SU1084830A1 - Устройство дл имитации движени судна вблизи берега - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ВБЛИЗИ БЕРЕГА, содержащее задатчик углового положени  антенны, вход которого  вл етс  первым информационным входом устройства , вход подачи тактовых импульсов которого соединен с первыми входами первого и второго интеграторов дв,ижени  антенны, выход задатчика углового положени  антенны подключен к входу синусно-косинусного преобразЪвател , первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго интеграторов движени  антенны, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены два сумматора, блок задани  координат движени  судна, дополнительный интегратор, три ключа, блок имитации берега, содержащий квадратор и дополнительный сумматор, блок сравнени  и блок регистрации движени  судна, причем выходы первого и второго интеграторов движени  антенны подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым входом блока сравнени  и с первым информационным входом первого ключа, второй и третий информационные входы устройства соединены соответственно с первым и вторым входами блока задани  координат движени  судна, первый выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и с первым информационным входом второо го ключа, выход которого подключен к первому входу блока регистрации (Л движени  судна, второй выход блока задани  координат движени  судна соединен с вторым входом второго сумматора и с пррвым информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к второму входу блока регистрации движени  судна, вход о запуска работы устройства соединен 00 4 00 с управл ющими входами ключей и подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соедиСО нен с вторым информационным входом третьего и первого ключа, выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора и к входу квадратора , выход которого соединен с вторым входом дополнительного сумматора , выход которого подключен к второму информационному входу второго ключа и к второму входу блока сравнени  , выход которого  вл етс  выходом устройства.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть исполь зовано дл  имитации движени  судна относительно берега в радиолокацион ных тренажерах. Известно устройство дл  имитйции пространственного положени  целей на экране индикатора, содержащее вычислитель, выход которого подключен через блок согласовани  к модул тору электроннолучевой трубки (ЭЛТ) индикатора5 генератор импульсов меток дальности, элемент И и подключенные к индикатору блок имитации вращени  антенны и формировани  развертки и блок формировани  развертки дальности, а также счетчик импульсов меток дальности, выходы которого соединены, с входами вычислител , а вход через элемент И подключен к генератору импульсов и выходу блока имитации вращени  антенны и формировани  раз вертки, и счетчик импульсов азимута , выходь которого подключены к соответствующим входам вычислител  а вход присоединен к .выходу переполнени  счетчика импульсов меток дальности .и к выходу блока формировани  развертки дальности Данное устройство может быть использовано дл  имитации движени  судна относительно берега, если берег представить в виде конечной совокупности точек lj , Однако количество точек имитируемого берега ограничено возможност ми вычислител , т.е. его быстродействием и объемом па.м ти, и получение качественного радиолокационного изображени  берега на экране индикатора возможно только при значительном усложнении схемы. , Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  отображени  простран ственного положени  цели на экране индикатора, содержащее элемент И, датчик напр жени , проп9РЦИональны положению цели, последовательно под ключе.нные согласующий усилитель и индикатор, синхронизирующий вход каждого соединени  с выходом датчика напр жени , пропорционального положению антенны, а также синуснокосинусный преобразователь, две схемы сравнени  и два интегратора, причем вход синусно-косинусного 302 преобразовател  соединен с вторым вькодом датчика напр жени , пропорционального положению антенны, а кгивдьй выход синусно-косинусного преобразовател  через соответствующий интегратор и схему сравнени  подключен к одному из входов элемен,та И, соединенного выходом с входом блока согласовани , другие входы интеграторов подключены к синхронизирующему выходу индикатора, а другой вход каждой схемы сравнени  с соответствующим входом датчика нащ:1 жени , пропорционального положению цели 2 . Недостатком известного устройства  вл етс  то, что при использова-; НИИ его дл  имитации движени  вдоль берега количество точек береговой линии существенно ограничено количеством схем сравнени  и возможност ми датчику напр жений, пропорциональных положению цели, т.е. точность работы устройства недостаточна . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства, т.е. отображение имитируемого движени  судна стносительно берега на индикаторе расположенной станции и отображение траектории движени  судна на двухкоординатном блоке регистрации движени  судна, на котором предварительно прописовыьаетс  берегова  лини . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее задатчик углового положени  антенны, вход которого  вл етс  первым информационным входом ус тройства, вход подачи тактовых импульсов которого соединен с первыми входами первого и второго интеграторов движени  антенны, выход задатчика углового положени  антенны подключен к входу синуснокосинусного преобразовател , первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго интеграторов движени  антенны, введены два сумматора , блок задани  координат движени  судна, дополнительный интегратор, три ключа, блок имитации берега, содержащи.й квадратор и дополнительный сумматор, блок сравнени  и блок регистрации движени  судна, причем выходы первого и второго интеграторов движени  антенны подключены к первым входам соответственно первог и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым входом блока сравнени  и с первым информационным входом первого ключа, второй и третий информационные входы устройства соединены соот ветственно с первым и вторым входами блока задани  координат движени  судна, первьй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и с первым информационным входом второго ключа, выход которого подключен к первому входу блока регистрации движени  судна, второй выход блока задани  координат движени  судна соединен с вторым входом второго сумматора и с первым ин формационным входом третьего ключа выход которого подключен к второму входу блока регистрации движени  судна, вход запуска работы устройст ва соединен с управл ющими входами ключей и подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего и первого ключа, выход которого подключен к первому входу дополнительного сум матора и к входу квадратора, выход которого соединен с вторым входом дополнительного сумматора, выход которого подключен к второму информационному входу второго ключа и к второму входу блока сравнени , выход которого  вл етс  выходом ус ройства. На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства, на фиг. графическа  информаци , по сн юща  работу устройства. Устройство содержит вход 1 пода чи тактовых импульсов, задатчик 2 углового положени  антенны, синусно-косинусный преобразователь 3, интеграторы 4 и 5 движени  антенны сумматоры 6 и 7, блок 8 задани  координат движени  судна, блок 9 сравнени , ключ 10, блок 11 имитации берега, ключи 12 и 13, блок 14 регистрации движени  судна, дополнительный интегратор 15. Кроме того,блок 11 имитации берега содержит квадратор 16 и дополнительный сумматор 17, а синусно-косинусный преобразователь 3 содержит блок 18 пам ти синуса, блок 19 пам ти ко 04 нуса и два преобразовател  код напр жение 20 и 21. Устройство имеет вход 22 запуска, выход-23 и информационные входы 24-26. Устройство предназначено дл  совместной работы с радиолокационной станцией (РЛС). Дл  этого соответствyюI p м образом соедин ют входы и выходы РЛС с входами и выходами предлагаемого изобретени . Предлагаемое устройство используетс  в тренажерных системах дл  обучени  судоводителей плаванию в тумане около берегов или в узкост х с использованием РЛС, Дл  имитации движени  судна относительно берега необходимо на экране РЛС получать радиолокационную картину участка берега с учетом положени  судна относительно береговой линии. При обучении судоводителей плаванию около берегов возникает необходимость в анализе действий судоводител  после , проведени  тренинга. Дл  этого в устройстве деред началом тренинга инструктор прорисовывает на двухкоординатном блоке 14 регистрации движени  судна в пр моугольной системе координат контур берега, вдоль которого затем двигаетс  судно, управл емое судоводителем. После прорисовки контура береговой линии двухкоординатный самописец - блок 14 - переводитс  в режим отображени  траектории движени  судна. Таким образом, после проведени  тренинга информаци , отображенна  на блоке 14, представл юща  собой контур береговой линии и траекторию движени  судна, позвол ет в нагл дной форме представить все действи  судоводител  и квалифицированно провести их анализ. Устройство работает следующим образом. Перед началом тренинга сигналом запуска устройство переводитс  в режим прорисовки береговой линии на планшете двухкоординатного планшетного потенциометра, при этом запускаетс  интегратор 15, выходной сигнал которого и через ключ 10 подключаетс  к входу блока 11 имитации берега, а через ключ 13 - к входу X двухкоординатного планшетного потенциометра - блока 14. Вход Y двухкоординатного планшетного потенциометра - блока 14 - через ключ 12 подключаетс  к выходу блока 11 имит ции берега. Управление ключами 10, 12 и 13 производитс  сигналом запус ка, поступающим на их управл ющие входы. Выходной сигнал блока 11 имитации берега измен етс  по нелинейному , закону согласно любой функции Y f(x) при линейном изменении входной величины X, т.е. каждому значению входной величины X ставитс  в соответствие значение выход ной величины Y по закону, определ емому реализациейфункцией. При этом в режиме прорисовки бер говой линии происходит одновременное линейное перемещение пера двухкоординатного планшетного потенциометра по оси X и нелинейное его перемещение по оси Y J определ емое характером функции f(x) относительно начала координат планшета, При сн тии сигнала Запуск интегратор 15 сбрасываетс  в нулевое сос то ние, а перо двухкоординатного планшетного самописца возвращаетс  в начало координат. При обратном ходе пера прорисовка линии на планшете запрещаетс . Таким образом, после возвращени  пера двухкоординатного планшетного потенциометра в начало координат на планшете оста етс  прорисованна  лини , соответст вующа  конфигурации береговой линии . Конфигурацию береговой черты можно измен ть, мен   параметры бл ка 11 имитации берега. Блок 11 может быть построен различными способами . Один из способов реализации простейшей функции, например Y k X К 2 Х, приведен в предлагаемо устройстве, где l, коэффициенты , которые могут мен тьс  при задании конфигурации берега. Входное напр жение Uj поступает на два входа квадратора 16 и вход сумматора 17. Значение напр жени , пропорциональное (U,() , с выхода умножител  поступает на второй вычитающий вход сумматора 17, с выхода которого снимаетс  напр жение пропорциональное Uy KUj; - K(Ux) В качестве двухкоординатного планшетного самописца - блока 14 может использоватьс  серийньй прибор Двухкоординатньй планшетный самописец ПДПЧ-002, После отключени  режима прорисовки береговой линии, т.е. сн ти  сигнала запуска, ключ 10 подключает вход блока 11 имитации берега к выходу сумматора 7, а ключи 13 и 12 подключают входы X и Y двухкоординатного планшетного самописца соответственно к выходам X и Y блока 8 задани  вычислител  координат движени  судна. С этого момента Еюзможна работа устройства в режиме обучени  судоводител . Устройство работает следующим образом, На вход блока В задани  координат движени  судна, входы 25 и 26 поступает информаци  соответственно о скорости судна V и его курсе k; в зависимости от действи  судоводител , св занных с-управлением судна. Блок 8 вычисл ет координаты местоположени  судна в пр моугольной системе координат относительно начала координат и выдает их в виде вьгходных напр жений согласно выражений и ,f V sin К dt J V cos о выходное напр жение, пропорциональное координате местоположени  судна относительно начала координат по оси X выходное напр жение, пропорциональное координате местоположени  судна относительно начала координат по оси , t - текущее врем . Ось Y пр моугольной системы координат совпадает с направлением на север, относительно которого отсчитываетс  курс судна К . В качестве блока 8 может использоватьс  лю§а  вычислительна  машина цифрова  или аналогова , работающа  по программе вычислени  текущих координат судна. Напр жени  с выхода блока 8 через ключи 12 и 13 поступают на соответствующие входы X и двухкоординатного планшетного потенциометра, производ  перемещени  пера согласно траектории движени  сУдна.

В предлагаемом устройстве может использоватьс  люба  серийно выпускаема  РЛС.

Цифровой код, соответствуюпщй углу поворота антенны РЛС, с выхода цифрового задатчика углового положени  антенн поступает на вход синусно-косинусного преобразовател  3, который состоит из двух блоков 18 и 19 пам ти, нагруженных на соответствующие преобразователи код - аналог 20 и 21.

В блоке 18 записаны цифровые значени  синусов углов от О до 360 с необходимой дискретностью отсчетга угла и точностью представлени  информации.

В блоке 19 записаны цифровые значени  косинусов этих же углов.

Адресные входы обоих блоков 18 и 19 объединены и  вл ютс  входом синусно-косинусного преобразовател . При поступлении на их входы кода , соответствующего углу разворота антенны, с цифрового задатчика углового положени  вала с выходов блоков 18 и 19 снимаютс  ци4фовые кодал, соответствующие синусу и косинусу угла разворота антеннны, которые преобразовател ми код - аналог 20 и 21 преобразовываютс  в соответствующие напр жени .

Таким-образом, при работе механизма вращени  антенны вращаетс  радиально-кругова  развертка индикатора и синхронно с этим на выходах синусно-косинусного преобразовател  измен ютс  значени  напр жений, пропорциональные синусу и косинусу угла разворота ради 1льно-круговой разверт ки индикатора.

Напр жение с выходов синусно-косинусного преобразовател  поступает на первые входы двух интеграторов 4 и 5, на вторые управл ющие входы которых поступают тактовые импульсы с выхода синхронизатора РЛС. С приходом синхронизирующего импульса синхронизатора РЛС запускаетс  радиальна  развертка индикаторного устройства РЛС и одновременно с этим интеграторы 4 и 5.

Параметры интеграторов 4 и 5 подобраны так, что с их выходов снимают-с  пилообразные напр жени , прапорциональные проекци м на ось X и ось Y пути,пройденного зондирующим импульсом радиолокатора при данном угле

разворота антенны относительно местоположени  судна со скоростью, вдвое меньшей скорости распространени  радиоволн в атмосфере, т.е. выходные напр жени  интеграторов описываютс  выражени ми

UXHJ -JC 5in fidt ceinftt ,

и Y j - С-cos p 3-t - с COS pt,

CKopocTb распространени 

де с луча радиолокатора в среде;

Pугол разворота антенны радиолокатора относительно направлени  на север;

UXHвыходное напр жение интегратора 5i

Uynвыходное напр жение интегратора 4,

iтекущее врем , отсчитанное от начала синхроимпульса (фиг. 2).

Коэффициент 1/2 в вьфажени х введен по причине того, что. зондирующий луч радиолокатора проходит двойное рассто ние до берега (пр мой ход и обратный ход отраженного луча), в силу чего масштаб временной развертки серийньпс РЛС уменьшен в два раза и, значит, временной масштаб интегратора также необходимо уменьшить в два раза.

Выходные напр жени  интеграторов складываютс  на сумматорах 6 и .7 с выходными напр жени ми блока 8 задани  координат движени  судна.

С выходов сумматоров снимаютс  напр жени , пропорциональные по амплитуде проекци м на оси X и Y пути, пройденного зондирующим импульсом радиолокатора при данном угле разворота антенны относительно начала координат со скоростью, вдвое меньшей скорости распространени  радиоволн в атмосфере, т.е. выходные напр жени  сумматоров описьтаютс  выражени ми

- V

и,

Uxcи

с sin

«н

f 4:

Uv

Vo

IK

и,

pt,

С COS

J V

Т« е Uj - выходное напр жение

сумматора 7

UY - выходйое напр жение сумматора Ь

t - текущее врем , отсчитанное от начала синхроимпульса. Выходное напр жение Uj; сумматора 7 через ключ 10 поступает на вход блока 11. С выхода блока 11 в каждый момент времени с нимаетс  напр жение , пропорциональное коорди 1ате Y любой точки береговой черты е координатой, соответствующей U)f , Согласно зависимости У f(x). Выходное напр жение блока 11 сравниваетс  с выходным напр жением иу сумматора 6. В какой-то момент времени наступает равенство этих напр жений. Этот момент времени t, отсчитанный от начала синхроимпульса, определ етс  равенством cospt WliPCil J - - .---- -Чл 9 I г/IT ,„ л t-. ) Пн гоответствуе f(U i-c sin ft t). OH соответствуе Jfo .2I - моме°нту достижени  имитируемым зондирующим импульсом, движувщмс  со скоростью, вдвое меньшей скорости распространени  радиоволн в атмосфере , точки и имитируемой береговой линии. В этот момент времени выходным сигналом схемы 9 сравнени  (выход 23), поступающим на вход ЭЛТ индикаторного устройства, производитс  засветка на индикаторе РЛС, соответствующа  по дальности и угл засветки, котора  получалась бы при облучении точки А береговой ли нии реальным зондирующим импульсом движущимс  со скоростью распростра нени  радиоволн в атмосфере. По окончании синхроимпульса интеграторы 4 и 5 сбрасьшаютс  в нул вое положение и схема переходит в режим ожидани  новой посылки зонди рующего импульса. При вращении выходного вала меанизма вращени  антенны мен ютс  начени  угла разворота антенны р очередные посылки имитируемого зовдирующего импульса облучают другие точки береговой линии, создава  на зкране индикатора радиолокационное изображение имитируемой береговой линии, которое зависит также от местоположени  судна. Предлагаемое устройство может имитировать сложный характер береговой линии, соответствующий прохождению судна в узкост х. Дл  этого выходное напр жение сумматора 7 можно подать параллельно на вто рой блок имитации берега г и его выходной сигнал также сравни ,i-n,, ти гулпнпй сигнал та вать с выходным сигналом сумматора 6. Пример второй такой функции У fл (х) изображен штриховой линией на фиг. 2. С целью повышени  точности имитации предлагаемое устройство можно реализовать на цифровых функциональных узлах, применив цифровые интеграторы , цифровой блок имитации берега, цифровые схемы сравнени  и вместо ключей цифровые коммутаторы. Устройство позвол ет реализовать имитацию движени  судна вблизи берег-а при создании радиолокационных судовых тренажеров, что значительно повышает качество обучени . Причем ре,ализаци  предлагаемого устройства не требует больших аппаратурных затрат и позвол ет получить качественную имитацию процесса.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ВБЛИЗИ БЕРЕГА, содержащее задатчик углового положения антенны, вход которого является первым информационным входом устройства, вход подачи тактовых импульсов ’ которого соединен с первыми входами первого и второго интеграторов движения антенны, выход задатчика углового положения антенны подключен к входу синусно-косинусного преобраз’ователя, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго интеграторов движения антенны, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два сумматора, блок задания координат движения судна, дополнительный интегратор, три ключа, блок имитации берега, содержащий квадратор и дополнительный сумматор, блок сравнения и блок регистрации движения судна, причем выходы первого и второго интеграторов движения антенны подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым входом блока сравнения и с первым информационным входом первого ключа, второй и третий информационные входы устройства соединены соответственно с первым и вторым входами блока задания координат движения судна, первый выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и с первым информационным входом второго ключа, выход которого подключен к первому входу блока регистрации движения судна, второй выход блока задания координат движения судна соединен с вторым входом второго сумматора и с первым информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к второму входу блока регистрации движения судна, вход запуска работы устройства соединен с управляющими входами ключей и подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего и первого ключа, выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора и к входу квадратора, выход которого соединен с вторым входом дополнительного сумматора, выход которого подключен к второму информационному входу второго ключа и к второму входу блока сравнения,' выход которого является выходом устройства.

   SU .... 1084830