Brevet FR2064259A1 — publié le 19710723

La présente 2 rivent j.c-n se rapporte à une iftét iode selon laquelle on effectue, scus ferme numérique binaire, des- transformations de coordonnées qu. permettent de repérer la position d'un mobile par rapport â des axes de coordonnées fixei-, lorsque l'on connait son déplacement dans un système 5 d'axes qui lui est lié, et un disposit.f de calcul numérique pour- la mise en oeuvre de cette métnode. Le dispesit-f selon 1'invent.ion est particulièrement bien atU-.pté à la localisation d'un mobile^lorsque le déplacement de ce mobile dans ton système d'axes propie^est donné scus forme d'incréments de distance. 10 En particulier, le calculateur numérique constituant le dspes:- tif peut être adapté à un vénicule marin et associé à unappareil de navigation du type "cdomètre" utilisant l'effet Dcppler et dont on rappellera brièvement le principe. Des ondes acoustiques sont émises, obliquement par rapport à ia 15 verticale du véhicule,dans le plan longitudinal et le plan transversal par exemple. On mesure le déphasage entre les ondes acoustiques émises et reçues, après diffusion sur le fond immergé, en utilisant l'effet Doppler. L'appareil de navigation est associé à un dispositif transformant ces déphasages, proportionnels à la distance parcourue par le vénicule selon 20 deux axes qui lu. sont liés, en incréments de distance comptabilisés dans des compteurs. L'appareil de navigation fournit amsj , sous forme numérique, les distances parcourues par le vénicule. Les indications de déplacement fournies par un tel r-pparc-.il de navigation sont en général inexploitables, lorsqu'on veut l'utiliser pour 25 tracer ou suivre une route. Pour cette utilisationyil .mperte de lui associer un convertisseur numérique de coordonnées, définissant la trajectoire du véhicule par rapport à un système d'axes fixes. On pourrait utiliser à cet effet un ordinateur travaillant en temps 50 réel. Cette solut-on est couteuse et inadaptée en raison de la surabondance BAD original! 69 33777 2 2064259 des circuits logiques, destinés à un usage universel, qu'il contient. La présente invention a pour objet une méthode de détermination des coordonnées cartésiennes de la position d'un mobile, par rapport à un système d'axes fixes, nécessitant un nombre peu élevé d'opérations suscep-5 tibles d'un traitement numérique binaire simple. Un autre objet de la présente invention est de présenter un calculateur numérique incrémental spécialisé et peu onéreux permettant de réaliser ces opérations de transformation. La métncde selon l'invention consiste à détecter les instants suc-10 cessifs auxquels la distance parcourue par le mobile selon au moins un des axes du système de coordonnées qui lui est lié, s'incrémente d'une un^té de distance, puis à assimiler la trajectoire qu'il suit; dans l'intervalle de temps limité par les deux instants successifs,à la somme d'une su^te de mouvements rectilignes élémentaires, au cours desquels l'angle formé par un des 15 axes liés au mobile et par un des axes fixes est constant, ajoutée à la som-somme d'une suite de mouvements circulaires élémentaires. C-n détermine alors les variations de la position du mobile dans le système d'axes fix.es entre deux instants successifs, en ass.gnant à l'angle la valeur détectée à la Ijmite inférieure de l'intervalle de temps et 20 en utilisant la valeur de l'incrément de distance suivant la direction d'au moins un des axes liés au mobile. On détecte la valeur de la variation dudit angle entre les deux instants successifs et on détermine les valeurs des corrections à effectuer sur les variations de position précédemment déterminées en utilisant la va-25 leur de la variation de l'angle, la valeur qui a été ass-gnée à cet angle .ainsi que la valeur d'au moins un des .ncréments de distance. Enfin, on accumule les sommes des variations de position et de leurs correcticnsjdéterminées sur cnaque intervalle de temps à partir d'un instant pris comme origine. 30 La méthode selon l'invention et un mcde de réalisation du disposi- 69 33777 3 2064259 tjf pour sa m:se en oeuvre seront décrits en se référant aux dessins annexés où : La figure 1A est la représentation géométrique de la trajectoire du ir.cbile dans le cas général ; 5 La figure 1B est la représentation géométrique de la trajectoire du mobile lorsque les axes font entre eux des angles fixes ; La figure 1C est la représentation géométrique de la trajectoire du mobile lorsque les angles entre les axes sont des fonctions linéaires du temps ; 10 La figure 2 représente scnématiquement l'ensemble du dispcs-tif ; La figure 3 représente scnématiquement lè" synchronisâteur et le blcc de portes de commande qui lui est associé ;. La figure 4 représente scnématiquement un additionneur -digital -différentiel ; 15 La figure 5 représente le scnéma de l'ensemble des appareils utili sés peur déterminer les variations des valeurs des sinus et cosinus de l'angle de cap en fonction des incréments de variation de ce dernier ; La figure 6 représente un dispositif de calibrage des impulsions ; La figure 7 représente les chronogrammes des impulsions créées 20 dans le dispositif de calibrage ; La figure 8 représente scnématiquement les dispositifs de détermination et de mémorisation des valeursdes sinus et cosinus de l'angle de cap ainsi que les dispositifs de sommation de ces valeurs ; La figure 9 représente scnématiquement les éléments composant le 25 générateur d'incréments d'angle. 69 33777 4 2064259 La métncde sera décrite en se référant aux fagures 1A, 1B et 1C après un bref rappel-des relations de changement d'axes de coordonnées. Sur la figure 1A^la position du mobile est rapportée au système d d'axes' fixes (OX, CY) et au système d'axes (ox, oy) qui lui est lié. L'axe ox 5 est orienté par exemplë selon l-'aixe longitudinal ■ du vénicule. •f Le vecteur-vitesse du vénicule est désigné par V . Ses projections sur les axes ®X, GY sont respectivement désignées par et alors que ses*projections sur les axes ox,■oy sont respectivement désignées par mé par les axes ox et CX et par S l'angle de dérive c'est-à-dire l'angle V et V . x y 10 On désigne en outre par 0 l'angle de cap c'est-à-dire l'angle for- formé par l'axe ox et le vecteur V . A partir des relations classiques de changement de coordonnées : VyCt) = V Cos 0 - y Sin 0 A- X y 0) 15 VvCt) = V Sin:0'+ V Cose x x y (2) donnant les valeurs des composantes du vecteur-vitesse dans le système d'axes fixes, par rapport à celles des composantes du même vecteur dans le système d'axes lié, en peut exprimer les coordonnées X^ et Y^ de la position occupée par le vénicule à un instant tf sous la forme : 20 (3) (4) 69 33777 5 2064259 Dans ces deux dernières re3.aticns, X et Y désignent les cccrdcn- o o nées du véhicule à l'instant initial t auquel commence la détermination de c la trajectoire. Le d.spositif de navigation placé sur le mobile produit, sous apulsions, des incréments long des axes respectifs ex et oy. 5 ferme d'impulsions, des incréments de d stance désignés par D et D le x y Ces incréments sont cnoisis égaux à ]e^ » k étant un nombre entier eu fractionnaire et ^ étant la longueur d'onde des ondes acoustiques émises. Un des po.nts importants de la méthode consiste tout d'abord à 10 repérer les instants t. et t; sucessifs auxquels les compteurs du dispesi- 1 J tif de navigation enregistrent des incréments de distance et 1) respectivement le long des axesox et oy»Ensuite, on découpe l'intervalle de temps t , t^, en une suite d'intervalles de temps élémentaires limités par deux instants consécutifs t. et deux instants consécutifs trespectivement î J ' jtj selon les axes ex et cy. Les déplacements globaux selon les axes OX et CY, à partir de la position définie par X^ et yq jusqu'à la position définie par Xf et Y^, peuvent alors être considérés comme une succession de déplacements élémentaires, effectués chacun sur un des intervalles de temps limité par deux instants t. et.t. consécutifs. y i J 20 Ce découpage permet de présenter les relations (3) et (4) sous la ferme : î+l f x = xo + Vx Cos 0dt- ^ ft. 3+1 V Sin0 dt (5) y ti= to i tj-'to y "tj Y. = Y„ ■f E t.= tQ y t. i ° J i i+l f Vx Sin 0 dt + ^ t.=tQ Jt. 3 ° J 3 j+1 V Cos 0 dt y (6) 69 33777 6 2064259 dcir.s lesquelles t. et t.., d'une part et t. et t... d'autre part sont des instants successifs d'incrémentatJor» selon les axes respectifs ox et c,y. En outre les relations : ^fci+l V dt = D X X (7) h i V dt = D (8) traduisent le fait que les distances parcourues, respectivement selon les axes ox et oy entre les instants t. et d'une part et t^ et t-+1 d'autre part,sont respectivement égales aux incréments D et D • 1 > 3 x y Un point important de la métnode consiste à assimiler le dêplace-10 ment du véhicule à la somme d'une suite de mouvements rectilignes élémentaires ajoutée à la somme d^une suite de mouvements circulaires élémentaires. Lorsque le vêhicul^iécrit une trajectoire rectiligne à angle de cap 0 constant (figure 1B), les relations (5) et (S) se simplifient no-15 tablement et s'écrivent, en tenant compte des relations (7) et (&), sous la forme : f * t.=t Xf = Xo - »„ a» et - Y, Dysi" ei (9) f « t,=t„ v*.t 1: f f D Sin 0 + "S-1 D Cos 0. ( 1 G) x i z_j y 3 t.=t„ t.=tc 3 0 20 ^ et 8. désignent les valeurs prises par l'angle de cap 0 aux instants 69 33777 2064259 La figure 1C représente la trajectoire AB d'une navire le long d'un cercle de raycn entre deux instants t ^ et t^+1 auxquels le compteur de déplacement selon l'axe ex du dispositif de navigation s'incrémente d'une unité. Cn désignera respectivement par 0. et 0. ., les valeurs de l'angle 1 1*1 de cap 6 à ces deux instants. L'arc ACreprésente le cnemin parcouru par le vénicule. lorsque l'angle de dérive 6 est nul. D'après la figure, on remarque immédiatement que : rtj-n Jxi K t+i _ V dtïACïD ClD H+l^iX •t que I V Cosedt s AC Cos 6* 02) AC désigne la corde qui sous-tend la trajectoire AC et §* désigne — AB l'angle formé par AC et l'axe CX et égal à fl . en posant A0 = 0. - - 0. • vT" Des considérations géométriques simples permettent de relier AC tt rayon de giration p du vénicule, à l'incrément et à l'écart angulair AS dû à la rotation. La relation (12) s'exprime alors simplement sous la forme : fa+1 V Cos0d:=-^x Sin-^f-Cos (0. + -£§■) x A0 2 V. x 2' (13) Une expression plus favorable au traitement^ est obtenue er. développant cette relation qui prend alors la forme : V Cos 0dt = D Cos 0. - D ^§-Sin 0. +... O^) x x ix2 i % Cn montre aJsèment et de lamême manière que : V Sin 0 dt = D Sin 0. + D -^| Cos 0, + ... ^1 ^ x x i x 2 i 69 33777 2064259 On retrouve des résultats analogues dans le cas où le véhicule suit une trajectoire circulaire A B de rayon de giration P, cette fois entre deux instants t et t , auxquels le compteur de déplacement selon l'axe J «J oy du dispositif de navigation s'incréments d'une unité de distance D . y En reliant géométriquement la longueur de la corde C B au rayon de giration p, à l'écart angulaire A0 et à la valeur de l'incrément D , on y aboutit après développement aux relations suivantes : V Sin 0 dt = D Sin 0. + D Cos 0. + ... (16) y y 3 y 2 ] V Cos 0 dt = D Cos 0. D i2.Sin 0. +... 0-7) y y d y 2 3 Dans ces relations g. désigne la valeur de l'angle de cap à l'instant Les relations obtenues, dans le cas où le véhicule suit une trajectoire rectiligne, se déduisent des quatre relations (14), (15), (16), et (17) en annulant les variations A0 de l'angle de cap. L'utilisation des relations (14), (15), (16) et (17) permettent d'écrire les relations (5) et (6) sous la forme d'une somme de termes simples : (18) tt t _ t f f f f X =X0 + V-1 D Cos a - y D Sin 0. - D Sin 0. - "S~* D ~ Cos 0. + f 0 Z_i x 1 Z—t y 3 Z—t x 2 1 Z—i y 2 ] ti=t° tj=t° ti=to *f (19) VY° + X DxSin0i + Xi Dy Cos ej +X! Dx CoS ei ~][]Dy^f sin ej + V*» tj=to V*» trt0 69 33777 9 2064259 L'assirailation du déplacement à-une suite de déplacements recti-lignes et circulaires, limités par les instants auxquels les~ compteurs de déplacement du dispositif de navigation arincrémentent d'une unité, permet ainsi de suivre de manière très simple 1" évolution des coordonnées du vê-5 M-eule- Les coordonnées finales X^, et Y^ sont obtenues en ajoutant aux coordonnées initiales des suites de déplacement élémentaires et de termes correctifs, pouvant être créés dans un calculateur simple à partir d'incréments d'angle. Le nombre de. termes correctifs nécessaires à la mesure des coor-10 données et Y^ dépend de la précision choisie. Une évaluation de la grandeur des- corrections, du premier ordre en A0 montre qu'on peut les négliger, étant donnée la précision que l'on peut atteindre sur l'évaluation de l'angle de cap et à condition de choisir des incréments de distance et D suffisamment petits devant les dimensions du vénicule. y 15 Cette simplification est justifiée dans- un. grand nombre: de do maines d'applicat-cn^dans lesquels on peut découper la. trajectoire du véhicule en un ensemble de petits segments. L'angle de cap 0 est alors considéré comme constant sur cuacun d'eux. Le dispositif de calcul incrémental, qui sera décrit ci-après, 20 effectue.un- ensemble- dr opérations-d^r calcul et de sommation en accord avec les relations simplifiées î Xf % Xf =î^ + XI DX CoS Qi ~ XT Dy sîn ej V Y_ = YQ D Sin 0. + "S-1 D Cos 6. (21) f 0 Z—1 x x / , y 3 Vto obtenues en considérant l'angle q comme constant sur caacun des petits seg-25 ments^ d& trajectoire. Toutefois, les incréments de distance D, selon les 69 33777 10 2064259 deux axes ox et oy du véhicule, sont caoïsis égaux à l'unité pour des rai~ - sens de simplicité. Ces incréments seront mis alors sous la forme d'impulsions de commande d'addition ou de soustraction selon leurs signes- La métaede selon l'invention a été expliquée en considérant que 5 l'on disposait d'incréments de distance selon deux axes rectangulaires liés au vénicule. Lorsqu'on ne dispose que d'incréments de d_stance selon un axe, les relations exploitées par le dispositif de calcul se déduisent immédiatement des relations (18),(19), (20) et (21)} en éliminant tous les termes correspondant à l'incrément manquant. 10 La métnode selon l'invention sera mise en oeuvre par un dispositif de calcul dont le principe général consiste à déterminer le sinus et le cosinus de l'angle de cap ©donné par un codeur d'angle et à accumuler les sommes S sin 0 et x: cos 0 , suivant les signes des incréments D ou D x y provenant de l'appareil de navigation. L'accumulât-on de ces sommes produit 15 un incrément positif ou négatif dès que celles-ci dépassent l'unité. Selon la figure 2, le calculateur est constitué par un bloc de synchronisation 1 assurant la commande des diverses opérations effectuées, un dispositif de calcul 2 de sin ©et cos0 , un dispositif de calcul 3 des èommes X) sin 0et2cos0 qui accumule les valeurs de sin 0. et cos0 et déter-20 mine, à partir des incréments de distance D, les variations de la position du véhicule, et par un générateur 4 produisant, à partir de la valeur absolue de l'angle de cap 0 , des incréments d'angle AGutilisés dans les calculs successifs de sin© et de cos 0. Selon la figure 3, représentant scr.ématiquement le synchronisâteur 25 1, celui-ci est constitué par une horloge à quartz 5 oscillant à une fré- quande de 450 KHz associée à un registre à décalage 6 à trente deux bits numérotés de Cq à C.^, qui émet, à travers trente deux conducteurs des impulsions décalées dans le temps et se reproduisant de façon périodique. Deux horloges de synchronisation groupées 5A,intercalées entre l'horloge 5 et 50 le registre 6/commandent le décalage progressif des impulsions sur toute la longueur de ce dernier. Les conducteurs relient le syncaronisateur à un bloc de portes de décodage 7 qui permet le mélange des impulsions dans des 4 BAD OR"- IL 69 33777 11 2064259 portes CUj de façcn à produire diverses informat-ons en série. La nature de ces informations sera précisée ultérieurement dans la description des dispositifs 2 et 3 et dans celle du générateur d'incréments 4. Ce circuit est adapté au calcul numérique binaire des valeurs prises par : /X z (x) = I y(x) dx ' xo 10 à partir des valeurs discontinues prises par y(x) pour diverses valeurs de x. L'intervalle (xo,x) étant découpé en une suite de points x^, séparés par un pas ix., pour lesquels y(x) prend les valeurs y^, on écrit z(x) sous la forme s Le circuit de base du calculateur est un additionneur-digital 5 différentiel (ADD) d'un type connu,ci-après désigné simplement par"addition-neur", dont on rappellera sommairement le principe en se référant à la figure 4. i à condition que le pas Ax^ soit assez petit. 15 Ce calcul est effectué en deux étapes. Dans une première étape, on fait croître y(x) d'une quantité Ay de façcn à suivre la progression de y(x). Cette quantité Ay est l'incrément de y(x) et est choisie de sorte que y ne varie pas de plus d'une valeur &y lorsque x varie du pas 20 Dans une seconde étapeyon multiplie y^ par &x et en effectue la somme 2-ty Ax. J i Ces deux opérations sont résumées par les relations : JVl = yn * 4y (22) 50 dans lesquelles n est un nombre entier. (2^) 69 33777 2064259 Cette première opération d'addition, du type "série", s'effectue dans un scmmateur d'incréments S.I. bouclé sur un registre à décalage Q ayant même longueur que le "met" y. L'accroissement A y est introduit dans le scmmateur S.l. et additionné ou soustrait au contenu du registre Q. Le premier 5 bit (s) est affecté au signe et est suivi de bits de valeurs décroissantes. Peur effectuer la seconde opération, on choisit Ax égal à une - -a. ' . puissante de 2 soit 2 (oc étant un nombre entier positif). La multiplica- -•a ~ tien binaire de y Par 2 /se traduisant par un décalage de a rangs vers les bits de valeurs faibles, entraîne'urï allongement du "met" ynAx et par 10 suite de celui du registre devant le contenir. De ce fait, on choisit de multiplier y^ par un, facteur-AX=2°=1 qui n'entrainera pas d'allongement de l'expression binaire de yn^x* AX se déduit de Ax par l'expression : AX = dx 2° . (24) 15 SX étant égal à ± 1, se traduit alors par une impulsion d'ordre d'addition eu de soustraction suivant le signe de Ax. La relation (23) devient : S yL = Z y±+ yn+i (25) 20 n+1 n Elle est effectuée dans un sommateur.S.F., boyclé sur un registre à décalage R ccmpcrtant un bit de signe suivi de bits de valeurs décroissantes. La variation -+Ax çst. introduite dans.tle sommateur S.F. Du fait de la valeur Cn impose aux valeurs des nombtes, inscrits dans les registres .25 à décalage, d'être strictement inférieures à l'unité. Les nombres négatifs y sont représentés sous la forme dite du "complément de deux". ORIGINAL 69 33777 13 2064259 Peur t Les valeurs prises par y, z et dz, sent alc-rs liées aux valeurs prises par Y, Z et dZ par les relat:cns : Y=y.2Y, Z=z,2E, dZ=dz.2£ en imposant aux coefficients y et e de rendre Y et Z inférieures à l'unité, c'est-à-dire que : Y e -1 L'additionneur détermine la valeur de Z en effectuant le produit YAX. Les différents coefficients sont alors liés par la relation : Az 2E = Ay. 2^ . Ax . 2 (2^) Cette relation impose que les coefficients a;" yete-scient liés par la relation : e = a + y (2?) Dès que le registre R dépasse sa capacité maximale, une impulsion de "débordement" est émise sur une sortie dite "polarisée". Cn peut également astreindre le registre R à avoir une capacité maximale de valeur absolue égale à 1^ et à émettre une impulsion de déber- 2 dement^ sur une sertie d-ite "non polârà sée"^ dès que cette capacité est atteinte. Dans ce cas, on affecte au coefficient d'échelleeune valeur : e = a + y - 1 (28) p'o original1 69 33777 14 2064259 Le premier stade du calcul qui consiste à déterminer les valeurs de sin©. et de cos 0ysera décrit en se référant à la figure 5 qui représente deux additionneurs 8 et 9 couplés entre eux, la sortie de l'un étant connectée sur l'entrée désignée par + Ay du sommateur d'incréments de l'autre 5 et réciproquement. Cn désigne respectivement par y^{Q) et yo(0) l'ensemble des valeurs prises par"sinGet ccs 0. Les accroissements de sin© et cos©, résultant d'un accroissementA0 de l'angle de cap, se calculent par les relations : 10 Ay1 = Cos"©'"A© = y2 (©) A0 (29) Ay^ =-Sin © A0 =-y^ (0) A© , (30) La notationA0doit être identifiée au Ax du cas général. Pour reprendre les notations utilisées plus naut^désignera par Az^X et Azg respectivement les valeurs des incréments A© et y2 A0?r°duits 15 par les additionneurs. L'incrément Az2=y2 A0 n'est autre, d'après la relation (29) que l'accroissement A y^ de y^ . De même^-Az^ = -y^ A© n'est autre que l'accroissement Ay, de y2 d'après la relation (30). Ces remarques justifient les connexions adaptées pour relier les 20 deux additionneurs. Chaque additionneur possède deux voies de sertie où sont , disponibles des signaux en opposition de paase. Sur la sortie négative de l'additionneur 8^ est prélevé un incrément -Az^Ay,, qui est envoyé sur le sommateur d'incréments 3.1. et le registre Q associé à l'additionneur 9 qui réalisent la première opération 25 de sommation définie par la relata on (22). ^ original 69 33777 15 2064259 Le sommateur S.P. et le registre K associé réalisent la formation /de la somme jLydéfinie par la relation (23)^et 1'additionneur(9) produit^sur la voie de sertie positive^un incrément &zn =Ay.j • Cet incrément est envoyé sur le sommateur S.I. de l'additionneur (8) qui l'ajoute à la valeur inscrite dans 5 le registre Q en accord avec la relation 22. Le cycle de calcul recommence lorsque les additionneurs reçoivent des impulsions correspondant à des incréments d'angle A0. Comme dans le cas général, on introduit des coefficients d'écnelle. On désire que les valeurs inscrites dans les lregistres a.ent une précision 10 du centième d'unité. 11 faut donc sept chiffres binaires pour les représenter. Comme la capac:.té des registres est strictement inférieure à l'unité et que les fonctions sin0 et cos0 atteignent cette valeur, on multiplie œs fonctions par deux' coefficients respectivement 2 et2 15 égaux à 2_1. Les contenus des registres » eî L'incrément A= AZ^2 se réduit à un "1" logique- Comme il doit-être additionné au huitième bit du registre Q de l'additionneur 9, 8 on doit le multiplier par 2 . 11 est alors égal à l'accroissement Ay2 mul-20 tiplié par le. coefficient 2~^~ • Cette égalité se traduit par. la relation : AZ^ = 2 ® = Âz^ 2E1 2 = Ay2 2 dans laquelle iSz1 =Ay2- Il s'ensuit que e^= 7* Par raison de symétrie; on assigne à e2 une valeur identique. Cn utilise les sorties non polarisées des registres Ri Les coef-25 f ici ents e,œt Y sent liés par les relations E^=a+Y^-1 et en accord avec la relation (28) . Avec les valeurs enoisies pour lesy et les » » 9 ' e, il s'ensuit que a= 9. DoncAX deit être égal à A0-.2 Pour que 2ïX se réduise à une impulsion de sommation,les incréments -9 -3 d'angle AGdoivent avoir pour valeur aq -2 soit 1,953.10 radian. 50 Le codeur d'angle détectant l'angle de capyproduit des incréments 69 33777 16 2064259 — g de ■valeur A©1 = 6 ' d'arc correspondant à 1,74-5 10 rd. Il convient donc d'adapter la valeur deA0'à celle de A0 en le multipliant par un coefficient k tel que A0'=k A0 • Compte tenu des valeurs.de A0et deAG' , on assigne à k la valeur- : k = 0,89345 . • L'opération est effectuée dans un additionneur 10. Sur un plan pratique^on utilise des registres E de 16 bits. Une entrée permet d'introduire dans les registres les conditions initiales sir. et cos ©Qsur un ordre venant du synchronisâteur 1. ■ Le synchronisateur produit 32 impulsions se reproduisant de fa-10 çcn périodique. Cn-désigne par "t l'intervalle de temps entre deux quelconques de ces impulsions et par T la durée du cycle égal à 32ï. Le synchronisateur commande la rotation des "mots" inscrits sur additionneurs les registres Q et R des / 8, 9 et 1C à travers les soaunateurs 3.1. et S.F. qui leur sont associés. On désigne ici par rotation le renvoi de 15 cnaque cniffre à travers le sommateur sur le bit de poids le plus fcrt lorsqu'après des décalages successifsf il est parvenu sur le bit .de poids le .plus faible. Ces rotations dans des registres à 16 bits s'effectuent sur une durée égale à l6f soit un demi-cycle. Lorsque, le véhicule se déplace en suivant un cap constant il peut 20 être cependant soumis à de légères variations de cap de part et d'autre de sa trajectoirSydues aux effets perturbateurs du milieu (mouvements de la mer dans le cas d'un vénicule marin). Ces légères variations peuvent at- teindre _1_ de degré. 1C ' Pour éviter que le calculateur n'enregistre ces faibles variations 25 sans signification utile, cn cncisit d'envoyer, sur les entrées référencées ï 2 1C ±Ax des additionneurs, des incréments égaux à 12 'd'arc c'est-à-dire de 2 de degré. Un incrémentA0', d'une valeur de 12* d'arc/prcduit par le généra 69 33777 2064259 teur Ce signal calibré AX'attaque l'additionneur (1C) sur son entrée 5 t-ÏX' l'additionneur 1C le multiplie par le coefficient k. Mais la durée de cet ordre étant égale à 321 , c'est-à-dire à deux fois la durée de la rotation du compteur E, l'additionneur 10, commandé par le synchronisât eur 1, effectuera son calcul et le sommera deux fois de suite. Tout se passe comme si le calcul avait été effectué à partir de i 10 deux incréments d'angle successifs égaux à 6 d'arc. f-n a vu que, par l'introduction du coefficient d'échelle Y , le contenu des compteurs Q et E des additionneurs avait une valeur absolue inférieure à 1_ . De ce fait, les valeurs calculées par les additionneurs 8 2 et 9 correspondent à sin9 et cos 0 . La durée de rotation des compteurs 2 2 15 étant d'un demi-cycle, le synchronisateur commande deux opérations de calcul successives pendant la durée d'un cycle. Les résultats cumulés de ces deux opérations donnent alors les valeurs de sinB et cos 0. A partir des trente deux impulsions ""C produites par le synchronisateur, on crée en série une impulsion de synchronisation, l'ordre d'addi- 2o tion sur les registres Q et les valeurs de sin0o et ccs 0Qinitiales. Toutes les seize unités de temps "C, les mots qui circulent dans les registres Q et E des additionneurs 8, 9 et 10 étant revenus dans leur position d'origine, le synchronisateur envoie l'ordre de début de la rotation suivante. 25* Cet ordre est fourni par les impulsions C^^ à travers une perte OU du bloc de portes 7 de la figure 3. L'incrément unité, produit par 1'additionneur 8; est sommé au huitième eniffre du mot contenu dans le registre Q de l'additionneur 9 lorsqu'il ce présente dans le scm.nateur S.I. associé^sur commande de l'im- 30 pulsion produite à ce moment par le syncironisateur, c'est-à-dire soit 69 33777 16 2064259 l'impulsion C soit l'impulsion C0 à travers un 5 L'antrcducticn des conditions initiales sera décrite dans la pré sentation du générateur d'incréments 4. Le fonctionnement du dispositif de calibrage des impulsions d'angles 1-1, placé en ament de l'additionneur (10) et représenté à la figure 6, sera décrit en se référant à la figure 7. Une bascule A (111) a une 10 de ses entrées connectée au générateur d'incréments 4 par le conducteur 114. Ses bornes de sorties Y et Y sont connectées aux entrées d'une bascule B (112) reliée au syncarcnisateur par un conducteur 115- La sortie Y de la bascule 112 est connectée à une autre entrée de la bascule 111 à travers une porte ET 113, commandée par le synenronisateur par l'intermédiaire du 15 conducteur 116. Un ordre ÀO^aléatoire (fig.7grapne a)produ~t par le générateur 4 place la bascule 111 dans un état tel que = 1, = 0 (Jfig- 7 grapne c). L'ordre A©'se produisant par exemple entre les instants ^ et , l'impulsion transmise par le conducteur 115, place la bascule B 20 (112) dans un état tel que : (Y^) = 1 et (Y^) = 0 (fig. 7 grap.ies tfetje). . L'impulsion suivante (fig. 7 grapne d) ouvre la porte ET 113 et fait "redescendre" la bascule 111 dans un état tel que (Y^)= 0 (Y^)=l . Cet instant définit la fin du créneau d'ouverture (fig. 7 graphe c). La bascule A (111)., se trouvant dans cet état, l'impulsion suivante fait • 25 "redescendre" la bascule B (112). Cet instant définit la fin du créneau d'ouverture de cette bascule (fig. 7 grap.ie e) . Donc, à partir d'une impulsion A©' aléatoire arrivant en cours de cycle,le dispositif produit, à la « sortie Yg, un créneau logique étalé sur la longueur d'un cycle T. Les calculs effectués peur faire progresser sii^Q et Cos© ne peuvent commencer 30 qu'au début d'un cycle bien que 1 ' impulsion'AG'so^t arrivée au cours du cycle précédent. La seconde série d'opérations effectuées consistant à calculer les sommes sin ©^ et^cos ©^ sera décrite en se référant à la figure 8. BAD ORIGINAL 69 33777 15 2064259 Elle représente l'ensemble des additionneurs utilisés pour effectuer les différentes séries de calcul, groupés dans les deux disposit-fs de calcul 2 et 3. L'ensemble 2 comprend les additionneurs 8, 9 et 1C décrits précédemment . La sortie de l'additionneur 10 produisant des incréments A0 calibrés, est reliée aux entrées référencées ±A& des addjt^onneurs 8 et 9 par les liaisons 101 et 1C2. La sortie négative de l'additionneur 8 est reliée à l'entrée + .À? de l'additionneur 9 par le conducteur 81. La sortie positive de l'additionneur 9 est reliée à l'entrée + AT de l'additionneur 8 par la liaison 91. Le dispositif 2 comporte en outre un additionneur 12 qui est u-tilisé comme mémoire. Les registres Q des additionneurs 8 et 9 sont reliés respectivement aux registres Q et R de l'additionneur 12. A la fin de chaque cycle de calcul de sin0 et cos 0, le générateur d'incréments 4 envoie un signal de mise en mémoire des sin et cos©^ calculés. Une liaison référencée "synenro", connectée aux entrées référencées S des différents additionneurs^ assure la transmission de la commande de circulation synchronisée des mots contenus dans les registres Q et R à travers leurs sommateurs S.I. et S.F. respectifs. Le synchronisateur 1 envoie, par le conducteur référencé "add" relié aux sommateurs S.I. des additionneurs 8 et 9, une impulsion pour ordonner la sommation des incréments produits sur les registres Q, au début du cycle qui suit l'arrivée d'un incrément d'angle A0'• / Dans l'ensemble de calcul 3 sont regroupés les sommateurs. Si l'on désigne par AN et AE respectivement les différences Mf~Xo et Yf~Y0 i les relations (20) et (21) s'écrivent, en introdui sant les notations ^2* ^2 ' AN = 2 Cos ©i - 2 Sin 0^ = AN1 - AN^ 69 33777 20 2064259 AE = ^ ' D ' Sin 0. * / j D Cos 0. = AE., + AE. i * a. ^ y 3 1 2 Dana C3S relations 0. et 0. représentent les valeurs prises par i J • l'angle Je cap 0 lersqu'arrivent respectivement les incréments de distance -D et D produits par le dispositif de navigation. jç y . t Ces sommations sont effectuées dans les sommateurs 3: F. des quatre 5 additionneurs référencés 13, 14, 15 et 16 et sont inscrites sur les registres associés. Les additionneurs 13, 14, 15 et 16 réalisent respectivement les sommes partielles AE^, ^2 ' Les registres R et Q de l'additionneur 12 sont reliés, par les conducteurs *21 et 122 respectivement^aux" additionneurs 14 et ' 1 3 d'une 10 part et aux additionneurs 16 et 15 d'autre part. Far les conducteurs 131 et 141 d'une part et les conducteurs 151 et 161 d'autre part, connectés aux ehtrées +AX^respectivement des additionneurs 13 et 14 "d'une part et 15 et 16 d'autre part," arrivent les impulsions correspondant aux incréments de distance^rèspectivement ±Dx et tDy/ 15 produits par le dispositif de navigation. La liaison référencée "syncnro", connectée également aux entrées S des additionneurs 13, 14, 15' et 16, transmet la commande de circulation synchrone des mots inscrits dans les registres.' L'es registres R des additionneurs 13, 14, 15 et 16 ont une capa-20 cité maximale inférieure à l'unité. Lorsque les sommes D Cos 0.=AN1}^hD Sin 0.=ÀÎL D Sin 0.-AE. et u i x 1 1 1 y 1 2 3 x il D Cos 0. -AE^ atteindront cette, valeur, une impulsion de débordement sera produi- 3 y 1 te. Un générateur d'ordres d'addition ou de soustraction, analogue au générateur 11 et non représenté, calibre les impulsions aléatoires ± Dx 25 et + D sur la durée d'un cycle. ~ y L'arrivée d'un créneau + D , calibré sur la durée d'un cycle, au- - x torise l'addition ou la soustraction des valeurs inscrites dans les registres R et q de l'additionneur 12^ aux valeurs respectivement inscrites dans les registres des additionneurs 14 et 13. 69 33777 21 2064259 De irême l'arrivée d'un créneau +D autorise l'addition ou la scus-' tracticn des valeurs inscrites dans les registres S et Q de l'additionneur 12jsux valeurs respectivement inscrites dans les registres E des add^ticn-■ neurs 16 et 15. 5 La sommation de A et A"0 d'une part et de AS^ et A d'autre part/fcurnit les incréments de déplacement du vêaicuXe dans un système d'axes géographiques. Lc-tsqu'cn ne dispose que d'incréments de distance sur un seul axe par exemple 2. dispositif 3 se réduit aux deux additionneurs 13 et 14. 10 Le générateur d'incréments d'angle de cap sera décrit en se, réfé rant à la figure 9. Il comprend un reg.stre de cap (17) constitué par quatre ccmpteurs décimaux en série, un pour les centaines de degrés, un second peur les dizaines, un troisième pour les unités et un quatrième pour les dizièmes de degré, un compteur binaire codé en système décimal BCD 18 cons-15 titué par trois compteurs décimaux l'un pour les dizaines de degrés, un second peur les unités, un troisième référencé 18a peur les dizièmes de degrés, un bloc de coïncidence (19) intercalé entre le registre (17) et le compteur (18) et un système de décodage 20 connecté ' au compteur 18a. Toutes les opérations réalisées par le générateur d'incréments 20 d'angle de cap sont commandées par les trente deux impulsions décalées (moments décodés), produites par le synchronisateur (1) durant un cycle T, à travers le blcc de portes de commande 7. Au début de chaque calcul de sin 0 et cos0 , la valeur de l'angle de cap fournie par le ccdeur 21 est bloquée dans le registre 17- 25 Par la détection des valeurs affic.iées sur les deux tits de poids faibles du compteur des centaines de degrés de ce registre, on détermine la zone angulaire (o,1CC* ( , ( 1 CD",2CL° [ , [ 200°,3CC« [ ou ( 300°, 360" [ dans laquelle se trouve la valeur de l'angle de cap. Cette opération est effectuée par un détecteur de zone 22. Il crée un signal qui initialise les 30 registres des additionneurs à des valeurs de sin 0 et cos0 correspondant à la borne inférieure de la zone angulaire détectée. A chaque cycle, une .mpulsion fait avancer d'une unité, c'est-à-dire de 6' d'arc, le compteur l8a.'Le compteur 18 enregistre et somme les 69 33777 22 2064259 impulsions jusqu'à ce que son contenu soit égal à celui du registre 17. Cette égal-té est détectée par le bloc de coïncidence 1!?. Le système de décodage 2C, relié au dispositif de calibrage 11, émet des incréments d'une valeur de 12' d'arc à cnaque fois que le compteur 18a affic.-ie un chiffre multiple de L'émission d'incréments/d'une valeur de '12' d'arc, qui font progresser les calculs de sin 0et cos0 dans les compteurs, cesse quand les valeurs affichées dans le registre 17 et dans le compteur 18 sont identiques. 10 le dispositif de calcul^est effectuée à partir des impulsions C^ à travers le bloc de portes 7 dont on va décrire le fonctionnement. L'impulsion Cg bloque la valeur afficnée par le registre 17 lorsqu'une séquence de calcul n'est pas en cours. La détection de la zone angulaire où se trouve la valeur de l'angle de cap ayant été effectuée, 15 l'impulsion C^ crée un signal qui mitialise le calcul de sin© et de cos @ aux valeurs correspondant à la limite inférieure de cette zone. Après ajustement des valeurs de sin0 et cos0 dans les registres des additionneurs, l'impulsion Cg crée un signal A en actionnant une bascule. L'existence de ce signal autorise l'évolution des calculs. 20 L'impulsion Cg (RAZ) remet à zéro le bloc de coïncidence 19 au début de la période de calcul c'est-à-dire après la création du signal A par l'impulsion précédente. Le bloc de coïncidence 19 est alors testé, peur décider l'arrêt des opérations de calcul^en cas de coïncidence entre les valeurs afficnées par le registre 17 et le compteur B.C.D 18, à partir de 25l'impulsion C^Q et du signal A. le bloc 19 est dans un état "0". Dans le cas contraire, il se trouve dans un état "1" qui entraîne l'annulation du signal A sur commande de'l'impulsion C g. 5 cette valeur. La coordination des diverses opérations logiques^, • réalisées par Si ce test s'avère négatif, c'est-à-dire en cas de non-coïncidence, SAD Original. 69 33777 23 2064259 L'impulsion Cfait progresser-le c.iiffre inscrit sur le compteur à condition que le signal A d'autorisation de la poursuite des opérations so-t créé. Les valeurs multiples impaires de 6'^ d'arc affic.-iées par le compteur iSa^scnt inutiles puisqu'elles ne donnent pas lieu à l'émission d'un -ncrément A0 . Lorsque l'impulsion a fait progresser le chiffre affi ché dans le compteur 13a jusqu'à une valeur impaire, l'impulsion C^g commande l'enregistrement d'une nouvelle unité de 6' d'arc. L'impulsion commande la création;par une bascule bistable^d'un signal A^ qui autorise ce comptage supplémentaire. Ce signal A^ permet d'une part de tester le système de décodage 20 et d'autre part de tester le bloc de coïncidence 19/pcur le cas où ce comptage supplémentaire entraîne une coïncidence entre les contenus du registre 17 et du compteur 18. Lotsque le signal A^ est créé, l'impulsion C^g fait progresser le eniffre affiché dans le compteur 18, si le test du bloc 19 a été négatif (bloc 19 dans l'état "C"). L'impulsion CgC supprime le signal A^ et commande la remise à zéro (BAZ) du compteur 18 si le calcul est terminé (A=0). En même temps le système de décodage 20"est testé pour qu'il émette un incrément A0 dans le cas où le calcul est en cours. L'impulsion C2Q commande également l'envoi dans la mémoire 12 des valeurs atteintes par sin 0et cos0 lorsque le calcul est terminé (A=0). Le calculateur selon 1'invention,qui vient d'être décrut peut être par exemple embarqué sur un bateau effectuant des opérations de prospection sismique en mer et permet ainsi de relever avec précision à tout instant sa position eu sa trajectoire. Il peut également être embarqué sur un engin sous-marin et utilisé comme traceur de route. Il peut être également utilisé par exemple peur commander le dispositif de pilotage automatique d'un navire qui doit être maintenu à une position déterminée. bad original 69 33777 2064259 Les exemples donnés ci-dessus ne sauraient restreindre l'utilisation du calculateur aux seuls véhicules marins. Plus généralement, il.peut être utilisé pour déterminer la posi tion et la trajectoire de tout mobile par rapport à des axes fixes. 69 33777 2064259 R S V fi N D I C A T I G N S 1° - Méthode de détermination des coordonnées cartésiennes de la position d'un mobile par rapport à un système d'axes fixes, les distances parcourues par ce mobile^suivant la direction d'au mo^ns un des axes d'un système d'axes de coordonnées cartésiennes qui lui est lié, étant 5 connues et fournies sous forme d'incréments de distance, caractérisée en ce que : on détecte les instants successifs auxquels les distances parcourues par le mobile suivant la direction d'au moins un des axes du système d'axes qui lui est lié s'incrémente d'une unité de distance , 10 on assimile la trajectoire suivie par le mobile^dans l'intervalle de temps limité par deux instants successifs^à une somme d'une suite de mouvements rectilignes élémentaires, au cours desquels l'angle formé par un des axes liés au mobile et par un des axes fixes est constant, ajoutée à la somme d'une suite de mouvements circulaires élémentaires -, 15 on détermine les variations de la position du mobile, entre deux instants successifs, dans le système d'axes fixes en assignant à l'angle la valeur détectée à la limite inférieure de l'intervalle de temps et en utilisant la valeur de l'incrément de distance suivant la direction d'au moins un des axes liés au mobile , 20 on détecte la valeur de la variation dudit angle entre les deux instants successifs; On détermine les valeurs des corrections à effectuer sur les variations de position précédemment déterminées en utilisant la valeur de la variation de l'angle, ladite valeur assignée à l'angle et la valeur de l'in- 25 crément de distance suivant la direction d'au moins un des axes ; on accumule les sommes corrigées des variations de position déterminées sur chaque intervalle de temps, à partir d'un instant pr^s comme 69 33777 26 2064259 origine, peur suivre de proche en proche et avec la précision désirée les variations de la position du mobile. 2® - Méthcde selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'en choisit les incréments de distance petits par rapport aux dimensions du mobile et en ce qu'on assimile la trajectoire du mobile^entre deux desdits instants successifs^ à un déplacement linéaire. 3* - Dispositif pour la mise ën oeuvre de la méthode selon la revendication caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour transformer le3 variations continues dudit angle en incréments de valeur constante, des moyens de calcul numérique des variations des valeurs des sinus et cosinus de l'angle alimentés par des impulsions correspondant auxdits incréments d'angle, des moyens de mise en mémoire des valeurs successives desdits sinus et cosinus, des moyens numériques effectuant les sommations des valeurs successjve3 respectivement du sinus et du cosinus aux moments des arrivées successives d'incréments de distance suivant la direction d'au moins un des axes liés au mobile et un synchronisateur^connecté aux différents mcyens^assurant la commande synchrone des cycles d'opération effectué 4* - Dispositif selon la revendication 3ycar^ptérisé en ce que les moyens de production d'incréments d'angle comporte^un dispositif de multiplication de leur valeur. 5° - Dispositif selon la revendication 4 dans lequel les moyens de calcul, de sommation et de mise en mémoire sent constitués par des addi-tionneurs-digitaux-différentiels à deux registres et deux sommateurs associés et dans lequel les moyens de calcul numérique des valeurs du sinus et du cosinus dudit angle sont constitués par deux additionneurs-digitaux-diffé en rentiels associesf circuit fermé, les sorties de l'un étant connectées aux entrées de l'autre et réciproauement^caractérisé en ce que : a) le dispositif de multiplication est constitué par un additionneur-digital-différentiel, 69 33777 2064259 b) les moyens de aise en aémoire sont constitués par un additionneur-digital-différentiel dans les deux registres duquel les valeurs successives du sinus et du cosinus sont enagasinés. c) les moyens de sommation sont constitués par au moins deux ad- ditionneurs-digitaux-différentiels.connectés chacun à l'un des registres de / en outre 5 l'additionneur-digital-différentiel utilisé comme mémoire et connecté^à un générateur d'incréments de distance suivant la direction-d'au moins un des axes. •6* - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les . ' digitaux-différentiels moyens de sommation sont constitués par deux additionneur ^recevant respec- 10 tivement des incréments de distance selon un premier axe et un second axe^et connectésau registre de l'additionneur-digital-différentiel emmagasinant les valeurs du sinus de l'angle^qui effectuent les sommations desdites valeurs du sinus de l'angle, et par deux additionneurs-digitaux-différentiels, recevant respectivement des incréments de distance selon le premier et le 15 second axe et connectés au registre de l'additionneur-digital-différentiel emmagasinant les valeurs du cosinus de l'angle, qui effectuent les sommations desdites valeurs du cosinus de l'angle. 7* - Dispositif selon la revendication 3^caractérisé en ce que les moyens de transformation des variations continues dudit angle en. incréments 20 comportent un registre dans lequel est bloqué» temporairement la valeur dudit angle, des moyens de comptage dans lesquels la valeur affichée augmente par quantités discrètes, un dispositif de coïncidence comparant après chaque augmentation les valeurs affichées par le registre et^Lesdits moyens de comptage, des moyens de décodage produisant des incréments d'angle à une 25 fréquence proportionnelle auxdites quantités discrètes» lorsque la coïncidence n'est pas observée, le synchronisateur créant les signai» ordonnés de comman-/ dm de l'ensemble des opérations effectuées. 8* - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens de décodage comportent des éléments pour produire des incréments 50 d'angle à une fréquence moitié de celle desdites quantités discrètes et en ce que les moyens de calcul numérique comportent des éléments pour effectuer bad original 69 33777 2064259 deux opérations successives à partir du même incrément d'angle. 9° - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que/le secteur de variation total de l'angle étant divisé en plusieurs zones angulaires, il comporte un dispositif de détection qui détermine la zone dans 5 laquelle se situe la valeur de l'angle et commande, sur ordre du synchronisateur, l'ajustage des valeurs des sinus et cosinus à celles correspondant à la limite inférieure de ladite zone angulaire. 1C° — Dispositif selon la revendication 8, comportant des moyens de calcul, de sommation et de mise en mémoire^constitués par des addition-10 neurs-digitaux-différentiels à deux registres et deux sommateurs associés, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif calibrant les signaux correspondant aux incréments d'angle sur un intervalle de temps égal à la durée d'un cycle d'opérations et en ce que les additicnneurs-digitaux-différentiels de calcul, numérique effectuent lesdites deux opérations par une double 15 circulation des valeurs inscrites dans les registres à travers lesdits sommateurs associés.