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為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供位置數(shù)據(jù)測(cè)量
Herman Speckmann
原文來(lái)源:Federal Agricultural Research Centre Braunschweig (FAL), Institute for Biosystems Engineering, Bundesallee 50, D-38116 Braunschweig, Germany
摘要
農(nóng)業(yè)機(jī)械、車輛需要位置數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)和控制執(zhí)行最佳工作位置。位置數(shù)據(jù)也被需要用在像精細(xì)農(nóng)作這樣的應(yīng)用上。位置數(shù)據(jù)的必要的準(zhǔn)確性、分辨率和頻率依照不同的應(yīng)用而變化。只有一個(gè)系統(tǒng),安裝在中央車輛(例句、拖拉機(jī)),應(yīng)該提供對(duì)每項(xiàng)任務(wù)的位置數(shù)據(jù)。
提出的關(guān)于中央系統(tǒng)的基本概念是位置數(shù)據(jù)按照特定應(yīng)用程序計(jì)算并且直接被傳送到它需要被應(yīng)用到的那個(gè)點(diǎn)上。這片論文闡述了測(cè)量的基本原理和位置數(shù)據(jù)的計(jì)算，還對(duì)現(xiàn)有的傳送數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。它集中建議了一個(gè)提供和轉(zhuǎn)移位置數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。被討論的解決方案是以農(nóng)業(yè)BUS（總線）系統(tǒng)為基礎(chǔ)(DIN 9684, ISO 11783). ? 2000 Elsevier Science B.V. 版權(quán)所有.
1.前言
位置指導(dǎo)的目的是給生長(zhǎng)在農(nóng)田里一個(gè)固定的區(qū)域上的莊稼帶來(lái)增產(chǎn)的方法。莊稼或者它們?cè)谵r(nóng)田里所處的位置是指導(dǎo)的重要參照。
位置數(shù)據(jù)被用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)用車、實(shí)現(xiàn)控制和支持精耕農(nóng)業(yè)。準(zhǔn)確性、分辨率和頻率取決于他們的具體應(yīng)用。
必須強(qiáng)調(diào)的是本文沒有合適的解決這個(gè)問題的傳感器來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)。更確切的說(shuō),這里研究的問題是參照移動(dòng)單位的一定的位置進(jìn)行了一個(gè)位置信號(hào)產(chǎn)生,但是這個(gè)位置和需要的位置數(shù)據(jù)并不是完全一致的。此外，位置信息有可能在同一時(shí)間被需要用于幾種目的， 車輛和工具組合的結(jié)構(gòu)可能會(huì)經(jīng)常改變。
正如 Freyberger 和 Jahns (1999), Wilson (1999)所提到的， 測(cè)量系統(tǒng)可以是一個(gè)絕對(duì)定位系統(tǒng),比如Bell(1999)描述的衛(wèi)星系統(tǒng)，或者是一個(gè)相對(duì)的系統(tǒng)，比如Debain et al. (1999), Hague et al. (1999)描述的機(jī)器視覺系統(tǒng)。它可能也包括輔助傳感器。
傳感器只有在參考具體位置情況下測(cè)量位置，比如相機(jī)的安裝點(diǎn)、天線的底部。在接下來(lái)的描述中，這個(gè)位置被稱為測(cè)量點(diǎn)。由于各種原因,這位置測(cè)點(diǎn)的是預(yù)先設(shè)定好的，意味著衛(wèi)星天線將盡可能安裝在拖拉機(jī)的車頂上以便減少測(cè)量不到的區(qū)域。攝像機(jī)將會(huì)安裝在有保障最佳視覺的位置。粗糙或傾斜的表面引起的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致測(cè)量位置和運(yùn)動(dòng)表面的位置不同。例如，一輛車頂上裝有衛(wèi)星天線的車輛，大約3.5m，駕駛在10°的斜坡表面，傾斜方向造成的區(qū)別相差60cm。圖1闡述了這個(gè)情形。在這個(gè)例子中，計(jì)算一個(gè)參考點(diǎn)的位置可能更適當(dāng)一些。貝爾(1999)提出把拖拉機(jī)的后方軸的中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。表面上的一個(gè)點(diǎn)，例如，后方軸中間的下垂直面似乎顯得更適合與某些應(yīng)用。像一些應(yīng)用，比如控制實(shí)現(xiàn)，工具的一定點(diǎn)的位置可能最終重要。這個(gè)點(diǎn)將被稱作目標(biāo)點(diǎn)。
在某些情況下位置數(shù)據(jù)需要用于不同的目的，分別為每個(gè)目的以一種獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量位置不是很有效。當(dāng)位置測(cè)量只有一次時(shí)多個(gè)硬件可以避免,同時(shí)工具上其他點(diǎn)的位置或者工具也被計(jì)算。假如位置和方法被測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量和空間向量之間的地點(diǎn)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算是眾所周知的，那么這種情況是可能的。如果兩個(gè)點(diǎn)嚴(yán)格耦合,這意味著兩點(diǎn)都在拖拉機(jī)上、兩點(diǎn)之間的向量是常數(shù),一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算就能產(chǎn)生結(jié)果。如果這些點(diǎn)沒被嚴(yán)格耦合,這意味著,例如,一處拖拉機(jī),另一個(gè)是在附加工具上，矢量是可變的。額外的測(cè)量成為必要用來(lái)建立兩點(diǎn)之間的向量或必須應(yīng)用其他原理計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置。
2.數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移
通過(guò)計(jì)量點(diǎn)上的測(cè)量位置和方法，在車輛或工具上任何點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)可以被計(jì)算出來(lái)。計(jì)算結(jié)果可以被測(cè)量系統(tǒng)(中央數(shù)據(jù)處理)或由請(qǐng)求目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的各個(gè)系統(tǒng)(分布式數(shù)據(jù)處理)計(jì)算出來(lái)。
2.1 分布式數(shù)據(jù)處理
在分布式數(shù)據(jù)的情況下，測(cè)量系統(tǒng)僅作為智能傳感器服務(wù)。它測(cè)量需要的位置和計(jì)算，和提供這些未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。頻率和精度等特點(diǎn)取決于請(qǐng)求的單位。這個(gè)單位執(zhí)行所有處理來(lái)計(jì)算位置。單位必須知道測(cè)點(diǎn)的位置和各有關(guān)參數(shù)。這樣處理的好處是測(cè)量裝置可以相對(duì)簡(jiǎn)單。另一方面,每個(gè)請(qǐng)求的單位需要的充分的能力來(lái)履行這一運(yùn)算。
2.2 中央數(shù)據(jù)處理
測(cè)量單位被擴(kuò)展包括計(jì)算目標(biāo)位置的各個(gè)組件。這個(gè)測(cè)量和處理系統(tǒng)形成了一個(gè)所謂的位置和導(dǎo)航服務(wù)的單元，這個(gè)單元提供任何目標(biāo)點(diǎn)的最終位置數(shù)據(jù)。在這種情況下,只有一個(gè)測(cè)量與處理系統(tǒng)是必要的，即使位置數(shù)據(jù)必須被更多的用戶要求。這樣做，只有PNS必須知道所有相關(guān)的參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
2.3 數(shù)據(jù)傳送
無(wú)論數(shù)據(jù)在哪里處理，一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸是必要的。對(duì)于這樣一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)是適當(dāng)?shù)?。為了用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,存在一個(gè)在移動(dòng)單位和固定農(nóng)場(chǎng)電腦之間傳輸數(shù)據(jù)的汽車。農(nóng)業(yè)總線系統(tǒng)(LBS)也已被標(biāo)準(zhǔn)化以便能在網(wǎng)路的各個(gè)電子單元（LBS節(jié)點(diǎn)或BUS節(jié)點(diǎn)）之間進(jìn)行信息交換。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)管理，數(shù)據(jù)對(duì)象和常見任務(wù)的服務(wù)程序（Speckmann andJahns, 1999）。
LBS以DIN9684(DIN,1989–1998)作為標(biāo)準(zhǔn)。目前,正在努力建立一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(Nienhaus,1993)，ISO 11783，為了這個(gè)目的，像LBS，ISO 11783也將定義一個(gè)農(nóng)業(yè)BUS作為一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械交換數(shù)據(jù)的開放系統(tǒng)，特別是在拖拉機(jī)-執(zhí)行工具的組合和從移動(dòng)單位到靜止不動(dòng)的農(nóng)場(chǎng)計(jì)算機(jī)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議(CAN; BOSCH, 1991)。市場(chǎng)上有相應(yīng)的硬件設(shè)備。
在LBS中,為一般位置數(shù)據(jù)(地理位置:經(jīng)度、緯度、高度,或軌道位置)的傳輸定義了數(shù)據(jù)對(duì)象。這標(biāo)準(zhǔn)允許定義的額外的數(shù)據(jù)對(duì)象,例如多維的距離，方向和速度。沒有幾何實(shí)施參數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)象目前存在在LBS中。ISO 11783提供，在第7部分(信息實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層），實(shí)施航行偏移的第一個(gè)定義?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒有定義數(shù)據(jù)在哪里進(jìn)行處理。因此，關(guān)于BUS中哪個(gè)單元計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，哪個(gè)或那些單元測(cè)量數(shù)據(jù)不具體。
LBS提供所謂的LBS服務(wù)來(lái)執(zhí)行常見任務(wù)。LBS服務(wù)是為L(zhǎng)BS的參與者頻繁地執(zhí)行復(fù)發(fā)的任務(wù)的功能單元。LBS用戶站就是這樣的一項(xiàng)服務(wù)。這是一個(gè)為用戶提供輸入和輸出BUS上節(jié)點(diǎn)(BUS參與者)處置的數(shù)據(jù)中央接口。另一項(xiàng)服務(wù)提供在移動(dòng)單位和固定的電腦，農(nóng)場(chǎng)的電腦之間的數(shù)據(jù)交換。一些服務(wù)在LBS中被定義但尚未有詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如診服務(wù)斷或“Ortung und Navigation”（位置和導(dǎo)航），將在下面作為PNS被討論。在圖2中，一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方案展示了一個(gè)拖拉機(jī)-噴霧器的組合。這個(gè)圖表包括物理BUS線路，即骨干網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)BUS上，參與單元如拖拉機(jī)的電子控制單元(ECUs)、霧化器被連接協(xié)作起來(lái)。另外，兩項(xiàng)LBS服務(wù)也被連接到BUS上。一項(xiàng)服務(wù)代表LBS用戶站。另外一項(xiàng)是位置和導(dǎo)航服務(wù)，即位置數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理系統(tǒng)。
2.4 分布式和中央數(shù)據(jù)處理的比較
一個(gè)分布式數(shù)據(jù)處理，農(nóng)業(yè)BUS，根據(jù)DIN 9684 或者ISO 11783， 定義了在測(cè)量系統(tǒng)和任何參賽者之間必要的數(shù)據(jù)交換；獨(dú)自地，任何一個(gè)ECU。每一個(gè)ECU怎樣得到計(jì)算機(jī)位置數(shù)據(jù)計(jì)算必要的幾何和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的問題保持開放。每一個(gè)ECU知道從各自的結(jié)合點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)，但它不知道從結(jié)合點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)。這些參數(shù)必須由其他ECU提供。沒有標(biāo)準(zhǔn)定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象或請(qǐng)求數(shù)據(jù)的程序。對(duì)于分布式數(shù)據(jù)處理，這些定義必須補(bǔ)充。
另外,對(duì)于中央數(shù)據(jù)處理，一定要知道測(cè)量點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)之間所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。此外，方法必需被定義以便使用中央服務(wù)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。一個(gè)位置和導(dǎo)航服務(wù)需要擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，但以下的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際使用中是至關(guān)重要的。
● 為了確定目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù),相應(yīng)的控制單元(ECU)只有一個(gè)對(duì)話伙伴網(wǎng)絡(luò)。它獨(dú)立工作于各自的網(wǎng)絡(luò)配置，僅僅發(fā)送自己的參數(shù)和只接受它特定位置數(shù)據(jù)。
● PNS從所有的ECU上接受參數(shù)。它知道所有一切幾何條件和車輛-工具組合的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。因此，任何目標(biāo)點(diǎn)位置的確定是可能的。
● 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義了計(jì)算程序和明確的提出了目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
● 計(jì)算位置數(shù)據(jù)的計(jì)算性能完全由PNS提供。沒有計(jì)算能力需要用于這個(gè)目的。
在前一節(jié)提到，提供位置和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的服務(wù)已經(jīng)在LBS的計(jì)劃中。在下文中，將提到PNS的一個(gè)試?yán)鉀Q方案。
3.一項(xiàng)定位和導(dǎo)航服務(wù)的提議
此時(shí)，應(yīng)當(dāng)指出，下面的PNS的介紹是一項(xiàng)建議。它提供了一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行討論，這可能導(dǎo)致這個(gè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化。
3.1 PNS的主要特征
PNS的特征首先依賴于它的使用目的。從前面所講的，很明顯的是，測(cè)量的位置數(shù)據(jù)在一個(gè)地點(diǎn)，用在不同的地點(diǎn)。為了提供需要的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)車輛，控制工具的位置和協(xié)助任何一種精耕農(nóng)業(yè)，下面的條件必須滿足：
PNS提供有關(guān)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
這項(xiàng)服務(wù)的特點(diǎn)如下：
1.數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和傳播的方式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)被LBS (DIN 9684)定義和將被ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)化。因此，它將不會(huì)在此討論。在下面,LBS將作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)被使用。
2.數(shù)據(jù)的容量、準(zhǔn)確性、頻率和范圍是由數(shù)據(jù)的目的決定的。
3.滿足這些要求的硬件和軟件不應(yīng)被規(guī)范,應(yīng)該取決于生產(chǎn)廠家。
3.2關(guān)于位置數(shù)據(jù)測(cè)量和計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)的影響
各種測(cè)量系統(tǒng)和PNS中用于決定位置數(shù)據(jù)的方法不再標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)?；谛l(wèi)星,機(jī)器視覺、慣性導(dǎo)航、地磁或這些情況的組合可能被應(yīng)用。作為一種結(jié)果,生產(chǎn)企業(yè)可以決定如何產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)，只要他滿足了規(guī)定的要求和準(zhǔn)確性。
3.3 PNS在農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)中的整合
在LBS中整合定位和導(dǎo)航服務(wù)存在一些好處，因?yàn)樵S多特性已經(jīng)被定義。LBS已經(jīng)包括在PNS的選項(xiàng)作為試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。它允許實(shí)現(xiàn)服務(wù)作為一個(gè)獨(dú)立的物理單位或者為另外一個(gè)物理單位的邏輯單位。BUS接口和BUS協(xié)議的物理性能(DIN 9684, part 2)已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)定義。為L(zhǎng)BS中服務(wù)的集成，系統(tǒng)的功能的定義是果斷的(DIN 9684，part3)。他們?cè)贚BS中定義節(jié)點(diǎn)的性能。第三部分也給了LBS服務(wù)一般的定義。
一項(xiàng)LBS服務(wù)形成與LBS參與者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。LBS參與者使用服務(wù)時(shí)不會(huì)被其它使用者影響，一個(gè)LBS參與者也不能影響其他參與者對(duì)服務(wù)的使用。所有進(jìn)一步PNS的定義還不規(guī)范。
3.4 PNS操作的一般模式
PNS設(shè)計(jì)應(yīng)用以下的基本假設(shè)：
1.每一個(gè)ECU的只知道它自己的參數(shù)，包括參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)位置、車輛類型或軸距的坐標(biāo)和數(shù)量。
2.只有ECU根據(jù)工作條件可以定義必要的時(shí)間間隔,準(zhǔn)確度和位置數(shù)據(jù)的分辨。
3.每一個(gè)ECU的可以選擇不同的任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)。
4.參數(shù)和計(jì)算和提供的位置數(shù)據(jù)的方法將會(huì)在田野機(jī)械開始運(yùn)作過(guò)程之前被定義。
5.PNS提供了一些程序?yàn)閷?shí)施標(biāo)準(zhǔn)和車輛類型計(jì)算位置數(shù)據(jù)。
6.位置數(shù)據(jù)自動(dòng)（周期性）地或根據(jù)需求被提供。
為了滿足這些要求,服務(wù)窗口提供適當(dāng)?shù)墓ぞ?，同時(shí) ECUs 決定如何使用及使用哪個(gè)工具。這意味這它們定義一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)。這樣一項(xiàng)任務(wù)基本上代表了一個(gè)命令表，包括激活具體工具使用的命令。這些任務(wù)被送到PNS，隨后PNS執(zhí)行這些任務(wù)。一個(gè)ECU的不同的任務(wù)相互獨(dú)立的被執(zhí)行。
圖3闡明了PNS與一個(gè)ECU之間的數(shù)據(jù)傳遞。同時(shí)，也顯示了PNS的主要部分。PNS的這些工具包括位置測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以及一系列處理這些數(shù)據(jù)的程序方法。程序如下：
1. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)(位置程序)；
2. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)值的平均值,最大值、最小值和積分的方法(算術(shù)程序)；
3. 輸入和輸出數(shù)據(jù)(傳輸程序)；
4. 傳遞數(shù)據(jù)到ECU（傳遞程序）；
5. 控制數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)控制程序）；
為了這些方法的執(zhí)行，ECU必須定義相應(yīng)的參數(shù)。它同時(shí)也定義位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)象。
PNS的主要工具是一項(xiàng)執(zhí)行ECU定義的任務(wù)的程序系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，程序系統(tǒng)解釋任務(wù)指令，調(diào)動(dòng)相應(yīng)的方法，計(jì)算要求的位置以及把數(shù)據(jù)送到ECU（電子控制單元）。
為了一項(xiàng)任務(wù)的定義，ECU生成一個(gè)任務(wù)庫(kù)。一個(gè)務(wù)庫(kù)主要是一系列調(diào)動(dòng)PNS的程序法或者調(diào)動(dòng)內(nèi)嵌的任務(wù)庫(kù)的指令。各種參數(shù)被定義并且放置在參數(shù)庫(kù)里。為了存儲(chǔ)被計(jì)算的位置數(shù)據(jù)，ECU必需定義數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)必需在激發(fā)相應(yīng)任務(wù)程序之前通過(guò)BUS從ECU傳送到達(dá)PNS。
3.5 PNS預(yù)定義的程序
PNS預(yù)定義的程序是一些處理位置數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)處理的程序。不同的程序執(zhí)行不同的功能。不同的程序被一些獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符區(qū)別。這些程序被稱為“內(nèi)部任務(wù)”（任務(wù)庫(kù)）。他將會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)的一部分用來(lái)定義標(biāo)識(shí)符，功能規(guī)格和調(diào)用程序規(guī)格。
3.5.1 位置程序
位置程序（計(jì)算位置數(shù)據(jù)的程序）是計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。這些方法計(jì)算從最初的位置(輸入位置數(shù)據(jù)、資料的參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)或以前計(jì)算的數(shù)據(jù)）到一種新的點(diǎn)的位置(輸出的位置數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的目標(biāo)點(diǎn)或作為中間結(jié)果)。位置程序能夠滿足不同結(jié)構(gòu)位置的計(jì)算（考慮一、二或三維模型，嚴(yán)格耦合點(diǎn)，幾個(gè)基本類型車輛的不嚴(yán)格耦合點(diǎn)，工具和車輛-工具的結(jié)合）。這些程序從有關(guān)ECU執(zhí)行定義的參數(shù)庫(kù)得到他們的實(shí)際參數(shù)(目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo),車輛的長(zhǎng)度、寬度、高度、類型或軸距)這是確定的有關(guān)實(shí)施ECU的。
圖4顯示了使用一個(gè)位置程序的一段任務(wù)庫(kù)。PNS的程序系統(tǒng)執(zhí)行這個(gè)程序庫(kù)。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用位置程序的指令。這個(gè)調(diào)用指令包括特定程序的標(biāo)識(shí)符和有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用。這時(shí)，程序系統(tǒng)擁有由以上的操作產(chǎn)生的實(shí)際位置數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在它使用這些實(shí)際數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù),和引用參數(shù)庫(kù)用于位置程序。然后，它執(zhí)行特定的程序。該程序使用指定的參數(shù)計(jì)算輸出的位置數(shù)據(jù)。然后，它返回到程序系統(tǒng)。位置程序的輸出數(shù)據(jù)成為新的實(shí)際位置數(shù)據(jù)。程序系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下面的指令。
3.5.2 算術(shù)程序
算術(shù)方法被用來(lái)計(jì)算位置數(shù)據(jù)的平均值,最大值、最小值或者積分值。一個(gè)算術(shù)程序從程序系統(tǒng)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)或從特定數(shù)據(jù)庫(kù)得到位置輸入數(shù)據(jù)。它使用在調(diào)用指令里決定的參數(shù)庫(kù)中的參數(shù)計(jì)算輸出位置數(shù)據(jù)。然后，計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)被定義的數(shù)據(jù)庫(kù)里。
圖5展示了一個(gè)算術(shù)程序使用的例子。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用算術(shù)程序的指令。這個(gè)調(diào)用包括具體程序的標(biāo)識(shí)符,一個(gè)有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用,一個(gè)目的數(shù)據(jù)庫(kù)的引用和源數(shù)據(jù)庫(kù)選擇性的引用。這個(gè)程序系統(tǒng)采用實(shí)際數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)用于程序計(jì)算。根據(jù)調(diào)用規(guī)格,算術(shù)程序從程序系統(tǒng)(沒有定義的數(shù)據(jù)庫(kù)參考)或一種數(shù)據(jù)資源(數(shù)據(jù)資源I)得到輸入數(shù)據(jù)。它計(jì)算被要求的值并把計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里（數(shù)據(jù)庫(kù)II）。計(jì)算參數(shù)是從定義的參數(shù)庫(kù)中得到的。程序發(fā)揮到程序系統(tǒng)并繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)際的位置數(shù)據(jù)沒有被改變。
3.5.3 傳輸程序
PNS定義了三種類型的傳輸程序。輸入程序是用來(lái)裝載作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)的確定的數(shù)據(jù)庫(kù)位置數(shù)據(jù)到PNS的程序系統(tǒng)。輸出程序存儲(chǔ)實(shí)際位置數(shù)據(jù)到一個(gè)在調(diào)用指令里預(yù)先定義了的數(shù)據(jù)庫(kù)。輸入/輸出程序被用來(lái)從一個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)到目的數(shù)據(jù)庫(kù)之間傳輸數(shù)據(jù)。
圖6顯示了一個(gè)使用輸入和輸出程序的例子。輸入程序的調(diào)用指令包括具體程序的標(biāo)識(shí)符和源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。在執(zhí)行輸入程序之前，程序系統(tǒng)為程序提供源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。然后，程序執(zhí)行和得到位置數(shù)據(jù)，并將它作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)返回給程序系統(tǒng)。以前的實(shí)際位置數(shù)據(jù)被損壞。系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)于輸出程序的使用，實(shí)際位置數(shù)據(jù)與目的位置數(shù)據(jù)庫(kù)提供參考。輸出程序?qū)?shí)際數(shù)據(jù)放到目的數(shù)據(jù)庫(kù)并返回到程序系統(tǒng)。實(shí)際位置數(shù)據(jù)仍然有效。
3.5.4 傳遞程序
傳遞程序發(fā)送具體的位置數(shù)據(jù)到ECU。源數(shù)據(jù)在調(diào)用指令(或一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或程序系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù))里被定義。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)傳遞程序時(shí)，它得到具體的位置數(shù)據(jù)并傳送到ECU。
3.5.5 數(shù)據(jù)控制程序
數(shù)據(jù)控制程序控制一個(gè)任務(wù)庫(kù)的執(zhí)行。程序流程是控制時(shí)間或距離。PNS的程序系統(tǒng)調(diào)查任務(wù)庫(kù)。假如確定的時(shí)間間隔已過(guò)期或已超出距離限制，程序?qū)?zhí)行下列指令。否則，程序系統(tǒng)跳到數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)尾。