ITPI990022A1 - Sistema per individuare la posizione della citta' di la meccaattraverso l'utilizzo del sistema di posizione satellitare gps e - Google Patents

Description

Descrizione a corredo della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo

«Sistema per individuare la posizione della città di La Mecca attraverso l'utilizzo del sistema di posizione satellitare GPS e l'apparecchio ad esso relativo"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema che consente, attraverso l'utilizzo del sistema di posizionamento satellitare GPS, che nel prosieguo della descrizione indicheremo sinteticamente come GPS, di individuare la posizione della città di La Mecca attraverso un apparecchio elettronico a ciò predisposto o, e preferibilmente, incorporato in un orologio. L'invenzione riguarda il settore tecnico relativo alla produzione di apparecchi elettronici e particolarmente di orologi.

E' noto a tutti che i fedeli di religione mussulmana sono soliti effettuare delle preghiere in diversi orari ed in diversi periodi rivolgendosi idealmente verso la città di La Mecca. Per fare questo sono soliti orientarsi basandosi sul loro senso e sulla loro esperienza, individuando il Nord e spostandosi di conseguenza, ma non utilizzano strumenti in grado di indicare loro in modo preciso la posizione della loro città santa verso la quale rivolgersi per la preghiera.

Sono noti strumenti elettronici che, utilizzando il sistema GPS, consentono di stabilire la posizione in cui si trova l’utente in un determinato momento in ogni parte dei pianeta. Detti strumenti, utilizzati in vari settori e particolarmente nel settore nautico, sono utili per individuare la propria posizione ma non vengono utilizzati per stabilire la posizione di un altro luogo rispetto a quello in cui ci si trova e tanto meno per individuare la posizione di una località specifica, neppure quella facente capo a La Mecca.

Sono altresì noti orologi da polso che incorporano il sistema di posizione satellitare GPS al fine di fornire la posizione esatta sul globo terreste all'utente che li indossa. Ma anche detti orologi non consentono all'utente di individuare in modo semplice ed immediato la posizione della città di La Mecca rispetto al luogo in cui si trova.

Scopo della presente invenzione è quello di eliminare l'inconveniente sopra descritto e di fornire un sistema che consenta di individuare la posizione della città di La Mecca in ogni parte del globo terreste ci si trovi in modo semplice ed immediato.

A questo risultato si è giunti adottando la soluzione tecnica di realizzare un sistema che, attraverso l'utilizzo del sistema di posizionamento satellitare GPS, consenta di individuare su un display la posizione della città di La Mecca avente le caratteristiche descritte nelle rivendicazioni indipendenti. Altre caratteristiche del sistema sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi che derivano dalla presente invenzione consistono essenzialmente in ciò, che è possibile in ogni momento ed in ogni luogo della terra individuare la posizione della città di La Mecca; che la posizione della città viene indicata in modo preciso e non approssimato; che la sua individuazione avviene in modo rapido ed immediato senza dovere fare calcoli o congetture; che il fedele risparmia tempo nel momento in cui vuole pregare rivolgendosi verso La Mecca; che il sistema si incorpora in un apparecchio di piccole dimensioni, preferibilmente un orologio, che viene indossato senza creare problemi; che il suo costo è contenuto e può essere ampiamente commercializzato; che non esistono strumenti analoghi e rappresenta la risoluzione ottimale al problema tecnico .prospettato .

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione saranno più e meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e con l'aiuto degli annessi disegni, dati quale esemplificazione pratica del trovato, ma da non considerarsi in senso limitativo, nei quali:

la Fig. 1 rappresenta schematicamente un sistema di riferimento cartesiano che in questo caso è costituito dal Meridiano di Greenwich, (quello che passa per la città di Londra) per quanto riguarda l'asse delle ordinate, dalla linea dell'Equatore, per quanto riguarda l'asse delle ascisse. Il punto (A) indica il punto in cui si trova l'operatore', il punto (B) indica la posizione del Nord magnetico, il punto (M) è la posizione de La Mecca.

La Fig. 2 mostra lo schema a blocchi del sistema in oggetto, costituito da un blocco ricevitore (1) che è un normale GPS, che provvede ad estrarre il valore della longitudine e latitudine del punto in cui si trova l'operatore, a partire dalle stringhe di bit che gli giungono serialmente dal satellite, tramite radioonde; da un blocco (2) costituito da un microprocessore, che ha lo scopo di effettuare i calcoli matematici e di gestire la visualizzazione della direzione voluta, tramite un display (3) a cristalli liquidi. Il firmware necessario al microprocessore è contenuto in una memoria di tipo 'ROM' (4), mentre il sensore magnetico per la rilevazione del Nord è il blocco (5). L'alimentazione è affidata ad una pila (6);

La Fig. 3 mostra una rappresentazione schematica del quadrante dell'apparecchio, o orologio, incorporante il sistema in oggetto,, nel quale sul display, oltre alle informazioni sull'ora e sulla data corrente, appariranno le coordinate della posizione dell'operatore e le tre linee, indicanti l'angolo tra la direttrice Operatore-Nord (9} e la direzione Operatore-La Mecca (8), in base ai dati del GPS, e la linea di riferimento disegnata in base alle informazioni del sensore magnetico che indica il Nord Magnetico (7). Sul display viene visualizzata con un simbolo la città di La Mecca come individuata.

Ridotto alla sua struttura essenziale e con riferimento alle figure degli annessi disegni, un sistema per individuare la posizione della città di La Mecca in conformità dell'invenzione comprende:

- mezzi per ricevere informazioni sulle coordinate geografiche con un ricevitore radio adatto alla ricezione dei segnali digitali provenienti dal gruppo di satelliti geostazionari, addetti alla comunicazione delle coordinate geografiche;

- mezzi per individuare la posizione del Nord magnetico, con un qualsiasi sistema noto di rilevazione magnetico;

- mezzi di elaborazione elettronica delle informazioni geografiche, con un microporcessore dotato di specifico firmware;

- mezzi per visualizzare la posizione della città di La Mecca, calcolata in base ai dati ricevuti, con un sistema di visualizzazione digitale.

Vantaggiosamente l'apparecchio contenente tutti i blocchi funzionali appena descritti, utilizzando l'integrazione consentita dalla microelettronica, è contenuto entro le dimensioni di un orologio, delle dimensioni tipiche di un orologio sportivo, tipo quello utilizzato da navigatori, alpinisti o in altro apparecchio indipendente di piccole dimensioni.

Vantaggiosamente il sistema si basa sui noti calcoli di triangolazione, da sempre usati dai naviganti per calcolare la rotta da seguire e che vengono nel trovato utilizzati per determinare la direzione verso la quale orientarsi, per essere sicuri di essere rivolti verso la città di La Mecca, senza che questo infici comunque in alcun modo le considerazioni che stiamo per fare.

Per poter determinare la direzione da seguire, l'operatore deve conoscere i seguenti dati:

1- la direzione del Nord magnetico

2- le coordinate della posizione in cui si trova

3- le coordinate del luogo di destinazione

venendo il dato relativo al punto 1 determinato tramite un sistema magnetico, paragonabile a quello di una bussola, il dato relativo al punto 2 determinato sfruttando i segnali provenienti dai satelliti GPS, il dato relativo al punto 3 essendo fisso.

Vantaggiosamente per 11attuazione del sistema in oggetto è necessario che vengano effettuati da un microprocessore (2) una serie di calcoli matematici in base ai principi, alle formule ed alle equazioni qui di seguito descritte .

Con riferimento alla Fig. 1, nella quale il punto (A) è il punto in cui si trova l'operatore, il punto (B) è la posizione del Nord magnetico, il punto (M) è la posizione de La Mecca, essendo le tre posizioni riferite ad un sistema di riferimento cartesiano, si considera che l'operatore si trovi nell'emisfero boreale, ad Est del meridiano di Greenwich ed unendo i tre punti con una linea, si ottiene un triangolo scaleno (da cui appunto il nome di tecnica di triangolazione)

Sia 'α' l'angolo interno ai due segmenti AB e AM, 'β' l'angolo interno ai due segmenti AB e BM e 'γ' l'angolo interno ai due segmenti AM e BM: l'operatore deve calcolare l'angolo 'α', l'angolo cioè che la direttrice Operatore - La Mecca' (segmento AM) forma con la direttrice Operatore -Nord Magnetico' (segmento AB), avendo chiamato con il termine direttrice , la retta su cui giacciono ognuno dei segmenti appena definiti. Per calcolare l'angolo 'α', utilizziamo le Formule di Briggs della trigonometria piana. Conoscendo i tre lati di un triangolo qualsiasi, è infatti possibile calcolare i tre angoli interni, con le seguenti formule:

dove abbiamo indicato con (a) la lunghezza del segmento AM, con (b) la lunghezza del segmento AB e con (c) la lunghezza del segmento BM. La lunghezza dei tre sementi si può calcolare a partire dalle coordinate del punto A (in cui si trova l'operatore) e quelle del punto B (del Nord magnetico), come di seguito descritto. Dette xi e yi le coordinate del punto geografico in cui si trova l'operatore (fornite dal GPS), dette xn e yn le coordinate del Nord magnetico, dette xm e ym le coordinate de La Mecca, valgono le seguenti relazioni:

A questo punto, essendo note le coordinate dei tre punti A, B, C, con le formule di cui sopra indicate con (4), (5), (6) si calcolano le lunghezze dei tre segmenti a, b, c e con la formula inversa della formula (1), che riportiamo di seguito (7), otteniamo l'angolo 'α', cioè l'angolo che la direttrice AB (Operatore - Nord magnetico) forma con la direttrice AM (Operatore - Mecca).

Vantaggiosamente, con riferimento alla Fig. 2, il blocco ricevitore (1} è un normale GPS, che provvede ad estrarre il valore della longitudine e latitudine del punto in cui si trova l'operatore, a partire dalle stringhe di bit che gli giungono serialmente dal satellite, tramite radioonde. Non descriviamo i dettagli tecnici del GPS, essendo noti, facilmente reperibili ed ininfluenti agli scopi della presente relazione. Il blocco (2) è costituito da un microprocessore, che ha lo scopo di effettuare i calcoli matematici che abbiamo appena descritto e di gestire la visualizzazione della direzione voluta, tramite un display (3) a cristalli liquidi. Il firmware necessario al microprocessore potrà essere contenuto in una memoria di tipo 'ROM' {4). Il sensore magnetico per la rilevazione del Nord è il blocco (3). L'alimentazione sarà affidata ad una pila (6). Vantaggiosamente per consentire all'operatore di avere una indicazione chiara ed efficace della direzione verso cui orientarsi, per avere di fronte la città de La Mecca, si può immaginare di avere un display a cristalli liquidi di tipo grafico, dove sono raffigurate tre linee: la prima corrisponde alla direttrice Operatore - Nord Magnetico (9), la cui inclinazione rispetto il bordo del display viene calcolata dal microprocessore e quindi disegnata sul display stesso, in base ai calcoli effettuati utilizzando le equazioni (4), (5), (6), la seconda corrisponde alla direttrice Operatore - La Mecca (8), , la cui inclinazione rispetto il bordo del display viene calcolata dal microprocessore e quindi disegnata sul display stesso, in base ai calcoli effettuati utilizzando l'equazione (7), la terza è una linea di riferimento (7), disegnata in base alle indicazioni del sensore magnetico, indicante la direzione del Nord, che occorre far coincidere con quella corrispondente ala direttrice Operatore -Nord Magnetico (9).

In pratica è come avere l'ago di una bussola, che anziché essere metallico, è rappresentato da una linea sul display (7), sovrapposto ad un'altra linea (9), che dà all'operatore la direzione verso la quale voltarsi. Così come in una bussola magnetica convenzionale, occorre allineare l'ago magnetico con l'indicazione fissa presente sul quadrante, così in questo apparecchio occorre allineare la riga prodotta dal sensore magnetico (7) con quella calcolata e disegnata sul display stesso dal microprocessore (9), in base ai dati del GPS. I valori delle coordinate della città de La Mecca sono preimpostate nel firmware, quindi non possono essere modificate. Per ridurre il consumo di energia, l'apparecchio viene acceso soltanto nel momento in cui deve essere utilizzato, per poi spegnersi automaticamente dopo un ritardo impostabile. Esteriormente l'apparecchio potrebbe presentarsi come un orologio, di cui vediamo una rappresentazione schematica del quadrante in Fig. 3, dove sul display, oltre alle informazioni sull'ora e sulla data corrente, appariranno le coordinate della posizione dell'operatore e le tre linee di cui abbiamo appena discusso.

Vantaggiosamente la realizzazione su scala industriale della presente invenzione, presuppone la progettazione di un microprocessore 'custom' che implementi tutte le funzioni di calcolo e di gestione del display, mentre l'interfaccia GPS può far uso dei circuiti integrati normalmente utilizzati nel GPS. Occorre poi sviluppare il firmware di gestione e realizzare lo stampo per lo stampaggio del materiale plastico che costituisce la cassa dell'apparecchio.

In pratica i particolari di esecuzione possono comunque variare in maniera equivalente nella forma, dimensioni, disposizione degli elementi, natura dei materiali impiegati, senza peraltro uscire dall'ambito dell'idea di soluzione adottata e perciò restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema per individuare la posizione della città di La Mecca caratterizzato dal fatto che comprende: - mezzi per ricevere informazioni sulle coordinate geografiche del luogo in cui si trova l'operatore, con un ricevitore radio adatto alla ricezione dei segnali digitali provenienti dal gruppo di satelliti geostazionari, addetti alla comunicazione delle coordinate geografiche; - mezzi per individuare la posizione del Nord magnetico, con un sistema magnetico di rilevazione; - mezzi per conoscere la posizione della città di La Mecca, con l'impostazione dei dati della sua posizione incorporati nel sistema stesso; - mezzi di elaborazione elettronica delle informazioni geografiche per stabilire la posizione della città di La Mecca a seconda del luogo in cui si trova 1'utilizzatore, con un microporcessore dotato di specifico firmware; - mezzi per visualizzare la posizione della città di La Mecca, calcolata in base ai dati ricevuti, con un sistema di visualizzazione digitale; 2) Sistema di cui alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che per poter determinare la direzione da seguire vero rivolgersi verso La Mecca, si utilizzano i dati relativi alla direzione del Nord magnetico, alle coordinate della posizione in cui si trova l'operatore, alle coordinate del luogo di destinazione, venendo il primo dato determinato tramite un sistema magnetico paragonabile a quello di una bussola, il secondo dato determinato sfruttando i segnali provenienti dai satelliti GPS, ed essendo il terzo dato fisso; 3) Sistema di cui alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l’apparecchio contenente tutti i blocchi funzionali di cui sopra, utilizzando l'integrazione consentita dalla microelettronica, è contenuto entro le dimensioni di un orologio, delle dimensioni tipiche di un orologio sportivo, tipo quello utilizzato da navigatori, alpinisti o in altro apparecchio indipendente di piccole dimensioni; 4) Sisterna di cui alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che lo schema a blocchi di un apparecchio attuativo del sistema comprende: un blocco ricevitore (1) costituito da un noto GPS, che provvede ad estrarre il valore della longitudine e latitudine del punto in cui si trova l'operatore, a partire dalle stringhe di bit che gli giungono serialmente dal satellite, tramite radioonde; un blocco (2) costituito da un microprocessore, che ha lo scopo di effettuare i calcoli matematici per l’individuazione della posizione di La Mecca rispetto all'operatore e di gestire la visualizzazione della direzione voluta; un display (3) a cristalli liquidi per la visualizzazione delle informazioni; un firmware'necessario al microprocessore contenuto in una memoria di tipo 'ROM' (4); un blocco (5} costituito da un sensore magnetico per la rilevazione del Nord; un blocco (6) per l'alimentazione, affidata normalmente ad una pila; 5) Sistema di cui alla rivendicazione 1 e 4 caratterizzato dal fatto che il microprocessore (2), una volta noti i dati relativi alla posizione dell'utente (A), alla posizione del nord magnetico (B) ed alla posizione di La Mecca (M), effettua una serie di calcoli matematici utilizzando le seguenti formule che consentono di determinare le lunghezze dei tre segmenti relativi alla distanza tra La Mecca-Operatore (a), tra Operatore-Nord Magnetico (b) e tra Nord Magnetico-La Mecca (c), essendo X], e yi le coordinate del punto geografico in cui si trova l'operatore (fornite dal GPS), xn e yn le coordinate del Nord magnetico, xm e ym le coordinate di La Mecca:

   6) Sistema di cui alla rivendicazione 1, 4 e 5 caratterizzato dal fatto che, una volta ricavati i dati relativi ad (a), (b), (c) utilizzando le relazioni di cui alla rivendicazione 5, si ricava l'angolo 'α' che rappresenta l'angolo che la direttrice AB (Operatore - Nord magnetico) forma con la direttrice AM (Operatore - Mecca), attraverso l'adozione della seguente formula:

   che consente di stabilire la direzione in cui si trova la città di La Mecca rispetto alla posizione occupata dall'utente sul globo terrestre in quel momento; 7) Sistema di cui alla rivendicazione 1, 3, 4 caratterizzato dal fatto che per'consentire all'operatore di avere una indicazione chiara ed efficace della direzione verso cui orientarsi, per avere di fronte la città di La Mecca, si utilizza un display a cristalli liquidi di tipo grafico, dove sono raffigurate tre linee, la prima corrisponde alla direttrice Operatore - Nord Magnetico (9), la cui inclinazione rispetto il bordo del display viene calcolata dal microprocessore e quindi disegnata sul display stesso in base ai calcoli effettuati utilizzando le equazioni di cui alla rivendicazione 5, la seconda corrisponde alla direttrice Operatore - La Mecca (8), la cui inclinazione rispetto il bordo del display viene calcolata dal microprocessore e quindi disegnata sul display stesso, in base ai calcoli effettuati utilizzando l'equazione di cui alla rivendicazione 6, la terza è una linea di riferimento, disegnata in base alle indicazioni del sensore magnetico, indicante la direzione del Nord (7), che occorre far coincidere con quella corrispondente ala direttrice Operatore - Nord Magnetico (9); 8) Sistema di cui alla rivendicazione 1, 3, 4 caratterizzato dal fatto che i valori delle coordinate della città di La Mecca sono preimpostati nel firmware e non possono essere modificati; 9) Sistema di cui alla rivendicazione 1, 3, 4 caratterizzato dal fatto che per ridurre il consumo di energia, l'apparecchio viene acceso soltanto nel momento in cui deve essere utilizzato, per poi spegnersi automaticamente dopo un ritardo impostabile.