PL224480B1

PL224480B1 - Method and apparatus for creating site maps

Info

Publication number: PL224480B1
Application number: PL404400A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Bułka
Original assignee: Bułka Dariusz Cyborg Idea Systemy Informatyczne Spółka Cywilna; Bułka Renata Cyborg Idea Systemy Informatyczne Spółka Cywilna
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2016-12-30
Also published as: PL404400A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do tworzenia planów sytuacyjnych. Sposób automatyzuje proces sporządzania planów sytuacyjnych miejsc dowolnego rodzaju zdarzeń o charakterze losowym. Urządzenie obejmuje tachimetr działający pod kontrolą specjalizowanego oprogramowania oraz przystawkę zawierającą szereg interfejsów i czujników mierzących parametry środowiskowe.The subject of the invention is a method and a device for creating situational plans. The method automates the process of preparing situational plans for places of any type of random event. The device includes a total station operating under the control of specialized software and an adapter containing a number of interfaces and sensors measuring environmental parameters.

Znane są sposoby tworzenia planów sytuacyjnych przy użyciu tachimetru w oparciu o istniejącą osnowę geodezyjną stosowane przez geodetów. Osoba obsługująca tachimetr odpowiedzialna jest za wykonanie wszystkich procedur zanim przystąpi do pomiaru. Są to, między innymi, wyznaczenie pozycji stanowiska pomiarowego poprzez nawiązanie się do istniejącej osnowy geodezyjnej i powtarzanie tej czynności przy każdej zmianie stanowiska pomiarowego, ocena stanu aklimatyzacji instrumentu do warunków zewnętrznych miejsca pomiaru i kontrola czasu niezbędnego dla właściwej aklimatyzacji a także pomiar za pomocą dodatkowych przyrządów i manualne wprowadzenie do tachimetru wartości temperatury otoczenia i ciśnienia atmosferycznego niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania dalmierza laserowego.There are known methods of creating situational plans using a total station based on the existing geodetic network used by surveyors. The operator of the total station is responsible for carrying out all procedures before starting the measurement. These are, among others, determining the position of the measurement station by referring to the existing geodetic control network and repeating this activity each time the measurement station changes, assessment of the instrument's acclimatization status to the external conditions of the measurement site and control of the time necessary for proper acclimatization as well as measurement with additional instruments and manual input of the ambient temperature and atmospheric pressure values necessary for the correct operation of the laser rangefinder to the total station.

Tachimetr jest powszechnie znanym urządzeniem pomiarowym stosowanym do tworzenia planów sytuacyjnych. Jest on wyposażony w zintegrowaną lunetę optyczną z dalmierzem laserowym, enkodery kierunków: poziomego i pionowego, panel sterujący i rejestrator danych.A total station is a well-known measuring device used to create situational plans. It is equipped with an integrated optical scope with a laser rangefinder, directional encoders: horizontal and vertical, a control panel and a data logger.

Istota sposobu polega na tym, że współrzędne rejestrowanych punktów wyznacza się w globalnym układzie odniesienia na podstawie lokalizacji stanowiska pomiarowego ustalonej przy pomocy odbiornika GNSS i kierunku północy magnetycznej ustalonej za pomocą czujnika pola magnetycznego. Zmiany położenia stanowiska pomiarowego wykrywa się za pomocą czujnika przyspieszeń lub odbiornika GNSS. Skutkuje to rozpoczęciem procedury nawiązania nowego stanowiska, w ramach której wylicza się lokalizację i orientację nowego stanowiska poprzez powtórny pomiar dwóch wcześniej zmierzonych i zarejestrowanych punktów. Nową lokalizację i orientację stanowiska pomiarowego weryfikuje się za pomocą odbiornika GNSS i czujnika pola magnetycznego. Alternatywnie lokalizacja i orientacja nowego stanowiska może zostać wyznaczona wyłącznie za pomocą odbiornika GNSS i czujnika pola magnetycznego.The essence of the method consists in the fact that the coordinates of the recorded points are determined in the global reference system on the basis of the location of the measuring station determined by the GNSS receiver and the direction of magnetic north determined by the magnetic field sensor. Changes in the position of the test bench shall be detected by an acceleration sensor or a GNSS receiver. This results in the initiation of the procedure for establishing a new station, in which the location and orientation of a new station are calculated by re-measuring two previously measured and recorded points. The new location and orientation of the test bench is verified using a GNSS receiver and a magnetic field sensor. Alternatively, the location and orientation of a new site can only be determined using a GNSS receiver and magnetic field sensor.

Korzystne jest określanie za pomocą czujników różnicy temperatury otoczenia i temperatury wewnętrznej tachimetru. I ta różnica automatycznie decyduje o możliwości rozpoczęcia pomiarów.It is advantageous to determine the ambient temperature difference and the internal temperature of the total station by means of sensors. And this difference automatically determines the possibility of starting measurements.

Korzystne jest, że do wyznaczenia odległości za pomocą dalmierza laserowego automatycznie wykorzystane są aktualne wartości temperatury otoczenia oraz ciśnienia atmosferycznego wyznaczone za pomocą czujników dołączonych do tachimetru.It is advantageous that the current values of the ambient temperature and the atmospheric pressure determined by sensors connected to the total station are automatically used to determine the distance by means of a laser rangefinder.

Korzystne jest, że szczegóły terenowe rejestruje się za pomocą fotografii przekształcanych, w oparciu o punkty dopasowania mierzone za pomocą tachimetru, do postaci ortofotomap.Preferably, field details are captured with transform photos, based on fit points measured with a total station, into orthophotos.

Również korzystne jest to, że sterowanie pracą tachimetru i odczyt danych odbywa się za p omocą komputera osobistego połączonego z tachimetrem poprzez łącze bezprzewodowe.It is also advantageous that the operation of the total station is controlled and the data read out by a personal computer connected to the total station via a wireless link.

Sposób realizowany jest z wykorzystaniem standardowego tachimetru wyposażonego w dodatkowe urządzenia i czujniki ze wspólnym kontrolerem komunikacyjnym. Kontroler tachimetru i kontroler komunikacyjny połączone są interfejsem, przekazującym dane z czujników i sygnały sterujące.The method is carried out using a standard total station equipped with additional devices and sensors with a common communication controller. Total station controller and communication controller are connected by an interface transmitting data from sensors and control signals.

Istotą urządzenia zawierającego znany tachimetr jest to, że ma przystawkę rozbudowującą, zawierającą kontroler komunikacyjny oraz szereg interfejsów i czujników mierzących parametry środowiskowe. Kontroler komunikacyjny przystawki rozbudowującej połączony przez interfejs z kontrolerem tachimetru. Podstawowym elementem wyposażenia przystawki rozbudowującej jest czujnik pola m agnetycznego i/lub czujnik przyspieszeń. Każdy z elementów połączony jest z kontrolerem komunikacyjnym łączem przesyłu danych i sterowania.The essence of the device containing the known total station is that it has an extension unit containing a communication controller and a series of interfaces and sensors measuring environmental parameters. Communication controller of the extension adapter connected via an interface to the total station controller. The basic element of the extension accessory is a magnetic field sensor and / or an acceleration sensor. Each of the elements is connected to the communication controller by a data transmission and control link.

Korzystne jest, jeśli do kontrolera komunikacyjnego przyłączony jest odbiornik GNSS.Preferably, a GNSS receiver is attached to the communication controller.

Korzystne jest, jeśli do kontrolera komunikacyjnego przyłączony jest czujnik temperatury otoczenia.It is advantageous if an ambient temperature sensor is connected to the communication controller.

Korzystne jest, jeśli do kontrolera komunikacyjnego przyłączony jest czujnik ciśnienia atmosferycznego.Preferably, an atmospheric pressure sensor is connected to the communication controller.

Korzystne jest, jeśli do kontrolera komunikacyjnego przyłączony jest czujnik temperatury wewnętrznej tachimetru.Preferably, the internal temperature sensor of the total station is connected to the communication controller.

Korzystne jest, jeśli do kontrolera komunikacyjnego przyłączony jest nadajnik/odbiornik komunikacji bezprzewodowej.Preferably, a wireless communication transmitter / receiver is attached to the communication controller.

PL 224 480 B1PL 224 480 B1

Dzięki zastosowaniu sposobu, według wynalazku, plan sytuacyjny tworzony może być przez użytkownika nieposiadającego szczegółowej wiedzy z zakresu geodezji i wiele czynności związanych z tworzeniem szkicu jest zautomatyzowanych. Lokalizacja i orientacja stanowiska pomiarowego odbywa się całkowicie automatycznie na podstawie odbiornika GNNS i czujnika magnetycznego. Uz yskana dokładność spełnia warunki wymagane dla szkiców sytuacyjnych z miejsca zdarzenia oraz automatycznie nanoszony jest na plan sytuacyjny kierunek północny. Dotychczas stosowana subiektywna ocena gotowości tachimetru do rozpoczęcia pomiaru zastąpiona została automatycznym działaniem urządzenia, według wynalazku, i chroni przed błędnymi wynikami pomiaru, zawieszeniem się tachimetru lub jego fizycznym uszkodzeniem. Do wyznaczenia lokalizacji i orientacji nowego stanowiska pomiarowego użytkownik nie musi poszukiwać i namierzać istniejących stałych punktów osnowy geodezyjnej.By using the method according to the invention, the site plan can be created by a user who does not have detailed knowledge in the field of geodesy, and many activities related to the creation of the sketch are automated. The location and orientation of the test bench is fully automatic based on the GNNS receiver and magnetic sensor. The achieved accuracy meets the conditions required for situational sketches from the scene of the incident and is automatically plotted on the situational plan - the northern direction. The subjective assessment of the total station's readiness to start the measurement used so far has been replaced by the automatic operation of the device according to the invention and protects against erroneous measurement results, suspension of the total station or its physical damage. To determine the location and orientation of a new measuring station, the user does not have to search for and track the existing fixed points of the geodetic network.

Pomiary wykonane z różnych stanowisk mogą być automatycznie łączone. Dodatkowo, wiele szczegółów terenowych może być szybko uwzględnionych w planie za pomocą fotografii wykonanych na miejscu bez potrzeby stosowania dodatkowych wzorców fotogrametrycznych. Dodatkową zaletą urządzenia, według wynalazku, jest to, że użytkownik może obsługiwać tachimetr przez komputer osobisty klasy tablet, net- lub notebook posiadający duży ekran klawiaturę oraz ergonomiczne urządzenie wskazujące.Measurements taken from different stations can be automatically combined. Additionally, many field details can be quickly incorporated into the plan with photographs taken on site without the need for additional photogrammetric patterns. An additional advantage of the device according to the invention is that the user can operate the total station by a personal computer of the tablet, net- or notebook class having a large screen keyboard and an ergonomic pointing device.

Wynalazek może być stosowany między innymi do wykonania dokumentacji wypadków kom unikacyjnych, w szczególności wypadków w ruchu drogowym, katastrof lotniczych i kolejowych, zdarzeń o charakterze kryminalnym, zamachów terrorystycznych, skutków katastrof budowlanych, pożarów i klęsk żywiołowych. Wszędzie tam, gdzie w krótkim czasie należy sporządzić precyzyjne plany sytuacyjne a ze względu na specyfikę zdarzenia lub zagrożenia występujące na miejscu, nie ma możliwości sporządzenia planu przez osoby zawodowo związane z geodezją.The invention may be used, inter alia, for the documentation of traffic accidents, in particular road traffic accidents, air and rail accidents, criminal events, terrorist attacks, the effects of construction disasters, fires and natural disasters. Wherever it is necessary to prepare precise situational plans in a short time and due to the specificity of the incident or threats occurring on the spot, it is not possible to draw up a plan by persons professionally related to geodesy.

Sposób i urządzenie, według wynalazku objaśniono w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, który jest schematem blokowym urządzenia. Elementy 1-7 stanowią standardowe elementy tachimetru, a elementy 8-15 stanowią przystawkę rozbudowującą.The method and the device according to the invention are explained in the embodiment shown in the drawing, which is a block diagram of the device. Items 1-7 are standard total station components, and items 8-15 are an extension.

Urządzenie wykorzystujące standardowy tachimetr T, model Kolida KTS-472R, na którym działa specjalne oprogramowanie opracowane na potrzeby tego rozwiązania. Tachimetr ten połączony jest z przystawką rozbudowującą P, zawierającą kontroler komunikacyjny 8 w postaci jednoukładowego mikrokontrolera Atmega AVR ATxmega16A4 oraz szereg interfejsów i czujników mierzących parametry środowiskowe. Podstawowymi elementami przystawki są odbiornik GNSS 9 typu GlobalTop FGPMMOPA6H z wbudowaną anteną aktywną, czujnik pola magnetycznego 10 typu Honeywell HMC5883L, czujnik przyspieszeń 11 typu AnalogDevices ADXL345, czujnik temperatury otoczenia 12 typu Dallas DS18B20, czujnik ciśnienia atmosferycznego 13 typu BOSCH BMP085 zintegrowany z czujnikiem temperatury wewnętrznej urządzenia 14 oraz nadajnik/odbiornik Bluetooth 15 typu Rayson BTM-112. Czujnik pola magnetycznego 10, czujnik ciśnienia atmosferycznego 13 i czujnik temperatury wewnętrznej tachimetru 14 połączone są z kontrolerem komunikacyjnym 8 za pomocą dwuprzewodowej magistrali danych I2C. Czujnik temperatury otoczenia 12 połączony jest z kontrolerem komunikacyjnym 8 za pomocą jednoprzewodowej magistrali danych 1-Wire. Odbiornik GNSS 9 oraz nadajnik/odbiornik komunikacji bezprzewodowej Bluetooth 15 połączone są, każdy niezależnie, z kontrolerem komunikacyjnym 8 za pomocą dwuprzewodowego interfejsu typu UART oraz linią sterowania zasilaniem modułu. Kontroler komunikacyjny 8 połączony jest z kontrolerem tachimetru 7 za pomocą dwuprzewodowego interfejsu typu UART - RS232. Ponadto odbiornik GNSS 9 poprzez wbudowaną antenę odbiera bezprzewodowo sygnał nadawany przez konstelację satelitów systemu NAVSTAR GPS oraz EGNOS, a nadajnik/odbiornik Bluetooth 15 poprzez dołączoną antenę wymienia bezprzewodowo informacje z komputerem osobistym wyposażonym w interfejs w tym standardzie. Przystawka rozbudowująca P jest połączona jest fizycznie z tachimetrem T w taki sposób, że antena odbiornika GNSS 9 znajduje się w niewielkiej odległości od środka geometrycznego tachimetru. Oś Z czujnika pola magnetycznego 10 pokrywa się z osią obrotu poziomego tachimetru, a jego obrót wokół tej osi sprzęgnięty jest z obrotem alidady tachimetru. Jedna z osi czujnika przyspieszeń 11 pokrywa się z osią obrotu poziomego tachimetru, a czujnik przyspieszeń 11 znajduje się w niewielkiej odległości od tej osi i jest on sztywno związany obudową tachimetru. Czujnik temperatury wewnętrznej 14 zlokalizowany jest wewnątrz obudowy tachimetru.A device using a standard T total station, the Kolida KTS-472R model, on which runs special software developed for the needs of this solution. This total station is connected to the P expansion module, containing the communication controller 8 in the form of a single-chip Atmega AVR ATxmega16A4 microcontroller and a number of interfaces and sensors measuring environmental parameters. The basic elements of the adapter are GNSS 9 GlobalTop FGPMMOPA6H receiver with built-in active antenna, 10 Honeywell HMC5883L magnetic field sensor, 11 AnalogDevices ADXL345 acceleration sensor, 12 Dallas DS18B20 ambient temperature sensor, 13 BOSCH BMP085 atmospheric pressure sensor integrated with internal temperature sensor devices 14 and a Bluetooth transceiver 15 of the Rayson BTM-112 type. The magnetic field sensor 10, the atmospheric pressure sensor 13 and the internal temperature sensor of the total station 14 are connected to the communication controller 8 via the two-wire I2C data bus. The ambient temperature sensor 12 is connected to the communication controller 8 via a single-wire 1-Wire data bus. The GNSS receiver 9 and the Bluetooth wireless communication transceiver 15 are each independently connected to the communication controller 8 via a two-wire UART interface and the module power supply control line. The communication controller 8 is connected to the total station controller 7 by means of a two-wire UART - RS232 interface. In addition, the GNSS receiver 9, through the built-in antenna, receives wirelessly the signal transmitted by the constellation of satellites of the NAVSTAR GPS and EGNOS system, and the Bluetooth transmitter / receiver 15, through the attached antenna, exchanges information wirelessly with a personal computer equipped with an interface in this standard. The extension adapter P is physically connected to the total station T in such a way that the antenna of the GNSS receiver 9 is located a short distance from the geometric center of the total station. The Z axis of the magnetic field sensor 10 coincides with the axis of horizontal rotation of the total station, and its rotation about this axis is coupled with the rotation of the station alidade. One of the axes of the acceleration sensor 11 coincides with the axis of horizontal rotation of the total station, and the acceleration sensor 11 is located a short distance from this axis and is rigidly connected with the total station housing. The internal temperature sensor 14 is located inside the casing of the total station.

Przykładowe urządzenie tworzy plan sytuacyjny, w ten sposób, że współrzędne rejestrowanych punktów w globalnym układzie odniesienia ustala się na podstawie lokalizacji i orientacji tachimetru ustalonych za pomocą odbiornika GNSS 9 oraz czujnika pola magnetycznego 10. Zmiany położeniaAn exemplary device creates a site plan in such a way that the coordinates of the recorded points in the global reference system are determined on the basis of the location and orientation of the total station determined by the GNSS 9 receiver and the magnetic field sensor 10. Position changes

PL 224 480 B1 tachimetru T wykrywa się za pomocą czujnika przyspieszeń 11 lub odbiornika GNSS 9. Wykryta zmiana położenia automatycznie wywołuje procedurę nawiązania nowego stanowiska, w ramach której wylicza się lokalizację i orientację nowego stanowiska poprzez powtórny pomiar dwóch wcześniej zmierzonych i zarejestrowanych punktów. Po czym wyliczoną lokalizację i orientację nowego stanowiska weryfikuje się za pomocą odbiornika GNSS 9 i czujnika pola magnetycznego 10. Alternatywnie, lokalizacja i orientacja nowego stanowiska wyznaczona jest wyłącznie za pomocą odbiornika GNSS 9 i czujnika pola magnetycznego 10. Za pomocą czujników określa się temperaturę otoczenia i wewnętrzną tachimetru. Wartość różnicy tych temperatur automatycznie decyduje o możliwości rozpoczęcia pomiarów. Do wyznaczenia odległości za pomocą dalmierza laserowego 1 wykorzystuje się aktualną temperaturę otoczenia i ciśnienie atmosferyczne ustalone za pomocą czujników dołączonych do tachimetru. Sterownie tachimetrem i odczyt danych odbywa się poprzez łącze bezprzewodowe Bluetooth 15.The positioning of the total station T is detected by the acceleration sensor 11 or the GNSS receiver 9. The detected change in position automatically triggers the procedure for establishing a new station, in which the location and orientation of a new station are calculated by repeating the measurement of two previously measured and recorded points. Then the calculated location and orientation of the new station are verified with the GNSS receiver 9 and the magnetic field sensor 10. Alternatively, the location and orientation of the new station is determined solely with the GNSS receiver 9 and the magnetic field sensor 10. The ambient temperature and the sensor 10 are determined by the sensors. internal station. The value of the difference of these temperatures automatically determines whether the measurements can be started. To determine the distance by means of the laser rangefinder 1, the current ambient temperature and the atmospheric pressure determined by sensors connected to the total station are used. The total station is controlled and data read out via the Bluetooth 15 wireless link.

Poniżej opisano szczegółowo działanie przykładowego rozwiązania.The operation of the example solution is described in detail below.

- Ustalenie globalnej lokalizacji i orientacji stanowiska pomiarowego- Establishing the global location and orientation of the measuring station

Po wybraniu odpowiedniego stanowiska pomiarowego użytkownik rozstawia tachimetr i włącza jego zasilanie. Po włączeniu kontroler tachimetru 7, działając pod kontrolą specjalizowanego oprogramowania, wysyła do kontrolera komunikacyjnego 8 polecenie aktywacji odbiornika GNSS. Po odebraniu tego polecenia kontroler komunikacyjny 8 załącza zasilanie odbiornika GNSS 9 i oczekuje na ustalenie przez niego lokalizacji (fix). Od momentu uzyskania lokalizacji (fix) odbiornik GNSS 9 w regularnych odstępach czasu poprzez interfejs UART wysyła do kontrolera komunikacyjnego 8 komunikaty zawierające m.in. aktualną pozycję i dane określające jakość jej wyznaczenia. Po otrzymaniu każdego z tych komunikatów kontroler komunikacyjny 8 przeredagowuje jego treść i przesyła do kontrolera tachimetru 7. Kontroler tachimetru 7 przechowuje informacje o położeniu instrumentu, czyli lokalizacji stanowiska pomiarowego w globalnym układzie odniesienia. Jeżeli otrzymana w pierwszym komunikacie lokalizacja, z dokładnością do przyjętego błędu pomiaru, pokrywa się z zarejestrowaną podczas poprzedniej sesji pracy lokalizacją stanowiska pomiarowego kontroler tachimetru 7 inicjuje otwarcie pliku rejestracji danych wykorzystywanego w poprzedniej sesji. Jeżeli położenie różni się w znaczący sposób - inicjowany jest proces utworzenia nowego pliku danych zapisywanego w pamięci wewnętrznej kontrolera 7 lub karcie pamięci podłączonej do czytnika kart SD 6.After selecting the appropriate measuring station, the user sets up the total station and turns on its power supply. After switching on, the total station controller 7, operating under the control of specialized software, sends a command to the communication controller 8 to activate the GNSS receiver. Upon receipt of this command, the communication controller 8 energizes the GNSS receiver 9 and waits for it to obtain a fix. From the moment of obtaining the location (fix), the GNSS 9 receiver at regular intervals via the UART interface sends 8 messages to the communication controller, including the current position and data determining the quality of its determination. After receiving each of these messages, the communication controller 8 edits its content and sends it to the total station controller 7. The station controller 7 stores information about the position of the instrument, i.e. the location of the measuring station in the global reference frame. If the location received in the first message coincides with the location of the measuring station recorded during the previous work session, the station controller 7 initiates the opening of the data registration file used in the previous session. If the location differs significantly - the process of creating a new data file is initiated, saved in the internal memory of the controller 7 or a memory card connected to the SD card reader 6.

W trakcie dalszej pracy, w zadanych odstępach czasu kontroler tachimetru 7 otrzymuje kolejne komunikaty lokalizacyjne od odbiornika GNSS 9 poprzez kontroler komunikacyjny 8, a dane lokalizacyjne zawarte w tych komunikatach porównywane są z wcześniej zarejestrowaną lokalizacją. Jeżeli, otrzymana w ten sposób, nowa lokalizacja nie różni się znacząco (z dokładnością do przyjętego błędu pomiaru) od poprzedniej - aktualna lokalizacja stanowiska pomiarowego jest uaktualniana poprzez ważone uśrednienie z poprzednich pomiarów i ostatniego. Uzyskana w ten sposób aktualna pozycja stanowiska pomiarowego zapisywana jest w aktualnie otwartym pliku danych. Jeżeli zaś nowa pozycja różni się znacząco od wcześniej zarejestrowanej - kontroler tachimetru 7 inicjuje procedurę zmiany stanowiska pomiarowego.In the course of further operation, at predetermined intervals, the total station controller 7 receives further location messages from the GNSS receiver 9 via the communication controller 8, and the location data contained in these messages is compared with the previously registered location. If, thus obtained, the new location does not differ significantly (with the accuracy of the measurement error adopted) from the previous one - the current location of the measurement station is updated by a weighted averaging from the previous measurements and the last one. The current position of the test station obtained in this way is saved in the currently open data file. If the new position differs significantly from the previously recorded one - the total station controller 7 initiates the procedure of changing the measuring station.

Niezależnie od wyżej wymienionego, kontroler tachimetru 7, po włączeniu wysyła do kontrolera komunikacyjnego 8 polecenie kalibracji czujnika pola magnetycznego oraz wyświetla na ekranie LCD 4 stosowny komunikat informujący użytkownika o konieczności kalibracji czujnika magnetycznego, które wymaga za strony użytkownika obrócenia instrumentu co najmniej o pełny obrót wokół osi pionowej. Po odebraniu tego polecenia kontroler komunikacyjny 7 aktywuje działanie czujnika pola magnetycznego 10 i od tego momentu, w regularnych, krótkich odstępach czasu odpytuje czujnik magnetyczny 10 o aktualną wartość natężania pola, którą to, po odebraniu komunikatu z czujnika 10 zapisuje w swojej wewnętrznej pamięci. Po wykryciu zakończenia sekwencji kalibracji kontroler komunikacyjny 8 określa aktualną orientację względem kierunku północy magnetycznej i przekazuje tą wartość w postaci komunikatu do kontrolera tachimetru 7. Na podstawie odebranego komunikatu oraz aktualnego kierunku lokalnego odczytanego z enkodera kierunku poziomego 2 oraz znanej wartości kąta deklinacji kontroler tachimetru 7 wyznacza korelację pomiędzy lokalnym kierunkiem a kierunkiem północy geograficznej. Uzyskana wartość zapisywana jest do aktualnego pliku danych. Po wykonaniu tej procedury kontroler tachimetru 7 może wysłać do kontrolera komunikacyjnego 8 polecenie wyłączenia zasilania czujnika magnetycznego 10 dla oszczędności energii. Procedura jest powtarzana po ewentualnej zmianie stanowiska pomiarowego.Regardless of the above-mentioned, the total station controller 7, after switching on, sends a command to calibrate the magnetic field sensor to the communication controller 8 and displays an appropriate message on the LCD screen 4 informing the user about the need to calibrate the magnetic sensor, which requires the user to turn the instrument at least a full turn around vertical axis. Upon receipt of this command, the communication controller 7 activates the operation of the magnetic field sensor 10, and thereafter, at regular short intervals, it polls the magnetic sensor 10 for the current field strength value, which it stores in its internal memory after receiving a message from the sensor 10. After detecting the end of the calibration sequence, the communication controller 8 determines the current orientation with respect to the direction of magnetic north and transmits this value in the form of a message to the total station controller 7. Based on the received message and the current local direction read from the encoder of the horizontal direction 2 and the known value of the declination angle, the total station controller 7 determines correlation between the local heading and the heading of geographic north. The obtained value is written to the current data file. After this procedure is performed, the total station controller 7 can send a command to the communication controller 8 to turn off the power supply of the magnetic sensor 10 to save energy. The procedure is repeated after a possible change of the measuring station.

PL 224 480 B1PL 224 480 B1

- Akwizycja parametrów środowiskowych- Acquisition of environmental parameters

Niezależnie od w/w kontroler komunikacyjny 8 po włączeniu zasilania aktywuje procedurę pomiaru czynników środowiskowych poprzez aktywację czujnika temperatury zewnętrznej 12, czujnika ciśnienia atmosferycznego 13 oraz czujnika temperatury wewnętrznej 14 wysyłając odpowiednie komunikaty po magistralach danych oraz inicjuje wewnętrzną procedurę odczytu wartości z tych czujników. Po odczytaniu poprawnej wartości z obydwu czujników temperatury porównuje je. Jeżeli różnica przekracza założoną z góry wartość, w jedną lub druga stronę, przekazuje odpowiedni komunikat do kontrolera tachimetru 7. Po odebraniu takiego komunikatu kontroler tachimetru 7 wyświetla na ekranie LCD 4 komunikat informujący użytkownika o konieczności wstrzymania się z wykonywaniem pomiaru aż do wyrównania się wewnętrznej i zewnętrznej temperatury oraz blokuje możliwość wykonania pomiaru. Pomiar temperatury jest kontynuowany przez kontroler komunikacyjny 8 z założoną częstotliwością. W momencie, gdy temperatury przestaną różnić się o założoną wartość, kontroler komunikacyjny 8 wysyła do kontrolera tachimetru 7 komunikat zawierający wartości temperatury zewnętrznej oraz ciśnienia. Kontroler tachimetru 7 zapisuje te wartości w aktualnym pliku danych oraz wykorzystuje je do wyznaczania odległości za pomocą dalmierza laserowego 1 oraz odblokowuje możliwość wykonywania pomiarów przez użytkownika. Od tego momentu kontroler komunikacyjny 8 może dezakt ywować działanie czujników temperatury otoczenia 12, ciśnienia atmosferycznego 13 i temperatury wewnętrznej 14 w celu oszczędności energii. W trakcie dalszej pracy kontroler komunikacyjny 8 w regularnych odstępach czasu powtarza procedurę odczytu parametrów środowiskowych i przekazuje uzyskane wartości w postaci komunikatu do kontrolera tachimetru 7.Regardless of the aforementioned communication controller 8, after turning on the power, it activates the procedure of measuring the environmental factors by activating the external temperature sensor 12, the atmospheric pressure sensor 13 and the internal temperature sensor 14, sending appropriate messages on the data buses and initiating the internal procedure of reading the values from these sensors. After reading the correct value from both temperature sensors, it compares them. If the difference exceeds a predetermined value, in one direction or the other, it transmits an appropriate message to the total station controller 7. After receiving such a message, the total station controller 7 displays a message on the LCD screen 4 informing the user to suspend the measurement until the internal level is equalized and external temperature and blocks the possibility of taking the measurement. The temperature measurement is continued by the communication controller 8 with the predetermined frequency. When the temperatures no longer differ by a predetermined value, the communication controller 8 sends a message to the total station controller 7 containing the values of the outside temperature and pressure. The total station controller 7 stores these values in the current data file and uses them for distance determination with the laser rangefinder 1 and enables the user to perform measurements. From then on, the communication controller 8 can deactivate the operation of the sensors for ambient temperature 12, atmospheric pressure 13 and internal temperature 14 in order to save energy. In the course of further operation, the communication controller 8 at regular intervals repeats the procedure of reading the environmental parameters and transmits the obtained values in the form of a message to the total station controller 7.

- Kontrola zmiany stanowiska pomiarowego- Control of the change of the measuring station

Niezależnie od w/w kontroler komunikacyjny 8 po włączeniu zasilania aktywuje działanie czujnika przyspieszeń 11 poprzez wysłanie sekwencji komunikatów po magistrali danych. W r egularnych odstępach czasu odczytuje jego wskazania. Jeżeli chwilowa wartość składowej pionowej przyspieszenia różni się znacząco od wartości stałej przyspieszenia ziemskiego lub wystąpi zn acząca składowa pozioma przyspieszenia kontroler komunikacyjny 8 wysyła komunikat do kontrolera tachimetru 7. Po odebraniu takiego komunikatu kontroler tachimetru 7 wyświetli odpowiednią informację na ekranie LCD 4 sugerując użytkownikowi konieczność rozpoczęcia procedury zmi any stanowiska pomiarowego.Regardless of the aforementioned communication controller 8, after power-up, activates the operation of the acceleration sensor 11 by sending a sequence of messages on the data bus. He reads his readings at regular intervals. If the instantaneous value of the vertical component of acceleration differs significantly from the value of the gravitational acceleration constant, or there is a significant horizontal component of acceleration, the communication controller 8 sends a message to the total station controller 7. After receiving such a message, the total station controller 7 will display the relevant information on the LCD screen 4, suggesting to the user to start the procedure changes to the measuring station.

- Pomiar i rejestracja punktów terenowych- Measurement and registration of field points

W trakcie pracy osoba obsługująca tachimetr T celuje lunetą instrumentu w kolejne punkty ter enowe, które mają być zarejestrowane i poprzez klawiaturę alfanumeryczną 5 uruchamia procedurę pomiaru odległości, obliczenia współrzędnych i zapisu. Kontroler tachimetru 7 odczytuje odległość do wskazywanego punktu z dalmierza laserowego 1 oraz dwa kierunki określające jego położenie z enkoderów kierunku poziomego 2 i pionowego 3. Wartości odczytane z tych elementów stanowią współrzędne sferyczne jednoznacznie wyznaczające położenie wskazywanego punktu w lokalnym układzie współrzędnych związanym ze stanowiskiem pomiaru. Współrzędne te są zapisywane do aktualnego pliku roboczego. Następnie są one przeliczane do lokalnego układu kartezjańskiego (X, Y, Z), którego środek znajduje się w środku geometrycznym tachimetru lub wcześniej wskazanym przez użytkownika, dowolnym spośród zarejestrowanych punktów, oś X ma kierunek przypadkowy lub przebiega przez wcześniej wskazany przez użytkownika, dowolny spośród zarejestrowanych punktów, a oś Z pokrywa się z linią pionu. Następnie może zostać wykonana transformacja współrzędnych z lokalnego układu (X, Y, Z) do globalnego układu odniesienia (B, L, H) w oparciu o wyznaczoną wcześniej poz ycję geograficzną z odbiornika GNSS 9 oraz orientację kierunku północy geograficznej pozyskaną za pomocą czujnika magnetycznego 10. Współrzędne punktu w postaci sferycznej, kartezjańskiej loka lnej lub globalnej są prezentowane użytkownikowi na ekranie LCD 4 w formie numerycznej lub graficznej, jako lokalizacja punktu na tworzonym szkicu.In the course of work, the operator of the total station T points the telescope of the instrument at the successive time points that are to be registered and, using the alphanumeric keyboard 5, starts the procedure for measuring the distance, calculating coordinates and recording. The total station controller 7 reads the distance to the indicated point from the laser rangefinder 1 and two directions defining its position from the encoders of the horizontal 2 and vertical direction 3. The values read from these elements are spherical coordinates unambiguously defining the position of the indicated point in the local coordinate system associated with the measuring station. These coordinates are saved in the current work file. Then they are converted to the local Cartesian system (X, Y, Z), the center of which is in the geometric center of the tachymeter or previously selected by the user, any of the recorded points, the X axis has a random direction or runs through any of the previously indicated by the user recorded points, and the Z axis coincides with the plumb line. Then, the transformation of coordinates from the local system (X, Y, Z) to the global reference system (B, L, H) based on the previously determined geographic position from the GNSS receiver 9 and the orientation of the geographic north direction obtained by the magnetic sensor 10 The coordinates of a point in spherical, local or global Cartesian form are presented to the user on the LCD screen 4 in numerical or graphical form as the location of the point on the sketch being created.

- Zmiana stanowiska pomiarowego- Changing the measuring station

Procedura zmiany stanowiska pomiarowego może być zainicjowana we wcześniej opisany sposób lub bezpośrednio przez użytkownika za pomocą klawiatury 5 lub ekranu dotykowego 4. Procedura nawiązania nowego stanowiska prowadzona jest przez kontroler tachimetru 7 w interakcji z użytkownikiem poprzez ekran LCD 4 oraz klawiaturę 5. W ramach procedury użytkownik wybiera dwa spośród wcześniej zarejestrowanych punktów terenowych i powtarza pomiar ich lokalizacji z nowego stanowiska. Po wykonaniu powtórnego pomiaru położenia tych punktów kontroler tachimetru 7 wyznacza lokalizację i orientację nowego stanowiska pomiarowego względem wcześniej przyjętego układu odniesienia. Po ustaleniu nowej lokalizacji inicjowana jest procedura pozyskania nowej pozycji globalnej,The procedure of changing the measurement station can be initiated in the previously described way or directly by the user using the keyboard 5 or the touch screen 4. The procedure of establishing a new station is carried out by the total station controller 7 in interaction with the user through the LCD screen 4 and the keyboard 5. As part of the procedure, the user selects two of the previously recorded field points and repeats the measurement of their location from the new position. After repeated measurement of the position of these points, the total station controller 7 determines the location and orientation of the new measuring station in relation to the previously adopted reference system. After determining the new location, the procedure of acquiring a new global position is initiated,

PL 224 480 B1 jak opisano wcześniej. Po uzyskaniu tych wielkości weryfikowana jest ich zgodność z wcześniej wyliczoną nową lokalizacją i orientacją stanowiska. Jeżeli kontroler tachimetru 7 stwierdzi rozbieżność przekraczającą dopuszczalną wartość wówczas sygnalizowany jest błąd na ekranie LCD 4 oraz cała procedura zmiany stanowiska rozpoczynana jest od początku.PL 224 480 B1 as previously described. After obtaining these values, their compliance with the previously calculated new location and orientation of the station is verified. If the total station controller 7 detects a discrepancy exceeding the permissible value, an error is signaled on the LCD screen 4 and the whole procedure of changing the station is started from the beginning.

Jeżeli nie ma możliwości powtórnego pomiaru dwóch spośród zarejestrowanych wcześniej punktów dopuszczalna jest uproszczona procedura wyznaczenia lokalizacji i orientacji nowego stanowiska pomiarowego opierająca się jedynie na informacji uzyskanej z odbiornika GNSS 9 oraz orientacji z czujnika magnetycznego 10 lub procedura pośrednia opierająca się na powtórnym pomiarze tylko jednego z wcześniej zarejestrowanych punktów oraz lokalizacji GNSS i orientacji magnetycznej.If it is not possible to re-measure two of the previously recorded points, a simplified procedure for determining the location and orientation of a new measuring station is allowed, based only on the information obtained from the GNSS receiver 9 and the orientation from the magnetic sensor 10 or an indirect procedure based on re-measurement of only one of the previously recorded recorded points and GNSS locations and magnetic orientation.

- Wykorzystanie zdjęć- Use of photos

Na miejscu zdarzenia wykonywane są zdjęcia w taki sposób, aby na każdym można było zide ntyfikować, co najmniej cztery punkty leżące na jednej płaszczyźnie, zmierzone i zarejestrowane za pomocą tachimetru. Na etapie opracowywania danych wykonywana jest rektyfikacja każdego z tych zdjęć za pomocą przekształcenia rzutowego, którego parametry wyznaczane są w oparciu o zidentyfikowane punkty, których położenie zostało wcześniej wyliczone. Uzyskane w ten sposób ortofotomapy umieszczane są na planie sytuacyjnym łącznie z zarejestrowanymi punktami.At the scene of the incident, photos are taken in such a way that each one can identify at least four points lying on one plane, measured and recorded with a total station. At the stage of data processing, each of these photos is rectified by means of a projective transformation, the parameters of which are determined based on the identified points, the location of which has been previously calculated. The orthophotos obtained in this way are placed on the situational plan together with the recorded points.

- Zdalna obsługa tachimetru- Remote control of the total station

W opisanym rozwiązaniu istnieje możliwość obsługi pomiarów za pośrednictwem komputera osobistego połączonego z tachimetrem za pośrednictwem przystawki poprzez łącze bezprzewodowe. Wykorzystany jest tutaj standard Bluetooth, w którego interfejs wyposażonych jest większość przenośnych komputerów.In the described solution, it is possible to operate the measurements via a personal computer connected to the total station via an adapter via a wireless connection. The Bluetooth standard is used here, with the interface of most portable computers.

Procedura inicjowana jest przez użytkownika za pomocą klawiatury 5 lub ekranu dotykowego 4. Kontroler tachimetru 7 wysyła komunikat aktywacji połączenia bezprzewodowego do kontrolera komunikacyjnego 8, który wysyła odpowiednie polecenia do nadajnika/odbiornika Bluetooth 15. Po nawiązaniu połączenia komputer osobisty przesyła do tachimetru polecenia m.in. rozpoczęcia pomiaru odległości a otrzymuje komunikaty o zmierzonej odległości z dalmierza 1, wartości odczytanych z enkoderów kąta 2 i 3. Kontroler komunikacyjny 8 pośredniczy w tej komunikacji dekodując polecenia związane z obsługą dołączonych do niego czujników środowiskowych z przystawki P.The procedure is initiated by the user using the keyboard 5 or the touch screen 4. Total station controller 7 sends a wireless activation message to the communication controller 8, which sends appropriate commands to the Bluetooth transmitter / receiver 15. After establishing the connection, the personal computer sends commands to the total station, among others . starting distance measurement, and receives messages about the measured distance from rangefinder 1, values read from angle encoders 2 and 3. The communication controller 8 mediates this communication by decoding commands related to the operation of environmental sensors connected to it from the P adapter.

Wykaz oznaczeńList of designations

1. Dalmierz laserowy1. Laser rangefinder

2. Enkoder kierunku poziomego2. Encoder of the horizontal direction

3. Enkoder kierunku pionowego3. Encoder of the vertical direction

4. Wyświetlacz LCD4. LCD display

5. Klawiatura alfanumeryczna5. Alphanumeric keyboard

6. Czytnik kart SD6. SD card reader

7. Kontroler tachimetru7. Total station controller

8. Kontroler komunikacyjny8. Communication controller

9. Odbiornik GNSS9. GNSS receiver

10. Czujnik pola magnetycznego10. Magnetic field sensor

11. Czujnik przyspieszeń11. Acceleration sensor

12. Czujnik ciśnienia atmosferycznego12. Atmospheric pressure sensor

13. Czujnik temperatury wewnętrznej13. Internal temperature sensor

14. Czujnik temperatury otoczenia14. Ambient temperature sensor

15. Nadajnik/odbiornik komunikacji bezprzewodowej15. Wireless transmitter / receiver

Claims

1. The method of creating situational plans with the use of a total station, characterized in that the coordinates of the recorded points are determined in a global reference system on the basis of the location and orientation of the measuring station determined by the GNSS receiver and the magnetic field sensor, while possible changes in the position of the total station are detected by the sensor acceleration or GNSS receiver and thus triggers the procedure of establishing a new station, in which the location and orientation of a new station are calculated by re-measuring two previously measured and recorded points, after which the calculated location and orientation of the new station is verified by the receiver GNSS and magnetic field sensor, or the location and orientation of a new station shall only be determined by the GNSS receiver and magnetic field sensor.

2. A method for creating site plans, according to claim The method of claim 1, characterized in that by means of sensors the difference between the ambient temperature and the temperature inside the total station is determined, and this difference automatically determines the possibility of starting the measurements.

3. A method for creating site plans, according to claim The method of claim 1, characterized in that the current ambient temperature and atmospheric pressure determined by sensors connected to the total station are used to determine the distance by means of a laser rangefinder.

4. A method of creating site plans, according to claim The method of claim 1, wherein the field details are captured by transforming photos, based on the fit points measured with a total station, into orthophotos.

A method for creating site plans, according to claim 1, characterized in that the control of the total station and the reading of the data is performed via a wireless link.

6. A device for creating situational plans using a standard total station, characterized in that it has an extension adapter (P) containing a communication controller (8) connected to the total station controller (7) and a magnetic field sensor (10) and / or an acceleration sensor (11) and each of the sensors is connected to a communication controller (8) via a data and control link.

A site plan device as claimed in claim 1; The method of claim 6, characterized in that a GNSS receiver (9) is connected to the communication controller.

A site plan device as claimed in claim 1; 6. The method of claim 6, characterized in that an ambient temperature sensor (12) is connected to the communication controller.

A site plan device as claimed in claim 1; 6. The apparatus of claim 6, characterized in that an atmospheric pressure sensor (13) is connected to the communication controller.

A site plan device as claimed in claim 1. 6. The device according to claim 6, characterized in that an internal temperature sensor of the total station (14) is connected to the communication controller.

A site plan device as claimed in claim 1; The device of claim 6, characterized in that the component connected to the communication controller (8) is a wireless communication transmitter / receiver (15).