Устройство для определения положения основания транспортного средства относительно земной поверхности

)5 00 0 ТЕНИ О ВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛЬСТВ ЕНИЯ ПОРТ- ЗЕМльная йство одноиков ти, п и 2, лА 1 о оотн Ог гСги Ог Сг 01 С 1 1+О зпа 11 т 02 ч 01 ч каГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1362929, кл, 6 01 С 7/04, 27,07,86Авторское свидетельство СССРМ 1508095, кл. 6 01 С 7/04. 16.03,87(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛПОЛОЖЕНИЯ ОСНОВАНИЙ ТРАНСНОГО СРЕДСТВА ОТНОСИТЕЛЬНОНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.: (57) Область использования; измериттехника. Сущность изобретения; устрсодержит две пары датчиков неодно Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, в геодезии, высокоточных навигационных системах, в том числе в системах для автоматического определения высоты.Целью изобретения является повышение информативности за счет одновременного определения высоты плоскости основания транспортного средства над земной поверхностью и измерение скорости движения,Для уясйения принципа работы предла гаемого устройства рассмотрим чертеж. Из параллельности осей чувствительности дат.Ы 2 1812 сти земной поверхности (1, 2), каждый из которых состоит из первого (3) и второго (4) датчиков. три блока определения запаздывания (5, 6, 7), вычислитель угла наклона(8), вычислитель, скорости (9), два перемножителя (10, 19), вычитатель (11). два квадратора (12, 22), два блока определения синуса (13, 15), делитель (14), умножитель на два (16), задатчик величины угла (17), сумматор (18), задатчик величины расстояния, регистратор (21), блок определения косинуса (23). 1-5-8- 13 - 12 - 11 - 10-14 - 18 - 21; 1 - 6 - 8-9-10; 17 - 16 - 15 - 14 - 21; 17 - 23 - 22 - 11; 2-5 - 10;2 - 7 - 9 - 21; 2 - 7 - 8 - 21; 2 - 6; 13 - 19-18; 20 - 19, 1 ил,неоднородности земной поверхноринадлежащих к одной паре датчиков следует подобие треугольников В 1 и Л АгОгВг, При этом выполняется ошение О - известное расстояние между ересечения осей чувствительнос=М созг у - з 1 пг а При выводе (2ные формулы спользовапись изаест+( 1. )г) у(+т 9 у) +1)хо.з у=0. (9),.ческих соображений, уголаительной величиной, отве - (2 1 созз 1 п а+1 с и к+у) т 9 х +т 9 озхсозу Исходя из физи является действ 5 чающей условию соз(.у - а) соз(у+а) =В свою очередь, скорость транспортно- (10)го средства может определяться традиционным корреляционно-экстремальным путем где а кр - предельно возможный угол на(1) по формуле (см.чертеж):. 40 клона основания, который для реальныхтранспортных средств составляет несколь -- та " ЖДУа) Кроме того, знак угла а определяетсясоотношениями между величинами транс(3) поРтного запаздывания (см,чертеж);Тг (соз а + 9 уз 1 п а)О сОг - а 0,гДе О - известное базовое направлениевторой пары датчиков, равное расстоянию О,Ог -а с 0,между осями чувствительности датчиков; 50тг - интервал времени между момента- условия (10) - (11) определяют единст-,ми прохождения неоднородности земной венное решение уравнения(9), которое выйоверхности через оси чувствительности бирается из множества решенийдатчиков второй пары: тг = т г гРешая совместно уравнения (1)-(3), на а = агфа( ф 4 ) (12)ходимг г 1 а 1 с гор,О тг соз (у - а) тг соз (у ОЗдесь. использованное обозначение является решением квадратного уравнения. Ь,г - искомая высота точки отсчета 01,г над земной поверхностью;а- угол наклона основания к земной поверхности;у в .скорость движения транспортного средства;О 1,г-.транспортное запаздывание между одноименными (первыми, соответственно, вторыми) датчиками, принадлежащими к различным парам датчиков( О 1 = т г - т.1; Ог = т"г-т" 1, здесь 11 и т" г моменты прохождения неоднородности земной поверхности . соответственйо через ось чувствительностипервого и второго датчиков 1-ой пары, 1- 1,2).В то же время имеет место следующе ражение:А 1 В= О 1 ч = А 1 С 1 + С 1 В 1 =- пада +рудсоз у - з 1 пга 10 Из формулы (6) можно получить уравнение для з 1 п а. (15) Анализ уравнений ( (15) показывает, что, зна и непрерывно измеряя, ционно-экстремальным физических условиях (1 эначно определять угол ч, а также высоты Ь, Ь (8), (10) - (12), (14), (15) принципа работы пред 3) - (5), (8), (12), (14) и чения величины О,у например, корреляпутем 01, В 2, г 2 при О) - (11), можно однонаклонаа, скорость 2. Алгоритмы (3) - (5),являются основой лагаемого устройстНа чертеже представлена структурная схема заявляемого устройства,Устройство содержит первый 1 и второй 30 2 пары датчиков неоднородности земной поверхностй каждая,из которых включает первый 3 и второй 4 датчик неоднородности земной поверхности. Оси чувствительности всех датчиков расположены в вертикально продольной плоскости. При этом оси датчиков каждой пары параллельны и расположены на известном базовом направлении О, а оси одноименных датчиков (двух первых 3 и двух вторых 4) пересекают ся в точках 01 и 02 на уровне отсчета высоты транспортного средства, Расстояние между точками пересечения 002 равно известной величине О. Базовые направления первой 1 и второй 2 пары датчиков составляют с ос нованием углы, равные у, что обусловливает величину угла между осями чувствительности одноименных датчиков 2 у. Первые датчики 3 подключены к двум входам первого блока определения запаздыва ния 5, а вторые датчики 4 - к двум входам второго блока определения запаздывания 6. Кроме того, вторая пара датчиков 2 сое- . динена с двумя входами третьего блока определения запаздывания 7, выход которого через вычислитель угла наклона 8, вычислитель скорости 9, первый перемножитель 10, третий вход которого через вычитатель 11 и первый квадратор 12 связан с выходом первого блока определения синуса 13, делитель 14, второй вход делителя которого через второй блок определения синуса 15 и умно- житель на два 16 соединен с выходом задатчика величины угла 17, и сумматор 18, второй вход которого через второй пере- множитель 19 связан с выходом эадатчика величины расстояния 20, подключен к входу регистратора 21, причем вход уменьшаемого вычитателя 11 через второй квадратор 22 и блок определения косинуса 23 связан с выходом задатчика величины угла 17,Блоки определения запаздывания 5, 6 и 7 представляют собой корреляционно-экстремальные блоки, содержащие корреляторы и регулируемые линии задержки (см., например, БЕЛОГЛАЗОВ И.Н., ТАРАСЕНКО В.П, Корреляционно-экстремальные системы, М.: Советское радио, 1974, с.12, рис.1.5). Они могут быть реализованы в цифровом виде (см., например, патент США М 4509131, кл, 6 01 Р 3/42, 364/565, 1988.)Согласно материалам прототипа, а также авт.св.М 1362929 по кл. 0 01 С 7/04, вычислители 8 и 9 могут быть реализованы на основе микропроцессоров, выполняющих операции по формулам (12), (14), (15) и (3).В качестве регистратора 21 может применяться дисплей, магнитограф, ЦПУ и т,п.Заявляемое устройство работает следующим образом, При движении транспортного средства при прохождении одних и тех же неоднородностей земной поверхности первым 3 и вторым 4 датчиками второй пары датчиков 2 в третьем блоке определения запаздывания 7 корреляционно-экстремальным путем формируется величина г 2. Одновременно по сигналам первых 3 и вторых 4 датчиков в первом 5 и втором 6 блоках определения запаздывания находятся величины 01 и 02. В вычислителе угла наклона 8, используя сигналы г 2, 01 и О 2 и зная величину у, по формулам (8), (10)-(15) находят текущее значение угла наклона а. Величина а поступает в регистратор 21 для фиксации и отображения, а также вычислитель скорости 9. где, зная тг, а, О и у, с помощью формулы (3) определяют текущее значение скорости ч транспортного средства. Полученный сигнал ч фиксируется регистратором 21. Сигнал угла наклона ас помощью первого блока определения синуса 13 и первого квадратора 12 также вычитается в вычитателе 11 из сигнала сов который образуется путем последовательного преобразования постоянного сигнала эадатчика величины угла 17 у в блоке определения косинуса 23 и втором квадраторе22. Полученный выходной сигнал вычитателя 11(соэ у- эмап а) перемножается в первом перемножителе 10 с сигналами О 1 и ч, после чего делится в делителе 14 на величину зЬ 2 у, которая получается из постоянного сигнала задатчика величины .угла 17 с помощью умножителя на два 16 и второго блока определения синуса 15. Сформированный согласно формуле (4) сигнал высоты п 1 регистрируется в регистраторе 21 и складывается в сумматоре 18 с величиной Оэй а, которая образуется иэ выходного сигнала эЬ аблокэ 13 путемегоумножения на постоянный сигнал О, задаваемый задатчиком величины расстояния 20. Таким образом, иа выходе сумматора 18, согласно Формуле (5), Формируется сигнал высоты Ьт, который фиксируется в регистраторе 21,Технико-экономическое преимущество заявляемого устройства заключается в расширении фуикциональнцх возможностей за счет дополнительного определения высоты основания транспортного средства над земной поверхностью и изменения скорости движения,Формула изобретения Устройство для определения положения основания транспортного средства относительно земной поверхности, содержащее первую и вторую пары датчиков иеоднородйости земной поверхности, перацй блок определения запаздывания, каждый из двух входов которого подключен к выходу первого датчика неоднородности соответствующей пары, второй блок определения запаздывания, каждый из двух входов которого подключен к выходу второго датчика сбответствующей пары, третий блок определения запаздывания, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчиков неоднородности второй пары, и вычислитель угла наклона, каждый из трех входов которого подключен к соответствующему блоку определения запаздывания, а выход соединен с первым входом регистратора, при чем оси чувствительности датчиков неоднородности расположены попарно параллельно друг другу в продольной плоскости, перпендикулярной плоскости основания транспортного средства, под углом у к нормали, к плоскости и с пересечением осей чувствительности соответствующих датчиков нео днородности другой пары в двух точках, 5 расположенных на расстоянии О друг отдруга, отличаю щеесятем,что,сцелью повышения информативности эа счет одновременного определения высоты плоскости Основания транспортного средства над эем иой поверхностью и скорости движения,оно снабжено двумя блоками определения синуса, двумя квадраторэми, двумя пере- множителями, умножителем на два, блоком определения косинуса, сумматором, де лителем, вычитателем, задатчиком величины угла ( у ), задатчиком величины расстояния О и вычислителем скорости, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего бло ка определения запаздывания ивычислителя угла наклона, а выход соединен с вторым входом регистратора и с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого 25 блока определения запаздывания, третийвход соединен с выходом вычитателя, а выход подсоединен к соответствующему входу делителя, другой вход которого подключен к выходу первого блока определения сину са, а выход соединен с третьим входом регистратора и через сумматор - с четвертым входом регистратора, другой вход сумматора соединен с выходом второго умножителя, двэ входа которого соединены соответст веино с выходами задатчика величины расстояния О и второго блока определевия синуса, подключенного входом к выходу вычислителя угла наклона и соединенного через первый квадратор с соответствующим 40 входом вычитателя, другой вход которогоподключен через последовательно соединенные блок определения косинуса и второй квадрэтор к выходу задэтчика величины угла у, подключенного также через умно житель на два ко входу первого блока определения синуса; при этом точки пересечения осей чувствительности соответствующих датчиков неоднородности совмещены с плоскостью основания 50 транспортного средства,1812425 рректор Н. Корол Составитель Б.БачуриТехред М.Моргентал т изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага аква 1570Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5