Устройство для вычисления длины геодезической линии и азимута

Союз Советских Социаднстицеских Ресдубпиксвид-ву 1878117/24 с присоединением з Государственный комите Совета Министров ССС По делам нзооретений и открытии.77. Б 53) УДК 681.325(08 гя 30,05,7 2) Автор изобретецц Иваног 1 ОТ(71) Заявцтел ЪЧИСЛЕНИЯ ДЛИНЫНИИ И АЗИМУТА- методическая погрешность обратно" дезической задачи полностью входит в и ность выдаваемых результат- ограниченность вырабгеодезической линии (прии широт по 180),Цель изобретения - повышение ца сти и точности вычислений.Зто достигается тем, что предлагаемое устройство содержит запоминающий блок, коммутатор, блок коррекции, первый ц второй блоки ввода геодезических координат, причем выход первого блока ввода геодезических координат соединен с первым входом первого арифметического блока, первый выход кото. рого соединен с входом блока сравнения, вторые вход и выход первого арифметического блока соединены соответственно с выходом ц входом запоминающего блока, а третьи вход ц выход - соответственно с выходом второго арифметического блока и входом блока коррекций, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора, первым входом второго арифметического блока ц выходом устройств первый и второй выходы блока сравнения со дицены соответственно с вторым входом коммутатора и входом второго блока ввода геои геоогрецов;атываемой длиныразности долгот дежцо(22) Заявлено 08.02,73 (21) Дата опубликования оп 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ Л Изобретение относится к вычислительнойтехнике ц может использоваться в геодезии,чавцгацци, при решении тактических задач.Известны навигационные вычислительныеустройства 11, содержащие блоки ввода, вывода, арифметические и логические блоки.Существующие устройства для вычислениядлины геодезической линии и азимута между двумя точками, заданными геодезическимикоординатами рл и срого, осуществляют вычисление путем решения только обратной геодезической задачи. При такой работе в случаеотказа одного или нескольких элементов устройства решение задачи оказывается ошибочным.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство 21,содержащее блок сравнения, арифметическиеблоки, блок вывода информации,Недостатки этого устройства:- отсутствие дополнительного контролявыработанных данных, что вызывает необходимость применения трех идентичных устройств, так как в случае применения двухидентичных устройств и наличии расхоакденцйв цх показаниях оказывается невозможнымопределить, какое из устройств дает правильные результаты;дезических координат, Выход которОГО соединен с вторым входом второго арифметического блока, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом второго арифметического блока и входомблока вывода информации, вход которого соединен с входом устройства.11 а фпг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема расположения геодезической линии на сфероиде,Устройство содержит первый блок 1 вводагеодезических координат, первый арифметический блок 2, блок сравнения 3, коммутатор 4,второЙ арифметический блок 5, Второй блок 6ввода геодезических координат, блок КОррекцнн 7, запоминающий блок 8, блок выводаинформации 9,Выход первого блока 1 ввода геодезическихкоординат (Гр 1 Хь ГХ) соединен с входом первого арифметического блока 2 вычисления малой геодезической линии и азимута, первыйвыход блока 2 соединен с входом запоминающего блока 8, выход которого соединен свходом блока 2, второй выход которого соединен с входом блока сравнения 3, третий выход блока 2 соединен с входом блока коррекции 7, первый выход блока сравнения 3 соединен с входом коммутатора 4, второй выходблока сравнения 3 соединен с входом второгоблока 6 ввода геодезических координат, выход которого соединен с входом второго арифметического блока 5, первый выход коммутатора 4 соединен с блоком вывода 9, второйвход которого соединен с коммутатором дублирующего устройства для выработки длиныгеодезической линии и азимута, второй выходкоммутатора 4 соединен с входом второгоарифметического блока 5, выход которого соединен с входом первого арифметического блока 2, первый выход блока коррекции 7 соединен с входом коммутатора 4, второй выходблока коррекции 7 соединен с дублирующимустройством для вычисления длины геодезической линии и азимута, третий выход блокакоррекции 7 соединен с входом второго арифметического блока.На фиг. 2 приняты следующие обозначения:(р 1 ХН ГрХ 2 - заданные геодезические координаты;5 д - выработанные значения малой длины геодезической линии;А - прямой азимут;А - обратный азимут.Первый блок 1 ввода геодезических координат представляет собой обычное устройствоввода с перфокарт, перфоленты или магнитных карт. Кроме того, устройство обеспечивает возможность ввода геодезических координат Г,Х Гр,Х вручную с помощью клавиш илитумблеров.Первый арифметический блок 2 вычислениямалой геодезической линии представляет собой арифметическое устройство, выполняющее операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень, извлечения кВадратноГО корня, Кроме ТОГО, В этом блоке хранятся команды, обеспечивающие вычисление тригонометрических функций, а также выбор коэффициентов, обеспечивающих выработку длины геодезической линии и азимута путем решения обратной геодезической задачи в соответствии с алгоритмом, закладываемым в устройство.Блок сравнения 3 представляет собой схе му логического сравнения длины геодезической линии, вырабатываемой блоком 2, с длиной геодезической линии, являющейся предельно допускаемой для данной задачи. В завнснмостн от результата сравнения схемы вы работки управляющего снгнала вырабатывает сигнал, обеспечивающий подключение шнп с выработанными значениями длины геодезнческой линии и азимута к коммутатору илн передачу управляющего сигнала в блок 6 для 20 ввода геодезической линии и азимута в блок 5.Блок 4 представляет собой обычный коммутатор, обеспечивающий подключение информационных шин, несущих информацию о выработанных значениях длины геодезической 25 линии и азимута, либо к второму арифметическому блоку 5, либо к блоку вывода 9. Сигнал на переключение выдается блоком коррекции 7.Второй арифметический блок 5 представляЗ 0 ет собой арифметическое устройство, обеспечивающее решение прямой геодезической задачи. В блоке хранится набор стандартных субблоков, обеспечивающих вычисление тригонометрических функций и 12 постоянных 35 коэффициентов.Второй блок 6 ввода геодезических координат представляет собой устройство ввода с перфокарт, перфоленты либо с магнитных карт.Имеется возможность ввода данных вручную 40 с помощью клавиши или тумблеров. По своейструктуре этот блок аналогичен блоку 2 и может отличаться только количеством вводимых разрядов.45Блок коррекции 7 представляет логическуюсхему сравнения величины отклонения Л 5 О, Л 5 , Л 5, вырабатываемой блоком 2, с допускаемыми значениями ЛЯИ Л 5 А хранящимися в блоке 7.Схема выработки управляющего сигналаблока 7 обеспечивает, в зависимости от результата операции сравнения, либо подключение информационных шин со значениями 512 и Ак коммутатору 4, либо выдачу управляющего сигнала в дублирующее устройство для выработки длины геодезической линии и азимута.При последующих операциях сравниваютсязначения Л 5 О и Л 5 ь Л 51 и Л 59 и т. п, Значение Л 5, сравнивается с Л 5 и в зависимости от результата сравнения или в блок 2 выдаются значения информационных сигналов, представленных в виде сигналов двоичного кода и представляющие приращения длины65 геодезической липин (-+Л 5 ц =1000, -+100,-+10 м) и азимута (+ЛАг=+1, +1, -+1 и т, п,) или в блок 4 выдается сигнал на переключение информационных шин, несущих информацию о длине геодезической линии и азимута, к блоку 9.Запоминающий блок 8 представляет собой простейшую арифметическую схему в виде регистра, выполняющую одну операцию вычитания (40000000 - 5 г) и одну операцию сложения (180+А,г). Зтот блок работает лишь в том случае, когда в вводимые координаты ВХ и гХг добавляется дополнительный признак, свидетельствующий о том, что вычисление геодезической линии и азимута следует производить по большой длине.Блок вывода 9 представляет собой устройство, в котором сигналы с информационных шин, например азимута, либо непосредственно поступают на преобразователь код - угол, либо в навигационное устройство для введения дополнительных поправок (на ветер, вращение Земли и т. п.).Информационные сигналы, соответствующие выработанным значениям геодезической дальности, поступают в навигационное устройство для решения поставленной задачи (например, для запоминания с целью сравнения текущей геодезической дальности с выработанным значением 5 г или для определения другого параметра, зависящего от длины геодезической лцпиц).Устройство работает следующим образом.Известные геодезические координаты исходной точки 1 (срХ) и заданной точки 2 (сргХг) из блока ввода 1 поступают в первый арифметический блок 2 вычисления малой геодезической линии.В соответствии с алгоритмом, заложенным в блок, производится вычисление длины геодезической линии 5 гг и азимута Аг путем решения обратной геодезической задачи (ОГЗ), например, по формулам В. П, Морозова.С выхода блока 2 значения 5 г, Аг и рЛ поступают в блок сравнения 3, где осуществляется операция логического сравнения 5 гг с 5 доп. Пусть 5 г(5 д тогда 5 гАг и срЛ 1 цз блока 3 через коммутатор 4 поступают во второй арифметический блок 5. В блоке 5 в соответствии с заложенным алгоритмом (например, по формулам Бесселя) по заданным зцачсгцям срЛ 1 ц 5 гАг вырабатываются фиктивные зцачепия геодезических координат ; г точки 2. После окончания работы блока 5 выработанные значения з Л из блока 5 поступают в блок 2 на место координат исходной точки 1 р 1 Х. В блоке 2 вырабатывается значение длины геодезической линии Л 5, между точками 2 и 2 путем решения ОГЗ. После окончания повторной работы блока 2 выработанное значение Л 5 о поступает в блок коррекции 7. Если бы методические погрешности формул и вычислений были равны нулю, то при исправно работающем устройстве точка 2 должна совпасть с точкой 2, и тогда5 1 О 15 20 25 зо 35 4045 50 55 60 65 Л 5 О=О, Практически процессор вносит погрешности вычислений, величина которых примерно может быть определена заранее, Методические погрешности формул также не равны нулю, но их порядок всегда известен заранее. Поэтому величина Л 5 овсегда может быть определена заранее, ц прц исправно работающем устройстве всегда могут быть найдены условия Л 5 О(5. В этом случае, если в устройстве имеются какце-то неисправности, искажающие результаты, то вероятность того, что в этом случае точка 2 совпадает с точкой 2 с точностью до Л 5 близка к нулю, так как для получения такого результата необходимо, чтобы искажения при вычислении в блоке 2 и искажения при вычислении у Л в блоке 6 были одинаковыми по величине, но противоположными по знаку. В том случае, когда Л 5 О)5, блок 7 выдает сигнал о неисправности устройства и передает команду на передачу выработки длины геодезической линии и азимута в дублирующее устройство. Если Л 5 О(5 то величина коррекции азимута ЛАг (например, равная +1) из блока 7 передается в блок 5 и складывается со значением Аг, используемым в предыдущем вычислении. В результате получают новое значение Аг=А,+ЛА. Блок 5 с вновь полученным значением А, и предыдущими координатами исходной точки ср 1 Х и 5 г вырабатывает новые координаты точки 2" (рг" Лг), Выработанные координаты р" поступают вновь в блок 2, где определяется величина отклонения Л 5. Из блока 2 величина Л 5 подается в блок 7 п сравнивается с Л 5 О, Если Л 5(Л 50, то в блок 5 вновь посылается величина ЛА,г, равная предыдущей. Цикл работы устройства повторяется до тех пор, пока не будет выполнено условие Л 5,)Л 5,. После этого в блок 5 посылается значение - ЛАдо тех пор, пока не будет выполнено условие Л 5)Л 5,. Процесс изменения приращений -+ЛА, и -+Л 5; продолжается до тех пор, пока Л 5 у, не достигнет минимально возможного значения, Если при этом Л 5,(Л 5, то блок коррекции 7 вырабатывает сигнал на переключение с помощью коммутатора 4 информационных шин с входа блока 5 на вход блока вывода 9. Прц этом выработанные значения длины геодезической лцццц и азимута обеспечцваОт минимально достижимое отклонение от заданной точки 2, ограничиваемое только методической погрешностью ПГЗ и конечным количеством двоичных разрядов арифметических устройств. Если Л 5) Л 5 что свидетельствует о наличии большой методической погрешности ПГЗ в выдаваемых данных, то блок 7 вырабатывает сигнал о наличии большой методической погрешности ПГЗ и управление для продолжения вычислений передается дублирующему устройству выработки длины геодезической линии и азимута, 556320Рассмотрим вариант работы устройства, когда первоначально выработанное значение длины геодезической линии 512 оказывается больше допускаемого значения 5, Такой вариант возможен, например, в том случае, когда расстояние мекду двумя аэропортами больше радиуса действия самолета. При этом блок сравнения 3 выдает управляющий сигнал для возможности ввода во второй арифметический блок 5 с помощью блока ввода 6 значения геодезических координат до промежуточнои точки 1, от которои 51251 г, иРассмотрим работу устройства в том случае, когда возникает необходимость в определении большой длины геодезической линии, превышающей половицу оборота вокруг Земли. Значения геодезических координат рл 1 и срй 2, снабженные маркером, из блока 1 ввода геодезических координат поступают в блок 2, где как ц обычно вырабатываются значения малой длины геодезической линии 5 г 2 и азимута А,2. Наличие маркера позволяет после окончания выработки малой длины геодезически линии и азимута передать полученную информацию из блока 2 в блок 8, где к выработанному в блоке 2 значению азимута А 12 прибавляется угол, равный 180, и от обшей длины геодезической линии, проходящей по наибольшему кругу и равной примерно 40000 км, вычитается выработанное в блоке 2 значение малой геодезической линии 5, После проведения этих операции приближенные значения большой длины геодезической линии и азимута вновь возвращаются в блок 2, где методом последовательных приближений, рассмотренным выше, производится уточнение приближенных значений.Из рассмотренной выше работы устройства видно, что ввод новых блоков (коррекции, выработки большой длины геодезической линии, коммутатора) позволяет повысить точность выработки данных за счет коррекции первоначально выработанных значений длины геодезической линии и азимута, что позволяет выбрать погрешность ОГЗ, снять ограничения с длины геодезической линии при обеспечении высокой точности (также за счет корректировки первоначальных данных, выработанных блоком 8),Кроме того, введение новых блоков ц использование блока 5 (ранее используемого для других целей), повторное использование блока 2 для контроля правильности вырабо таиных значений позволяет резко повыситьнадежность контроля исправности работы устройства. При появлении неисправности в предлагаемом устройстве дублируюшее устройство может самостоятельно произвести выработу 10 52 И А. Формула изобретенияУстройство для вычисления длины геодези ческой линии и азимута, содержащее блоксравнения, арифметические блоки, блок вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности вычислений, оно содержит запоминающий 20 блок, коммутатор, блок коррекции, первый ивторой блоки ввода геодезических координат.причем выход первого блока ввода геодезических координат соединен с первым входом первого арифметического блока, первый выход 25 которого соединен с входом блока сравнения,вторые вход и выход первого арифметического блока соединены соответственно с выходом и входом запоминающего блока, а третьи вход и выход - соответственно с выходом второго 30 арифметического блока и входом блока коррекции, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора, первым входом второго арифметического блока ц выходом устройства, Зэ первый ц второй выходы блока сравнениясоединены соответственно с вторым входом коммутатора и входом второго блока ввода геодезических координат, выход которого соединен с вторым входом второго арифметиче ского блока, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом второго арифметического блока и входом блока вывода информации, вход которого соединен с входом устройства.45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3534399. кл. 235 - 150.27,1970.2. Патент США3515342, кл. 235 - 150.27, 50 1970.556320 8 фг( Составитель И, Хазовактор Е, Караулова Техред Е. Хмелева Корректор О, Тюри одписно Типографця, пр. Сапунова Заказ 1114(9ЦНИИПИ Изд. М 409 Тираж 904осударственного комитета Совета Министровпо делам изобретений и открытш 135, Москва, 7 К, Раушская наб., д. 4/5