ITMI20081879A1

ITMI20081879A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE DETECTION OF THE GEOGRAPHIC POSITION OF A UNBIECTIVE

Info

Publication number: ITMI20081879A1
Application number: IT001879A
Authority: IT
Inventors: Roberto Moriconi; Francesco Muraca
Original assignee: Giuseppe Tempestini & C S R L
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-04-24

Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione Industriale avente per titolo: DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled:

“METODO E DISPOSITIVO PER LA RILEVAZIONE DELLA POSIZIONE GEOGRAFICA DI UN OBIETTIVO” "METHOD AND DEVICE FOR DETECTION OF THE GEOGRAPHICAL POSITION OF A GOAL"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e dispositivo per la rilevazione della posizione geografica di un obiettivo. The present invention refers to a method and device for detecting the geographical position of an objective.

È noto che in talune operazioni di polizia o di sicurezza (come quelle antiterrorismo, di liberazione ostaggi o simili) le forze armate sul campo comunicano tra di loro e con una centrale operativa, spesso posta in un luogo remoto, al fine di coordinare l’azione. It is known that in certain police or security operations (such as anti-terrorism, hostage release or similar) the armed forces on the ground communicate with each other and with an operations center, often located in a remote place, in order to coordinate the action.

In generale in tali operazioni vi sono obiettivi di due tipologie: quelli mobili (come ad esempio un terrorista o una autovettura) e quelli fissi (come ad esempio una porta o una finestra di accesso ad una struttura occupata). In general, in these operations there are two types of objectives: mobile ones (such as a terrorist or a car) and fixed ones (such as a door or a window for access to an occupied structure).

È di importanza fondamentale per gli operatori delle forze di sicurezza poter segnalare immediatamente e senza errori grossolani la presenza di un obiettivo, specialmente quando questo è potenzialmente pericoloso; a tal fine un operatore delle forze di sicurezza che dovesse avvistare un obiettivo deve poter rilevare la sua posizione geografica e trasmetterla agli altri operatori o alla centrale operativa, così da coordinare le operazioni e mettere in guardia gli altri operatori da un potenziale pericolo o segnalare loro un punto di particolare interesse. It is of fundamental importance for the operators of the security forces to be able to signal immediately and without gross errors the presence of a target, especially when it is potentially dangerous; to this end, an operator of the security forces who should sight a target must be able to detect its geographical position and transmit it to the other operators or to the operations center, so as to coordinate operations and warn other operators of a potential danger or signal them a point of particular interest.

La rilevazione di una posizione geografica, come noto, può avvenire in diversi modi, ed in particolare le coordinate geografiche di un punto variano a seconda del sistema di riferimento che si adotta, pertanto è necessario che tutti gli operatori e la centrale operativa comunichino tra loro la posizione dell’obiettivo utilizzando lo stesso sistema di riferimento, onde evitare incertezze ed errori grossolani. The detection of a geographical position, as known, can take place in different ways, and in particular the geographical coordinates of a point vary according to the reference system that is adopted, therefore it is necessary that all operators and the operations center communicate with each other. the position of the objective using the same reference system, in order to avoid uncertainties and gross errors.

È da notare sin d’ora che, in questo tipo di rilevazione della posizione geografica dell’obiettivo, non è necessaria una approssimazione simile a quella che viene utilizzata nella rilevazione topografica, ad esempio per realizzare mappe catastali o simili, infatti un certo scarto (anche dell’ordine di 50 cm) può essere ritenuto accettabile ai fini suesposti. It should be noted right now that, in this type of survey of the geographical position of the objective, an approximation similar to that used in topographic survey is not necessary, for example to create cadastral maps or the like, in fact a certain deviation ( even of the order of 50 cm) can be considered acceptable for the above purposes.

È bene premettere che in questa descrizione e nelle rivendicazioni che seguiranno i sistemi di riferimento vengono detti anche “DATUM”, in accordo con le definizioni della geodesia; ogni Datum può comprendere oltre al riferimento geometrico (piano, sferico, ellittico) anche una serie di parametri fisico-meccanici (massa, velocità di rotazione, ecc.) del sistema di riferimento adottato. It should be noted that in this description and in the claims that will follow the reference systems are also called "DATUM", in accordance with the definitions of geodesy; In addition to the geometric reference (plane, spherical, elliptical), each Datum can also include a series of physical-mechanical parameters (mass, rotational speed, etc.) of the reference system adopted.

Una prima distinzione, in questo senso, può essere effettuata tra Datum locali e Datum globali: i primi sono i Datum della geodesia classica, strettamente legati alle misure topografiche a terra, mentre i secondi si sono sviluppati con l’avvento della geodesia satellitare, che sfrutta misurazioni effettuate con i satelliti; entrambi hanno lo scopo comune di approssimare la Terra con delle figure geometriche (piano, sfera, ellissoide), così da permettere di identificare le coordinate dei punti sulla sua superficie. A first distinction, in this sense, can be made between local datums and global datums: the former are the datums of classical geodesy, closely linked to topographic measurements on the ground, while the latter developed with the advent of satellite geodesy, which exploits measurements made with satellites; both have the common purpose of approximating the Earth with geometric figures (plane, sphere, ellipsoid), so as to identify the coordinates of the points on its surface.

Nel campo delle rilevazioni topografiche, al fine di rilevare le coordinate geografiche di punti sono nati nel tempo diversi strumenti di misura: uno di questi è la cosiddetta “Stazione Totale”, composta da un teodolite accoppiato con un distanziometro: nella determinazione delle coordinate di un punto di interesse si assume la Stazione Totale come centro delle coordinate locali e si misurano l’angolo rispetto al Nord (Azimuth), l’angolo di inclinazione rispetto all’orizzontale (Zenith) e la distanza del punto di interesse rispetto alla Stazione Totale. In the field of topographic surveys, in order to detect the geographical coordinates of points, various measuring instruments have been created over time: one of these is the so-called "Total Station", composed of a theodolite coupled with a distance meter: in determining the coordinates of a point of interest the Total Station is assumed as the center of the local coordinates and the angle with respect to the North (Azimuth), the angle of inclination with respect to the horizontal (Zenith) and the distance of the point of interest with respect to the Total Station are measured.

Il funzionamento della Stazione Totale è noto in sé, e brevemente prevede di rilevare la posiziona geografica dei punti in un Datum locale, servendosi di uno o più punti la cui posizione geografica è nota a priori. The operation of the Total Station is known in itself, and briefly involves detecting the geographic position of the points in a local Datum, using one or more points whose geographic position is known a priori.

L’utilizzo di una Stazione Totale per rilevare le coordinate di un obiettivo nelle azioni di sicurezza sopra descritte appare poco realistica per svariati motivi: innanzitutto le misurazioni effettuate con Stazione Totale richiedono l’inizializzazione della Stazione Totale nel punto di misura, e successivamente prevedono di inquadrare l’obiettivo per un certo tempo, effettuando le misurazioni richieste. The use of a Total Station to detect the coordinates of a target in the safety actions described above appears unrealistic for various reasons: first of all, the measurements made with the Total Station require the initialization of the Total Station at the measurement point, and subsequently plan to frame the lens for a while, making the required measurements.

Inoltre questi rilevamenti sono effettuati in un Datum locale, ovvero quello in cui è posta la Stazione Totale durante la rilevazione, e pertanto i dati non sono utilizzabili direttamente dagli altri operatori o dalla centrale operativa, ma richiedono un certo tempo di elaborazione per poter essere convertiti. Furthermore, these surveys are carried out in a local Datum, that is the one in which the Total Station is located during the survey, and therefore the data cannot be used directly by other operators or by the operations center, but require a certain processing time to be converted. .

Le rilevazioni effettuate con Stazione Totale quindi, sebbene presentino una accuratezza di misura elevata, tipicamente adatta per rilevazioni catastali o cartografiche, non sono adatte all’utilizzo nella rilevazione della posizione di un obiettivo durante una operazione di sicurezza, specialmente per i lunghi tempi di rilevazione, per la laboriosità di quest’ultima e per il fatto che le coordinate dell’obiettivo, anche se trasmesse ad un altro operatore o alla centrale operativa, non sono immediatamente fruibili da questi. The surveys carried out with the Total Station therefore, although they present a high measurement accuracy, typically suitable for cadastral or cartographic surveys, are not suitable for use in detecting the position of a target during a security operation, especially for long detection times. , due to the industriousness of the latter and the fact that the coordinates of the objective, even if transmitted to another operator or to the operations center, are not immediately usable by them.

Sempre nel campo delle rilevazioni topografiche e cartografiche, è noto anche l’utilizzo di un Datum globale (ovvero valido per tutto il globo terrestre) quello attualmente in uso è denominato WGS84 (World Geodetic System 1984); il WGS84 è un sistema geocentrico, definito attraverso osservazioni spaziali e costituito da una terna cartesiana destrorsa con origine coincidente con il centro di massa della Terra, l’asse Z diretto verso il polo Nord (convenzionale al 1984), l’asse X passante per il meridiano di Greenwich (al 1984) e l’asse Y diretto in modo da completare una terna destrorsa; a questo sistema è associato l’ellissoide WGS84, con centro e assi coincidenti con quelli della terna cartesiana e definito dai seguenti parametri: semiasse maggiore: a = 6378137, schiacciamento: s = 1/298.257223563. Still in the field of topographic and cartographic surveys, the use of a global Datum (ie valid for the entire globe) is also known, the one currently in use is called WGS84 (World Geodetic System 1984); WGS84 is a geocentric system, defined through spatial observations and consisting of a right-handed Cartesian triad with origin coinciding with the center of mass of the Earth, the Z axis directed towards the North pole (conventional to 1984), the X axis passing through the Greenwich meridian (to 1984) and the Y axis directed so as to complete a right-handed triad; this system is associated with the ellipsoid WGS84, with center and axes coinciding with those of the Cartesian triad and defined by the following parameters: semi-major axis: a = 6378137, flattening: s = 1 / 298.257223563.

Questo Datum globale è utilizzato come sistema di riferimento per i posizionamenti effettuati con strumenti satellitari come il GPS, o Global Positioning System, (americano), il GLONASS (russo) o il GALILEO (europeo) noti in sé, e grazie ai quali è possibile rilevare le coordinate di un punto in cui è posizionato un ricevitore che riceve i segnali di quattro o più satelliti così da calcolare la posizione e fornire le coordinate del punto. This global datum is used as a reference system for positioning carried out with satellite instruments such as GPS, or Global Positioning System, (American), GLONASS (Russian) or GALILEO (European) known in themselves, and thanks to which it is possible detect the coordinates of a point where a receiver is positioned that receives the signals of four or more satellites in order to calculate the position and provide the coordinates of the point.

Gli strumenti di rilievo di coordinate di punti di interesse basati sulla tecnologia satellitare prevedono che l’operatore munito dello strumento di rilevazione si sposti fisicamente sui punti di interesse e per ciascuno di essi rilevi le coordinate fornite mediante i satelliti. The instruments for surveying the coordinates of points of interest based on satellite technology require that the operator equipped with the detection instrument physically moves to the points of interest and for each of them detects the coordinates provided by the satellites.

In alternativa, al fine di migliorare la precisione della misurazione ottenuta mediante i sistemi satellitari, si può procedere a rilevare le coordinate mediante il metodo che va sotto il nome di RTK (Real Time Kinematic) in cui si prevede che un operatore si rechi sul punto di interesse con un ricevitore (detto anche Rover), il quale determina la sua posizione in funzione di stazioni fisse, la cui posizione satellitare è nota con una minima approssimazione, riducendo così gli errori di misura. Alternatively, in order to improve the accuracy of the measurement obtained by satellite systems, it is possible to proceed to detect the coordinates using the method that goes under the name of RTK (Real Time Kinematic) in which an operator is expected to go to the point. of interest with a receiver (also called Rover), which determines its position as a function of fixed stations, whose satellite position is known with a minimum approximation, thus reducing measurement errors.

Applicare questo sistema al campo della rilevazione della posizione di un obiettivo durante una operazione di sicurezza come quelle sopra identificate, è impossibile, se non altamente sconsigliabile, in quanto è imprescindibile dallo spostamento fisico del ricevitore sull’obiettivo, a discapito della segretezza dell’operazione e della sicurezza degli operatori. Applying this system to the field of detection of the position of a target during a security operation such as those identified above, is impossible, if not highly inadvisable, as it is essential to the physical movement of the receiver on the target, to the detriment of the secrecy of the operation. and operator safety.

Esistono poi, sempre per applicazioni di tipo topografico, come rilevazioni catastali o cartografiche, strumenti denominati “Stazione Totale con sistema satellitare integrato” come lo strumento commercializzato sotto il nome di LEICA SMARTSTATION, che in breve è costituito da una Stazione Totale classica provvista anche di un ricevitore satellitare (ad esempio del tipo GPS): tale strumento è in grado di determinare il punto di stazionamento, ovvero l’origine del Datum locale in funzione delle sue coordinate riferite al Datum globale. There are also, again for topographic applications, such as cadastral or cartographic surveys, instruments called "Total Station with integrated satellite system" such as the instrument marketed under the name of LEICA SMARTSTATION, which in short consists of a classic Total Station also equipped with a satellite receiver (for example of the GPS type): this instrument is able to determine the stationing point, that is the origin of the local Datum as a function of its coordinates referred to the global Datum.

Il metodo utilizzato prevede che lo strumento venga spostato su almeno due punti di controllo, rilevando le coordinate del secondo in funzione del primo nel Datum locale, e rilevando le coordinate nel Datum globale di entrambi grazie al GPS. The method used foresees that the instrument is moved to at least two control points, detecting the coordinates of the second as a function of the first in the local datum, and detecting the coordinates in the global datum of both thanks to the GPS.

Le coordinate geografiche dei punti di interesse vengono quindi rilevate in modo analogo a quanto descritto per una stazione totale tradizionale (ovvero priva del GPS), con il vantaggio di non dover partire con la poligonale dai punti fissi, ma da uno o entrambi i punti di controllo. The geographic coordinates of the points of interest are then detected in the same way as described for a traditional total station (i.e. without GPS), with the advantage of not having to start with the polygonal from fixed points, but from one or both points of check.

Anche in questo caso è tuttavia necessario spostarsi almeno sui due punti di controllo con l’inconveniente di protrarre il tempo necessario all’inizializzazione del sistema, il che ne identifica quindi un primo limite nel caso in cui essa debba essere utilizzata per la rilevazione di un obiettivo nelle operazioni di sicurezza di cui sopra. Even in this case, however, it is necessary to move at least to the two control points with the drawback of extending the time necessary for system initialization, which therefore identifies a first limit in the event that it must be used for the detection of a objective in the above security operations.

I dati delle misurazioni vengono processati dal software commercializzato sotto al nome di LEICA GEO OFFICE, il quale consente la trasformazione dei dati dal Datum locale al Datum globale ad esempio utilizzando la nota trasformazione di Helmert (o trasformazione a sette parametri): a tal fine le misurazioni nel Datum locale vengono elaborate elettronicamente da un elaboratore e forniscono la posizione nel Datum globale: a tal proposito si noti che nella trasformazione di Helmert vi sono parametri incogniti (come il fattore di scala)che vengono stabiliti precisamente in funzione delle rilevazioni effettuate dai due punti di controllo. The measurement data are processed by the software marketed under the name of LEICA GEO OFFICE, which allows the transformation of data from the local Datum to the global Datum, for example by using the well-known Helmert transformation (or transformation to seven parameters): for this purpose the measurements in the local Datum are processed electronically by a computer and provide the position in the global Datum: in this regard it should be noted that in the Helmert transformation there are unknown parameters (such as the scale factor) which are established precisely according to the measurements made by the two control points.

Questo metodo, quindi, sebbene consente di ottenere una rilevazione molto precisa dei punti di interesse (con uno scarto dell’ordine di qualche centimetro), si dimostra utile specialmente nelle misurazioni catastali o nei rilievi di punti in un cantiere, o simili, ma si dimostra inadatto alla determinazione della posizione di un obiettivo nelle condizioni sopra identificate, in quanto necessita di spostare lo strumento in almeno due punti diversi, con tutti gli inconvenienti già discussi. This method, therefore, although it allows to obtain a very precise detection of the points of interest (with a difference of the order of a few centimeters), is especially useful in cadastral measurements or in surveying points on a construction site, or the like, but it is proves unsuitable for determining the position of an objective in the conditions identified above, as it requires moving the instrument to at least two different points, with all the drawbacks already discussed.

Un ulteriore inconveniente dei dispositivi che permettono la rilevazione a distanza della posizione di un punto, come la Stazione Totale (con o senza GPS integrato) è legato all’ingombro di queste: esse sono infatti provviste di una struttura a treppiede di appoggio al terreno; la struttura è regolabile in posizione e a tal fine comprende viti di regolazione così da poter essere livellata rispetto ad un piano ortogonale con la direzione della forza di gravità (individuata con un filo a piombo, anche elettronico). A further drawback of devices that allow the remote detection of the position of a point, such as the Total Station (with or without integrated GPS), is linked to the size of these: they are in fact equipped with a tripod structure to support the ground; the structure is adjustable in position and for this purpose includes adjustment screws so that it can be leveled with respect to an orthogonal plane with the direction of the force of gravity (identified with a plumb line, also electronic).

Se tali regolazioni fini sono necessarie in campo topografico al fine di avere una misurazione molto accurata, con scarti minimi, esse comportano però la predisposizione del dispositivo con tali accorgimenti, i quali occupano un certo spazio e prevedono addizionali operazioni di regolazione e calibratura, oltre a quelle sopra identificate. If these fine adjustments are necessary in the topographical field in order to have a very accurate measurement, with minimal deviations, they however involve the predisposition of the device with these measures, which occupy a certain space and provide for additional adjustment and calibration operations, in addition to those identified above.

Si evince pertanto che queste soluzioni non si dimostrano utili nel caso in cui sia necessario individuare la posizione geografica di un obiettivo in poco tempo e con poche operazioni preliminari; inoltre l’ingombro di tali dispositivi, giustificabile in situazioni di rilevazione topografica, non è soddisfacente nel caso in cui un operatore di un corpo di sicurezza si debba muovere agilmente e velocemente sul campo, ed ancor meno lo è nel caso in cui il dispositivo debba poter essere montato su di un’arma, in special modo su di un mirino, così da permettere all’operatore di inquadrare l’obiettivo e contestualmente rilevarne la posizione geografica, che può essere trasmessa ad altri operatori o alla centrale operativa. It is therefore clear that these solutions do not prove useful in the case in which it is necessary to identify the geographical position of an objective in a short time and with few preliminary operations; furthermore, the size of these devices, which can be justified in topographical survey situations, is not satisfactory in the event that an operator of a security body must move easily and quickly in the field, and even less so in the case in which the device must move be able to be mounted on a weapon, especially on a viewfinder, so as to allow the operator to frame the target and simultaneously detect its geographical position, which can be transmitted to other operators or to the operations center.

Scopo della presente invenzione è mettere a punto un metodo ed un dispositivo che consentano di rilevare la posizione geografica di un obiettivo in un Datum globale in tempi brevi e con poche operazioni preliminari, senza necessitare lo spostamento del dispositivo in più punti, potendo così effettuare misurazioni in un sistema di riferimento globale in tempo reale, che possano essere trasmesse ad altri operatori o ad una centrale operativa. The purpose of the present invention is to develop a method and a device that allow to detect the geographical position of a target in a global Datum in a short time and with few preliminary operations, without having to move the device in several points, thus being able to carry out measurements. in a global reference system in real time, which can be transmitted to other operators or to an operations center.

Questi ed ulteriori scopi sono raggiunti da un metodo secondo la prima rivendicazione e da un dispositivo secondo le rivendicazioni allegate. These and further objects are achieved by a method according to the first claim and by a device according to the attached claims.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nell’unica figura annessa. These features and further advantages of the present invention will become clearer from the description of an example of its embodiment shown in the only attached figure.

Il principio alla base della presente invenzione è basato sul fatto di eliminare la necessità dei punti di controllo o punti fissi, necessari nei metodi e nei dispositivi dell’arte nota per inizializzare il dispositivo: ciò si ottiene orientando la stazione di rilevazione mediante bussola così da rilevare la posizione dell’obiettivo senza la necessità di spostarsi su diversi punti di controllo. The principle underlying the present invention is based on the fact of eliminating the need for control points or fixed points, necessary in the methods and devices of the prior art to initialize the device: this is obtained by orienting the detection station by means of a compass so as to detect the position of the target without the need to move to different control points.

A tal fine il metodo secondo la presente invenzione prevede che si seguano i seguenti passi: To this end, the method according to the present invention provides for the following steps to be followed:

i. osservare un obiettivo (T) da un punto di osservazione (H); the. observe a target (T) from an observation point (H);

ii. rilevare le coordinate del punto di osservazione (H) in un Datum globale iii. rilevare le coordinate dell’obiettivo (T) misurando longitudine, latitudine ed altitudine rispetto ad una direzione di riferimento nota. ii. detect the coordinates of the observation point (H) in a global datum iii. detect the coordinates of the target (T) by measuring longitude, latitude and altitude with respect to a known reference direction.

Specificamente i passi che vengono eseguiti sono i seguenti: Specifically the steps that are performed are the following:

a. osservare un obiettivo da un punto di osservazione (H); to. observe a target from an observation point (H);

b. rilevare le coordinate del punto di osservazione (H) in un Datum globale c. dal punto di osservazione (H) rilevare le coordinate di un obiettivo (T) misurando: l’angolo (α) compreso tra una direzione di riferimento nota (Nord magnetico) e la linea di congiunzione tra il punto di osservazione (H) e l’obiettivo (T), la distanza (d) lineare tra il punto di osservazione (H) e l’obiettivo (T); l’angolo (β) tra la linea di congiunzione tra il punto di osservazione (H) e l’obiettivo (T) e l’orizzonte; b. detect the coordinates of the observation point (H) in a global datum c. from the observation point (H) detect the coordinates of a target (T) by measuring: the angle (α) between a known reference direction (magnetic north) and the line of conjunction between the observation point (H) and the 'target (T), the linear distance (d) between the observation point (H) and the target (T); the angle (β) between the line of conjunction between the observation point (H) and the objective (T) and the horizon;

d. trasformare le coordinate polari (α, β, d) dell’obiettivo (T) in coordinate cartesiane (XL, YL, ZL) riferite ad un sistema di assi cartesiano avente centro nel punto di osservazione (H); d. transform the polar coordinates (α, β, d) of the target (T) into Cartesian coordinates (XL, YL, ZL) referring to a Cartesian axis system having its center at the observation point (H);

e. trasformare le coordinate cartesiane (XL, YL, ZL) dell’obiettivo (T) in coordinate cartesiane (XG, YG, ZG) riferite ad un sistema di riferimento globale; f. trasformare le coordinate (XG, YG, ZG) riferite ad un sistema di riferimento globale in coordinate ellittiche così da rilevare longitudine, latitudine ed altitudine dell’obiettivo (T). And. transform the Cartesian coordinates (XL, YL, ZL) of the target (T) into Cartesian coordinates (XG, YG, ZG) referred to a global reference system; f. transform the coordinates (XG, YG, ZG) referred to a global reference system into elliptical coordinates so as to detect the longitude, latitude and altitude of the target (T).

Nell’unica figura 1 di riferimento allegata si può notare un punto di osservazione H (Home) dal quale viene effettuata la rilevazione della posizione geografica dell’obiettivo T. In the only attached reference figure 1 you can see an observation point H (Home) from which the geographic position of the objective T is detected.

Il metodo della presente invenzione permette di conoscere la posizione dell’obiettivo (longitudine, latitudine ed altitudine in un Datum globale) effettuando misurazioni dal solo punto H, e permettendone pertanto l’utilizzo in situazioni in cui non sia possibile spostarsi dal punto di osservazione o effettuare misurazioni di più punti da utilizzarsi come punti di controllo o punti fissi; appare evidente come questa soluzione si presti particolarmente ad essere utilizzata nel caso in cui un operatore di una forza di sicurezza stia lavorando sul campo e debba rilevare la posizione geografica di un obiettivo in modo semplice e veloce, e con coordinate in un Datum globale, così che esse possano fornire direttamente l’informazione ad un altro operatore o alla centrale operativa, senza richiedere laboriose conversioni, ed in modo che l’operazione di rilevazione della posizione sia effettuabile in segretezza e preservando l’incolumità dell’operatore. The method of the present invention allows to know the position of the target (longitude, latitude and altitude in a global datum) by making measurements from point H only, and therefore allowing its use in situations where it is not possible to move from the observation point or carry out measurements of several points to be used as control points or fixed points; it is evident that this solution is particularly suitable for use in the event that an operator of a security force is working in the field and needs to detect the geographical position of a target in a simple and fast way, and with coordinates in a global datum, so that they can provide information directly to another operator or to the operations center, without requiring laborious conversions, and so that the position detection operation can be carried out in secrecy and preserving the operator's safety.

A tal fine, dal punto di osservazione H si rilevano i seguenti valori: To this end, the following values are detected from observation point H:

- longitudine, latitudine ed altitudine del punto H stesso (mediante sistema satellitare GPS, GLONASS, GALILEO o simili) - longitude, latitude and altitude of the H point itself (via satellite system GPS, GLONASS, GALILEO or similar)

- angolo α rispetto al Nord magnetico del punto T (traguardando T con una bussola) - angle α with respect to magnetic North of point T (sighting T with a compass)

- distanza lineare d tra H e T (mediante telemetro) - linear distance d between H and T (by rangefinder)

- angolo β rispetto al piano orizzontale xy (passante per H) del punto T (mediante inclinometro) - angle β with respect to the horizontal plane xy (passing through H) of point T (using an inclinometer)

Le misurazioni degli angoli α, β, e della distanza d permettono di conoscere le coordinate polari del punto T rispetto al centro delle coordinate identificato da H. The measurements of the angles α, β, and of the distance d allow to know the polar coordinates of the point T with respect to the center of the coordinates identified by H.

La trasformazione tra coordinate polari e cartesiane è immediata (secondo le note leggi della trigonometria) e permette di conoscere le coordinate cartesiane locali (pedice L) di T (XL, YL, ZL) rispetto al centro delle coordinate identificato sempre da H; si fa notare che esse sono riferite al Datum locale, ottenuto approssimando la superficie della Terra con un ellissoide avente per punto di emanazione il punto H stesso; il piano x,y è tangente all’ellissoide locale ed ortogonale alla direzione della forza di gravità g come visibile in figura 1. The transformation between polar and Cartesian coordinates is immediate (according to the well-known laws of trigonometry) and allows to know the local Cartesian coordinates (subscript L) of T (XL, YL, ZL) with respect to the center of the coordinates always identified by H; it should be noted that they refer to the local Datum, obtained by approximating the surface of the Earth with an ellipsoid having the point H as its point of emanation; the x, y plane is tangent to the local ellipsoid and orthogonal to the direction of gravity g as shown in Figure 1.

Per trasformare le coordinate di T in coordinate riferite ad un Datum globale (ovvero ad esempio quello utilizzato dal GPS) si utilizza la nota trasformazione di Helmert: To transform the coordinates of T into coordinates referring to a global Datum (i.e. the one used by the GPS), the well-known Helmert transformation is used:

XL, YL, ZL= coordinate cartesiane del punto T nel Datum locale XL, YL, ZL = Cartesian coordinates of point T in the local datum

XG, YG, ZG= coordinate cartesiane del punto T nel Datum globale XG, YG, ZG = Cartesian coordinates of the point T in the global datum

s = fattore di scala s = scale factor

Tx, Ty, Tz= componenti della traslazione delle origini secondo la terna cartesiana X, Y, Z (coordinate di H) Tx, Ty, Tz = components of the translation of the origins according to the Cartesian triple X, Y, Z (coordinates of H)

R = R (Ex, Ey, Ez) = matrice delle rotazioni R = R (Ex, Ey, Ez) = rotations matrix

Ex, Ey, Ez = angoli di rotazione intorno agli assi del sistema locale (in radianti ed agenti in senso antiorario) Ex, Ey, Ez = angles of rotation around the axes of the local system (in radians and anti-clockwise agents)

I tre angoli di rotazione (Ex, Ey, Ez) degli assi X,Y,Z del datum globale rispetto a quello locale sono noti, e sono calcolabili in funzione della posizione di H rilevata con il sistema satellitare. The three angles of rotation (Ex, Ey, Ez) of the X, Y, Z axes of the global datum with respect to the local one are known, and can be calculated according to the position of H detected with the satellite system.

Il fattore di scala dipende dal posizionamento geografico dell’area interessata dalla misurazione; è possibile in questo senso calcolare il fattore di scala approssimandolo con una stima effettuata in base alla disposizione geografica del punto H nel Sistema globale. The scale factor depends on the geographic positioning of the area affected by the measurement; In this sense it is possible to calculate the scale factor approximating it with an estimate made on the basis of the geographical arrangement of the H point in the global system.

Esistono infatti reti di punti aventi coordinate certe, che permettono di approssimare con un grado di errore accettabile per gli scopi della presente invenzione i parametri incogniti, una volta che siano note le coordinate del punto H. In fact, there are networks of points having certain coordinates, which allow the unknown parameters to be approximated with an acceptable degree of error for the purposes of the present invention, once the coordinates of the H point are known.

In sostanza una volta determinate le coordinate del punto H si procede a verificare quali siano i punti aventi coordinate certe più vicini, in funzione dei quali si può scegliere un valore del fattore di scala (tabellato e noto) che approssima al meglio la superficie della Terra nei dintorni di H. Basically, once the coordinates of the H point have been determined, we proceed to check which are the closest points having certain coordinates, according to which we can choose a value of the scale factor (tabulated and known) that best approximates the surface of the Earth around H.

Tale stima approssimata comporta ovviamente un certo errore di misura, ma ai fini degli scopi sopra delineati l’errore si ritiene accettabile: l’errore di misura infatti normalmente è proporzionale alla distanza tra T ed H; per lo specifico utilizzo in particolare la distanza tra T ed H è tipicamente al massimo di qualche chilometro, il che riduce l’errore di misura a valori accettabili. This approximate estimate obviously involves a certain measurement error, but for the purposes outlined above the error is considered acceptable: the measurement error is in fact normally proportional to the distance between T and H; for the specific use in particular, the distance between T and H is typically a maximum of a few kilometers, which reduces the measurement error to acceptable values.

In ogni caso una certa approssimazione (anche dell’ordine di 50 cm o un metro) è accettabile in tale campo di applicazione, dove, contrariamente alla topografia catastale o alla cartografia di precisione, si identifica un’area limitata al cui interno si trova l’obiettivo. In any case, a certain approximation (even of the order of 50 cm or one meter) is acceptable in this field of application, where, contrary to cadastral topography or precision cartography, a limited area is identified within which the 'objective.

Pensando ad esempio che l’obiettivo sia un terrorista su di un tetto di un’area urbana, con questo metodo è possibile identificare senza errori quale sia il tetto su cui è stato osservato l’obiettivo, con una approssimazione del tutto accettabile per altri operatori che si trovino nell’area, i quali hanno interesse ad identificare in breve tempo un’area potenzialmente minacciosa, e per i quali un’approssimazione di un metro non comporta differenze sostanziali. Thinking for example that the target is a terrorist on a roof of an urban area, with this method it is possible to identify without errors which roof on which the target was observed, with an approximation that is completely acceptable to other operators. who are in the area, who have an interest in identifying a potentially threatening area in a short time, and for which an approximation of one meter does not involve substantial differences.

Una volta ottenute le coordinate cartesiane dei punti nel sistema di riferimento globale si passa da queste alle coordinate geografiche ellissoidiche che identificano latitudine e longitudine ed altitudine del punto T. Once the Cartesian coordinates of the points in the global reference system have been obtained, we pass from these to the ellipsoidal geographic coordinates that identify the latitude and longitude and altitude of point T.

Il dispositivo per la realizzazione di tale metodo comprende: The device for carrying out this method includes:

- un telemetro, - a rangefinder,

- un inclinometro, - an inclinometer,

- un rilevatore GPS - a GPS detector

- una bussola - a compass

- un processore. - a processor.

Il telemetro è un dispositivo noto in sé e comprende usualmente un emettitore (o generatore), un ricevitore, un discriminatore: il generatore emette una radiazione elettromagnetica nel campo dell’infrarosso, modulata in ampiezza, che arriva all’obiettivo e ritorna riflesso al ricevitore; la distanza percorsa dall’onda è pari al numero di lunghezze d’onda percorse dalla radiazione, più una generica frazione di lunghezza d’onda dovuta allo sfasamento tra il segnale emesso e quello di ritorno; essendo nota la velocità del raggio e il tempo impiegato per colpire il bersaglio è quindi possibile ricavare la distanza dell’obiettivo. The rangefinder is a known device in itself and usually comprises an emitter (or generator), a receiver, a discriminator: the generator emits an electromagnetic radiation in the infrared field, modulated in amplitude, which reaches the target and is reflected back to the receiver. ; the distance traveled by the wave is equal to the number of wavelengths traveled by the radiation, plus a generic fraction of the wavelength due to the phase shift between the emitted signal and the return one; since the speed of the beam and the time taken to hit the target are known, it is therefore possible to derive the distance to the target.

Vi sono in generale diversi tipi di telemetro, uno di questi è quello laser, particolarmente adatto per le sue caratteristiche di semplicità d’uso ed invisibilità del raggio emesso, all’utilizzo sul dispositivo secondo la presente invenzione. There are in general different types of rangefinder, one of these is the laser one, particularly suitable for its characteristics of ease of use and invisibility of the emitted beam, for use on the device according to the present invention.

L’inclinometro è anch’esso noto in se e comprende in breve un filo a piombo (anche del tipo elettronico) ed un goniometro graduato, in grado di misurare l’angolo di inclinazione dello strumento rispetto all’orizzontale. The inclinometer is also known in itself and soon includes a plumb line (also of the electronic type) and a graduated protractor, capable of measuring the angle of inclination of the instrument with respect to the horizontal.

Il dispositivo è poi provvisto di una unità di ricezione per ricevere i dati di posizione di H in formato NMEA (standard di interfacciamento tra apparecchiature digitali gestito dal National Marine Electronics Association) ed identifica il fuso orario di riferimento dal dato di posizione di H. The device is then equipped with a receiving unit to receive H's position data in NMEA format (standard for interfacing digital equipment managed by the National Marine Electronics Association) and identifies the reference time zone from H's position data.

Il dispositivo secondo la presente invenzione comprende anche un trasmettitore a radiofrequenza così da poter trasmettere la posizione dell’obiettivo ad un'eventuale stazione di ricezione, ad esempio ad altri operatori o ad una base operativa, la quale riceve le coordinate satellitari (ad esempio GPS) di T ed è quindi in grado di identificare con una approssimazione accettabile la zona in cui è stato rilevato l’obiettivo T. The device according to the present invention also comprises a radiofrequency transmitter so as to be able to transmit the position of the target to a possible receiving station, for example to other operators or to an operational base, which receives the satellite coordinates (for example GPS ) of T and is therefore able to identify with an acceptable approximation the area in which objective T was detected.

Il dispositivo può essere realizzato come una unità a se stante, oppure essere vantaggiosamente montato su di un’ottica di puntamento, come un mirino o simili, di un’arma da fuoco (un fucile, una pistola, un mitragliatore o simili), in modo che l’operatore possa inquadrare l’obiettivo, rilevandone le coordinate nel sistema globale e trasmetterle, senza mai perderlo di vista; in alternativa il dispositivo potrebbe essere montato sull’arma da fuoco, ma non associato all’ottica di puntamento, ad esempio costituendo una seconda ottica indipendente. The device can be realized as a separate unit, or be advantageously mounted on an aiming optic, such as a sight or the like, of a firearm (a rifle, a pistol, a machine gun or the like), in so that the operator can frame the target, detecting its coordinates in the global system and transmit them, without ever losing sight of it; alternatively, the device could be mounted on the firearm, but not associated with the aiming optics, for example constituting a second independent optic.

Altri campi applicativi comprendono anche la caccia, l’osservazione naturalistica, la nautica, e più in generale in tutti quei casi in cui può essere richiesto di conoscere le coordinate (nel Datum globale) di un punto senza effettuare complesse misurazioni, ed in breve tempo. Other application fields also include hunting, naturalistic observation, boating, and more generally in all those cases in which it may be required to know the coordinates (in the global datum) of a point without making complex measurements, and in a short time. .

Si pensi ad esempio al caso dell’osservazione naturalistica: in questa situazione per comunicare ad esempio la posizione nel Datum globale di un esemplare in osservazione sarebbe necessario, con le conoscenze note, un procedimento lungo e laborioso che rischierebbe di disturbare l’esemplare; per contro la rilevazione delle coordinate in questo caso non necessita di essere estremamente accurata e precisa, perché potrebbe essere sufficiente per lo scopo l’identificazione di un punto di riferimento che identifica un’area (ristretta) nei cui dintorni si trova l’esemplare: una eventuale approssimazione in anche in questo caso (contrariamente alle rilevazioni catastali o topografiche di precisione) sarebbe sufficiente. Consider, for example, the case of naturalistic observation: in this situation, for example, to communicate the position in the global datum of a specimen under observation, a long and laborious procedure would be necessary, with known knowledge, which would risk disturbing the specimen; on the other hand, the detection of the coordinates in this case does not need to be extremely accurate and precise, because the identification of a reference point that identifies a (restricted) area in the surroundings of which the specimen is located could be sufficient for the purpose: a possible approximation in this case too (contrary to the cadastral or topographical surveys of precision) would be sufficient.

Claims

CLAIMS 1. Method for detecting the geographical position of an objective comprising the steps of the. observe a target (T) from an observation point (H); ii. detect the coordinates of the observation point (H) in a global datum iii. detect the coordinates of the target (T) by measuring longitude, latitude and altitude Method according to claim 1, in which i) steps i and ii) are performed by the following steps: c. from the observation point (H) detect the coordinates of a target (T) by measuring: the angle (α) between a known reference direction (magnetic north) and the line of conjunction between the observation point (H) and the 'target (T), the linear distance (d) between the observation point (H) and the target (T); the angle (β) between the line of conjunction between the observation point (H) and the objective (T) and the horizon; d. transform the polar coordinates (α, β, d) of the target (T) into Cartesian coordinates (XL, YL, ZL) referring to a Cartesian axis system having its center at the observation point (H); And. transform the Cartesian coordinates (XL, YL, ZL) of the target (T) into Cartesian coordinates (XG, YG, ZG) referred to a global reference system; f. transform the coordinates (XG, YG, ZG) referred to a global reference system into elliptical coordinates so as to detect the longitude, latitude and altitude of the target (T). 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the detection of longitude, latitude and altitude of the observation point (H) is carried out by means of a satellite system, such as GPS, GLONASS, GALILEO or the like. 4. Method according to one or more than the preceding claims, in which the detection of the polar coordinates (α, β, d) of the target (T) comprises the steps of: - sight the target (T) with a compass in order to detect its angle (α) with respect to magnetic North; - measure the linear distance (d) of the target (T) from the observation point (H) using a rangefinder; - measure the elevation angle (β) of the target (T) from the observation point (H) using an inclinometer. Method according to one or more of the preceding claims, in which the transformation of the Cartesian coordinates (XL, YL, ZL) of the point of interest (T) into Cartesian coordinates (XG, YG, ZG) referred to a global reference system is carried out by means of the Helmert transform, in which the unknown parameters are estimated as a function of the geographical position of the observation point (H). 6. Device for the georeferencing of points of interest, of the type comprising a rangefinder, an inclinometer, a satellite detector such as a GPS, GLONASS, GALILEO detector characterized by the fact that it also includes a compass, so as to detect through the angle (α) with respect to the magnetic North of a point of interest (H) sighting it from an observation point (H). 7. Device according to claim 6, further comprising a radio frequency transmission unit for transmitting the geographic position of the target. 8. A sighting optics for a firearm, characterized in that it comprises a device according to one of claims 6 or 7. A firearm, such as a rifle, pistol, submachine gun or the like, comprising a device according to one of claims 6 or 7.