SE418995B - Kartnavigationssystem - Google Patents

Description

790'?92¿s-0 karta. Denna karta kan alltså vara kompletterad med senast kända data av intresse för flygföraren såsom fientliga gruppe- ringar m m. Av den aktuella kartan framställs så en diabild, vilken, eftersom kraven på lagringsbeständighet kan hållas låg, kan snabbframkallas med enkla medel. Fotograferingen av -den aktuella kartan sker som redan omnämnts med en vanlig kamera varvid man endast måste tillse att kamerans axel är något så när vinkelrät mot kartan och att skärpa- och exponeringsinställningen blir korrekt. Fotograferingsavstândet är däremot valfritt förut- satt att man får med en tillräckligt stor del av kartan på den färdiga bilden. Omedelbart före start placeras den erhållna dia- bilden i bildmagasinet till enkartbildsprojektor vilken på en bildskärm alstrar en bild av kartan på bekvämt läsavstånd för flygföraren respektive navigatören. Bildskärmen uppvisar ett hårkors där en fixpunkt representerar flygplanets (luftfar- kostens) läge och en kurslinje planets kurs. Med hjälp av en kontrollenhet inställes nu en punkt på kartan, vars geografiska koordinater är kända, direkt under nämnda' fixpunkt. En med kontrollenheten och 'bildsprojektor förbunden räkneenhet av- läser nu denna kartpunkts bildkoordinater samtidigt som den via kontrollenheten meddelar samma punkts geografiska koordinater (longitud och latitud). På samma sätt förfares med minst ytter- ligare en punkt i samma bild. Ur dessa data beräkna så räkneen- heten den aktuella bildskalan. I räkneenheten kan även lagras för dessa beräkningar relevant informatkn1angående vid uppgöran- det av den ursprungliga kartan använd kartprojektion m m.

Sedan kartprojektorn nollställts med utgångspunkt från start- punkt och dito kurs är systemet enligt uppfinningen färdigt att ta över. Under flygningen beräknar räkneenheten kontinuerligt flygplanets kurs och fart relativt marken samt beordrar med ut- gångspunkt från dessa data en kontinuerlig förskjutning av kart- bilden så att fixpunkt och kurslinje stämmer med beräknat värde.

För detta ändamål tillförs räkneenheten via en indataenhet alla tillgängliga flygdata.

Skulle föraren vid direkt markkontakt kunna iaktta smärre fel mellan av kartindikatorn visat läge och verkligt läge över mar- ken kan systemet kontinuerligt korrigeras genom att kartbilden förskjutes till rätt läge. Räkneenheten är därvid så programme- rad att densamma vid fortsatta beräkningar tar hänsyn till tidi- 790792lr-0 gare fel genom att införa en korrektionsfaktor. För varje korrigering stor eller liten ökar alltså systemets noggrannhet.

Skulle felaktiga korrigeringar göras av misstag gör räkneenhetens minne det möjligt att återgå till tidigare okorrigerat läge.

Därvid elimineras även vid den felaktiga rättningen införda korrigeringsfaktorer.

Kartbildsprojektorns bildmagasin kan innehålla flera olika bilder av olika skala och det är även tänkbart att utnyttja bilder eller kartor med olika skala längs olika axlar men då krävs ett därtill avpassat antal kända punkter för att möjliggöra för räkneenheten att beräkna de för dess fortsatta arbete nödvändiga skalfaktorer- na. Då bildmagasin innehållande flera olikalärtbilder utnyttjas kan dessa med fördel vara av olika skala t ex översiktskarta för anflygningen och en detaljkarta över aktuellt målområde.

Skalberäkningar för respektive bild sker på tidigare beskrivet sätt. Växling mellan de olika bilderna kan antingen ske manuellt eller överlåtas till räkneenheten som i så fall programmeras så att den byter till nästa bild så snart denna har tillräcklig täckning.

Eftersom det är önskvärt att ha tillgång till en större kartarea framför planet än efter detsamma är den fixpunkt som represente- rar flygplanet excentriskt placerad på kartbildindikatorns bild- skärm. För att uppnå detta resultat i ett optiskt system har vi valt att utnyttja en kartbildsprojektor som alstrar en bild med sin optiska axel i den punkt som respresenterar flygplanet. Räk- neenheten förskjuter kontinuerligt den aktuella diabilden så att detta läge ständigt gäller. Den av kartbildsprojektorn alstrade bilden är nu anordnad att täcka en större area än bildskärmen.

Mellan kartbildsprojektorn och bildskärmen har vidare anordnats ett roterbart prisma med vars hjälp bilden kan vridas omkring sin axel vilken alltså sammanfaller med bildskärmens fixpunkt.

Räkneenheten styr nu prismats vridning så att bildskärmens kurs- linje och flygplanets flygriktning ständigt sammanfaller. Därvid kommer endast en del av den av kartbildsprojektorn avbildade kartarean att avbildas på bildskärmen. övriga delar skärmas bort.

Detta arrangemang medger att en korrektkartbild ständigt visas på bildskärmen även då det aktuella luftfartyget som t ex kan 7907924-0 vara en helikopter vänder helt om utan att förflytta sig relativt jordytan.

I anordningen enligt uppfinningen ingående mikroelektronik och hur räkneenheten rent tekniskt utformats och programmerats ingår ej i själva uppfinningen och kommer därför ej att diskuteras när- mare i detta sammanhang. Detsamma gäller de kartdata som till- förs räkneenheten för att tjäna som bakgrund för dess beräk- ningar. Dessa data skulle med ett ord kunna definieras som kart- matematik eftersom det är samma formler som ufinyttjas som när man framställer de kartor som utnyttjas för navigationssystemet enligt uppfinningen.

Ytterligare data vilka tillförs räkneenheten och vilka är av stor vikt för det slutliga resultatet utan att i sig ingå i uppfinningen är samtliga tillgängliga flygdata angående kurs, hastighet, flyghöjd m m. Dessa data kan variera med hänsyn till vilka övriga givare som finns tillgängliga. Ju fler data som finns tillgängligamed desto större noggrannhet kan naturligtvis föreliggande navigationssystem arbeta.

Kartnavigationssystemet enligt uppfinningen har definierats i de efterföljande patentkraven och skall nu något ytterligare beskrivas i samband med bifogade figurer.

Figur 1 visar ett förenklat blockdiagram av kartnavigations- systemet enligt uppfinningen.

Figur 2 visar en funktionsskiss över kartbildspndjektorn medan Figur 3 visar hur man erhåller den excentriskt placerade fix- punkten i ett optiskt centrerat system av här aktuell typ.

De i blockdiagrammet enligt figur 1 ingående enheterna framgår av figuren. Givetvis kan och måste dessa enheter brytas upp i flera delenheter vid konstruerandet men idëmässigt torde detta blockdiagram ge en god bild av systemets generella uppbyggnad. 7907924-0 Den på figur 2 generellt visade kartbildsprojektorn innefattar två bildmagasin A och B. För vart och ett magasin anordnade pro- jektionslampor 1 och 2 med tillhörande kondensorer. I föreliggande fall aktuell bildyta 3 i kasetten A speglas av den för kassett- växling vridbara spegeln 4 in i kartbildsprojektorns objektiv 5.

Istället för kassettväxling medelst en vridbar spegel kan skjutbara kassetter innefattande flera efter varandra anordnade bilder utnytt- jas. Det väsentliga är att kassetten erbjuder stabila bildkoordina- ter, d v s bilden får ej förskjutas relativt använt bildkoordinat- system sedan bildmagasinet laddats, kartskalan beräknats och start- punkten ställts in.

Den på bilden ej medtagana räkneenheten eller datorenheten styr bildmagasinen via förskjutningsorganen 6 så att flygplanets be- räknade läge på kartan alltid ligger i centrum på den belysta ytan 3. Mellan kartbildprojektorns objektiv 5 och ett omedelbart före kartbildsindikatorns bildskärm 7 anordnad projektionslins- system 8 finns ett roterbart av räkneenheten (datorenheten) styrt prismasystem 9 som vrider den i objektivet 5 ahstráfle bilden så att den på bildskärmen 7 alstrade bilden alltid får sin kursaxel identisk med bildskärmens 7 kursaxel 10. De delar av den ursprung- liga bilden som därvid faller utanför bildskärmen skärmas av.

Bildskärmens fixpunkt markeras av skärningen mellan kursaxeln 10 och en vinkelrätt mot densamma anordnad lägesmarkeringslinje 11 hänvisningssiffra 12 markerar bildskärmens slutlins 12.

Figur 3 visar vid två olika färdriktningar hur den slutgiltiga bildens läge respektive avskärmad del av den belysta ytan 3 i figur 2 varierar.

Naturligtvis kan kartnavigationssystemet enligt uppfinningen ut- nyttjas även för andra typer av fortskaffningsmedel än flygplan (luftfartyg) men det torde i första hand bli aktuellt för detta ändamål.

Ovan beskrivna system för vridning av den på bildskärmen visade bilden kring en excentriskt placerad axel kan ersättas av en vridning av bilden omkring bildcentrum kombinerat med en koordi- nattransformation (förskjutning av bilden längs dess x och y- axel) så att vridningen synes ske omkring den excentriskt place- rade punkt som markerar flygplanets läge på kartbilden. Bakgrunds- 7907924-0 data för en dylik koordinattransformation kan inlagras i datorenheten. Fördelen med detta senare förfarande är att ingen del av bilden i så fall behöver skärmas av. Den erhållna bilden blir alltså ljusstarkare.

Claims (10)

7907924-0 \J PATENTKRAV

1. Kartnavigationssystem för luftfartyg (flygplan) inne- fattande_en kartpositionsindikator, vilken med en inbyggd kart- bildsprojektor på en bildskärm visar en i förhållande till far- tygets rörelse över jordytan rörlig kartbild där fartygets läge och rörelseriktning representeras av en fixpunkt respektive kurs- linje på bildskärmen, en med kartpositionsindikatorn sammankopp-- lad räkneenhet, (datorenhet) vilken under hänsyniagande till aktu- ell bildskala på den rörliga kartbildenlmed utgångspunkt från till- gänglig flygdata såsom fartygets kurs, hastighet reltivt jordytan m ml vilka kontinuerligt tillförs räkneenheten (datorenheten) via en indataenhet, omräknar dessa data till motsvarande rörelse på kartbilden samt kontinuerligt beordrar motsvarande förskjutning av kartbilden från ett på förhand via en med indataenheten förbunden kontrollenhet inställt startläge med fixpunkt och kurslinje korrekt inställda i förhållande till kartbilden så att fixpunkt och kurs- linje i varje särskilt tillfälle representerar fartygets verkliga läge och kurs k ä n n e t e c k n a t därav att den av kart- bildsprojektorn visade kartbilden härrör från en diabild av en karta i valfri skala och att räkneenheten (datorenheten) är pro- grammerad att basera sina beräkningar för kartbildens förskjutning över bildskärmen på en kartskaleberäkning som den själv utför sedan den via med indataenheten sammankopplad kontrollenhet informerats om det geografiska läget (longitud och latitud) för minsttvåpunk- ter påkartbïlden vars bildkoordinater den själv känner av.

2. Kartnavigationssystem enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t därav att räkneenheten (datorenheten) informeras om de geografiska koordinaterna för de punkter på kartbilden som den skall använda för skalberäkningen genom att kartbilden medelst kontrollenheten förskjutes så att kartpositionsindikatorns fixpunkt i tur och ord- ning befinner sig över respektive punkt och att räkneenheten i sam- band därmed via kontrollenheten informeras om punktens geografiska koordinater samtidigt som den själv avkänner punktens koordinater i kartbilden. 7907924-0

3. Kartnavigationssystem enligt krav 1 eller 2 k ä n n e - t e c k n a t därav att räkneenheten (datorenheten) i varje särskilt fall kan informeras om en felvisning på bildskärmen genom att kartbilden medelst kontrollenheten förskjutes till korrekt läge för fixpunkten och att räkneenheten (datorenheten) är pro- grammerad att vid sina följande beräkningar ta hänsyn till den eller de avvikelser som förorsakat den tidigare felvisningen.

4. Kartnavigationssystem enligt krav 3 k ä n n e t e c k - n a t därav att räkneenheten (datorenheten) är försedd med en minnesenhet som tillåter återgång till det kartbildsläge som gällde före en korrigering av en förmodad felvisning och att samtidigt i räkneenheten (datorenheten) vid den tidigare korri- geringen inmatade korrigeringsfaktorer kan elimineras vid efter- följande beräkningar.

5. Kartnavigationssystem enligt krav 4 k ä n n e t e c k - n a t därav att räkneenheten (datorenheten) är programmerad att ta hänsyn till olika kartskala längs kartbildens X-respektive y- axel.

6. Kartnavigationssystem enligt något av föregående krav k ä n nfe t e c k n a t därav att kartbildsprojektorn är an- ordnad att laddas med flera växelbara diabilder av olika skala och att räkneenheten (datorenheten) informeras om dessa bilders skala med utgångspunkt från minst två punkter i vardera bilden vilkas geografiska koordinater meddelas räkneenheten (datorenhe- ten) då respektive punkt är inställd under kartpositionsindikatorns fixpunkt.

7. Kartnavigationssystem enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t därav att kartpositionsindikatorns bild- skärm har den fixpunkt somrepresenterar fartyget så förskjuten från bildskärmens centrum att bildskärmen i den aktuella flygriktningen visar ett större kartomrâde än bakom nämnda fixpunkt.

8. Kartnavigationssystem enligt krav 7 k ä n n e t e c k - n a t därav att räkneenheten (datorenheten) ställer in kartdia~ bilden i förhållande till kartbildsprojektorn så att dennas optiska axel sammanfaller med fartygets på bilden beräknade läge och att 790792lr-0 ett mellan projektorn och bildskärmen anordnat av räkneenheten (datorenheten) i förhållande till fartygets kurs inställt vrid- bart prismasystem vidarebefordrar den del av den av projektorn alstrade bilden där fixpunkten får sitt korrekta excentriska läge till bildskärmen medan övriga delar av nämnda bilder skär- mas av.

9. Kartnavigationssystem enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t därav att kartbildsprojektorns bild- magasin laddas med snabbframkallade diabilder tagna strax före start av en operativ karta kompletterad med alla tillgängliga data och att dessa bilders kartskala beräknas av räkneenheten (datorenheten) med utgångspunkt från de geografiska koordinaterna för minst två punkter per bild som meddelas räkneenheten (dator- enheten) i samband med att nämnda punkter ställs in under kart- positionsindikatorns fixpunkt.

10. Kartnavigationssystem enligt krav 7 k ä n n e t e c k - n a t därav att kartbilden vid fordonets kursändirngar av räkne- enheten (datorenheten) vrides omkring bildcentrum samtidigt som denna beordrar den koordinattransformation (förskjutning längs bildens x- respektive y-axel) som krävs för att vridningen skall synas ske omkring den excentriskt placerade fixpunkten.