DE3109752A1 - Portable navigation instrument - Google Patents
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Abstract
Description
Tragbares Navigationsgerät Portable navigation device
Beim Vermessen von Zielen im Gelände muß der Standort, von dem aus die Vermessung vorgenommen wird, bekannt sein.When measuring targets in the field, the location from which the measurement is being made must be known.
Der Standort kann beispielsweise durch Richtungs- und/oder Entfernungsmessungen zu markanten Geländepunkten und Übertragung in eine Karte des Geländes ermittelt werden. Vielfach müssen in einem mehr oder weniger eng begrenzten Gebiet mehrere nacheinander zu Fuß erreichte Standorte vermessen werden. Da die Position jedes dieser Standorte bekannt sein muß, ist bereits für die Standortbestimmung relativ viel Zeit erforderlich.The location can be determined, for example, by direction and / or distance measurements determined for prominent terrain points and transfer to a map of the area will. In many cases, several are required in a more or less narrowly defined area successively measured locations reached on foot. As the position of each these locations must be known is already relative for the determination of the location much time required.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein transportables Navigationsgerät anzugeben, welches ausgehend von anfänglichen, bekannten Standortkoordinaten während einer beliebigen Fußmarschbewegung durch das Gelände koninuierlich die momentanen Standortkoordinaten ermittelt.The object of the invention is to provide a transportable navigation device indicate which based on initial, known location coordinates during any walking movement through the area continuously the current Location coordinates determined.
Ein dieser Aufgabe genügendes erfindungsgemäßes Navigationsgerät ist gekennzeichnet durch eine langgestreckte, zumindest den Referenzrichtungsgeber eines Richtungsreferenzgeräts haltende Tragvorrichtung, die an einem Ende ein die Tragvorrichtung in deren Längsrichtung am Untergrund führendes Stützorgan sowie einen Weggeber trägt und im Längsabstand von diesem Ende eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere einen Traggriff aufweist und durch eine elektrische Integrationseinrichtung, die aus Weginkrementsignalen des Weggebers und dem Winkel zwischen der Referenzrichtung und der Längsrichtung der Tragvorrichtung proportionalen Signalen des Richtungsreferenzgeräts Weginkremente in zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen errechnet und summiert. Ein solches tragbares Navigationsgerät arbeitet nach dem Prinzip der Koppelnavigation in einem an sich beliebigen Koordinatensystem, vorzugsweise aber einem kartesischen Koordinatensystem. Die von dem Richtungsreferenzgerät ermittelte Referenzrichtung, vorzugsweise die Nordrichtung fällt am besten mit einer der Koordinatenrichtungen zusammen, da sich dann die Abhängigkeit der Weginkremente der beiden Koordinatenrichtungen von der Marschrichtung durch einfache Sinus- bzw. Konsinusfunktionen darstellen lassen.A navigation device according to the invention which is sufficient for this task is characterized by an elongated, at least the reference direction transmitter one Directional reference device holding support device, which at one end of the support device in the longitudinal direction of which on the subsurface leading support member and a displacement transducer carries and a handling device, in particular one, at a longitudinal distance from this end Has carrying handle and by an electrical integration device, which consists of path increment signals of the encoder and the angle between the reference direction and the longitudinal direction the carrying device proportional signals of the direction reference device path increments calculated and totaled in two different coordinate directions. One such portable navigation device works on the principle of dead reckoning in one any coordinate system, but preferably a Cartesian coordinate system. The reference direction determined by the direction reference device, preferably the North direction coincides best with one of the coordinate directions because then the dependency of the increments of the path of the two coordinate directions on the Have the direction of march represented by simple sine or consine functions.
Die Längsrichtung der am Handgriff vorzugsweise hinterhergeschleppten Tragvorrichtung entpsricht der Marschrichtung.The longitudinal direction of the preferably dragged along on the handle Carrying device corresponds to the direction of march.
Da der Referenzrichtungsgeber eine Einheit mit der Tragvorrichtung bildet, ist der für die Berechnung der Weginkremente erforderliche Winkelzusammenhang zwischen Referenzrichtung und Marschrichtung ermittelbar. Bei dem Referenzrichtungsgeber kann es sich um eine auf das Magnetfeld der Erde ansprechende Magnetfeldsonde, ggf. in Verbindung mit einem Lotrichtungsgeber, z.B. einer Libelle, oder um ein Kreiselgerät handeln, das entweder als kardanisch gelagerterKurskreisel oder als gehäusefeste Kreisel-Meßeinheit mit Rechnerauswertung (Strapdown-System) ausgebildet ist. Als Stützorgan kann eine Kufe benutzt werden. Besser ist die Verwendung eines Rads, da dieses den Weggeber antreiben kann.Since the reference direction transmitter is a unit with the carrying device is the angular relationship required for calculating the path increments can be determined between reference direction and direction of march. With the reference direction indicator it can be a magnetic field probe that responds to the earth’s magnetic field; in connection with a plumb bob, e.g. a bubble level, or with a gyroscope act, either as a gimbal-mounted course top or as a housing-mounted Gyro measuring unit with computer evaluation (strapdown system) educated is. A runner can be used as a support element. It is better to use one Wheel, as this can drive the encoder.
Der Referenzrichtungsgeber kann als funktionsfähige Einheit starr an der Tragvorrichtung befestigt sein. Dies hat den Vorteil, daß die Winkelabweichung der Längsrichtung der Tragvorrichtung von der Referenz richtung besonders einfach zur Errechnung der Koordinateninkremente ausgenutzt werden kann. Der Referenzrichtungsgeber kann aber auch an einem drehbar an der Tragvorrichtung gelagerten Geräteträger befestigt sein, sofern ein Winkelgeber ein dem Relativwinkel zwischen dem Geräteträger und der Tragvorrichtung proportionales Signal an die Integrationseinrichtung abgibt. Die Integrationseinrichtung errechnet aus den jeweils auf den Geräteträger bezogenen Winkeln der Referenzrichtung und der Längsrichtung der Tragvorrichtung den Marschrichtungswinkel bezogen auf die Referenzrichtung.The reference direction transmitter can be rigid as a functional unit be attached to the support device. This has the advantage that the angular deviation the longitudinal direction of the support device from the reference direction is particularly easy can be used to calculate the coordinate increments. The reference direction generator but can also be attached to an equipment rack rotatably mounted on the support device be, provided that an angle encoder is the relative angle between the device carrier and the carrying device outputs a proportional signal to the integration device. The integration device calculates from the data relating to the device carrier Angles of the reference direction and the longitudinal direction of the support device the direction of march angle related to the reference direction.
Der Referenzrichtungsgeber und ggf. weitere, mit ihm zu einer Einheit verbundene Teile des Richtungsreferenzgeräts sind vorzugsweise betriebsmäßig abnehmbar an der Tragvorrichtung bzw. dem Geräteträger gehalten. Am neuen Vermessungsstandort kann die Richtungsreferenzeinheit abgenommen und in Verbindung mit Vermessungsgeräten zum Vermessen des Geländes ausgenutzt werden.The reference direction generator and, if necessary, others to form a unit with it connected parts of the directional reference device are preferably operationally removable held on the support device or the equipment rack. At the new survey location the directional reference unit can be removed and used in conjunction with surveying equipment can be used to measure the terrain.
Der Referenzrichtungsgeber kann seinerseits zu einer festen Einheit mit einem Geräteträger verbunden sein, welcher eine um eine im Vermessungsbetrieb vertikale Achse und/oder eine im Vermessungsbetrieb horizontale Achse relativ zum Referenzrichtungsgeber schwenkbare Geräteplattform zur Befestigung von Vermessungsgeräten aufweist. An dem Geräteträger des Referenzrichtungsgebers angebrachte Winkelmeßgeräte in Form von Teilkreisen oder elektrischen Winkelgebern erlauben direkt auf die Referenzrichtung bezogene Vermessungsarbeiten. Bei den Vermessungsgeräten kann es sich um Entfernungsmesser, Zielfernrohre oder Nachtsichtgeräte handeln.The reference direction generator can in turn become a fixed unit be connected to an equipment rack, which one to one in the surveying operation vertical axis and / or a horizontal axis relative to the Reference direction transmitter swiveling device platform for attaching surveying devices having. Angle measuring devices attached to the device carrier of the reference direction transmitter in the form of pitch circles or electrical angle encoders allow Surveying work related directly to the reference direction. With the surveying equipment can be rangefinders, telescopic sights or night vision devices.
Der Referenzrichtungsgeber kann auf einer die Geräteplattform des Vermessungsgeräts tragenden Plattform gehalten sein, die ihrerseits um eine im Vermessungsbetrieb vertikale Achse schwenkbar an dem Geräteträger gehalten ist.The reference direction transmitter can be based on the device platform of the Surveying device-carrying platform, which in turn is in the surveying operation vertical axis is pivotally held on the equipment rack.
In einem solchen Fall muß die Geräteplattform lediglich um die horizontale Achse schwenkbar an der Plattform gelagert werden.In such a case, the device platform only needs to be around the horizontal Axis can be pivoted on the platform.
Für die Vermessungsarbeiten kann das Richtungsreferenzgerät mit den daran gehaltenen Vermessungsgeräten von der beim Marsch benutzten Tragvorrichtung auf ein gesondertes Stativ umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tragvorrichtung selbst als Stativ mit wenigstens drei Beinen ausgebildet, von denen eines am freien Ende das Stützorgan trägt und zumindest die beiden anderen Beine abklappbar sind, so daß sie während des Marsches nicht stören. Insbesondere die beim Marsch abzuklappenden Beine können als Teleskopbeine ausgebildet sein, so daß sie während des Marsches verkürzt werden können.For surveying work, the direction reference device can be used with the the surveying equipment held on it by the carrying device used during the march be put on a separate tripod. In a preferred embodiment the carrying device itself is designed as a tripod with at least three legs, one of which carries the support member at the free end and at least the other two Legs can be folded down so that they do not interfere during the march. In particular the legs that can be folded down during the march can be designed as telescopic legs, so that they can be shortened during the march.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines tragbaren Vermessungs- und Navigationsgeräts; Fig. 2 das Gerät nach Fig. 1 im Marschzustand und Fig. 3 eine schematische Unteransicht einer anderen Ausführungsform des Geräts.In the following, an embodiment of the invention will be based on Drawings are explained in more detail. 1 shows an exploded perspective view a portable surveying and navigation device; FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in the marching state and FIG. 3 is a schematic bottom view of another embodiment of the device.
Fig. 1 zeigt ein Stativ 1 mit zwei Teleskopbeinen 3 und 5 sowie einem als Deichsel für ein Rad 7 ausgebildeten dritten Bein 9. Die Beine 3 und 5 sind auf das Bein 9 zu abklappbar an einer Kopfplatte 11 des Stativs angelenkt.Fig. 1 shows a tripod 1 with two telescopic legs 3 and 5 and one formed as a drawbar for a wheel 7 third leg 9. The legs 3 and 5 are hinged on the leg 9 to be folded down on a head plate 11 of the stand.
Das Bein 9 kann ebenfalls klappbar mit der Kopfplatte 1 verbunden sein.The leg 9 can also be connected to the head plate 1 in a foldable manner be.
Auf die Kopfplatte 11 ist mit fester Zuordnung ein Geräteträger 13 aufsetzbar, der auf einer um eine vertikale Achse drehbaren Plattform 15 eine um eine horizontale Achse drehbarePlattform 17 trägt. Auf die Plattform. 17 ist ein auf das Ziel auszurichtendes Vermessungsgerät 19 mit fester Richtungszuordnung zur Plattform 17 aufsetzbar. Bei dem Vermessungsgerät 19 kann es sich um einen Entfernungsmesser, beispielsweise einen Laserentfernungsmesser, oder ein Zielfernrohr oder ein Nachtsichtgerät handeln. Ggf.A device carrier 13 is fixedly assigned to the head plate 11 can be placed on a platform 15 rotatable about a vertical axis a horizontal axis rotatable platform 17 carries. On the platform. 17 is a Surveying device 19 to be aligned with the target with a fixed directional assignment for Platform 17 can be attached. The surveying device 19 can be a range finder, for example a laser rangefinder, or a telescopic sight or a night vision device Act. Possibly.
können auch mehrere dieser Vermessungsgeräte vorgesehen sein. Winkelteilkreise 21 bzw. 23 erlauben das Ablesen der Winkelstellung relativ zur Nordrichtung bzw. der Zielrichtung und der Horizontalrichtung. Soweit eine elektrische Verarbeitung der Winkelinformationen erforderlich ist, können statt der Teilkreise aber auch zusätzlich Winkelgeber mit den Plattformen 15 bzw. 17 verbunden sein. Libellen 25 erlauben die exakte horizontale bzw. vertikale Ausrichtung des Geräteträgers.several of these surveying devices can also be provided. Angle pitch circles 21 or 23 allow the angular position to be read off relative to north or the target direction and the horizontal direction. So much for electrical processing the angle information is required, but can also be used instead of the pitch circles in addition, angle sensors can be connected to the platforms 15 and 17, respectively. Dragonflies 25 allow the exact horizontal or vertical alignment of the device carrier.
Auf der Plattform 15 des Geräteträgers 13 ist ein Gehäuse 27 angebracht, welches ein Nordreferenzgerät und eine elektronische Integrationseinrichtung enthält. Das Nordreferenzgerät enthält einen Nordrichtungsgeber, der ein dem Winkel zwischen der Nordrichtung und einer vorbestimmten Bezugsrichtung des Geräteträgers entsprechendes Signal erzeugt. Als Nordrichtungsgeber kann eine Magnetfeldsonde ggf. in Verbindung mit einem Lotrichtungsgeber, z.B.A housing 27 is attached to the platform 15 of the device carrier 13, which contains a north reference device and an electronic integration device. The north reference device contains a north direction indicator which is an angle between the north direction and a predetermined reference direction of the equipment carrier corresponding Signal generated. A magnetic field probe can be used as a north direction transmitter with a plumb direction sensor, e.g.
Libellen, oder ein kardanisch aufgehängtes Kreiselgerät vorgesehen sein. Das Kreiselgerät kann entweder als kardanisch gelagertg Kurskreisel oder als gehäusefeste Kreisel-Meßeinheit mit Rechnerauswertung (Strapdown-System) ausgebildet sein. Numerische Anzeigefelder 29 zeigen diesen Winkel und ggf. weitere, nachstehend noch näher erläuterte Daten an. Zur digitalen Datenübertragung über externe Geräte, z.B. Funkgeräte, enthält das Gehäuse 27 eine digitale Datenschnittstelle.Dragonflies or a gimbal mounted gyro device are provided be. The gyro can either be gimbaled stored Course gyro or as a fixed gyro measuring unit with computer evaluation (strapdown system) be trained. Numerical display fields 29 show this angle and possibly other data explained in more detail below. For digital data transmission via External devices, e.g. radio devices, the housing 27 contains a digital data interface.
Mit Hilfe eines derartigen Vermessungsgeräts können von einem hinsichtlich seiner Lagekoordinaten kartenmäßig bekannten Standort aus Vermessungsarbeiten durchgeführt werden. Wird der Standort im Gelände gewechselt, so müssen die Koordinaten des neuen Standpunkts erneut bestimmt werden. Die vorstehend erwähnte Integrationseinrichtung ermittelt die Koordinaten kontinuierlich aus Weginkrementsignalen eines mit der Drehachse des Rads 7 gekuppelten Weggebers 31 während des Marsches vom alten zum neuen Standort.With the help of such a surveying device can be of one with regard to its position coordinates known from the survey work will. If the location is changed in the area, the coordinates of the new Position to be determined again. The integrator mentioned above determines the coordinates continuously from path increment signals one with the Axis of rotation of the wheel 7 coupled encoder 31 during the march from the old to new location.
y Für den Marsch werden die Beine 3, 5 eingeschoben und der Gerätegeber 13 einschließlich des das Nordreferenzgerät enthaltenden Gehäuses 27 in fester Zuordnung zur Längsrichtung des Beins 9 in einen Schutzkasten 33 eingesetzt, der über ein Scharnier 35 mit horizontaler Schwenkachse mit der Kopfplatte 11 verbunden ist. Der Schutzkasten 33 trägt auf seiner Oberseite einen Handgriff 37, an dem der Schutzkasten 33 während des Marsches zum neuen Standort getragen wird. Das am Bein 9 nachgeschleppte Rad 7 rollt am Boden in der durch das Bein9 gegebenen Marschrichtung ab. Das Scharnier 35 verhindert in Verbindung mit den Führungseigenschaften des Rads 7 Schwenkbewegungen des Schutzkastens 33 und damit des darin eingesetzten Nordreferenzgeräts um die Vertikalachse. Andererseits kann das Rad 7 aufgrund des Scharniers 35 Bodenunebenheiten folgen. y For the march, legs 3, 5 are pushed in and the device encoder 13 including the housing 27 containing the north reference device in a fixed assignment used to the longitudinal direction of the leg 9 in a protective box 33, which has a Hinge 35 is connected to head plate 11 with a horizontal pivot axis. The protective box 33 carries on its top a handle 37 on which the protective box 33 is carried during the march to the new location. The one dragged along on leg 9 Wheel 7 rolls on the ground in the direction given by leg 9. The hinge 35 prevents pivoting movements in connection with the guiding properties of the wheel 7 the protective box 33 and thus the north reference device used therein to the Vertical axis. On the other hand, due to the hinge 35, the wheel 7 can have uneven floors follow.
Die Integrationseinrichtung, bei der es sich um einen Mikroprozessor oder dergleichen handeln kann, errechnet für Weginkremente gleicher Länge des Weggebers 31 oder in periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervallen für die dann gezählten Weginkremente aufgrund des Winkels zwischen der Längsrichtung des Beins 9 (in Draufsicht) und der Nordrichtung entsprechende Weginkremente in den beiden Koordinatenrichtungen und summiert diese Weginkremente auf. Als Anfangsbedingungen der Integration können gegebenenfalls die Koordinaten des Ausgangsstandorts vorgegeben werden. Die Integrationseinrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Koppelnavigation.The integrator, which is a microprocessor or the like, calculated for path increments of the same length of the encoder 31 or in periodically successive time intervals for the then counted Distance increments due to the angle between the longitudinal direction of the leg 9 (in plan view) and path increments corresponding to the north direction in the two coordinate directions and adds up these path increments. As initial conditions of integration can if necessary, the coordinates of the starting location can be specified. The integration facility works on the principle of dead reckoning.
Der Schutzkasten 33 muß nicht sämtliche Elemente des Vermessungs- und Navigationsgeräts aufnehmen. Es genügt, wenn der Nordrichtungsgeber des Nordreferenzgeräts an der Kopfplatte 11 angebracht ist. Die übrigen elektronischen Bauteile und gegebenenfalls die Stromversorgungsbatterien können in einem gesonderten, beispielsweise nach Art eines Rucksackes zu tragenden Behälter untergebracht sein.The protective box 33 does not have to include all elements of the surveying and record the navigation device. It is sufficient if the north direction transmitter of the north reference device is attached to the head plate 11. The other electronic components and, if applicable the power supply batteries can be stored in a separate, for example according to Art a backpack to be carried container.
Fig. 3 zeigt die Unteransicht eines das Nordreferenzgerät enthaltenden Behälters 41, an dem um eine etwa vertikale Achse schwenkbar eine Deichsel 43 angelenkt ist. Die Deichsel 43 kann gegebenenfalls zusätzlich um eine horizontale Achse nach Art des Scharniers 35 schwenkbar sein. Am freien Ende der Deichsel 43 ist wiederum ein mit einem Weggeber gekuppeltes, um eine Achse senkrecht zur Längsrichtung der Deichsel 43 drehbares Rad 45 gelagert. Ein nicht näher dargestellter Winkelgeber erfaßt den Winkels zwischen einer Bezugsrichtung 47 des Behälters 41 und der Längsachse der Deichsel 43. Die Integrationseinrichtung ermittelt aus dem Winkel a und dem Winkel ß zwischen der Nordrichtung N des Nordreferenzgeräts und der Bezugsrichtung 47 des Behälters 41 den Winkel zwischen der Nordrichtung N und der Längsrichtung der Deichsel 43, wie er für die Berechnung der Weginkremente in Richtung der Koordinatenachsen benötigt wird. Bei dem Gerät nach Fig. 3 kann der Behälter 41 nach Art eines Rucksacks auf dem Rücken getragen werden, ohne daß Schwenkbewegungen des Oberkörpers um die Vertikalachse das Meßergebnis verfälschen.Fig. 3 shows the bottom view of one containing the north reference device Container 41, on which a drawbar 43 is articulated so that it can pivot about an approximately vertical axis is. The drawbar 43 can optionally also move around a horizontal axis Type of hinge 35 can be pivoted. At the free end of the drawbar 43 is again one coupled to a displacement encoder, about an axis perpendicular to the longitudinal direction of the Drawbar 43 rotatable wheel 45 mounted. An angle encoder not shown in detail detects the angle between a reference direction 47 of the container 41 and the longitudinal axis the drawbar 43. The integration device determines from the angle a and the Angle β between the north direction N of the north reference device and the reference direction 47 of the container 41 the angle between the north direction N and the longitudinal direction of the drawbar 43, as it is used for calculating the travel increments in Direction of the coordinate axes is required. In the device of FIG. 3, the Container 41 can be carried on the back in the manner of a rucksack without pivoting movements of the upper body around the vertical axis falsify the measurement result.
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Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813109752 DE3109752A1 (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Portable navigation instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813109752 DE3109752A1 (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Portable navigation instrument |
Publications (1)
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|---|---|
| DE3109752A1 true DE3109752A1 (en) | 1982-09-23 |
Family
ID=6127202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813109752 Withdrawn DE3109752A1 (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Portable navigation instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3109752A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19600670B3 (en) * | 1995-01-11 | 2014-03-13 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Method for adjusting an image and a model |
-
1981
- 1981-03-13 DE DE19813109752 patent/DE3109752A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19600670B3 (en) * | 1995-01-11 | 2014-03-13 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Method for adjusting an image and a model |
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Legal Events
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