DD252050A1

DD252050A1 - Traegheitsnavigationssystem, vorzugsweise fuer vermessungszwecke

Info

Publication number: DD252050A1
Application number: DD86293546A
Authority: DD
Inventors: Thomas Marold; Wieland Feist; Rudi Schueler
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1987-12-02
Also published as: DE3718189A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Traegheitsnavigationssystem fuer Vermessungszwecke mit einer inertialen Messeinheit und einem Rechner, vorzugsweise fuer ein tragbares Traegheitsnavigationssystem, mit dem die Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte, ohne dass ein Bediener des Geraetes die Exzentrizitaet bestimmen oder beruecksichtigen muss, erhalten werden. Das wird dadurch erreicht, dass ein Punkt am Gehaeuse des Traegheitsnavigationssystems als Bezugspunkt fuer die Messungen vorgesehen ist, wobei sich die ermittelten Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte auf diesen Punkt beziehen und dass der Exzentrizitaetsvektor vom Bezugspunkt zum Zentrum der inertialen Messeinheit im Rechner gespeichert wird. Vorteilhaft ist, dass der Bezugspunkt eine raeumliche Ecke ist, dass die Winkel der Ecke 90 sind, wobei die angrenzenden Kanten und Flaechen des Gehaeuses gerade und eben sind und dass nach Abruf die Winkel zwischen den an die Ecke angrenzenden Kanten und den Koordinatenachsen im dem die Punktkoordinaten des anzumessenden Punktes bestimmt werden, angezeigt werden.

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Trägheitsnavigationssystem für Vermessungszwecke. In einem Gerätegehäuse 2 sind eine inertiale Meßeinheit 4 und ein an sich bekannter, nicht näher dargestellter Rechner mit einer Stromversorgungseinheit angeordnet. Das Trägheitsnavigationssystem kann während der Messungen in einem Vermessungsfahrzeug angeordnet oder von Hand an einem Griff 3 getragen werden. Zur Bestimmung der Koordinaten eines anzumessenden Punktes wird das Gerät vorteilhaft von Hand getragen mit einer Ecke 1 des Gerätegehäuses 2 auf dem anzumessenden Punkt aufgesetzt. Dabei kann dem Gerät durch Betätigung einer Taste 9 mitgeteilt werden, daß die Koordinaten des mit der Ecke 1 in Kontakt gebrachten Punktes zu berechnen und in einer am Gerät vorgesehenen nicht näher dargestellten Anzeige 10 anzuzeigen sind.

Der Exzentrizitätsvektor 01 zwischen dem Koordinatenursprung des Trägheitsnavigationssystems 0 und der Ecke 1 ist im Rechner mit den Koordinaten x^k im Koordinatensystem der inertialen Meßeinheit 4 gespeichert. Die Transformationsmatrix V_k zwischen dem Koordinatensystem der Meßeinheit 4 und dem Koordinatensystem, in dem die Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte angezeigt werden, beispielsweise einem lokalen erdgebundenen System ist ebenfalls im Rechner gespeichert, da sie zur Lösung der Aufgabe der Trägheitsnavigation ohnehin benötigt wird. Damit ergibt sich der Exzentrizitätsvektor ; rjf j_m Koordinatensystem, in dem die Punktkoordinaten angezeigt werden zu:

Die Koordinaten e^L werden vom Rechner ständig entsprechend der aktuellen Transformationsmatrix Tj; bestimmt und zu den durch Trägheitsnavigation ermittelten auf den Punkt 0 bezogenen Koordinaten addiert.

Die Summe ergibt die Punktkoordinaten des anzumessenden Punktes, bezogen auf die Ecke 1. Anstelle der Ecke 1 kann auch ein anderer Bezugspunkt am Gehäuse verwendet werden. Es ist auch möglich, die Ecke 1 durch einen Ausleger für schwer zugängliche Punkte zu verlängern. Für ein Trägheitsnavigationssystem ist es vorteilhaft, wenn die Winkel zwischen dem lokalen erdgebundenen Koordinatensystem und dem Koordinatensystem der Meßeinheit 4 angezeigt werden, um Orientierungsaufgaben durchzuführen, beispielsweise eine Richtung oder die Lage einer Wand zu bestimmen. Ist die Meßeinheit 4 fest mit dem Gerätegehäuse 2 verbunden, so kann bei geeigneter Justierung der Meßeinheit 4 im Gehäuse 2 das Koordinatensystem der Meßeinheit 4 durch die an den Eckpunkt 1 angrenzenden Kanten, die die Gehäuseflächen 5, 6 und 7 begrenzen, dargestellt werden. Deshalb ist es vorteilhaft, daß die an den Eckpunkt 1 angrenzenden Flächen 5, 6 und die nicht dargestellte Bodenfläche 7 eben und rechtwinklig sind und jeweils rechte Winkel einschließen. Orientierungsaufgaben können so in einfacher Weise gelöst werden, indem eine oder mehrere Flächen oder Kanten an das anzumessende Objekt angelegt werden und die interessierenden Winkel angezeigt werden beispielsweise der Winkel zwischen der die Flächen 5 und 6 begrenzenden Kante und der lokalen Vertikalen oder der Winkel zwischen den die Flächen 5 und 7 begrenzenden Kanten und der Nordrichtung.

Claims

1. Trägheitsnavigationssystem, vorzugsweise für Vermessungszwecke, umfassend eine inertiale Meßeinheit, einen Rechner sowie Mittel zur Eingabe und Anzeige von Meß- und anderen Werten, gekennzeichnet dadurch, daß ein Punkt am Gehäuse des Trägheitsnavigationssystems als Bezugspunkt für die Messung vorgesehen ist, wobei sich die ermittelten Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte auf diesen Bezugspunkt beziehen und daß der Exzentrizitätsvektor vom Bezugspunkt zum Zentrum der inertialen Meßeinheit im Rechner gespeichert ist.

2. Trägheitsnavigationssystems nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß der Bezugspunkt eine räumliche Ecke ist.

3. Trägheitsnavigationssystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Winkel der räumlichen Ecke 90° sind, wobei die angrenzenden Kanten und Flächen des Gehäuses gerade und eben sind.

4. Trägheitsnavigationssystem nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß nach Abruf die Winkel zwischen den an die räumliche Ecke angrenzenden Kanten und den Koordinatenachsen des Koordinatensystems in dem die Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte bestimmt werden, angezeigt werden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Trägheitsnavigationssystem, vorzugsweise für Vermessungszwecke, umfassend eine inertiale Meßeinheit, einem Rechner sowie Mittel zur Eingabe und Anzeige von Meß- und anderen Werten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Trägheitsnavigationssysteme für Vermessungszwecke einzusetzen. Ein Problem stellt dabei die Bestimmung und Berücksichtigung der Exzentrizität zwischen dem Zentrum des Trägheitsnavigationssystems und dem anzumessenden Punkt dar. Aus „The Australian Surveyor" 32 (1984) S. 80 ist bekannt, einen Winkelmesser exzentrisch auf einem Vermessungsfahrzeug zu montieren und die Bestimmung der Koordinaten des Winkelmessers zum Trägheitsnavigationssystem im Fahrzeug durch eine, um das Vermessungsfahrzeug herumgeführte, Traverse vorzunehmen, wobei die Orientierung in das System des Trägheitsnavigationssystems von einem auf der Plattform des Trägheitsnavigationssystems montierten Porroprisma aus mit einem Autokollimationstheodoliten eingemessen wird. Die gemessene Exzentrizität des Zentrums des Winkelmessers wird dann in den Rechner des Trägheitsnavigationssystems eingegeben und von diesem berücksichtigt. Die bei der Vermessung anzumessenden Punkte werden dann mittels eines Meßbandes an den Winkelmesser angeschlossen. Dieses Verfahren ist durch die zweifache exzentrische Bestimmung sehr aufwendig und mit Fehlern behaftet. Es ist weiterhin bekannt, einen elektro-optischen Entfernungsmesser auf ein Trägheitsnavigationssystem zu montieren, mit dem die anzumessenden Punkte angezielt werden. Beide Geräte müssen entweder starr gekoppelt sein, damit das Trägheitsnavigationssystem mit dem Entfernungsmesser dreh- und neigbar ist, oder der Entfernungsmesser muß mit einer Winkelmeßeinheit kombiniert sein, z. B. als elektrooptisches Tachymeter ausgebildet sein. Beide Verfahren gestatten die Bestimmung großer Exzentrizitäten, sie benötigen jedoch einen hohen technischen Aufwand.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung sollen die genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die mit einem Trägheitsnavigationssystem erhaltenen Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte schneller und ohne zusätzliche Geräte ermittelt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorzugsweise für ein tragbares Trägheitsnavigationssystem die Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte zu erhalten, ohne daß ein Bediener des Gerätes die Exzentrizität bestimmen oder berücksichtigen muß. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Punkt am Gehäuse des Trägheitsnavigationssystems als Bezugspunkt für die Messungen vorgesehen ist, wobei sich die ermittelten Punktkoordinaten der anzumessenden Punkte auf diesen Bezugspunkt beziehen und daß der Exzentrizitätsvektor vom Bezugspunkt zum Zentrum der inertialen Meßeinheit im Rechner gespeichert ist. Vorteilhaft ist es, daß der Bezugspunkt eine räumliche Ecke ist, daß die Winkel der räumlichen Ecke 90° sind, wobei die angrenzenden Kanten und Flächen des Gehäuses gerade und eben sind und daß nach Abruf die Winkel zwischen den an die räumliche Ecke angrenzenden Kanten und den Koordinatenachsen in dem die Punktkoordinaten des anzumessenden Punktes bestimmt werden, angezeigt werden.