi - the distance from the current point to the end point of the route (target);
γ is the magnetic declination;
L - length of the measured distance - 100 m;
N 1 , N 2 - the number of steps;
T W1 , T W2 - periods of a step at different speeds.
Блок ввода-вывода данных содержит наборное поле с кнопками 0, 1, 2, ... 9, параметр и ввод-вывод, шифратор, схемы формирования значения параметра, разряда числа, импульса записи и адреса считывания, регистры индикации и вывода данных, схему управления индикацией, цифровой индикатор, схему сопряжения и соединитель, выходы кнопок 0, 1, 2, ... 9, параметр и ввод-ввод соответственно соединены со входами 0, 1, 2, ... 9 шифратора и схем формирования значения параметра и разряда числа, выход шифратора является шиной данных и соединен с первыми входами схемы формирования импульса записи, регистров индикации, вывода данных, с выходами схемы формирования значения параметра, схемы сопряжения и с четвертым, пятым, шестым и седьмым контактами соединителя, первый выход схемы формирования разряда числа является шиной адреса записи и соединен со вторыми входами регистров индикации и вывода данных, с первым, вторым и третьим контактами соединителя, первый выход схемы формирования импульса записи соединен со входами C регистров индикации и вывод данных, выход регистра индикации через схему управления соединен с цифровыми индикаторами, второй выход схемы формирования значения параметра соединен со вторым входом схемы формирования импульса записи, второй выход которой соединен со вторым входом схемы формирования разряда числа, второй выход которой соединен с первым входом схемы формирования адреса считывания и с десятым контактом соединителя, третий вход схемы формирования импульса записи соединен с восьмым контактом соединителя, выход схемы адреса считывания соединен с четвертым входом регистра вывода данных, выход которого соединен с первым входом схемы сопряжения, второй вход которой соединен со вторым входом схемы формирования адреса считывания и с девятым контактом соединителя. The data input-output block contains a dial-up field with
Схема выбора режима работы содержит кнопки "Компас" "Δα", тумблер "Шаг", счетверенный асинхронный RS-триггер с тремя состояниями, два трехвходовых мажораторных логических элемента, D-триггер и четырехразрядный двоичный счетчик, нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты кнопок "Компас" и соответственно соединены между собой и подключены к плюсу и минусу источника питания, общие контакты кнопок и тумблера подключены соответственно ко входам S2, S3, S4 счетверенного асинхронного RS-триггера, S2 и S3, входы которого через первый и второй мажоритарные элементы подключены к R-входу четырехразрядного двоичного счетчика, вход E и выходы Q1, Q2, Q3, Q4 RS-триггера соответственно являются первыми входом и выходом схемы, входы R2, R3 и R4 асинхронного RS-триггера объединены и являются вторым входом схемы, вход R D-триггера является третьим входом схемы, вход CE двоичного счетчика является четвертым входом схемы, вход S4 счетверенного асинхронного RS-триггера подключен через второй мажоритарный элемент к R-входу двоичного счетчика и является вторым выходом схемы, нормально разомкнутый контакт тумблера шаг является пятым входом схемы, выход 8 и вход C двоичного счетчика объединены и подключены ко входу C D-триггера, выход Q которого является третьим выходом схемы. The operation mode selection diagram contains the Compass buttons Δα, the Step switch, the four-phase asynchronous RS-trigger with three states, two three-input majeure logic elements, a D-trigger and a four-digit binary counter, normally open and normally closed contacts of the Compass buttons "and respectively interconnected and connected to the plus and minus of the power source, the common contacts of the buttons and the toggle switch are connected respectively to the inputs S2, S3, S4 of the quad asynchronous RS-flip-flop, S2 and S3, whose inputs are through the first and second ma the unitary elements are connected to the R-input of a four-digit binary counter, input E and outputs Q1, Q2, Q3, Q4 of the RS-flip-flop are respectively the first input and output of the circuit, inputs R2, R3 and R4 of the asynchronous RS-flip-flop are combined and are the second input of the circuit, R D-trigger input is the third circuit input, binary counter CE input is the fourth circuit input, S4 quadruple asynchronous RS trigger input is connected via the second majority element to the R-input of the binary counter and is the second circuit output, normally open contact of the toggle Lera step is the fifth input of the circuit,
На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой автономной навигационной системы, на фиг.2 - функциональная схема автономного навигационного прибора системы, на фиг.3 - функциональная схема блока ввода-вывода данных, на фиг.4 - схема выбора режима работы, на фиг.5 и 6 приведены цифровые индикаторы автономного навигационного прибора и блока ввода-вывода данных, на фиг.7 - табл. 3 режимов работы, на фиг.8 - табл. 4 значений вводимого или выводимого параметра, на фиг.9 - 15 - соответственно примеры выполнения схемы измерения периода шага, шифратора, схема формирования импульса записи, схема формирования значения параметра, схемы формирования разряда числа, формирователя аналоговых сигналов и преобразователя фаза-код. In FIG. 1 is a functional diagram of the proposed autonomous navigation system, FIG. 2 is a functional diagram of an autonomous navigation device of the system, FIG. 3 is a functional diagram of a data input / output unit, FIG. 4 is a diagram of a selection of an operation mode, FIG. 5 and 6 digital indicators of an autonomous navigation device and data input-output unit are shown, in Fig. 7 - table. 3 operating modes, Fig. 8 is a table. 4 values of an input or output parameter, Figs. 9-15 show, respectively, examples of a step period measuring circuit, an encoder, a recording pulse generation circuit, a parameter value generating circuit, a number discharge generating circuit, an analog signal former and a phase-to-code converter.
В автономную навигационную систему фиг.1 входят первый, второй, ... N-й автономные навигационные приборы и блок ввода-вывода данных N + 1. The autonomous navigation system of figure 1 includes the first, second, ... N-th autonomous navigation devices and data input-output unit N + 1.
В каждый автономный навигационный прибор фиг.2 входят вычислитель 3, ПЗУ 4, ОЗУ 5, регистры индикации 6, угла 7, схема выбора режима работы 8, цифровой индикатор 9, схема управления индикацией 10, навигационный измеритель 11, электронный ключ 12, формирователь аналоговых сигналов 13, преобразователь фаза-код 14, датчик угловой ориентации 15, схема измерения периода шага 16, датчик шага 17 и соединитель 18. Each autonomous navigation device of FIG. 2 includes a
Вычислитель 3 шиной управления соединен со входами "Чтение" и "Выбор" ПЗУ 4, "Чтение", "Запись" и "Выбор" ОЗУ 5, со входами "Запись" и "Выбор" регистров индикации 6 и угла 7, со входами 1, 2, 3 схемы выбора режима работы 8, со входом электронного ключа 12 и четвертым входом схемы измерения периода шага 16, а шиной данных - с выходом ПЗУ 4, входом и выходом ОЗУ 5, со входом регистра индикации 6 с выходами угла 7, с первым выходом схемы выбора режима работы 8, с выходом схемы измерения периода шага 16 и контактами 4, 5, 6, 7 соединителя 18. Шина адреса вычислителя 3 соединена со входами ПЗУ 4, ОЗУ 5 и с контактами 1, 2, 3 соединителя 18. Выход регистра индикации 6 через схему управления 10 соединен с цифровым индикатором 9. Выход 2 схемы выбора режима работы 8 - со входом RST 7, 5 вычислителя 3, а входы 4, 5 - соответственно с выходом f3 преобразователя фаза-код 14, с выходом датчика шага и первым входом схемы измерения периода шага 16, f1 и f2, входы которого подключены к соответствующим выходам преобразователя фаза-код 14. Выход электронного ключа 12 соединен с первым входом формирователя аналоговых сигналов 13, второй вход и выход которого соответственно соединены со входом и выходом датчика угловой ориентации.The
Блок ввода-вывода данных (фиг.3) содержит наборное поле 19, шифратор 20, схемы формирования значения параметра 21, разряда числа 22, импульса записи 23 и адреса считывания 24, регистры индикации 25 и вывода данных 26, схемы управления индикацией 27 и сопряжения 28, цифровой индикатор 29 и соединитель 30. The data input-output block (Fig. 3) contains a dial-
Выход кнопок 0, 1, 2, ... 9 и "Параметр", "Ввод-вывод" наборного поля 19 соответственно соединены со входами шифратором 20 и схем формирования значения параметра 21 и разряда числа 22. Выход шифратора 20 соединен с первыми входами схемы формирования импульса записи 23, регистра индикации 25 и вывода данных 26, с выходом схемы формирования значения параметра 21, с выходом схемы сопряжения 28 и с контактами 4, 5, 6, 7 соединителя 30, второй выход схемы формирования значения параметра 21 соединен со вторым входом схемы формирования импульса записи 23, третий вход и первый и второй выходы которой соединены соответственно с контактом 8 соединителя 30 и со входами C регистров индикации 25 и вывода данных 26 и со вторым входом схемы формирования разряда числа 22. Первый выход этой схемы соединен первым входом схемы адреса считывания 24 и с контактом 10 соединителя 30, а второй выход - со вторыми входами регистров индикации 25, вывода данных 26 и с контактами 1, 2, 3 соединителя 30. Контакт 9 соединителя 30 соединен со вторыми входами схем сопряжения 28 информирования адреса считывания 24, выход которой соединен с третьим входом регистра вывода данных 26. Выход регистра индикации 25 через схему управления индикацией 27 соединен с цифровым индикатором 29, а выход регистра вывода данных - со вторым входом схемы сопряжения 29. The output of the
Схема выбора режима работы фиг.4 содержит кнопки "Компас" "Δα", тумблер "Шаг", счетверенный асинхронный RS-триггер с тремя состояниями 31, два трехвходовых мажоритарных логических элементов 32, 33, D-триггер 34 и четырехразрядный двоичный счетчик 33. Нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты кнопок "Компас", "Δα" соответственно объединены между собой и подключены к плюсу и минусу источника питания. Общие контакты этих кнопок и тумблера подключены соответственно ко входам S2, S3, S4 счетверенного асинхронного RS-триггера 31, S2, S3 входы которого через мажоритарный элемент 32 подключены к R входу двоичного счетчика 33, нормально разомкнутый контакт тумблера "Шаг" является пятым входом схемы. Входы R2, R3, R4 асинхронно RS-триггера 31 объединены и являются первым входом схемы. Вход E и выходы Q1, Q2, Q3, Q4 этого триггера соответственно являются вторым входом и вторым выходом схемы. Вход CE счетчика 33 является четвертым входом схемы. Вход 8 и вход C этого счетчика соединены и подключены к C входу D-триггера 34, выход R и выход которого соответственно являются третьим входом и третьим выходом схемы. The operation mode selection diagram of FIG. 4 contains the “Compass” “Δα” buttons, the “Step” toggle switch, a four-phase asynchronous RS-trigger with three
На фиг. 5 приведен цифровой индикатор прибора, содержащий четыре индикатора. Информация, отображаемая на индикаторах, и ее размерность приведена в табл. 1 фиг.5. In FIG. 5 shows a digital indicator of the device containing four indicators. The information displayed on the indicators and its dimension are given in table. 1 Fig. 5.
На фиг. 6 приведен цифровой индикатор блока ввода-вывода данных, содержащий 6 индикаторов. Информация, отображаемая на индикаторах, и ее размерность приведена в табл. 2 (фиг.6). In FIG. 6 shows a digital indicator of a data input-output unit containing 6 indicators. The information displayed on the indicators and its dimension are given in table. 2 (Fig.6).
Автономная навигационная система (фиг.1) содержит несколько автономных навигационных приборов 1, 2, ... N и блок ввода-вывода данных N + 1. Рассмотрим далее работу системы на примере одного прибора 1 и одного блока N + 1, так как взаимодействия блока с другими приборами аналогичны. The autonomous navigation system (Fig. 1) contains several
Принцип работы автономной навигационной системы заключается в том, что подготовленные к работе автономные навигационные приборы через соединители поочередно подключаются к блоку ввода-вывода данных, с помощью кнопок наборного поля 19 которого вводится или выводится необходимая информация. Блок ввода-вывода данных N + 1 отключается от прибора 1, и прибор 1 готов к работе на маршруте, а блок - к соединению со следующим i-ым прибором. Таким образом, автономный навигационный прибор и блок ввода-вывода данных взаимосвязаны при вводе и выводе данных, так как функция ввода и вывода данных переданы блоку. На маршруте прибор работает самостоятельно, рассчитывая текущие координаты xi, yi расстояние до цели Rцi. отклонение главной оси прибора от направления на цель Δαцi и дирекционный угол направления движения αoi.
Автономный навигационный прибор работает следующим образом.The principle of operation of the autonomous navigation system is that autonomous navigation devices prepared for operation through the connectors are alternately connected to the data input-output unit, using the buttons of the
Autonomous navigation device operates as follows.
Включение автономного навигационного прибора (фиг. 2) осуществляется путем подсоединения к прибору блоку питания. В момент включения питания вычислитель 3 обнуляется импульсом с RC цепочки, а на его вход начнет поступать тактовая частота 500 кГц навигационного измерителя 11. При этом программа работы прибора и константы из ПЗУ 4 побайтно через шину данных по сигналам с шины управления. Выбор ПЗУ, Чтение ПЗУ запоминаются в вычислителе 3, а затем по сигналам Выбор ОЗУ и Запись ОЗУ через шину данных переписываются в ОЗУ 5. The inclusion of a stand-alone navigation device (Fig. 2) is carried out by connecting a power supply to the device. At the moment of power-up, the
По шине адреса вычислитель 3 формирует адрес ячейки памяти ПЗУ 4, из которой информация считывается, и адрес ячейки ОЗУ 5, в которую информация записывается. После окончания перезаписи ПЗУ 4 отключается и при работе вычислитель 3 будет обращаться только к ОЗУ 5. Перезапись информации из ПЗУ 4 осуществляется каждый раз при включении прибора, примерно, в течение 2 - 3 с и производится с целью снижения энергопотребления, так как существующие ПЗУ энергоемки. После окончания перезаписи на индикаторах прибора отображаются цифры "1996", свидетельствующие о прохождении правильной перезаписи, вычислитель 3 переходит в режим ожидания "HALT", а ПЗУ 4 отключается. On the address bus, the
Управление прибором на маршруте осуществляется кнопками "Компас", "Δα" и тумблером "Шаг", которые размещены на передней панели. На этой панели также размещен индикатор 9, содержащий четыре цифровых индикатора. Назначение индикаторов, их расположение приведено на фиг.5. Режимы работы прибора приведены в табл. 3 фиг.7 и разбиты на две группы: 1) калибровка; 2) работа на маршруте после ввода данных. Работа прибора на маршруте связана с расчетом дирекционного угла αoi, углового отклонения главной оси прибора от направления на цель Δαцi и расстояния до цели Rцi.The device is controlled along the route by the buttons “Compass”, “Δα” and the “Step” switch, which are located on the front panel. This panel also contains
В режиме калибровка с помощью прибора определяются коэффициенты A и B индивидуальные для каждого оператора. In calibration mode, using the instrument, the coefficients A and B are determined for each individual operator.
Блок ввода-вывода данных работает следующим образом. The data input-output unit operates as follows.
При включении блока на всех его индикаторах цифрового индикатора 29 отобразятся цифры "0". Нажимая и отпуская кнопку "Параметр" наборного поля 19, набрать нужное значение параметра, например "0". При каждом нажатии и отпускании этой кнопки схема формирования значения параметра 21 формирует импульс на втором выходе, который через первый выход схемы 23 по входам C регистров 25 и 26 запишет значение параметра "0" в "0" ячейку памяти этих регистров, так как на первом выходе схемы разряда числа 22 установлен "0" разряд числа. Значение параметра "0" с выхода регистра 25 через схему управления 27 отобразится на первом индикаторе на панели блока фиг.6. При нажатии и отпускании одной из кнопок 0, 1, 2, ... 9 наборного поля 19 информация о цифровом значении параметра "0" поступает на соответствующий вход шифратора 20, на выходе которого эта информация появляется в двоичном четырехразрядном коде. Эта информация по шине данных поступает на информационные входы регистров 25, 26 и схему формирования импульса записи 23, импульс с первого выхода которой установит на первом выходе схемы формирования разряда числа 22 первый разряд, а импульс со второго выхода по входам C регистров запишет информацию с информационных входов регистров 25, 26 в их первые ячейки памяти. Записанная информация с выхода регистра 25 через схему 27 отобразится на индикаторе 2 цифрового индикатора 29. При втором, третьем, четвертом и пятом нажатии одной из кнопок 0, 1, 2, ... 9 наборного поля 19 импульсами, сформированными на первом выходе схемы формирования импульса записи 23, схема формирования разряда числа 22 по второму входу будет формировать на своем первом выходе соответственно второй, третий, четвертый и пятый разряды числа. При этом на втором выходе схемы формирования импульса записи 23 будет формироваться второй, третий, четвертый и пятый импульсы, которые примерно на 10 мс задержаны относительно импульсов на ее первом выходе. Поэтому при втором нажатии и отпускании одной из кнопок набранная информация запишется в регистры 25, 26 и отобразится на 3 индикаторе, при третьем нажатии и отпускании одной из кнопок - на 4 индикаторе, а при четвертом и пятом нажатии и отпускании одной из кнопок - соответственно на пятом и шестом индикаторах . После этого на индикаторах 1, 2, 3, ... 6 фиг.6 будут отображаться параметр и его значение в виде пятизначного десятичного числа. When you turn on the unit on all of its indicators
Аналогично набираются параметры 1, 2, ... 7 и их значения, а также параметры 8, 9, ... F и их значения.
Схема выбора режима работы 8 работает следующим образом. The selection mode of
При включении прибора после окончания перезаписи триггер 35 по входу C Вх3 схемы устанавливается в "0". При нажатии и отпускании одной из кнопок или двух кнопок одновременно информация о коде режима работы (табл. 3 фиг.7) запоминается триггером 31. Одновременно положительный перепад от нажатой кнопки (двух кнопок) через элементы 32 и 33 установит по входу R счетчик 34 в "0" и включить его в режим счета. При появлении уровня "1" на выходе 6 счетчика 34 он блокируется по входу "C", а триггер 35 по входу C устанавливается в "1", которая поступит на вход R T 7, 5 вычислителя 3, включая его на подпрограмму обработки прерывания. When the device is turned on after overwriting is completed, trigger 35 at the input C of the B3 circuit is set to "0". When you press and release one of the buttons or two buttons at the same time, information about the operating mode code (Table 3 of Fig. 7) is remembered by
По этой подпрограмме вычислитель 3 считывает по входу 1 информацию с триггера 31 на шину данных, анализирует код на выходах 01, 02, 03, 04 триггера 31 и переходит на подпрограмму работы, соответствующую считанному коду режима работы, обнуляет по входу 2 схемы работы режима работы триггер 31 и по входу 3 схемы - триггер 35, подготовляя схему 8 к последующей работе. According to this subroutine, the
Автономная навигационная система работает следующим образом. На первом этапе подготовки системы к работе с помощью прибора в режиме калибровки определяются коэффициенты A и B. Для этого к автономному навигационному прибору подключают питание. После окончания перезаписи на индикаторах прибора отображаются цифры "1996" и оператор выходит на подготовленную заранее мерную дистанцию 100 м. В начале дистанции оператор нажимает и отпускает кнопки "Компас" и "Δα" (на индикаторах отображается слово idi 1) и включает тумблер "ШАГ". Средним темпом проходит дистанцию в одном направлении. В конце дистанции выключает тумблер "Шаг". Разворачивается, нажимает и отпускает кнопки "Компас" и "Δα" (на индикаторах отображается слово idi 2), включает тумблер "Шаг" и быстрым темпом проходит дистанцию в обратном направлении. В процессе этих проходов автономный навигационный прибор подсчитывает пройденное количество шагов N1, N2 и определяет средние периоды шага Tш1, Tш2 из выражений
В конце дистанции оператор останавливается, выключает тумблер "Шаг" и нажимает и отпускает кнопки "Компас" и "Δα" два раза.Autonomous navigation system operates as follows. At the first stage of preparing the system for operation using the device in calibration mode, the coefficients A and B are determined. For this, the power is connected to the stand-alone navigation device. After the dubbing is over, the numbers “1996” are displayed on the indicators of the device and the operator goes to the prepared measured distance of 100 m. At the beginning of the distance, the operator presses and releases the “Compass” and “Δα” buttons (the indicators display the word idi 1) and turn on the STEP toggle switch " At an average pace, the distance travels in one direction. At the end of the distance, the “Step” switch is turned off. It turns around, presses and releases the "Compass" and "Δα" buttons (the word idi 2 is displayed on the indicators), switches on the "Step" toggle switch and quickly moves the distance in the opposite direction. During these passes, the autonomous navigation device calculates the number of steps N 1 , N 2 passed and determines the average periods of the step T W1 , T W2 from the expressions
At the end of the distance, the operator stops, turns off the Step switch and presses and releases the Compass and Δα buttons two times.
По этой команде прибор рассчитывает коэффициенты A и B следующим образом. Как и в [3] в автономном навигационном приборе системы длина шага измеряется по формуле l = kTn, где Tп - темп движения, а K = A + BTп. Коэффициенты A и B в автономном навигационном приборе, учитывая, что коэффициент K имеет линейную зависимость от Tп, рассчитываются по известным формулам. Так, коэффициент B, как тангенс угла, образованного прямой с положительным направлением оси X, построенной по двум точкам K1, Tп1 и K2, Tп2 определяется по формуле
а коэффициент A по формуле
A = K1 - B • Tп1.By this command, the device calculates the coefficients A and B as follows. As in [3], in the autonomous navigation device of the system, the step length is measured by the formula l = kTn, where T p is the pace of movement, and K = A + BT p . The coefficients A and B in a standalone navigation device, given that the coefficient K has a linear dependence on T p , are calculated by known formulas. So, the coefficient B, as the tangent of an angle formed by a straight line with a positive direction of the X axis, constructed from two points K 1 , T p1 and K 2 , T p2 is determined by the formula
and the coefficient A by the formula
A = K 1 - B • T p1 .
В связи с тем, что в приборе измеряется период шага Tп и количество шагов N на мерной дистанции (100 м), то эти формулы преобразуем в вид, удобный для расчета
Измерение коэффициентов A и B осуществляется только после осуществления включения автономного навигационного прибора и окончания перезаписи.Due to the fact that the device measures the step period T p and the number of steps N at a measured distance (100 m), we transform these formulas into a form convenient for calculation
Coefficients A and B are measured only after the autonomous navigation device is turned on and the dubbing is completed.
Для повторного измерения этих коэффициентов другого оператора необходимо выключать автономный навигационный прибор. Включить прибор и после окончания перезаписи измерить коэффициенты A и B. To re-measure these coefficients of another operator, you must turn off the stand-alone navigation device. Turn on the device and, after dubbing, measure the coefficients A and B.
Коэффициенты A и B хранятся в памяти прибора. Сосчитать их с прибора можно с помощью блока ввода вывода данных. Coefficients A and B are stored in the device memory. You can count them from the device using the data output input unit.
Перед выходом на маршрут автономный навигационный прибор и блок ввода-вывода данных размещают вблизи друг от друга. Включают питание на блоке ввода-вывода данных и автономном навигационном приборе, который после окончания перезаписи (на индикаторах отображает число 1996), соединяют с блоком ввода-вывода данных через соединители 18 и 30. На всех индикаторах блока ввода-вывода данных отображается цифра "0". Ввод данных в автономный навигационный прибор производится так, что в начале нажимают и отпускают кнопку "Ввод-вывод" и вводят значение параметра, который соответствует значению вводимой величины в соответствии с табл. 4 фиг.8. Значение параметра вводится путем нажатия и отпускания кнопки "Параметр" наборного поля 19 (фиг.3). При этом после нажатия и отпускания кнопки "Параметр" на первом выходе схемы формирования значения параметра 21 сформируется значение параметра, которое по шине данных поступит на информационные входы регистров 25, 26 (фиг.3). Импульс со второго выхода этой схемы формирования значения параметра 21 через схему формирования импульса записи 23 по входам C запишет эту информацию в нулевые ячейки памяти регистров 26 и 25, с выхода которого через схему управления индикацией 27 информация о набранном параметре отображается на первом индикаторе (фиг.6). Before entering the route, the autonomous navigation device and the data input-output unit are placed close to each other. They turn on the power on the data input-output unit and the stand-alone navigation device, which after overwriting (displays the number 1996 on the indicators), connect to the data input-output unit through
При каждом нажатии и отпускании кнопки "Параметр" формируются другие значения параметра 0, 1, 2, ... 9, A, , c, , E, F в соответствии с табл. 4 фиг. 8 и импульсы записи, записывающие эти значения в регистры 26 и 25, с выхода которого через схему управления индикацией 27 эти значения отображаются на первом индикаторе. Так как после нажатия кнопки "Ввод", "Вывод" схема формирования разряда числа 22 всегда устанавливает в "0" состояние, то значения параметра всегда записываются в "0" ячейку памяти регистров 25 и 26. Each time you press and release the "Parameter" button, other values of the
При наборе значения параметра (числа) после первого нажатия и отпускания одной из кнопок 0, 1, 2, ... 9 наборного поля 19 информация в двоичном коде о набранной цифре через шифратор 20 поступит по шине данных на информационные входы регистров 25, 26 и на вход схемы формирования импульса записи 23, с первого выхода которой сигнал поступит на второй вход схемы формирования разряда числа 22 и установит на ее выходе сигнал, соответствующий первому разряду числа. Этот сигнал по шине адреса записи устанавливает адреса первых ячеек памяти регистров 25, 26, в которые значение набранной цифры по сигналу со второго выхода схемы формирования импульса записи 23 по входам C запишется в регистры 26 и 25, с выхода которого через схему управления индикацией 27 информация о набранной цифре отобразится на втором индикаторе (фиг.6). When typing the value of the parameter (number) after the first pressing and releasing one of the
При последующем нажатии и отпускании одной из кнопок наборного поля 19 информация в двоичном коде о набранной цифре через шифратор 20 поступит по шине данных на информационные входы регистров 25, 26 и вход схемы формирования импульса записи 23, с первого выхода которой сигнал поступает на второй вход схемы формирования разряда числа 22 и устанавливает на ее выходе сигнал, соответствующий второму разряда числа. Этот сигнал по шине адреса записи установит адреса вторых ячеек памяти регистров 25, 26, в которые значение набранной цифры по сигналу со второго выхода схемы формирования импульса записи 23 по входам C запишется в регистры 26 и 25, с выхода которого через схему управления индикацией 27 информация о набранной цифре отобразится на третьем индикаторе. Аналогично набираются, записываются в 3, 4 и 5 ячейки памяти регистров 25, 26 и отображаются на 4, 5 и 6 индикаторах значения цифр, набираемых кнопками наборного поля 19 в 4, 5 и 6 разрядах числа. Набранный параметр и его значение отображаются на шести индикаторах (фиг.6). When you subsequently press and release one of the buttons of the dialed
Для ввода набранной информации в автономный навигационный прибор (параметр "0" и его значение) необходимо нажать и отпустить кнопку "Ввод-Вывод" наборного поля 19. Сигнал с выхода этой кнопки через схему формирования разряда числа 22 установит на шине адреса записи адрес "0" ячейки памяти регистров 25, 26 и сформирует на втором выходе этой схемы 22 сигнал RST 6, 5, который через схему формирования адреса считывания 24 установит на регистре 26 адрес "0" ячейки считывания и через контакты 10 соединителей 30 и 18 поступит на вход RST 6, 5 вычислителя 3 автономного навигационного прибора. Вычислитель 3 переходит на подпрограмму считывания данных с блока ввода-вывода данных, для чего формирует 6 импульсов IN 07. Первый импульс IN 07 считывает через схему сопряжения 28 информацию, записанную в "0" ячейку памяти регистра 26 (значение Параметр), и устанавливает через схему сопряжения 28 адрес считывания первой ячейки памяти регистра 26. Второй импульс IN 07 через схему сопряжения 28 считывает информацию, записанную в первую ячейку памяти регистра 26, через схему формирования адреса считывания 24 устанавливает адрес второй ячейки памяти регистра 26, и так далее ... шестым импульсом IN 07 через схему сопряжения 28 считывает информацию, записанную в пятую ячейку памяти регистра 26. При этом на схеме формирования адреса считывания 24 устанавливается адрес ячейки памяти, которая не используется. To enter the dialed information into a stand-alone navigation device (parameter "0" and its value), press the "Enter-Output" button of the
После считывания информации с блока о первом параметре и его значении вычислитель 3 устанавливает "0" на всех разрядах шины данных и формирует импульс OUT 04, который через восьмые контакты соединителей 18 и 30 поступит через схему формирования импульса записи 23 на вход C регистров 25, 26, запишет эту информацию в эти регистры. Эта информация с выхода регистра 25 через схему управления индикацией 27 отобразит на всех шести индикаторах цифры "0", что свидетельствует о приеме данных с блока ввода-вывода данных и о готовности приема следующих данных. Считывание информации с блока ввода-вывода данных о параметрах 1, 2, ... 8 производится аналогично считыванию параметра "0", списанному выше. After reading information from the block about the first parameter and its value, the
При выводе данных из автономного навигационного прибора включенные блок ввода-вывода данных и автономный навигационный прибор подключаются через соединители 18 и 30. Нажимая и отпуская кнопку "Параметр", набрать один из параметров, например "F" (табл. 4 фиг.8), соответствующий выводимым данным. Нажать и отпустить кнопку "Ввод-вывод". Схема 22 сформирует сигнал RST 6, 5, по которому вычислитель 3 на шине данных сформирует значение набранного параметра, поступающее на информационные входы регистров 25, 26. По сигналу OUT 04 вычислитель 3 через схему формирования импульса записи 23 запишет эту информацию в регистры 25 и 26. С выхода регистра 25 через схему управления индикацией 27 эта информация отобразится на индикаторе 29. Аналогично, набирая параметр кнопкой "Параметр" и нажимая и отпуская кнопку "Ввод-вывод", отображаются другие значения параметра, выводимые из прибора. When outputting data from a stand-alone navigation device, the included data input-output unit and stand-alone navigation device are connected via
После ввода координат начальной x0, y0 и конечной xк, yк точек маршрута магнитного склонения γ, коэффициентов A и B в прибор с помощью блока ввода-вывода данных автономный навигационный прибор готов к работе на маршруте. Причем при вводе данных и в процессе выхода в начальную точку маршрута датчик шага отключен тумблером "Шаг".After entering the coordinates of the initial x 0 , y 0 and the final x k , y to the points of the magnetic declination route γ, coefficients A and B into the device using the data input / output unit, the stand-alone navigation device is ready to work on the route. Moreover, when entering data and in the process of reaching the starting point of the route, the step sensor is disabled by the Step switch.
Датчиками первичной информации навигационного измерителя 11 являются датчик угловой ориентации 15, формирующий информацию о направлении движения оператора, и датчик шага 17, регистрирующий перемещение оператора на маршруте и формирующий электрический импульс при каждом его шаге. Датчик угловой ориентации 15 фазометрического типа своими входами и выходами подключен к формирователю аналоговых сигналов 13, который формирует по входным цепям датчика 15 ортогональные sinα и cosα напряжения, а также из выходных сигналов датчика 15 импульсный сигнал, несущий информацию о направлении движения и поступающим на преобразователь фаза-код 14, выполненный по типовой схеме фазометра мгновенного действия. Этот сигнал в преобразователе фаза-код 14 представляется в виде кода фаза в двоичном виде, который в вычислителе 3 с помощью констант, хранимых в ОЗУ 5, преобразуется в значения sinαoi и cosαoi для вычисления текущих координат xi, yi и значения угла αoi.
В начале маршрута тумблер "Шаг" устанавливается в положение включено и оператор начинает движение. При каждом шаге оператора в процессе движения датчик шага формирует электрический импульс, который через тумблер "Шаг" поступает на вход S4 триггера 31 через выход 1 схемы выбора режима работы 8, через третий вход микросхемы 33 устанавливает по входу R счетчик 34, выполняющий роль схемы задержки (τ ≈ 20 мс) и поступает на первый вход схемы 16.The primary information sensors of the
At the beginning of the route, the Step switch is set to the on position and the operator starts moving. At each step of the operator, during the movement, the step sensor generates an electrical impulse which, through the Step switch, is supplied to input S4 of
Период шага Tшi измеряется при каждом шаге схемой измерения периода шага 16, которая работает следующим образом. На вход CE счетчика 39 подается частота f1, значение которой определяет дискрету измерения Tшi, а на вход C счетчика 37 - частота f2, значение которое определяет время измерения Tшi. Импульс с датчика шага поступает на вход S триггера 36 и на вход R счетчика 37. Триггер 36 устанавливается в "1", которая с выхода 0 через микросхему 38 блокирует счетчик 39 по входу C, запрещая прохождение импульсов f1 по его входу CE. Счетчик 37 обнуляется по входу R и начинает считать импульсы f2. Импульс с первого выхода счетчика 37 запишет информацию о Tшi с выходов счетчиков 39, 40 в регистр 41 по его C входу, а импульс с его четвертого выхода установит триггер 36 и счетчика 39, 40 по входам R в "0". На входе C счетчика 39 установится "0", и счетчики 39, 40 начнут считать значение текущего периода шага.The step period T wi is measured at each step by a period measurement circuit of
Счетчик 37 импульсом с выхода 10 блокируется по входу C. Информация о Tшi с регистра 41 по входу AE считывается импульсом с вычислителя 3 на шину данных. Весь процесс измерения Tшi повторяется при поступлении каждого импульса с датчика шага.The
В связи с тем, что выход 6 счетчика 34 соединен со входом C этого счетчика, то при появлении потенциала "1" на выходе 6 счетчик 34 запирается по входу C, и триггер 35 по входу C усиливается в "1", формируя сигнал прерывания RST 7, 5 вычислителя 3. По этому сигналу вычислитель 3 переходит на подпрограмму расчета по формулам
xi= xi-1+li•cosαoi,
yi= yi-1+li•sinαoi.
Аналогично в процессе движения оператора вычислитель 3 рассчитывает li, xi и yi при каждом его шаге.Due to the fact that the
x i = x i-1 + l i • cosα oi ,
y i = y i-1 + l i • sinα oi .
Similarly, during the movement of the operator, the
На остановках для определения правильности движения по маршруту оператор может определить расстояние до конечной точки и направление на нее. Расстояние до конечной точки маршрута определяют путем нажатия и отпускания кнопок "Компас" и "Δα". При этом схема 8 формирует, как было описано выше, сигнал RT 7, 5, по которому вычислитель 3 анализирует код, набранный кнопками (табл. 3 фиг.7), опрашивает выходы Q1, Q2, Q3, Q4 триггера 31 и переходит на подпрограмму расчета расстояния по формуле
После выполнения этой подпрограммы вычислитель 3 переходит на подпрограмму динамической индикации рассчитанного Rцi, длительность которой около 4 с. Повторное нажатие и отпускание кнопок включает индикацию еще на 4 с.At stops, to determine the correct movement along the route, the operator can determine the distance to the end point and the direction to it. The distance to the end point of the route is determined by pressing and releasing the "Compass" and "Δα" buttons. In this case, the
After completing this subroutine, the
Направление на конечную точку маршрута оператора определяет по индикатору автономного навигационного прибора 9 после нажатия и отпускания кнопки "Δα" при установке тумблера "Шаг" в положение "Откл.". Автономный навигационный прибор рассчитывает отклонение оси прибора от направления на цель по формуле
Δαцi= αoi-αцi.
При этом при отклонении против часовой стрелки (влево) на индикаторе 9 в первом разряде высвечивается символ "F", а на остальных разрядах индикатора значения угла отклонения Δαцi. При отклонении по часовой стрелке (вправо) в первом разряде высвечивается "0", а на остальных разрядах индикатора значение угла отклонения Δαцi. Ориентируясь по этим значениям и поворачиваясь вокруг своей оси, оператор добивается показаний "0" во втором, третьем и четвертом разрядах индикатора 9, устанавливает тумблер "Шаг" в положение "Вкл." и продолжает движение по маршруту.The direction to the end point of the operator’s route is determined by the indicator of the stand-
Δα qi = α oi -α qi .
In this case, when deviating counterclockwise (to the left) on the
При достижении конечной точки маршрута (R=0) оператор устанавливает тумблер "Шаг" в положение "Откл. " и нажимает и отпускает два раза кнопки "Компас" и "Δα". При этом в приборе запоминаются координаты конечной точки маршрута xк, yк. Причем координаты xк, yк устанавливаются начальными, а координаты x0, y0 - конечными.Upon reaching the end point of the route (R = 0), the operator sets the “Step” toggle switch to the “Off” position and presses and releases the Compass and Δα buttons twice. In this case, the device remembers the coordinates of the end point of the route x k , y k . Moreover, the coordinates x k , y k are set initial, and the coordinates x 0 , y 0 - final.
Поэтому работа прибора при установке тумблера "Шаг" в положение "Вкл." и возвращении в начальную x0, y0 точку маршрута не отличается от движения в конечную xк, yк точку маршрута.Therefore, the operation of the device when the "Step" toggle switch is set to the "On" position and returning to the starting point x 0 , y 0 the route point does not differ from moving to the final x k , y to the route point.
Когда возвращаться в начальную точку маршрута не требуется, тумблер "Шаг" остается в положении "Откл.". Информация о координатах конечной xк, yк точки маршрута считывается с помощью блока ввода-вывода данных, как было описано выше.When you do not need to return to the starting point of the route, the Step switch remains in the Off position. Information about the coordinates of the final x k , y to the route point is read using the data input-output block, as described above.
Предлагаемая автономная навигационная система легко реализуется на серийно выпускаемых радиокомпонентах. The proposed autonomous navigation system is easily implemented on commercially available radio components.
На фиг. 9 показан вариант исполнения схемы измерения периода шага, которая функционально соответствует части устройства, описанного в [1]. In FIG. 9 shows an embodiment of a step period measuring circuit, which functionally corresponds to a part of the device described in [1].
Схема содержит триггер на микросхеме 564ТМ2, счетчик на микросхеме 564ИЕ9 и два счетчика на микросхеме 564ИЕ10, элемент исключающее ИЛИ на микросхеме 564ЛП2 и регистр на микросхеме 564ИР6. The circuit contains a trigger on the 564TM2 chip, a counter on the 564IE9 chip, and two counters on the 564IE10 chip, an exclusive OR element on the 564LP2 chip, and a register on the 564IR6 chip.
В качестве вычислителя использован восьмиразрядный микропроцессорный комплект серии ИМ1821ВМ85А, структурная схема, система команд и назначение выводов приведены в [4] . В качестве ОЗУ и ПЗУ использованы микросхемы 537РУ17А и 573РФ4А, а в качестве индикаторов - индикатор цифровой 3ЛС339А. Схема выбора режима содержит кнопки, выполненные на микропереключателях ПМ21, два триггера на микросхемах 564ТМ2 и 564ТР2, дешифратор на микросхеме 564ИД1, счетчик на микросхеме 564ИЕ10 и элемент исключающее ИЛИ на микросхеме 564ЛП2. An eight-bit microprocessor set of the IM1821VM85A series was used as a calculator; the block diagram, command system, and pin assignment are given in [4]. Chips 537RU17A and 573RF4A were used as RAM and ROM, and digital indicator 3LS339A was used as indicators. The mode selection scheme contains buttons made on PM21 microswitches, two triggers on 564ТМ2 and 564ТР2 microcircuits, a decoder on 564ID1 microcircuit, a counter on 564IE10 microcircuit and an exclusive OR element on 564ЛП2 microcircuit.
На фиг.10 показан вариант исполнения шифратора, который содержит шифратор на микросхеме 1564ИВ3, выходы которого через ключ на микросхеме 564КТ3 подключены к шине данных. Figure 10 shows an embodiment of the encoder, which contains the encoder on the chip 1564IV3, the outputs of which are connected via a key on the chip 564KT3 to the data bus.
На фиг.11 показан вариант исполнения схемы формирования импульса записи. Она содержит элемент И на микросхеме 564ЛА7, ключ на микросхеме 564КТ3, элемент устранения дробления сигнала от кнопки, два трехвходных мажоритарных логических элемента на микросхеме 564ЛП13 и схему задержки на микросхеме 564ТМ2. 11 shows an embodiment of a recording pulse shaping circuit. It contains the And element on the 564LA7 chip, the key on the 564KT3 chip, the button to eliminate the crushing of the signal from the button, two three-input majority logic elements on the 564LP13 chip, and a delay circuit on the 564TM2 chip.
На фиг.12 показан вариант исполнения схемы формирования значения параметра, содержащий элемент устранения дробления, счетчик на микросхеме 564ИЕ10 и ключи на микросхеме 564КТ3, а на фиг.13 - вариант исполнения схемы формирования разряда числа. On Fig shows an embodiment of a circuit for generating a parameter value containing an element for eliminating crushing, a counter on a chip 564IE10 and keys on a chip 564kt3, and Fig.13 is an embodiment of a circuit for generating a digit discharge.
Элемент устранения дробления сигнала кнопки состоит из RC-цепочки и формирователя на микросхеме 564ТМ2. Счетчик и ключ выполнены на микросхемах 564ИЕ10 и 564КТ3. The button splitting elimination element consists of an RC chain and a shaper on a 564TM2 microcircuit. The counter and key are made on 564IE10 and 564KT3 microcircuits.
На фиг.14 показан вариант исполнения формирователя аналоговых сигналов, формирователь синусоидальных и косинусоидальных напряжений для питания датчиков Холла (ПХЭ602117А) датчика угловой ориентации выполнен на микросхемах 564ТМ2, 564ПУ6, 1Н251, 2Т622А и двух трансформаторах, согласующих низкое входное напряжение преобразователей Холла (5 - 10 Ом) с выходными сопротивлениями ключей (≈ 100 Ом). Сумматор, активный фильтр и компаратор выполнены на микросхеме 1401УД2А. Fig. 14 shows an embodiment of an analog signal driver, a sinusoidal and cosine voltage generator for powering the Hall sensors (PHE602117A) of the angular orientation sensor, made on 564TM2, 564PU6, 1N251, 2T622A microcircuits and two transformers matching the low input voltage of the Hall converters (5 - 10 Ohm) with the output impedances of the keys (≈ 100 Ohms). The adder, active filter and comparator are made on a 1401UD2A chip.
Преобразователь фаза-код, вариант исполнения которого показан на фиг.15, содержит кварцевый генератор, собранный на микросхеме 564ЛЕ5 и кварце РК-230 с частотой 500 кГц, делитель частоты и счетчик на микросхемах 564ИЕ10 и триггер на микросхеме 564ТМ2. The phase-code converter, the embodiment of which is shown in FIG. 15, contains a crystal oscillator assembled on a 564LE5 chip and RK-230 quartz with a frequency of 500 kHz, a frequency divider and a counter on 564IE10 chips and a trigger on a 564TM2 chip.
Датчик угловой ориентации (фиг.3) содержит намагниченный чувствительный элемент в виде кольцевого магнита с подпятником в центре, который установлен на оси, закрепленной в основании корпуса, выполненного в виде стакана. С противоположной стороны основания корпуса установлены через 90o четыре преобразователя Холла, с которых снимаются электрические сигналы, зависящие от углового положения датчика.The angular orientation sensor (Fig. 3) contains a magnetized sensing element in the form of an annular magnet with a thrust bearing in the center, which is mounted on an axis fixed in the base of the housing, made in the form of a glass. Four Hall transducers are installed on the opposite side of the base of the housing through 90 o , from which electrical signals are removed, depending on the angular position of the sensor.
Датчик шага (фиг. 2) выполнен аналогично датчику, описанному в [2]. Он содержит корпус, в котором консольно установлена плоская пружина, на которой закреплена ферромагнитная пластина и на конце постоянный магнит, взаимодействующий с герконом. Контактный узел датчика шага - магнит и геркон, установленный неподвижно в зоне действия магнита. При ходьбе магнит устанавливается в верхнее и нижнее положения при каждом шаге, замыкая контакты геркона, и формирует электрический импульс. The step sensor (Fig. 2) is made similar to the sensor described in [2]. It contains a housing in which a flat spring is cantilevered, on which a ferromagnetic plate is fixed and at the end a permanent magnet interacting with the reed switch. The contact node of the step sensor is a magnet and a reed switch mounted motionless in the zone of action of the magnet. When walking, the magnet is set to the upper and lower positions at each step, closing the contacts of the reed switch, and forms an electrical impulse.
Практическое использование автономной навигационной системы по сравнению с прибором-прототипом за счет разделения функций работы с прибором на маршруте и вводе-выводе данных позволяет существенно сократить количество органом управления до трех и количество индикаторов до четырех (у прототипа 15 и 8), с помощью блока ввода-вывода данных (масса 0,37 кг, габариты 32 x 30 x 132 мм) существенно облегчить ввод в прибор и вывод из него соответствующих данных, ввод данных в приборы и вывод данных из них осуществить последовательно с помощью одного блока ввода-вывода данных, что существенно сокращает материальные затраты при создании автономной навигационной системы, существенно улучшить массогабаритные характеристики носимого автономного навигационного прибора масса 0,6 кг, габариты 32 x 120 x 160 мм (у прототипа 2,6 кг и 85 x 168 x 200 мм) за счет применения малогабаритного датчика угловой ориентации диаметр 22 и высота 14 мм (у прототипа 70 и 85 мм) и аккумуляторов меньшей емкости НКГЦ-0,45 (НКГЦ-1,8 у прототипа). The practical use of an autonomous navigation system compared to the prototype device due to the separation of the functions of working with the device on the route and input / output of data can significantly reduce the number of controls to three and the number of indicators to four (for the
Указанные преимущества позволяют существенно облегчить работу оператора с прибором на маршруте, вводе-выводе данных и повысить эффективность использования автономной навигационной системы. These advantages can significantly facilitate the work of the operator with the device on the route, data input-output and improve the efficiency of using an autonomous navigation system.
Изготовленные опытные образцы показали высокие точностные характеристики, простоту в управлении и не стесняли действия оператора в процессе движения. The manufactured prototypes showed high accuracy characteristics, ease of operation and did not hamper the operator's actions in the process of movement.
Источники информации
1. А.С. СССР, N 1434259, МПК G 01 C 22/00.Sources of information
1. A.S. USSR, N 1434259, IPC G 01
2. Изделие АНП-2к. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ФР2.511.000ТО, 1984. 2. Product ANP-2k. Technical description and instruction manual. FR2.511.000TO, 1984.
3. Патент РФ N 2039955, МПК G 01 C 22/00. 3. RF patent N 2039955, IPC G 01
4. А.С. Басманов, Ю.Ф. Широков. Микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ: номенклатура и функциональные возможности. М.: Энергоиздат, 1988, с. 6 - 23. 4. A.S. Basmanov, Yu.F. Shirokov. Microprocessors and single-chip microcomputers: nomenclature and functionality. M .: Energoizdat, 1988, p. 6 - 23.
5. Микросхемы интегральные. Серия 564. ОСТ 11 340.907-80. 5. Integrated circuits. Series 564.
Claims (3)
xi= xi-1+li•cosαoi,
yi= yi-1+li•sinαoi,
Δαцi= αoi-αцi,
где xi, yi - текущие координаты оператора;
αoi - угол направления движения;
αцi - угол направления движения на цель;
Δαцi - угол, равный разности между углом направления движения и углом направления на цель;
Rцi - расстояние от текущей точки до конечной точки маршрута (цели);
γ - магнитное склонение;
L - длина мерной дистанции (100 м);
N1, N2 - количество шагов при разных темпах движения; Tш1, Tш2, - периоды шагов при разных темпах движения.1. Autonomous navigation system, consisting of the first, second, third,. . ., Of the Nth autonomous navigation device, each of which contains a step sensor, a calculator, the address bus of which is connected to the first inputs of RAM and ROM, the second RAM input, the input of the display register and the output of the angle register are connected to the data bus of the calculator, the read inputs ROM and RAM, "Recording" of RAM and display and angle registers "Select" ROM, RAM, display and angle registers are connected to the control bus of the calculator, the output of the display register through the display control circuit is connected to digital indicators, a navigation meter consisting of sensors angular orientation indicator, the output and input of which are connected respectively to the first input and output of the analog signal former, the second output and input of which are connected respectively to the first input and output of the phase converter - a code, the second output of which is connected to the input f t of the calculator, the third output of the phase converter - the code is connected to the third input of the angle register, characterized in that a data input-output unit, a connector, a step period measurement circuit, an operation mode selection circuit and an electronic key are inserted in it, the unit in The data ode-output is configured to alternately connect through the connector to the first, second, ..., N-th autonomous navigation device during data input or output, the input and the first output of the electronic key are respectively connected to the control bus and the third input of the analog signal conditioner, first, second, third inputs of the operation mode and the second input of the phase inverter - a code coupled to the bus control calculator, the fourth and fifth inputs of the operation mode are respectively connected to the output f 3 f phase generator - code and step sensor output, the first output of the operation mode selection circuit is connected to the first input of the step period measurement circuit, the second, third and fourth inputs of which are connected respectively to the control bus of the computer and the phase - code converter outputs, the output of the step period measurement circuit is connected with the data bus, the second and third outputs of the mode selection circuit are respectively connected to the data bus and to the RST 7.5 input of the computer, the address bus of which is connected to the first, second and third contacts of the connector, and the bus is yes GOVERNMENTAL connected to the fourth fifth, sixth and seventh connector contacts, JN outputs 07 and 04 of the calculator OUT are connected respectively with the eighth and ninth connector contacts, tenth contact connector is connected to an input RST 6,5 calculator, which is configured in the form that implements depending
x i = x i-1 + l i • cosα oi ,
y i = y i-1 + l i • sinα oi ,
Δα qi = α oi -α qi ,
where x i , y i are the current coordinates of the operator;
α oi is the angle of the direction of movement;
α Цi - the angle of the direction of movement to the target;
Δα Цi is the angle equal to the difference between the angle of the direction of movement and the angle of direction to the target;
R Цi - the distance from the current point to the end point of the route (target);
γ is the magnetic declination;
L is the length of the measured distance (100 m);
N 1 , N 2 - the number of steps at different speeds; T W1 , T W2 , - periods of steps at different speeds.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97105157A RU2125237C1 (en) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | Self-contained navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97105157A RU2125237C1 (en) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | Self-contained navigation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2125237C1 true RU2125237C1 (en) | 1999-01-20 |
RU97105157A RU97105157A (en) | 1999-03-27 |
Family
ID=20191475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97105157A RU2125237C1 (en) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | Self-contained navigation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2125237C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500990C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Method for automated generation of local geodetic networks of high class of accuracy |
-
1997
- 1997-04-01 RU RU97105157A patent/RU2125237C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500990C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Method for automated generation of local geodetic networks of high class of accuracy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4586260A (en) | Capacitive displacement measuring instrument | |
JPS59672A (en) | Distance measuring sensor | |
US4195348A (en) | Combined electronic digital scale and calculator storing selectable programs | |
US4314146A (en) | Analog display device | |
CN100547354C (en) | The absolute type circle capacitor grid transducer measurement mechanism that is used for Absolute position measurement | |
US3895517A (en) | Electronic torque wrench | |
CN102095340A (en) | Display configuration for multimode electronic calipers having a ratiometric measurement mode | |
JPS5852565A (en) | Electric tachometer for vehicle | |
RU2125237C1 (en) | Self-contained navigation system | |
RU2098767C1 (en) | Self-contained navigational instrument | |
JP2007010369A (en) | Laser distance meter | |
CN207081779U (en) | A kind of multifunctional intellectual electric instrument with Autonomous test | |
EP0255772B1 (en) | Instrument with crossed-coil type movable magnet | |
GB2125996A (en) | Measuring calculator | |
RU97105157A (en) | AUTONOMOUS NAVIGATION SYSTEM | |
JPS6237127Y2 (en) | ||
JPS6255513A (en) | Multifunctional measuring system | |
RU2039935C1 (en) | Autonomous navigation device | |
JP2639406B2 (en) | Frequency measurement device | |
SU1481693A1 (en) | Device for measuring phase errors in echoless chambers | |
JPH0716971Y2 (en) | Pedometer | |
SU1121665A1 (en) | Information input device | |
JP3436515B2 (en) | Measuring device, signal output method, and storage medium | |
US4394618A (en) | Digital tracking phase meter | |
JP2612725B2 (en) | Display device |