FI121440B

FI121440B - Method and apparatus for determining distance

Info

Publication number: FI121440B
Application number: FI20095730A
Authority: FI
Inventors: Mikko Lindholm; Jouni Kaartinen
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-11-15
Also published as: FI20095730A0; WO2010149854A1

Description

MENETELMÄ JA LAITE ETÄISYYDEN MÄÄRITTÄMISEKSI Keksinnön alaMETHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING DISTANCE Field of the Invention

Keksintö koskee yleisesti menetelmää ja laitetta etäisyyden määrittämiseksi. Li-5 säksi keksintö koskee tietokoneohjelmaa etäisyyden määrittämiseksi.The invention relates generally to a method and apparatus for determining a distance. Furthermore, the invention relates to a computer program for determining the distance.

Taustaabackground

Etäisyyden määritys voi perustua esimerkiksi kolmiomittausmenetelmään, laser-kulku aikamittaukseen, laserpulssimittaukseen tai laservaiheensiirtomittaukseen. Eräs laite etäisyyden määrittämiseksi kolmiomittauksen avulla on esitetty esimer-10 kiksi julkaisussa US 5 914 775, ja eräs laite etäisyyden määrittämiseksi lasermit-tauksen avulla on esitetty esimerkiksi julkaisussa US2009079954. Kolmiomittauksen etuna lasermenetelmiin verrattuna on se, ettei kohdepisteeseen, johon etäisyys halutaan mitata, tarvitse kohdistaa lasersädettä. Joissakin tapauksissa lasersäde voi olla häiritsevä tai jopa vaarallinen esimerkiksi kohteen lähellä oleville ih-15 misille. Toisaalta kolmiomittauksen haittapuolena lasermenetelmiin verrattuna on se, että kolmiomittausta ei voida suorittaa yhdessä pisteessä, koska on muodostettava mittauskolmio. Kolmiomittauksessa voidaan määrittää estimaatti etäisyydelle pisteestä A kohdepisteeseen T trigonometristä laskentaa käyttäen seuraavasti: (i) pisteen A ja pisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAe, (ϋ) pisteen A ja 20 kohdepisteen T välisen ensimmäisen suoran ja pisteen A ja pisteen B välisen toisen suoran välinen kulma Φταβ, ja (iii) mainitun toisen suoran ja pisteen B ja kohdepisteen T välisen kolmannen suoran välinen kulma Φτβα-The determination of the distance may be based, for example, on a triangular measurement method, laser travel time measurement, laser pulse measurement or laser phase shift measurement. One device for determining distance by triangle measurement is disclosed, for example, in US 5,914,775, and another device for determining distance by laser measurement is disclosed in, for example, US2009079954. The advantage of triangular measurement over laser methods is that there is no need to target a laser beam to the target point where the distance is to be measured. In some cases, the laser beam can be distracting or even dangerous, for example to people near the target. On the other hand, the disadvantage of triangular measurement compared to laser methods is that triangular measurement cannot be performed at a single point because a measuring triangle has to be formed. In the triangle measurement, an estimate of the distance from point A to the target point T can be determined using trigonometric computation as follows: (i) the estimate dAe of the distance between point A and point B, (ϋ) the angle between the first line between point A and 20 Φταβ, and (iii) the angle Φτβα between said second line and the third line between point B and point T;

Perinteisessä kolmiomittauksessa edellä mainittu kulma Ψταβ mitataan pisteestä A pisteen A ja kohdepisteen T välisen suoran ja pisteen A ja pisteen B välisen suo-25 ran perusteella. Vastaavasti edellä mainittu kulma Φτβα mitataan pisteestä B pisteen B ja kohdepisteen T välisen suoran ja pisteen B ja pisteen A välisen suoran perusteella. Kun etäisyyden määrityksen suorittaa yksi henkilö kannettavalla laitteella, voidaan yleisyyttä rajoittamatta olettaa, että mittaaja mittaa ensin kulman Φταβ pisteessä A ja siirtyy sitten pisteeseen B mitatakseen kulman Φτβα· Edellä ku-30 vatun menetelmän haittapuolena on, että mittaajan on joko merkittävä piste A, esimerkiksi jonkin maamerkin avulla, tai muistettava pisteen A sijainti sen jälkeen, kun hän on siirtynyt pisteestä A pisteeseen B, jotta voi tähdätä pisteestä B kohti pistettä A. Mikäli piste A sijaitsee esimerkiksi jollakin tasaisella kentällä, voi olla tarpeen merkitä piste A ennen siirtymistä pisteeseen B.In the conventional triangle measurement, the aforementioned angle edelläταβ is measured from the point A on the basis of the straight line between point A and the point T and the direct angle between point A and point B. Similarly, the aforementioned angle Φτβα is measured from the point B on the basis of the line between point B and the point T and the line between point B and point A. When the distance is determined by one person on a handheld device, it can be assumed without limitation that the measurer first measures the angle Φταβ at point A and then moves to point B to measure the angle ·τβα · The disadvantage of the method described above landmark, or remember the location of point A after moving from point A to point B, so that you can aim from point B to point A. For example, if point A is on a flat field, it may be necessary to mark point A before moving to point B.

22

YhteenvetoSummary

Keksinnön erään ensimmäisen aspektin mukaisesti toteutetaan uudenlainen laite etäisyyden määrittämiseksi peruspisteestä kohteeseen. Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu: 5 - tähtäin laitteen suuntaamiseksi haluttua pistettä kohti, prosessointijärjestelmä estimaatin määrittämiseksi etäisyydelle peruspisteestä kohteeseen ainakin seuraavien tekijöiden perusteella: (1) ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen välisen etäisyyden estimaatti, (2) kohteen, ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen muodostaman 10 mittauskolmion ainakin kahden kulman trigonometristen funktioiden ar vot, ja (3) peruspisteen sijaintitieto suhteessa ensimmäiseen ja toiseen apupisteeseen, ja suunta-anturi, joka on järjestetty määrittämään laitteen asento referens-sisuuntaan nähden, 15 jolloin prosessointijärjestelmä on järjestetty määrittämään trigonometristen funktioiden arvot seuraavien tekijöiden avulla: (i) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, (ii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti toista apupistettä, ja (iii) laitteen 20 asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee toisessa apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta.According to a first aspect of the invention, there is provided a novel device for determining the distance from a datum to a destination. The device of the invention includes: a 5-point aiming device for a desired point, a processing system for estimating the distance from the datum to the target based on at least: (1) an estimate of the distance between first and second auxiliary; values of trigonometric functions of at least two angles, and (3) base point position information relative to the first and second auxiliary points, and a directional sensor arranged to determine the position of the device relative to the reference, wherein the processing system is arranged to determine values of trigonometric functions by: (i) position of the device with respect to the reference direction when the device is at the first auxiliary point and directed towards the subject; (ii) position of the device with respect to the reference direction when the device is located first and (iii) the position of the device 20 relative to the reference direction when the device is located at the second auxiliary point and is directed toward the object.

Koska edellä mainitut trigonometristen funktioiden arvot määritetään käyttäen apuna laitteen asentoa referenssisuuntaan nähden edellä kuvatuissa tilanteissa (i-iii), laitetta ei tarvitse suunnata kohti ensimmäistä apupistettä sen sijaitessa toisessa 25 apupisteessä. Näin ollen käyttäjän ei tarvitse merkitä ensimmäistä apupistettä tai muistaa sen tarkkaa sijaintia siirryttyään sen luota toiseen apupisteeseen.Since the above values of trigonometric functions are determined using the position of the device relative to the reference direction in the situations described above (i-iii), there is no need to point the device towards the first auxiliary point when it is located at the second auxiliary point. Thus, the user does not need to mark the first auxiliary point or remember its exact location after moving from it to the second auxiliary point.

Suunta-anturi voi olla esimerkiksi sähköinen magnetometri tai kompassi, jossa on pyörivästi kiinnitetty magneetti. Tällöin referenssisuuntana on maapallon magneettikentän suunta. Laitteen tähtäimenä voi toimia yksinkertaisesti vaikkapa laitteen 30 kotelon riittävän suora reuna tai se voi olla teknisesti kehittyneempi optinen tähtäin.The orientation sensor may be, for example, an electric magnetometer or a compass with a rotatably mounted magnet. Then the reference direction is the direction of the magnetic field of the Earth. The device may simply be aimed at, for example, a sufficiently straight edge of the housing of the device 30 or may be a more technologically advanced optical sight.

33

Keksinnön erään toisen aspektin mukaisesti toteutetaan uudenlainen menetelmä etäisyyden määrittämiseksi peruspisteestä kohteeseen. Keksinnön mukainen menetelmä käsittää vaiheet, joissa: suunnataan ensimmäisessä apupisteessä laite kohdetta kohti, 5 - suunnataan ensimmäisessä apupisteessä laite toista apupistettä kohti, siirretään laite ensimmäisestä apupisteestä toiseen apupisteeseen, suunnataan toisessa apupisteessä laite kohdetta kohti, ja määritetään kohteen, ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen muodostaman mittauskolmion ainakin kahden kulman trigonometristen funk-10 tioiden arvot seuraavien tekijöiden avulla: (i) laitteen asento referenssi- suuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, (ii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti toista apupistettä, ja (iii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun 15 laite sijaitsee toisessa apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, ja määritetään estimaatti etäisyydelle peruspisteestä kohteeseen ainakin seuraavien tekijöiden perusteella: (i) ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen välisen etäisyyden estimaatti, (ii) trigonometristen funktioiden arvot ja (iii) peruspisteen sijaintitieto suhteessa ensimmäiseen ja toiseen 20 apupisteeseen.According to another aspect of the invention, a novel method for determining the distance from a datum to a destination is implemented. The method of the invention comprises the steps of: orienting a device at a first auxiliary to an object, 5 - orienting a device at a second auxiliary at a first auxiliary, moving the device from a first to a second auxiliary, pointing at a second auxiliary to a target, and defining a measuring triangle values of trigonometric functions of at least two angles by: (i) position of the device relative to the reference direction when the device is located at the first auxiliary point and directed towards the object, (ii) position of the device relative to the reference direction when the device is and (iii) positioning the device relative to the reference direction when the device is located at the second auxiliary point and is directed toward the subject, and determining an estimate of the distance from the datum to the subject (i) an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point, (ii) the values of the trigonometric functions, and (iii) the location information of the datum relative to the first and second 20 auxiliary points.

Keksinnön erään kolmannen aspektin mukaisesti toteutetaan uudenlainen tietokoneohjelma etäisyyden määrittämiseksi peruspisteestä kohteeseen, kun sitä suoritetaan tähtäimen ja suunta-anturin käsittävän laitteen ohjelmoitavassa prosessorissa. Keksinnön mukainen tietokoneohjelma käsittää tietokonesuoritettavia käsky-25 jä ohjelmoitavan prosessorin ohjaamiseksi: määrittämään kohteen, ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen muodostaman mittauskolmion ainakin kahden kulman trigonometristen funktioiden arvot seuraavien tekijöiden avulla: (i) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on 30 suunnattu kohti kohdetta, (ii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti 4 toista apupistettä, ja (iii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee toisessa apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, ja määrittämään estimaatti etäisyydelle peruspisteestä kohteeseen ainakin seuraavien tekijöiden perusteella: (i) ensimmäisen apupisteen ja toisen 5 apupisteen välisen etäisyyden estimaatti, (ii) trigonometristen funktioiden arvot ja (iii) peruspisteen sijaintitieto suhteessa ensimmäiseen ja toiseen apupisteeseen.According to a third aspect of the invention, there is provided a novel computer program for determining the distance from a datum to a target when executed in a programmable processor of a device comprising a sight and a directional sensor. The computer program according to the invention comprises computer executable instructions 25 for controlling a programmable processor: defining values of trigonometric functions of at least two angles of a measuring triangle formed by an object, a first auxiliary and a second auxiliary by: (i) positioning the device relative to a reference (ii) position of the device with respect to the reference direction when the device is located at the first auxiliary point and directed towards the 4 second auxiliary points, and (iii) position of the device with respect to the reference direction when the device is located at the second auxiliary point based on at least the following factors: (i) an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second 5 auxiliary points, (ii) the values of the trigonometric functions, and (iii) the ratio of the datum location to the first and second help points.

Keksinnön mukainen tietokoneohjelmatuote käsittää tietokoneluettavan välineen, esimerkiksi CD-levyn tai RAM-muistin, johon on koodattu keksinnön mukainen tie-10 tokoneohjelma.The computer program product according to the invention comprises a computer-readable medium, for example a CD or RAM, encoded by a computer program according to the invention.

Oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön eräitä esimerkinomaisia suoritusmuotoja.Certain exemplary embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Keksinnön erilaisia esimerkinomaisia suoritusmuotoja, liittyen sekä rakenteisiin että toimintaperiaatteisiin, sekä sen lisätavoitteita ja -etuja voidaan parhaiten ymmär-15 tää seuraavasta tiettyjen esimerkinomaisten suoritusmuotojen selityksestä, kun se luetaan tarkastellen samalla oheisia piirustuksia.Various exemplary embodiments of the invention, both in terms of structures and principles of operation, and further objects and advantages thereof, will be best understood from the following description of certain exemplary embodiments, read in conjunction with the accompanying drawings.

Verbiä "käsittää" on käytetty tässä dokumentissa avoimena rajoitteena, joka ei sulje pois eikä edellytä tässä mainitsemattomien ominaisuuksien olemassaoloa. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa mainittuja ominaisuuksia voidaan vapaasti yh-20 distellä, ellei nimenomaan toisin ole mainittu.The verb "encompasses" is used throughout this document as an open constraint which does not exclude or require the existence of properties not mentioned herein. The features mentioned in the dependent claims may be freely combined unless specifically stated otherwise.

Piirrosten lyhyt kuvausBrief description of the drawings

Keksinnön esimerkinomaisia suoritusmuotoja ja niiden etuja selitetään tarkemmin seuraavassa viitaten samalla oheisiin piirroksiin, joissa: kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaista laitetta 25 etäisyyden määrittämiseksi, kuvio 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen etäisyyden määrittämiseen tarkoitetun laitteen toimintaperiaatetta, kuviot 3a ja 3b esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen etäisyyden määrittämiseen tarkoitetun laitteen toimintaperiaatetta, ja 5 kuvio 4 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen etäisyyden määrittämiseen tarkoitetun menetelmän vuokaaviota.Exemplary embodiments of the invention and their advantages will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates a device 25 for determining distance in accordance with an embodiment of the invention, Figure 2 illustrates an embodiment of a device for determining distance in accordance with and Figure 4 shows a flow chart of a method for determining a distance according to a preferred embodiment of the invention.

Esimerkinomaisten suoritusmuotojen selitysDescription of Exemplary Embodiments

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaista laitetta 5 etäisyyden määrittämiseksi. Laitteeseen kuuluu tähtäin laitteen suuntaamiseksi haluttua pistettä kohti. Laitteen tähtäin voi olla esimerkiksi niinkin yksinkertainen kuin laitteen kotelon riittävän suora reuna. Kuvio 1 esittää esimerkkitapausta, jossa tähtäimeen kuuluu etutähtäin 102 ja takatähtäin 101, jotka on kiinnitetty laitteen pintaan. Laite voidaan varustaa myös optisella tähtäimellä. Tähtäin voi myös käsit-10 tää digitaalisen kameran ja näytön, joka on järjestetty näyttämään digitaalisen kameran kuvaa. Näyttöön voi kuulua ristikko tähtäämisen helpottamiseksi. Laitteeseen kuuluu suunta-anturi 104, joka on järjestetty määrittämään laitteen asento re-ferenssisuuntaan 105 nähden. Kuvion 1 esimerkkitilanteessa käyttäjä 109 on suunnannut laitteen kohteeseen 107. Kuvion 1 esimerkkitilanteessa laitteen asen-15 to referenssisuuntaan 105 nähden on ilmaistu referenssisuunnan ja tähtäyslinjan 110 välisen kulman a avulla, missä tähtäyslinja on laitteen tähtäintä pitkin kulkeva suora. Suunta-anturi 104 voi käsittää esimerkiksi magnetometrin, joka on järjestetty määrittämään laitteen asento referenssisuuntaan 105 nähden ja toimittamaan mitattu asentotieto prosessointijärjestelmälle 103. Tällöin referenssisuuntana 105 20 on maapallon magneettikentän suunta. Suunta-anturi 104 voi yhtä hyvin käsittää kompassin, johon kuuluu pyörivästi kiinnitetty magneetti, sekä piirielimet kompassin mittaaman asentotiedon toimittamiseksi prosessointijärjestelmälle. Myös tällöin referenssisuuntana on maapallon magneettikentän suunta. Prosessointijärjestel-mään 103 voi sisältyä yksi tai useampia prosessoriyksiköitä.Figure 1 schematically illustrates a device 5 for determining a distance according to an embodiment of the invention. The device includes a sight to direct the device towards the desired point. For example, the device can be aimed as simply as a sufficiently straight edge of the device housing. Figure 1 illustrates an example case where the sighting device includes front sight 102 and rear sight 101 which are mounted on the surface of the device. The device can also be equipped with an optical sight. The target may also comprise a digital camera and a display arranged to display a digital camera image. The screen may include a grid to facilitate targeting. The device includes a directional sensor 104 arranged to determine the position of the device relative to the reference direction 105. In the example of Figure 1, the user 109 points the device at an object 107. In the example of Figure 1, the position 15 of the device relative to the reference direction 105 is indicated by the angle α between the reference direction and the sighting line 110, where the sighting line is a straight line For example, the orientation sensor 104 may comprise a magnetometer arranged to determine the position of the device relative to the reference direction 105 and provide the measured position information to the processing system 103. In this case, the reference direction 105 20 is the direction of the Earth's magnetic field. The orientation sensor 104 may equally comprise a compass including a rotatably mounted magnet and circuit means for providing position information measured by the compass to the processing system. Again, the reference direction is the direction of the Earth's magnetic field. The processing system 103 may include one or more processor units.

25 Seuraavassa selitetään prosessointijärjestelmän 103 toimintaa keksinnön erään esimerkinomaisen suoritusmuodon mukaisessa laitteessa viitaten kuvioon 2, joka esittää kohteen T, ensimmäisen apupisteen A ja toisen apupisteen B muodostamaa mittauskolmiota. Prosessointijärjestelmä on järjestetty määrittämään mittaus-kolmion kulmien Φα ja φτ trigonometristen funktioiden arvot seuraavien tekijöiden 30 avulla: - laitteen asento a1 suhteessa referenssisuuntaan 205 laitteen sijaitessa ensimmäisessä apupisteessä A ja ollessa suunnattuna kohti kohdetta T, 6 - laitteen asento ai suhteessa referenssisuuntaan 205 laitteen sijaitessa ensimmäisessä apupisteessä A ja ollessa suunnattuna kohti toista apupistettä B, ja - laitteen asento a3 suhteessa referenssisuuntaan 205 laitteen sijaitessa toi- 5 sessa apupisteessä B ja ollessa suunnattuna kohti kohdetta T.The operation of the processing system 103 in a device according to an exemplary embodiment of the invention will now be described with reference to Figure 2, which shows a measuring triangle formed by a target T, a first auxiliary point A and a second auxiliary point B. The processing system is arranged to determine the trigonometric functions of the measuring triangle angles Φα and φτ by the following factors 30: - device position a1 with respect to reference 205 205 at first auxiliary point A and oriented with respect to reference tup 6 with device ai A and facing toward the second auxiliary point B, and - position of the device a3 with respect to the reference direction 205 while the device is at the second auxiliary point B and facing toward T.

Tässä esimerkkitapauksessa oletetaan selkeyden vuoksi, että kaikki kuviossa 2 esitetyt kulmat ovat samassa tasossa. Myöhemmin tässä dokumentissa esitetään keksinnön eräs pidemmälle kehitetty suoritusmuoto, jonka yhteydessä em. oletus ei ole tarpeen. Kuviosta 2 voidaan nähdä, että φΑ = α1 - ai ja φτ = α3 - α1, koska 10 kulmien α1, ai ja α3 oletetaan olevan samassa tasossa. Prosessointijärjestelmä 103 on järjestetty määrittämään estimaatti dBaT etäisyydelle peruspisteestä Ba kohteeseen T seuraavien tekijöiden perusteella: estimaatti dAB etäisyydelle pisteestä A pisteeseen B, kulmille φΑ ja φτ määritetyt trigonometristen funktioiden arvot εΐη(φΑ) ja 15 8ΐη(φτ) ja peruspisteen Ba sijaintitieto suhteessa pisteisiin A ja B.In this example case, for the sake of clarity, it is assumed that all angles shown in Figure 2 are in the same plane. Later in this document, a more advanced embodiment of the invention is disclosed in which the above assumption is not necessary. It can be seen from Figure 2 that φΑ = α1 - ai and φτ = α3 - α1, since the angles α1, ai and α3 are assumed to be in the same plane. The processing system 103 is arranged to determine an estimate of the dBaT for the distance from base Ba to T based on: an estimate of the dAB distance from point A to B, the trigonometric values εΐη (φΑ) and 15 ΐη (φτ) and base point Ba B.

Peruspisteen Ba sijaintieto suhteessa pisteisiin A ja B voi ilmoittaa esimerkiksi etäisyyden dBBa pisteestä B peruspisteeseen Ba ja kuviossa 2 esitetyn kulman ε. Mainittu tieto voi myös ilmoittaa esimerkiksi etäisyyden dABa pisteestä A peruspis-20 teeseen Ba ja etäisyyden dBBa pisteestä B peruspisteeseen Ba. On huomattava, että edellä esitetyt ovat vain esimerkkejä ja että on olemassa monia tapoja ilmaista peruspisteen Ba sijainti suhteessa pisteisiin A ja B. On huomattava myös, että pe-ruspiste Ba voi joissain tapauksissa olla jompikumpi pisteistä A ja B.The location information of the base point relative to points A and B may indicate, for example, the distance dBBa from the point B to the base point Ba and the angle ε shown in Figure 2. Said information may also indicate, for example, the distance dABa from the point A to the base point Ba and the distance dBBa from the point B to the base point Ba. It should be noted that the foregoing are merely examples and that there are many ways of expressing the location of the base point Ba relative to points A and B. It should also be noted that the base point Ba may in some cases be either of points A and B.

Peruspisteen Ba ja kohteen T välisen etäisyyden estimaatti dBaT voidaan määrittää 25 esimerkiksi seuraavien yhtälöiden (1) ja (2) mukaisesti: dsT=dABiNH (1) BT “ βίη(φτ) ^BaT = V^BT+^BBa " 2dBTdBBaCOS^B + ε) , (2) missä dBr on pisteen B ja kohteen T välisen etäisyyden estimaatti, dBBa on tunnettu etäisyys pisteestä B peruspisteeseen Ba, ε on kuviossa 2 esitetty tunnettu kulma 30 ja φΒ = π - φτ - φΑ. Yhtälö (1) sisältää trigonometristen funktioiden arvot 8ϊη(φΑ) ja 7 εϊηίφτ) kulmille φΑ ja φτ. On kuitenkin huomattava, että sinifunktion asemesta voidaan käyttää muitakin trigonometrisiä funktioita, koska trigonometriset funktiot liittyvät toisiinsa tunnetuilla tavoilla, esimerkiksi βϊη(φΑ) = V(1 - οο82(φΑ)).The estimate dBaT of the distance between the datum Ba and the target T can be determined according to, for example, the following equations (1) and (2): dsT = dABiNH (1) BT 'βίη (φτ) ^ BaT = V ^ BT + ^ BBa' 2dBTdBBaCOS ^ B + ε ), (2) where dBr is an estimate of the distance between point B and object T, dBBa is the known distance from point B to the datum Ba, ε is the known angle 30 and φΒ = π - φτ - φΑ shown in Figure 2. Equation (1) contains trigonometric functions 8ϊη (φΑ) and 7 εϊηίφτ) for angles φΑ and φτ, however, it should be noted that other trigonometric functions can be used instead of the sinusoidal function, since the trigonometric functions are related in known ways, for example βϊη (φΑ) = V (1 - οο82 (φΑ)). .

Seuraavassa selitetään keksinnön erään toisen esimerkinomaisen suoritusmuo-5 don mukaisen laitteen toimintaa viitaten kuvioihin 3a ja 3b. Tässä tapauksessa ei ole tarpeen olettaa, että kaikkien kulmien tulisi olla samassa tasossa. Näin ollen laite, jonka toimintaa alla kuvataan, sopii käytettäväksi kolmiulotteisiin toimintaympäristöihin. Laitteen suunta-anturi on järjestetty ilmaisemaan tähtäyslinjan ja painovoiman suunnan välinen kulma sekä tähtäyslinjan horisontaaliprojektion ja refe-10 renssisuunnan välinen kulma, jolloin tähtäyslinja on laitteen tähtäintä pitkin kulkeva suora. Kuviossa 3a tähtäyslinjan 310 ja painovoiman g suunnan välinen kulma on Θ, ja tähtäyslinjan horisontaaliprojektion ja referenssisuunnan 305 välinen kulma on <p. Kuviossa 3a merkintä S edustaa tähtäyslinjan 310 suuntaista yksikkövekto-ria. Kuviossa 3a on esitetty myös kanta 320, jossa on ortogonaaliset yksikkövekto-15 rit i, j ja k. Kuten nähdään kuviosta 3b, yksikkövektori i on samansuuntainen referenssisuunnan 305 kanssa ja yksikkövektori k on vastakkaissuuntainen painovoimalle g. Yksikkövektori j määritellään vektorituloksi eli ristituloksi k χ i. Yksikkö-vektori S voidaan ilmaista: S = isin(0)cos((p) + jsin(0)sin(cp) + kcos(0). (3) 20 Kuvio 3b esittää erästä esimerkinomaista tilannetta, jossa määritettävänä on pe-ruspisteen Ba ja kohteen T välinen etäisyys. Kohde T, ensimmäinen apupiste A ja toinen apupiste B muodostavat mittauskolmion. Huomattakoon että mikään ei estä käyttämästä peruspistettä Ba jompanakumpana apupisteenä. Laite suunnataan ensimmäisessä apupisteessä A kohdetta T kohti. Laitteen suunta-anturi mittaa ku-25 viossa 3a esitetyt kulmat Θ ja φ, ja laitteen prosessointijärjestelmä muodostaa yk-sikkövektorin Si yhtälön (3) mukaisesti. Yksikkövektori S2 muodostetaan vastaavalla tavalla laitteen sijaitessa pisteessä A ja ollessa suunnattuna kohti toista apu-pistettä B, ja yksikkövektori S3 muodostetaan vastaavalla tavalla laitteen sijaitessa pisteessä B ja ollessa suunnattuna kohti kohdetta T. Tässä esimerkkitilanteessa 30 oletetaan, että yksikkövektori SB ja pisteen B ja peruspisteen Ba välinen etäisyys dBBa tunnetaan, ts. peruspisteen Ba sijaintitieto suhteessa pisteisiin A ja B sisältää tietoa yksikkövektorista SB ja etäisyydestä dBBa. Kulmien φΑ ja φΒ sinit ovat: 8ίη(φΑ) = abs(Si * S2), είη(φΒ) = abs(S3 * - S2), (4) 8 missä "χ" tarkoittaa vektorituloa eli ristituloa ja "abs" tarkoittaa vektorin itseisarvoa eli pituutta. Funktioiden sin(<|>A) ja sin((|>B) arvot ovat suurempia kuin nolla, koska Ψα ja 4>b ovat suurempia kuin nolla ja pienempiä kuin π. Kulmien Ψα ja Φβ kosinit ovat: cos(<|)a) = Si · S2, οοε(φΒ) = S3 - S2, (5) 5 missä '·' tarkoittaa skalaarituloa eli pistetuloa. Kulman φτ sini on: 8ΐη(φτ) = εΐη(π - (φΑ + φΒ)) = sin^A + Φβ) = δϊη(φΑ) 005(φΒ) + οο8(φΑ)5ΐη(φΒ).The operation of a device according to another exemplary embodiment of the invention will now be described with reference to Figures 3a and 3b. In this case, it is not necessary to assume that all angles should be on the same plane. Therefore, the device whose operation is described below is suitable for use in three-dimensional operating environments. The orientation sensor of the device is arranged to detect the angle between the line of sight and the direction of gravity, and the angle between the horizontal projection of the line of sight and the reference direction of refe-10, wherein the line of sight is a straight line along the line of sight of the device. In Fig. 3a, the angle between the sight line 310 and the direction of gravity g is Θ, and the angle between the horizontal projection of the sight line and the reference direction 305 is <p. In Fig. 3a, the notation S represents a unit vector parallel to the sighting line 310. Figure 3a also shows a base 320 having orthogonal unit vector 15, i, j and k. As shown in Figure 3b, the unit vector i is parallel to the reference direction 305 and the unit vector k is opposite to gravity g. The unit vector j is defined as the vector product or the cross product k χ i. The unit vector S can be expressed as: S = isin (0) cos ((p) + jsin (0) sin (cp) + kcos (0). (3) Figure 3b shows an exemplary situation in which the distance between the datum Ba and the object T to be determined is determined.The object T, the first auxiliary point A, and the second auxiliary point B form a measuring triangle. The device direction sensor measures the angles Θ and φ shown in Fig. 3a, and the unit processing system generates a unit vector S1 according to equation (3) .The unit vector S2 is formed similarly with the unit located at point A and oriented to another auxiliary point B, and similarly, the unit vector S3 is formed with the device located at point B and oriented toward T. In this example, in assumption 30, it is assumed that the unit vector SB and the distance dBBa between the point B and the datum Ba, i.e., the location information of the datum Ba relative to the points A and B, contains information about the unit vector SB and the distance dBBa. The sines of the angles φΑ and φΒ are: 8ίη (φΑ) = abs (Si * S2), είη (φΒ) = abs (S3 * - S2), (4) 8 where "χ" stands for vector product or cross product and "abs" stands for vector intrinsic value or length. The values of sin (<|> A) and sin ((|> B) are greater than zero because Ψα and 4> b are greater than zero and smaller than π. The cosines of the angles Ψα and Φβ are: cos (<|) a ) = Si · S2, οοε (φΒ) = S3 - S2, (5) 5 where '·' stands for scalar product or point product. The sin of the angle φτ is: 8ΐη (φτ) = εΐη (π - (φΑ + φΒ)) = sin ^ A + Φβ) = δϊη (φΑ) 005 (φΒ) + οο8 (φΑ) 5ΐη (φΒ).

(6)(6)

Pisteen Β ja kohteen Τ välisen etäisyyden estimaatti deT voidaan määrittää esimerkiksi pisteen A ja pisteen B välisen etäisyyden estimaatin dAB, trigonometristen 10 funktioiden arvojen sin^A) ja 8ϊη(φτ) sekä aiemmin esitetyn yhtälön (1) avulla.The distance deT estimate of the distance between point Β and object Τ can be determined, for example, by the dAB distance estimate between point A and point B, the trigonometric function values sin ^ A) and 8ϊη (φτ) and equation (1) above.

Peruspisteen Ba ja kohteen T välisen etäisyyden estimaatti deaT voidaan määrittää esimerkiksi seuraavien yhtälöiden (7) ja (8) mukaisesti: cos^Ba) = S3 SB. (7) dBaT = > (®) 15 missä dsT on pisteen B ja kohteen T välisen etäisyyden estimaatti, deea on tunnettu etäisyys pisteestä B peruspisteeseen Ba ja Sb on tunnettu yksikkövektori, joka osoittaa pisteestä B kohti peruspistettä Ba.The estimate deaT of the distance between the datum Ba and the object T can be determined, for example, according to the following equations (7) and (8): cos ^ Ba) = S3 SB. (7) dBaT => (®) 15 where dsT is an estimate of the distance between point B and object T, deea is the known distance from point B to the base point Ba and Sb is the known unit vector pointing from point B to the point Ba.

Yhtälöiden (1), (2) ja (8) etäisyysarvot voidaan ilmoittaa missä tahansa yksiköissä, esimerkiksi metreinä, puhelintolppien väleinä, askelina jne. Yhtälöstä (2) tai (8) 20 saatu etäisyyden estimaatti deaT ilmoitetaan samoina yksikköinä, esimerkiksi metreinä, puhelintolppien väleinä, askelina, ..., kuin pisteen A ja pisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAB ja pisteen B ja peruspisteen Ba välisen etäisyyden estimaatti dBBa- Pisteen A ja pisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAB voidaan mitata sopivan välineen, esimerkiksi auton tai polkupyörän matkamittarin, avulla siirryt-25 täessä pisteestä A pisteeseen B tai estimaatti öab voidaan muodostaa silmämääräisesti.The distance values of equations (1), (2) and (8) can be expressed in any unit, for example, meters, telephone pole spacing, steps, etc. The distance estimate from deaT from equation (2) or (8) is expressed in the same units, e.g. , in steps, ..., than the dAB estimate of the distance between point A and point B and the dBBa estimate of the distance between point B and the datum Ba The dAB estimate of the distance between point A and point B can be measured using a suitable tool, such as a car or bicycle odometer. -25 for the point A to point B or the estimate δab may be formed visually.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa laitteessa suunta-anturi käsittää magnetometrin, joka on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a esitetty kulma φ, sekä kiihtyvyysanturin, joka on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a esitetty kulma Θ. 30 Laitteen prosessointijärjestelmä on edullisesti järjestetty korjaamaan kulman φ arvoa kulman Θ perusteella.In a device according to an embodiment of the invention, the direction sensor comprises a magnetometer arranged to detect the angle φ shown in Figure 3a and an acceleration sensor arranged to detect the angle Θ shown in Figure 3a. Preferably, the processing system of the device is arranged to correct the value of angle Θ based on angle Θ.

99

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa laitteessa suunta-anturi käsittää magnetometrin, joka on pyörivästi tuettu laitteeseen kahden keskenään risteävän akselin avulla ja painotettu siten, että magnetometrin asento pysyy vakiona painovoiman suunnan suhteen. Magnetometri on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a 5 esitetyn kulman φ arvo, ja magnetometrin asento tähtäyslinjaan nähden on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a esitetty kulma Θ.In a device according to an embodiment of the invention, the direction sensor comprises a magnetometer rotatably supported on the device by two intersecting axes and weighted so that the position of the magnetometer remains constant with respect to the direction of gravity. The magnetometer is arranged to indicate the value of the angle φ shown in Figure 3a 5, and the position of the magnetometer relative to the sight line is arranged to indicate the angle Θ shown in Figure 3a.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa laitteessa suunta-anturi käsittää kompassin, joka on pyörivästi tuettu laitteeseen kahden keskenään risteävän akselin avulla ja painotettu siten, että kompassin asento pysyy vakiona painovoiman 10 suunnan suhteen. Kompassi on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a esitetyn kul-man φ arvo, ja magnetometrin asento tähtäyslinjaan nähden on järjestetty ilmaisemaan kuviossa 3a esitetty kulma Θ.In a device according to one embodiment of the invention, the directional sensor comprises a compass rotatably supported on the device by two intersecting axes and weighted such that the position of the compass remains constant with respect to the direction of gravity 10. The compass is arranged to indicate the value of the angle φ shown in Figure 3a, and the position of the magnetometer relative to the sight line is arranged to indicate the angle Θ shown in Figure 3a.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaiseen laitteeseen kuuluu satelliittipaikannusjärjestelmän vastaanottomoduuli. Kuviossa 1 lohko 106 edustaa vastaanotto-15 moduulia, joka on järjestetty vastaanottamaan paikannussignaaleja satelliittipaikannusjärjestelmän satelliiteilta 108. Prosessointijärjestelmä 103 on järjestetty laskemaan kuvioissa 2 ja 3b esitetyn ensimmäisen apupisteen A ja kuvioissa 2 ja 3b esitetyn toisen apupisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAB vastaanottomoduu-lin muodostaman signaalin perusteella tilanteessa, jossa laite on siirretty pisteestä 20 A pisteeseen B. Satelliittipaikannusjärjestelmä voi olla Yhdysvaltain ylläpitämä GPS-järjestelmä (Global Positioning System), eurooppalainen Galileo-paikannus-järjestelmä tai venäläinen GLONASS-paikannusjärjestelmä.The device according to an embodiment of the invention includes a satellite positioning system receiving module. In FIG. 1, block 106 represents a receive-15 module configured to receive positioning signals from satellites 108 of the satellite positioning system. The processing system 103 is configured to calculate a distance-to-receive distance estimate dAB between the first auxiliary point A and the second auxiliary point B shown in Figures 2 and 3b. based on the situation when the device is moved from 20 A to B. The satellite positioning system may be the Global Positioning System (GPS) maintained by the United States, the European Galileo positioning system or the Russian GLONASS positioning system.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen laite käsittää kiihtyvyysanturin ja prosessointijärjestelmä on järjestetty laskemaan ensimmäisen apupisteen A ja toisen 25 apupisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAB kiihtyvyysanturilta saadun signaalin perusteella tilanteessa, jossa laitetta siirretään ensimmäisestä apupisteestä toiseen apupisteeseen. Koska kiihtyvyys on siirtymän toinen aikaderivaatta, etäisyyden estimaatti dAB voidaan määrittää integroimalla mitattu kiihtyvyys kaksi kertaa ajan suhteen. 1An apparatus according to one embodiment of the invention comprises an acceleration sensor and the processing system is arranged to calculate an estimate of the distance between the first auxiliary point A and the second auxiliary point B based on the signal from the dAB accelerometer when moving the device from the first auxiliary point to the second auxiliary point. Because acceleration is another derivative of the transition, the distance estimate dAB can be determined by integrating the measured acceleration twice over time. 1

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen laite käsittää kiihtyvyysanturin, joka on järjestetty ilmaisemaan käyttäjän ottamia askelia, ja prosessointijärjestelmä on järjestetty laskemaan askelien lukumäärä vasteena tilanteeseen, jossa käyttäjä siirtyy ensimmäisestä apupisteestä A toiseen apupisteeseen B. Tällöin pisteen A ja pisteen B välisen etäisyyden estimaatti dAB voidaan ilmoittaa askelina.The device according to one embodiment of the invention comprises an acceleration sensor arranged to detect the steps taken by the user, and the processing system is arranged to count the number of steps in response to the user moving from the first auxiliary point A to the second auxiliary point.

1010

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen laite käsittää ainakin yhden seuraa-vista: digitaalinen kamera, matkaviestin, kaukoputki, kiikari.The device according to one embodiment of the invention comprises at least one of the following: a digital camera, a mobile station, a telescope, a binocular.

Kuvio 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen, peruspisteen Ba ja kohteen T välisen etäisyyden määrittämiseen tarkoitetun menetelmän vuokaavio-5 ta. Menetelmässä: ensimmäisessä apupisteessä A suunnataan 401 laite kohti kohdetta T ja määritetään 402 laitteen asento suhteessa referenssisuuntaan R, ensimmäisessä apupisteessä A suunnataan 403 laite kohti toista apupistettä B ja määritetään 404 laitteen asento suhteessa referenssisuuntaan 10 R, siirretään 405 laite ensimmäisestä apupisteestä A toiseen apupisteeseen B, toisessa apupisteessä B suunnataan 406 laite kohti kohdetta T ja määritetään 407 laitteen asento suhteessa referenssisuuntaan R, 15 - määritetään 408 kohteen T, ensimmäisen apupisteen A ja toisen apupis teen B muodostaman mittauskolmion ainakin kahden kulman trigonometristen funktioiden arvot seuraavien tekijöiden avulla: (i) laitteen asento referenssisuuntaan R nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä A ja on suunnattu kohti kohdetta T, (ii) laitteen asento referenssi-20 suuntaan R nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä A ja on suunnattu kohti toista apupistettä B, ja (iii) laitteen asento referenssi-suuntaan R nähden, kun laite sijaitsee toisessa apupisteessä B ja on suunnattu kohti kohdetta T, jaFig. 4 is a flowchart of a method for determining the distance between the datum Ba and the object T according to one embodiment of the invention. In the method: at the first auxiliary point A, the device 401 is oriented towards T and determines the position of the device 402 relative to the reference direction R, in the first auxiliary point A points the device 403 towards the second auxiliary point B; at the second auxiliary point B, orient the device 406 toward the object T and determine the position of the device 407 relative to the reference direction R15, 15 - determine the trigonometric functions of at least two angles of the measuring triangle formed by object T, first auxiliary point A, and second auxiliary point B; relative to the reference direction R when the device is located at the first auxiliary point A and is directed toward T, (ii) the position of the device relative to the reference 20 in the R direction when the device is located at the first auxiliary point A and and (iii) the position of the device relative to the reference direction R when the device is located at another auxiliary point B and is directed toward the target T; and

määritetään 409 estimaatti etäisyydelle peruspisteestä Ba kohteeseen T 25 ainakin seuraavien tekijöiden perusteella: (i) ensimmäisen apupisteen Adetermining an estimate of 409 for the distance from base Ba to T 25 based on at least the following factors: (i) first A

ja toisen apupisteen B välisen etäisyyden estimaatti, (ii) trigonometristen funktioiden arvot ja (iii) peruspisteen sijaintitieto suhteessa ensimmäiseen ja toiseen apupisteeseen A ja B.and an estimate of the distance between the second auxiliary point B, (ii) the values of the trigonometric functions, and (iii) the datum location relative to the first and second auxiliary points A and B.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laitteen asento refe-30 renssisuunnan R suhteen mitataan magnetometrillä ja referenssisuunta R on sidottu maapallon magneettikentän suuntaan.In a method according to one embodiment of the invention, the position of the device relative to the reference direction R is measured by a magnetometer and the reference direction R is bound to the magnetic field of the earth.

1111

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laitteen asento refe-renssisuunnan R suhteen mitataan kompassilla, jossa on pyörivästi kiinnitetty magneetti, ja referenssisuunta R on sidottu maapallon magneettikentän suuntaan.In a method according to an embodiment of the invention, the position of the device with respect to the reference direction R is measured by a compass with a rotatably mounted magnet, and the reference direction R is bound in the direction of the Earth's magnetic field.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laite käsittää satel-5 liittipaikannusjärjestelmän vastaanottomoduulin, ja ensimmäisen apupisteen A ja toisen apupisteen B välisen etäisyyden estimaatti lasketaan vastaanottomoduulilta saadun signaalin perusteella, kun laite on siirretty ensimmäisestä apupisteestä A toiseen apupisteeseen B.In a method according to an embodiment of the invention, the device comprises a satellite module of a satellite positioning system 5, and an estimate of the distance between the first auxiliary point A and the second auxiliary point B is calculated based on the received signal from the receiving module.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä satelliittipaikannus-10 järjestelmä on yksi seuraavista: Yhdysvaltain ylläpitämä GPS-järjestelmä (Global Positioning System), eurooppalainen Galileo-paikannusjärjestelmä tai venäläinen GLONASS-paikannusjärjestelmä.In a method according to an embodiment of the invention, the satellite positioning system 10 is one of the following: the Global Positioning System (GPS) maintained by the United States, the European Galileo positioning system or the Russian GLONASS positioning system.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laite suunnataan kohti kohdetta T ja kohti toista apupistettä B käyttäen apuna tähtäintä, johon kuu-15 luvat laitteen pintaan kiinnitetyt etutähtäin ja takatähtäin.In a method according to an embodiment of the invention, the device is directed towards the object T and toward the second auxiliary point B by means of a sighting device, which includes front sight and back sight mounted on the surface of the device.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laite suunnataan kohti kohdetta T ja kohti toista apupistettä B käyttäen apuna tähtäintä, joka käsittää optisen tähtäimen.In a method according to an embodiment of the invention, the device is directed towards the object T and towards the second auxiliary point B, using a sighting device comprising an optical sighting device.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laite suunnataan 20 kohti kohdetta T ja kohti toista apupistettä B käyttäen apuna digitaalista kameraa ja näyttöä, joka on järjestetty näyttämään digitaalisen kameran kuvaa.In a method according to an embodiment of the invention, the device is oriented 20 towards the object T and towards the other auxiliary point B, assisted by a digital camera and a display arranged to display an image of the digital camera.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laitteen asento refe-renssisuunnan suhteen määritetään mittaamalla tähtäyslinjan ja painovoiman suunnan välinen kulma sekä tähtäyslinjan horisontaaliprojektion ja referenssisuun-25 nan välinen kulma, jolloin tähtäyslinja on laitteen tähtäintä pitkin kulkeva suora.In a method according to an embodiment of the invention, the position of the device with respect to the reference direction is determined by measuring the angle between the sight line and the gravity direction and the angle between the horizontal projection of the sight line and the reference direction, so that the sight line is a straight line.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tähtäyslinjan horisontaaliprojektion ja referenssisuunnan välinen kulma mitataan magnetometrillä, tähtäyslinjan ja painovoiman suunnan välinen kulma mitataan kiihtyvyysanturilla, ja magnetometrillä mitatun kulman arvoa korjataan kiihtyvyysanturilla mitatun kulman 30 perusteella.In a method according to an embodiment of the invention, the angle between the horizontal projection of the sight line and the reference direction is measured by a magnetometer, the angle between the sight line and the direction of gravity is measured by an accelerometer and corrected by the accelerometer 30.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tähtäyslinjan horisontaaliprojektion ja referenssisuunnan välinen kulma mitataan magnetometrillä, 12 joka on pyörivästi tuettu laitteeseen kahden risteävän akselin avulla ja painotettu siten, että magnetometrin asento pysyy vakiona painovoiman suunnan suhteen, jolloin magnetometrin asento tähtäyslinjan suhteen on järjestetty ilmaisemaan täh-täyslinjan ja painovoiman suunnan välinen kulma.In an embodiment of the invention, the angle between the horizontal projection of the sight line and the reference direction is measured by a magnetometer 12 rotatably supported on the device by two intersecting axes and weighted such that the position of the magnetometer remains constant relative to the gravity direction angle between direction.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tähtäyslinjan hori-sontaaliprojektion ja referenssisuunnan välinen kulma mitataan kompassilla, joka on pyörivästi tuettu laitteeseen kahden risteävän akselin avulla ja painotettu siten, että kompassin asento pysyy vakiona painovoiman suunnan suhteen, jolloin kompassin asento tähtäyslinjan suhteen on järjestetty ilmaisemaan tähtäyslinjan ja 10 painovoiman suunnan välinen kulma.In a method according to an embodiment of the invention, the angle between the horizontal line projection of the sight line and the reference direction is measured with a compass rotatably supported on the device by two intersecting axes and weighted such that the compass position remains constant with respect to gravity. angle between the direction of gravity.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laitteeseen kuuluu kiihtyvyysanturi. Ensimmäisen apupisteen A ja toisen apupisteen B välisen etäisyyden estimaatti lasketaan kiihtyvyysanturilta saadun signaalin perusteella, kun laite siirretään ensimmäisestä apupisteestä A toiseen apupisteeseen B.In a method according to an embodiment of the invention, the device comprises an accelerometer. Estimation of the distance between the first auxiliary point A and the second auxiliary point B is calculated based on the signal from the accelerometer when moving the device from the first auxiliary point A to the second auxiliary point B.

15 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä laitteeseen kuuluu vähintään yksi seuraavista: digitaalinen kamera, matkaviestin, kaukoputki, kiikari.In a method according to an embodiment of the invention, the device comprises at least one of a digital camera, a mobile station, a telescope, a binocular.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaiseen tietokoneohjelmaan kuuluu ohjelmakoodia etäisyyden määrittämiseksi peruspisteestä kohteeseen, kun sitä suoritetaan tähtäimen ja suunta-anturin käsittävän laitteen ohjelmoitavassa prosessoris-20 sa. Ohjelmakoodiin kuuluu tietokonesuoritettavia käskyjä ohjelmoitavan prosessorin ohjaamiseksi: määrittämään kohteen, ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen muodostaman mittauskolmion ainakin kahden kulman trigonometristen funktioiden arvot seuraavien tekijöiden avulla: (i) laitteen asento refe-25 renssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, (ii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee ensimmäisessä apupisteessä ja on suunnattu kohti toista apupistettä, ja (iii) laitteen asento referenssisuuntaan nähden, kun laite sijaitsee toisessa apupisteessä ja on suunnattu kohti kohdetta, 30 ja määrittämään estimaatti etäisyydelle peruspisteestä kohteeseen ainakin seuraavien tekijöiden perusteella: (i) ensimmäisen apupisteen ja toisen apupisteen välisen etäisyyden estimaatti, (ii) trigonometristen funktioiden 13 arvot ja (jii) peruspisteen sijaintitieto suhteessa ensimmäiseen ja toiseen apupisteeseen.A computer program according to an embodiment of the invention includes program code for determining a distance from a datum to a target when executed on a programmable processor 20 of a device comprising a sight and a directional sensor. The program code includes computer executable instructions for controlling a programmable processor: to determine the trigonometric functions of at least two angles of the object, first auxiliary, and second auxiliary triangles by: (i) positioning the device relative to refe-25 when oriented at the first auxiliary point; (ii) positioning the device relative to the reference direction when the device is located at the first auxiliary point and pointing toward the second auxiliary point; and (iii) positioning the device relative to the reference direction when the device is located at the second auxiliary point pointing towards the object; based on: (i) an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point, (ii) the values of the trigonometric functions 13, and (jii) the location information of the datum relative to the first and n helpdesk.

Tietokonesuoritettavat käskyt voivat olla esimerkiksi alirutiineja ja/tai funktioita.Computer executable instructions may be, for example, subroutines and / or functions.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen tietokoneohjelma on koodattu keksin-5 nön erään suoritusmuodon mukaiselle tietokoneluettavalle välineelle, esimerkiksi CD-ROMille (Compact Disc Read Only Memory) tai RAM-muistiin (Random Access Memory).A computer program according to an embodiment of the invention is encoded on a computer readable medium according to an embodiment of the invention, for example a Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) or Random Access Memory (RAM).

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen tietokoneohjelma on koodattu keksinnön erään suoritusmuodon mukaiseen signaaliin.A computer program according to an embodiment of the invention is encoded into a signal according to an embodiment of the invention.

10 Edellä esitetyssä selityksessä käytettyjä esimerkkejä ei tule pitää rajoittavina. Siksi keksintö ei rajoitu pelkästään edellä esitettyihin suoritusmuotoihin vaan monet muunnelmat ovat mahdollisia.10 The examples used in the above description are not to be construed as limiting. Therefore, the invention is not limited to the above embodiments, but many variations are possible.

Claims

14

An apparatus for determining a distance between a datum and an object, the apparatus comprising: a target (101,102) for orienting the device toward a desired point, a processing system (103) for determining an estimate of a distance from the datum to the target based on at least: (i) a first auxiliary; an estimate of the distance between (ii) the trigonometric functions of at least two angles of the object triangle, the first auxiliary, and the second auxiliary, and (iii) the location of the datum relative to the first and second auxiliary points, characterized in that ) arranged to determine the position of the device relative to the reference direction (105), and the processing system is arranged to determine the values of trigonometric functions by the following factors: (i) the position of the device relative to the reference direction when the device is located ee at the first auxiliary point and oriented toward the object, (ii) the position of the device with respect to the reference direction when the device is located at the first auxiliary point and directed towards the second auxiliary point; directed toward ff: 20 detta.

«· • · • · · | The device of claim 1, wherein said directional sensor comprises a magnetometer and the reference direction is coupled to the direction of the earth's magnetic field. • · · • · ·

The device of claim 1, wherein said directional sensor comprises a compass having a rotatably mounted magnet and circuit means for a compass. 25 sin to provide the processing system with the reference ··· direction bound to the earth's magnetic field.

The device of claim 1, comprising a satellite positioning system receiving module (106) and wherein said processing system is a system. calculated to calculate the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point based on a signal from the receiving module in a situation where the device has been moved from the first auxiliary point to the second auxiliary point. 15

The device of claim 1, wherein said sight comprises a digital camera and a display arranged to display an image of the digital camera.

The device of claim 1, wherein said directional sensor is arranged to detect an angle between the sight line and the direction of gravity, and an angle between the horizontal projection of the line of sight and the reference direction, wherein the line of sight is a straight line along the line of sight of the device.

The device of claim 6, wherein said directional sensor comprises a magnetometer arranged to detect an angle between the horizontal projection of the sight line 10 and a reference direction, and an acceleration sensor arranged to detect an angle between the sight line and gravity, and a processing system arranged to correct the value of the angle based on the angle detected by the accelerometer.

The device of claim 6, wherein said orientation sensor comprises 15 magnetometers rotatably supported on the device by two mutually perpendicular axes and weighted such that the magnetometer position remains constant with respect to the direction of gravity, the magnetometer being arranged to indicate a horizontal projection of the sight line and a reference direction. angle, and magnetic. ···. the position of the tometer relative to the sight line is arranged to indicate the angle between the sight line and: v. 20 direction of gravity.

A device according to claim 1, comprising an accelerometer and a: a processing system arranged to calculate a first auxiliary point and a second: T; Estimation of the distance between the auxiliary point on the basis of the acceleration sensor signal: ***: in a situation where the device is moved from the first auxiliary point to the second • · · 25 auxiliary points.

A method for determining the distance between a datum and an object, in which the method is directed at (401) the first auxiliary device towards the object, · · · ♦ ::: * *: - pointing (403) at the first auxiliary point the device towards the second auxiliary point 30, moving (405) the device from the first auxiliary point to the second auxiliary point, pointing (406) at the second auxiliary point pointing to the object, and 16 (409) the distance from the datum to the target based on at least the following factors: (i) an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point, (ii) the trigonometric functions of at least 5 angles of the triangle formed by the object, first auxiliary point and second auxiliary; and another auxiliary point, characterized by the trigonometric function The values of the devices are determined (402, 404, 407, 408) by the following factors: (i) the position of the device with respect to the reference direction when the device is located at the first auxiliary point and directed towards the object; and (iii) the position of the device relative to the reference direction when the device is located at the second auxiliary point and is directed toward the object.

The method of claim 10, wherein the position 15 of said device relative to the reference direction is measured by a magnetometer and the reference direction is bound to the magnetic field of the earth.

The method of claim 10, wherein the position of said device relative to the reference direction is measured by a compass that is rotatably mounted. ·· *. magnet, and the reference direction is bound in the direction of the earth's magnetic field. • · · • · · 20 ·

The method of claim 10, wherein said device: *** includes a satellite positioning system receiving module and an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point is calculated based on a signal from the receiving module when the device is moved from the first auxiliary point to the second auxiliary point. ... 25

The method of claim 10, wherein said device is oriented toward an object and toward another auxiliary point using a digital camera and a display arranged to display an image of the digital camera. • · · V. '.

The method of claim 10, wherein the position of said device with respect to the reference direction is determined by measuring the angle between the sight line and the direction of gravity 30 and the angle between the horizontal projection of the sight line and the reference direction, wherein the sight line is a straight line. 17

The method of claim 15, wherein the angle between the horizontal projection of said sighting line and the reference direction is measured by a magnetometer, the angle between the sighting line and the direction of gravity is measured by an accelerometer, and the value of the angle measured by the magnetometer is corrected based on 5 angles.

The method of claim 15, wherein the angle between the horizontal projection of said sighting line and the reference direction is measured by a magnetometer rotatably supported on the device by two mutually perpendicular axes and weighted such that the position of the magnetometer remains constant relative to gravity 10; to indicate the angle between the sight line and the direction of gravity.

The method of claim 10, wherein said device comprises an acceleration sensor and an estimate of the distance between the first auxiliary point and the second auxiliary point is calculated based on a signal from the accelerometer when the device 15 is moved from the first auxiliary point to the second auxiliary point.

A computer program for determining a distance between a datum and an object by executing a target and directional transducer on a programmable processor that includes computer executable instructions to control the programmable processor to determine an estimate of the distance between the datum and the object by at least the following factors: (i) : ·. * An estimate of the distance between the auxiliary point and the second auxiliary point, (ii) of the target, • M | the values of the trigonometric functions of at least two angles of the first auxiliary and the second auxiliary triangle, and (iii) the location point of the datum • · · * ·] / to relative to the first and second auxiliary points, the program further includes computer executable instructions to control the programmable processor to determine values of trigonometric functions based on: (i) the position of the device with respect to the reference direction when the device is located in the first auxiliary point: **: position. ! ·. with respect to the reference direction when the device is at the first auxiliary point and is pointing towards the second auxiliary point; and (iii) the position of the device with respect to the reference direction when the device is at the second auxiliary point and is pointing towards the object.

• · • · · • · · ·. ···. 20. Computer readable medium, characterized in that a computer program according to claim 19 is encoded into the computer readable medium. 18