Устройство для преобразования координат вектора в трехмерном пространстве

% РСНОМУ СВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Новороссийское высшее инженерное морское училище(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КООРДИНАТ ВЕКТОРА В ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении специализированных процессоров для решения задач стабилизации. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности поворота вектора в трехмерном пространстве. Устройство содержит блокповорота вектора, регистры 2 - 4, сумматорывычитатели 5 -О, счетчики 11 - 13, дешифраторы 14 - 6, блок 7 управления. В устройство введены три счетчика и три дешифратора, обеспечивающие слежение за отработкой углов. В блоке поворота вектора все три координаты об)абатываются одновременно с шагом 2 (К - итерационная константа). Условие, при котором К)п/2 (и - разрядность мантисс координат), позволяет исключить влияние некоммутатинности матриц вращения на порядок отсчета углов. В результате обеспечивается задание всех углов поворота от осей исходной системы координат, например от гиростабили- э зированной платформы, что весьма важно при решении задач стабилизации различных судовых систем на качке. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.40 45 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных преобразователях координат вектора в трехмерном пространстве.Цель изобретения - расгиирение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности поворота вектора в трехмерном пространстве.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -- схема блока управления.Устройство содержит блок 1 поворота вектора, первый 2, второй 3 и третий 4 регистры с первого по и:естой сумматоры-вычитатели 5 - О, первый 11, второй 12 и третий 13 счетчики, первый 4, второй 15 и тре. тий 16 дешифраторы, блок 17 управления, входы 18- - 20 соответственно первого, второго и третьего аргументов, входы 21 23 первого, второго и третьего углов, группу тактовых входов 24, выходы 25- - 27 преобразованных первого, второго и третьего аргументов, выход 28 признака окончания поворота, второй и третий выходы 29 блока управления, первукг группу выходов 30 блока управления.Блок управления образуют первый 31, второй 32 и третий 33 элементы И, первый 34, второй 35 и третий 36 триггеры, с четвертого ио тринадцатый элементы И 37 - 46, распределитель 47 импульсов, элемент ИЛИ 48, четырнадцатый элемент И 49 и элемент НЕ 50.Устройство работает следуюгцим образом.Алгоритм преобразования координат имеет видЛ, =Х,+л, У,2 - ), 7,27, =Лг+),Х 2- ),уУ,2 ";Ф,+=г(:, - г.у 2 ; (-), г=(-), - )2о - кЕ;.ь=Е, - Л, 2г=О, 1, 2, , А/2 "; А=пгах(ф, г), е)К(/ 1 р(пО при 0;0;1-0 при и;=0;гв)рпв при е,ФО;1,0 при е,=Огде Х, У, Л- проекции вектора на осиисходной системы координат;а - разрядность мантисс координат Х, У, 2.Перед началом вычислений в регистры 2 - 4 заносятся проекции вектора Х У, / на оси исходной системы координат, а в счетчики 11 - -3 - углы ф, в, г), на которые разворачивается исходная система координат. По сигналу Работа, поступающему ио одному из входов группы тактовых входов 24, в олоке7 управления вырабатываются сигналы управления сумматорамивычитателями 5 - -10 и синхросерии сдвига 5 О 5 20 25 30 35 информации в регистрах 2 - 4 и в блоке 1 поворота вектора на каждой итерации вычисляются координаты Х;+У;,ь 2;+, получающиеся в результате одновременного поворота системы координат на углы Лф=2 Л 0=2 " и Лв=2 " в соответствии с алгоритмом (1). На сумматорах-вычитателях 5 - 7 вычисляют соответственно величины 5=Хи - )еЛ 2 "; Ьз=-У, - )Х, 2; 5 з= ==У,+).Х,2 ", а на сумматорах-вычитателях 8 - 10 соответственно получают координатыХ,. =5+),+) 1, 2; У,.=5 з+гХ ХЛ;2 "; 2 г. =5 з - лч У; 2 ", перезаписываемые в регистры 2 - 4 соответственно. Сдвинутые значения координат Х 2 ", У;2 Л,2 к получают непосредственно с вторых выходов регистров 2 - 4. В конце каждой итерации из счетчиков 11 - 13 по счетным входам вычитается квант угла 2-", и процесс вычислений повторяется при новом значении иПри полной отработке какого-либо угла срабатывает соответствующий децифратор, по сигналу которого блок 17 управления отключает сигналы управления соответствуюшими сумматорами-вычитателями, и отключается счетный вход соответствующего счетчика. После этого вращение выполняется только ио углам, не равным нулю. При полной отработке всех углов все операторы направления вращения становятся нулевыми и вычисления в соответствии с алгоритмом (1) прекращаются. На выходе 28 блока 17 управления выставляется сигнал окончания поворота и по выходу 29 прекращается выдача серий сдвига информации в регистрах 2 - 4. Проекции вектора в развернутой системе координат снимаются с выходов 25 - 27 устройства. Блок управления функционирует следующим образом. По входу 24 в блок управления поступает непрерывная синхросерия 24.2, ио которой в распределителе 47 импульсов вырабатываются импульсы с периодами, равными длительности итерации, а также сигнал Работа 24.1, по которому в первом такте итерации на элементе И 46 вырабатывается импульс запуска устройства. По этому импульсу при нулевых выходных сигналах дешифраторов элементы И 31 - 33 устанавливают триггеры 34 - 36 в единичное состояние. На элементах И 37 - 42 вырабатываются сигналы управления сумматорамивычитателями 5 - 10. Знаками + и-обозначены режимы работы сумматоравычитателя, а число соответствует его позиции по фиг. 1. На элементах И 43 - 45 в последнем такте каждой итерации вырабатываются импульсы 2 ", подаваемые на счетные входы счетчиков 11 - 13. После отработки какого-либо угла В по сигналу с соответствующего дешифратора по входу Вых. ДШ соответствующий триггер (34 36)формула изобретения устанавливается в нулевое состояние, на элементах И 37 - 42 прекращается выработка сигналов управления, а на элементах И 43 - 45 прекращается выработка соответствующих счетных импульсов. Элемент ИЛИ 48 открывается единичными выходами триггеров 34 - 36 и разрешает выдачу через элемент И 49 по входу 24.2 сдвиговой серии на регистры 2 - 4. По выходу 29 с распределителя 47 в блок 1 поворота вектора выдаются импульсы, необходимые для синхронизации его работы. После отработки всех углов триггеры 34 - 36 устанавливаются в нулевое состояние, элементы ИЛИ 48 и И 49 закрываются и отключают сдвиг информации в регистрах блока поворота. Инвертированный на элементе НЕ 50 выход элемента ИЛИ 48 является сигналом признака окончания поворота вектора. 1. Устройство для преобразования координат вектора в трехмерном пространстве, содержагцее блок поворота вектора, первый счетчик, первый дешифратор и блок управления, причем блок поворота вектора содержит три регистра и шесть сумматоров-вычитателей, причем входы первого, второго и третьего аргументов устройства соединены с первыми информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с входами первых операндов соответственно первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с входами первых операндов соответственно четвертого, пятого, шестого сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с вторыми информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров, первый выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции пятого и шестого сумматоров-вычитателей, второй выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции первого и третьего сумматороввычитателей, третий выход первой группы выходов блока управления соединен с входом выбора кода операции второго и четвертого сумматора-вычитателей, первый вы- ход блока управления является выходом признака окончания поворота устройства, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с синхронизирующими входами и входами сдвига первого, второго и третьего регистров, группа тактовых входов устройства соединена с одноименной группой входов блока управления, выходы четвертого, пятого и шестого сумматоров-вычитатеЛей являются выходами преобразованных первого, второго и третьего аргументов устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 класса решаемых задач за счет возможности поворота вектора в трехмерном пространстве, в него дополнительно введены два, счетчика и два дешифратора, причем выход первого регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов (К итерационная константа) с входами вторых операндов второго и третьего сумматороввычитателей, выход второго регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов с входами вторых операндов четвертого и шестого сумматороввычитателей, выход третьего регистра соединен со сдвигом на К разрядов в сторону младших разрядов с входами вторых операндов первого и пятого сумматоров-вычитателей, входы первого, второго и третьего углов устройства соединены с входами записи соответственно первого, второго и третьего счетчиков, выходы которых соединены с входами соответственно первого, второго и третьего дешифраторов, выходы которых соединены с группой входов признаков нулевого угла блока управления, выходы старших разрядов первого, второго и третьего счетчиков соединены с группой входов анализа знаков блока управления, первый, второй и третий выходы второй группы выходов блока управления соединены со счетными входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит распределитель импульсов, три триггера, четырнадцать элементов И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий входы группы входов признаков нулевого угла блока управления соединены с первыми инверсными входами соответственно первого, второго и третьего элементов И и с входами сброса соответственно первого, второго и третьего триггеров, первый вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом четвертого и первым инверсным входом пятого элементов И, второй вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом шестого и первым инверсным входом седьмого элементов И, третий вход группы входов анализа знаков соединен с первым прямым входом восьмого и первым инверсным входом девятого элементов И, вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с выходом первого триггера, вторые входы шестого и седьмого элементов И соединены с выходом второго триггера, вторые входы восьмого и девятого элементов И соединены с выходом третьего триггера, входы установки первого, второго и третьего триггеров соединены с выходами первого, второго и третьего элементов И, выходы первого, второго и третьего триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ соединен с первым выходом блока управления, первый,1403062 Составитель С. КуликоТехрст( И. ВересТираж 704ствсппого копите( СССР по асс(ак35, Москва, Ж - -35, Раушскя набпо,тиграфицеское предприятие, г. Уж рректор О. Кравцодписное Редактор А. ОгарЗаказ 286/40ВНИИПИ Гостдар113 СПроизводственно обретений и открытий д. 4/5ороси, л. П рос ктн а, 4 второй и третий выходы второй группы выходов которого соединены с выходами соответствео десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего триггеров, вторые входы десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И соединены с первым выходом распределителя импульсов, второй выход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход распределителя импульсов соединен с первым входом тринадцатого элемента И, второй вход которого и вход запуска распределителя импульсов соединены с первым и вторым входами группы тактовых входов блока управления, третий вход группы тактовых входов блока управления соединен с первым входом четырнадцатого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соединен с третьим выходом блока управления, выход тринадцатого элемента И соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И.