WO1998043108A1 - Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles - Google Patents

Abstract

Sistema de localización y control de objetos móviles en un espacio tridimensional. En el objeto controlado (E) hay un reloj preciso, un sensor de distancia vertical (P) a una superficie de referencia (S) y un dispositivo capaz de emitir en forma de ondas electromagnéticas la información de los dos anteriores. En el punto de control, que se halla en la superficie de referencia (S), se utilizan: una antena receptora direccional (A), un giroscopio, otro reloj preciso, sincronizado con el primero, y una unidad procesadora de datos (C). Comparando los datos de ambos relojes en función de la velocidad de propagación de las ondas en el medio donde se hallan inmersos, se obtiene la distancia que los separa (d). A partir de esa distancia (d), de la distancia vertical transmitida (P) y de la dirección de procedencia de las ondas (α), se determina la distancia horizontal (D) del objeto al punto de control. Utilizable para localizar buceadores desde barcos de apoyo.

Description

Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles

La presente invención se refiere a aquellos elementos que permiten determinar la posición en un espacio tridimensional, con respecto a un punto de referencia, de múltiples objetos distantes a éste, así como el conocimiento de una serie de características individuales de los mismos para su control. Más concretamente, va encaminado al conocimiento de la posición y condiciones propias de uno o varios objetivos dotados respectivamente de una serie de sensores particulares, cuya información se transfiera, desde emisores individuales de distinta frecuencia, a un procesador central para el posterior control y coordinación de actividades desde el punto de referencia.

La investigación previa no ha determinado la existencia de ningún sistema similar al propuesto.

Sistema de la presente invención viene dotado de una serie de elementos electrónicos y mecánicos que permiten la obtención de los parámetros necesarios, la transmisión de los mismos a la unidad central, su procesamiento y evaluación y, en su caso, la respuesta adecuada a los problemas planteados para una mayor coordinación y seguridad. La comprensión del mismo será más simple si nos referimos un ejemplo práctico:

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Supongamos el caso de un buceador (E) inmerso en el mar y un barco de apoyo (B) sobre la superficie (S) desde donde se pretende controlar la posición y una serie de factores que afectan al primero, tal y como corresponde a la figura 1; como puede observarse en la figura 2, aquél va dotado de una serie de sensores que son: un profündímetro (1) y un reloj (2), todos ellos conectados a un dispositivo que transmite la información (3) de los mismos de manera periódica y a través de ondas electromagnéticas que se alejan, conforme pasa el tiempo, del foco emisor en todas direcciones. Por otra parte, sobre la embarcación (B) tenemos instalado el centro de procesamiento (C), que consta de una unidad central de procesado de datos (6), un reloj (11), una pantalla (7) y un teclado (8) o cualquier mecanismo similar de acceso a la unidad central. Ésta va conectada a su vez a un sistema de recepción de ondas electromagnéticas (A) colocado bajo la superficie del mar, a fin de percibir las emisiones del dispositivo portado por el buzo; dicho sistema de recepción estará a su vez constituido por u receptor - descodificado de ondas electromagnéticas, una antena direccional rotatoria (4) y un mecanismo giroscópico (5) acopiado a ésta, que nos determinará la dirección (α) precisa barrida por aquélla en cualquier instante dado.

Una vez determinados los elementos materiales precisos, vamos a ver como funciona de hecho el sistema: Pues bien, para ello vamos a situar a nuestro submarinista en una determinada posición relativa con respecto al barco de apoyo. Dicha situación, es por el momento, desconocida por parte del controlador situado a bordo, pues el emisor submarino está aún inactivo. En el momento en que aquél inicia la transmisión, la información referente al tiempo real y profundidad en la que se halla en aquel instante, viaja en forma de onda electromagnética hacia el receptor de superficie.

Debido a la velocidad de propagación de la misma en el medio acuoso, su llegada no será simultánea, sino que sufrirá una demora proporcional a la distancia recorrida hasta llegar a su meta; el tiempo transcurrido durante el viaje nos permitirá descubrir a que distancia lineal (d) se encuentra el emisor del receptor, y su cálculo supondrá tan sólo el comparar el tiempo real emitido con el tiempo real de recepción, siempre y cuando el reloj personal del submarinista (2) y el de la unidad procesadora central (11) estén sincronizados; con

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) dicho tiempo y conociendo la velocidad de propagación de la onda, la unidad central determina el espacio recorrido por la misma.

Por otro lado, la recepción del pulso electromagnético antes citado a través de un receptor - descodificado, y una antena direccional (4) nos determinará la dirección de la que proviene el mismo. Al estar éste dispositivo conectado a un giroscopio (5), conoceremos también cual es esta dirección con respecto a una de referencia (α), como puede ser por ejemplo, el Norte magnético terrestre (N).

En este momento poseemos ya suficiente información como para saber en que dirección, a que distancia lineal y profundidad se halla el objetivo. Como se observa en la figura 1, con el conocimiento de la distancia lineal al punto (d) y su profundidad (P), podemos construir un triángulo rectángulo, a partir del cual, el calculo de la magnitud del cateto desconocido (D), por parte del procesador central, es de una sencillez extrema. Una vez obtenido este dato, ya poseemos la localización exacta del buceador con respecto al punto de referencia deseado, en este caso, la embarcación de apoyo; así, podremos situar a aquel en función de una distancia horizontal (D), una dirección (α) y una profundidad (P) concretas (p. ej.: el buceador se halla a 150 m al NNW de la embarcación y a una profundidad de 32,7 m). Dichos datos pueden trasladarse a una pantalla de control (7) en forma alfanumérica o bien a modo de la de un radar que permita una observación más cómoda y ágil.

La inclusión de un sistema de telefonía (9) y (10) que una al controlador con el buzo, permitirá orientar a éste sobre su situación concreta al instante.

Por otra parte, si en lugar de una emisión puntual consideramos que ésta permanece en el tiempo durante la inmersión y se va renovando con una frecuencia determinada,

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) podremos conocer, con ayuda de los programas informáticos adecuados, cual es la saturación de nitrógeno en el cuerpo del buzo en cualquier instante, si es preciso que realice paradas de descompresión o no, su ritmo de ascenso, etc. Todos ellos, factores de suma importancia para la seguridad del buceador y cuyo conocimiento por parte del equipo de apoyo, puede suponer un importante incremento en la seguridad de la inmersión y una enorme capacidad de prevención de accidentes.

Si a lo anterior le sumamos la posibilidad de emisión y el consiguiente procesamiento informático de otros parámetros, como puedan ser la presión de aire remanente en el tanque, el ritmo cardiaco o la presión arterial, etc. las ventajas se multiplican.

No creemos necesario hacer más extensa la explicación de esta invención para que cualquier experto en la materia pueda comprender el alcance de la misma y las ventajas que de ella se derivan.

Los términos en que se ha redactado la presente memoria deberán ser siempre tomados en el sentido amplio y no en limitativo.

Los materiales, formas y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales del invento, que se reivindica a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1-. Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles en un espacio tridimensional con respecto a un punto de referencia, situado en la superficie que delimita a aquél y que se caracteriza por el uso de una serie de elementos eléctricos y mecánicos que son: un sensor capaz de medir la distancia mínima desde el lugar en que se halle hasta la superficie en cuestión, ya sea por medición manométrica, reflexión de ondas o cualquier otro mecanismo análogo y un reloj preciso, ambos conectados a un elemento capaz de recoger, procesar y emitir su información respectiva como onda electromagnética de una determinada frecuencia y amplitud; todos ellos situados en o cerca del objeto a posicionar. Se vale además de una antena receptora de ondas electromagnéticas de carácter direccional que va acoplada a un mecanismo rotatorio sinfín; la suma de ambos permite recibir cualquier onda emitida, siempre y cuando la dirección y el sentido de propagación de la onda citada coincida con la orientación de aquélla. Comporta a su vez la utilización de un aparato de recepción de ondas electromagnéticas capaz de descodificarlas y transmitir su información de modo electrónico y un reloj preciso, situado en o cerca del dispositivo receptor, en sincronía con el reloj más arriba citado, y de un dispositivo procesador de datos capaz de generar los resultados deseados a partir del análisis de variables de las que sea provisto. Completa el sistema un equipo de telecomunicación hertziano.

2-. Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles en un espacio tridimensional que se caracteriza por la emisión, desde el objeto a controlar o sus cercanías, de información concreta, vía onda electromagnética, sobre una serie de parámetros que son la distancia vertical a la que se encuentra el objeto con respecto a un punto de referencia y el momento de emisión de dicha información con respecto al tiempo marcado por un reloj determinado, situado en o cerca del emisor. La información emitida es recogida por una antena rotatoria direccional acoplada a un giroscopio qfϊé

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) la onda en impulsos eléctricos por un receptor de ondas electromagnéticas, éstos, la información proveniente del giroscopio y la de un segundo reloj que se halla en o cerca de la antena y que está sincronizado con el primero, pasan a una unidad de procesado de datos; en ella se realizan las siguientes operaciones: comparar los tiempos de emisión y recepción de la onda y, en función de la velocidad de propagación de ésta en el medio obtiendo la distancia lineal que separa a ambos puntos, determinar la dirección de procedencia de la onda. Determinar la distancia vertical y , en base a ésta y la distancia lineal ya obtenida, resolver el triángulo para determinar la distancia horizontal que existe entre emisor y receptor.

3-. Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles en un espacio tridimensional que plasma, por procedimientos eléctricos, los resultados obtenidos en el proceso anterior sobre una pantalla o elemento análogo, bien sea en forma alfanumérica o de cualquier otra especie o representación gráfica para su observación y evaluación y que además posee los mecanismos necesarios para introducir nuevos datos, parámetros y algoritmos en el sistema de procesamiento para la obtención de nuevos valores que puedan ser de interés.

4-. Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles en un espacio tridimensional que es capaz de posicionar y controlar tantos objetos como emisiones, en distinta frecuencia, de la información antes referida se produzcan, siempre y cuando existan el mismo numero de receptores-decodificadores de onda que emisor y que cada uno de los emisores esté en sintonía con su respectivo receptor.

5-. Sistema de posicionamiento y control de objetos móviles en un espacio tridimensional que permite la comunicación entre el controlador y el elemento controlado por medio de un sistema de telecomunicación hertziano, ya sea oral, escrito o representación gráfica.

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)