DE4327890C1 - Vorrichtung zur Navigation im Bereich der Seefahrt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Navigation im Bereich der Seefahrt, insbesondere für Schiffe und Unterseeboote, bei der einer jeweiligen geographischen Position zugeordnete geographische Tiefendaten einer Anzeigeeinrichtung zugeführt werden und bei der die Steuereinrichtung mit einer Eingabeeinrichtung ver­ bunden ist, die einer jeweiligen Seeposition zugeord­ nete geographische Daten bereitstellt.

Bei einer Benutzung von Schiffen oder Unterseebooten tritt das Problem auf, daß mit Hilfe üblicher Tiefen­ messungen lediglich die aktuelle Seetiefe in einer un­ mittelbaren Umgebung des schwimmenden Objektes erfaßt werden kann. Für die Planung und Überwachung einer Schiffsroute ist es deshalb erforderlich, Seekarten auszuwerten, in die jeweilige Tiefenverläufe einge­ tragen sind. Derartige Seekarten sind in der Regel nur mit relativ groben Unterteilungen bezüglich der See­ tiefen versehen. Darüber hinaus erfordert der Vergleich der aktuellen Position mit den Seekarten eine hohe Aufmerksamtkeit und einen erheblichen Zeitaufwand. Ins­ besondere bei schweren Schiffen müssen Steuerbewegungen für eine Veränderung der Fahrtrichtung sehr frühzeitig vorgenommen werden, da diese Schiffe eine erhebliche Trägheit aufweisen und somit nur relativ langsam Kurs­ änderungen realisiert werden können. Ebenfalls sind Abbremsvorgänge nur mit erheblicher Zeitverzögerung durchführbar.

Aus der JP 58-86 411 (A). In: Patents Abstracts of Japan, P-216, August 13, 1993, Vol 7/No. 184 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Abspeicherung von digi­ talen Tiefendaten ermöglicht. Es kann eine jeweilige geographische Position eingegeben werden und in Ab­ hängigkeit von dieser Position wird aus dem Speicher die zugehörige Tiefeninformation ausgelesen.

In der DE 30 11 556 A1 wird ein Flächennavigations­ system für Luft- und Wasserfahrzeuge beschrieben. Es ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die zu einer Anzeige von Navigationsdaten dient.

Die DE 30 16 901 C2 zeigt ebenfalls ein Navigations­ system, das für Luft- und Wasserfahrzeuge verwendbar ist. Aktuelle Geländedaten werden über entsprechende Sensoren ermittelt und über ein Navigationssystem über­ tragen.

Die Veröffentlichung DE-Z: MIT NETZ UND DOPPELTEM BODEN. In: Flug-Revue, 1987, Heft 8, Seiten 96 bis 99 zeigt ein digitales Kartensystem, das für Kampfflugzeuge und Hubschrauber vorgesehen ist. Das Kartensystem ermöglicht eine dreidimensionale Dar­ stellung einer digitalen Landkarte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Steuermann ein Hilfsmittel bereitzustellen, das eine rechtzeitige Erkennung von geologischen Untiefen und Hindernissen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Steuereinrichtung eine als visuelle Dar­ stellungseinrichtung ausgebildete Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung der digitalen Tiefendaten ange­ schlossen ist, daß die Anzeigeeinrichtung als eine Bildschirmanzeige ausgebildet ist, daß die Steuerein­ richtung mit einem Transformationsprozessor zur Bereit­ stellung einer Meeresbodenmodellanzeige versehen ist und daß der Transformationsprozessor als Umsetzungs­ einrichtung zur Umwandlung von Polygondarstellungen in Perspektivdarstellungen ausgebildet ist.

Mit Hilfe einer derartigen Bevorratung von digitalen Tiefendaten kann beispielsweise für Unterseeboote eine künstliche Sicht generiert werden.

Mit Hilfe der Eingabeeinrichtung kann zu jedem Zeit­ punkt ein Abruf derjenigen geographischen Tiefendaten erfolgen, die der jeweiligen Seeposition zugeordnet sind. Insbesondere können aufgrund der geographischen Tiefendaten nicht nur die aktuell unterhalb des Schiffes befindlichen Meeresbodengestaltungen, sondern vor allem auch die in Bewegungsrichtung vor dem Schiff liegenden Meeresbodengestaltungen visualisiert werden.

Eine besonders leicht zu erfassende optische Dar­ stellung wird dadurch bereitgestellt, daß die Anzeige­ einrichtung als eine Bildschirmanzeige ausgebildet ist.

Zur Ermöglichung einer perspektivischen Darstellung, die üblichen Sehgewohnheiten entspricht, ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung mit einem Transformations­ prozessor zur Bereitstellung einer Meeresboden-modell­ anzeige versehen ist.

Die Bereitstellung einer perspektivischen Darstellung aufgrund von Basisdaten wird dadurch unterstützt, daß der Transformationsprozessor als Umsetzungseinrichtung zur Umwandlung von Polygondarstellungen in Perspektiv­ darstellungen ausgebildet ist.

Eine in Bewegungsrichtung vorausschauende Meerestiefen­ überwachung kann dadurch erfolgen, daß der Steuerein­ richtung vorausberechnete Kurs- und Geländedaten zuge­ führt sind.

Eine Integration in eine Schiffsteuereinrichtung kann dadurch erfolgen, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung für Unterseeboote zur Optimie­ rung einer jeweiligen Tauchtiefe zugeführt sind.

Eine Integration einer Schiffssteuereinrichtung für schwimmende Objekte kann auch dadurch erfolgen, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung zur Optimierung eines jeweiligen Kurses zugeführt sind.

Zur weitgehenden Entlastung des Steuermannes von Über­ wachungsfunktionen wird vorgeschlagen, daß die Tiefen­ daten einer Steuerautomatik zugeführt sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Blockschaltbilddarstellung zur Veran­ schaulichung der wesentlichen Vorrichtungskom­ ponenten und

Fig. 2 eine vereinfachte Blockschaltbilddarstellung zur Veranschaulichung der Nutzung von digi­ talen Tiefendaten für eine automatische Schiffssteuerung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht die Vor­ richtung zur Navigation aus einer Steuereinrichtung (1), die mit einer Anzeigeeinrichtung (2) sowie einem Modellspeicher (3) verbunden ist. Der Modellspeicher (3) enthält ein digitales Meeresbodenmodell mit Ob­ jekten, beispielsweise Rohrplattformen. Darüber hinaus sind generelle digitale Tiefendaten enthalten.

Die Steuereinrichtung (1) kommuniziert über eine in­ terne Datenleitung (4), die als ein VME-Bus ausgebildet sein kann, mit einer Schiffssteuereinrichtung (5), die in Fig. 2 dargestellt ist. Die Schiffssteuereinrichtung (5) kommuniziert ebenfalls mit einer Steuerautomatik (8), die Daten für eine Schiffssteuerung generiert. Die Schiffsteuereinrichtung (5) ist mit einer Zielvorgaben­ eingabe (9) versehen. Mit Hilfe der Zielvorgabeneingabe (9) kann der Steuermann auf die Schiffsteuereinrichtung (5) Einfluß nehmen.

An die interne Datenleitung (4) ist ein übergeordneter Rechner (11) angeschlossen, darüber hinaus ist eine Schiffsdatenschnittstelle (12) vorhanden. Über die Schiffsdatenschnittstelle (11) können Daten wie Posi­ tion, Tiefe, Geschwindigkeitsvektor und Lage berück­ sichtigt werden.

Die Steuereinrichtung (1) ist mit einem Anzeigepro­ zessor (18), einem Transformationsprozessor (19), einem Pixel-Prozessor (20) sowie einem Ausgabespeicher (21) versehen. Im Bereich des Anzeigeprozessors (18) werden parallel die erforderlichen Datenbasen vorbereitet und in einem Arbeitsspeicher bevorratet. Mit Hilfe des Transformationsprozessors (19) ist es möglich, Polygon­ ecken sowie entsprechende Flächen in perspektivische Darstellungen umzusetzen. Der Pixel-Prozessor (20) ordnet jedem Pixel des Bildes eine Farb- und Ober­ flächencharakteristik zu. Im Bereich des Ausgabe­ speichers (21) wird die fertig aufbereitete Graphik für die Weitergabe an die Anzeigeeinrichtung (2) abgelegt.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung, die die Kombination des Speichers (6) mit den digitalen Tiefen­ daten mit der Schiffssteuereinrichtung (5) und der Steuerautomatik (8) darstellt. Die Schiffsdatenschnitt­ stelle (12) ist hier unmittelbar der Schiffssteuerein­ richtung (5) zugeordnet. Bei einer bekannten Ausgangs- und Zielposition ist es möglich, über einen Naviga­ tionsrechner die betreffende Bewegungsrichtung zu be­ rechnen. Bei der Ausnutzung der digitalen Tiefendaten und durch die Berücksichtigung einer vorgegebenen Tauchtiefe, können Hindernisse, die im Schwimmweg liegen, erkannt werden. Das Bewegungsprofil ist rechnerisch veränderbar, so daß die Hindernisse um­ schwommen oder überschwommen werden können. Dies kann unter Berücksichtigung eines kleinsten erreichbaren Kurvenradius für den Schwimmweg erfolgen. Für Anwen­ dungen bei Unterseebooten ist es ebenfalls denkbar, aus den digitalen Tiefendaten Steuervorgaben für eine Ge­ ländeverfolgung des Meeresbodens zu generieren.

Werden vom Steuermann Zieldaten wie Wegpunkte oder Routen eingegeben, oder werden von der Steuerautomatik (8) entsprechende Zieldaten generiert, so kann aufgrund der digitalen Tiefendaten festgestellt werden, ob das überprüfte digitale Tiefenmodell auf der vorgesehenen Tauchtiefe Objektfreiheit signalisiert. Wird ein Hin­ dernis erkannt, so wird dem Steuermann eine Objekt­ warnung angezeigt. Bei der Generierung einer Objekt­ warnung ist es entweder möglich, daß der Steuermann den vorgegebenen Kurs ändert, oder die Schiffsteuerein­ richtung (5) korrigiert automatisch den Kurs und in­ formiert hierüber den Steuermann oder den Kapitän. Ebenfalls ist bei unterseebooten eine automatische Ver­ änderung der Tauchtiefe möglich.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Navigation im Bereich der Seefahrt, insbesondere für Schiffe und Unterseeboote, bei der eine Steuereinrichtung mit einem Speicher verbunden ist, in dem digitale geographische Tiefendaten in Abhängigkeit von einer jeweiligen geographischen Position abgespeichert sind und bei der die Steuer­ einrichtung mit einer Eingabeeinrichtung verbunden ist, die einer jeweiligen Seeposition zugeordnete geographische Daten bereitstellt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die Steuereinrichtung (1) eine als visuelle Darstellungseinrichtung ausgebildete An­ zeigeeinrichtung (2) zur Visualisierung der digi­ talen Tiefendaten angeschlossen ist, daß die An­ zeigeeinrichtung (2) als eine Bildschirmanzeige ausgebildet ist, daß die Steuereinrichtung (1) mit einem Transformationsprozessor (19) zur Bereit­ stellung einer Meeresbodenmodellanzeige versehen ist und daß der Transformationsprozessor (19) als Umsetzungseinrichtung zur Umwandlung von Polygon­ darstellungen in Perspektivdarstellungen ausge­ bildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuereinrichtung (1) vorausberechnete Kurs- und Geländedaten zugeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung (5) zur Optimierung einer jeweiligen Tauchtiefe zugeführt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung (5) für Untersee­ boote zur Optimierung eines jeweiligen Kurses zuge­ führt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die digitalen Tiefendaten einer Steuerautomatik (8) zugeführt sind.