DE729209C

DE729209C - Method for the navigational evaluation of maps

Info

Publication number: DE729209C
Application number: DEW105431D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Winckel
Original assignee: FRITZ WINCKEL DIPL ING
Current assignee: FRITZ WINCKEL DIPL ING
Priority date: 1939-04-05
Filing date: 1939-04-05
Publication date: 1943-02-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur navigatorischen Auswertung von Karten und bezweckt, die Fehler einer Karte, die in falschen Längen, Winkeln oder Flächen bestehen, entsprechend der jeweils zu lösenden Aufgabe auszuschalten, so daß zur navigatorischen Auswertung stets nur eine einzige Karte benötigt wird.The invention relates to a method for the navigational evaluation of maps and the purpose of which is to correct the errors of a card that consist of incorrect lengths, angles or areas, to switch off according to the task to be solved, so that the navigational Evaluation only a single card is required.

Die Fehler einer Karte sind geometrischThe faults of a card are geometric

to dadurch bedingt, daß die Abbildung eines Teiles der Erdkugel auf eine ebene Fläche nicht kongruent erfolgen kann, so daß entweder die wahren Längen oder die Winkel oder die·Flächentreue in einer ebenen Karte verändert werden müssen. Bei der praktischen Verwendung der Karten behilft man sich damit, daß man z. B. zur Ermittlung eines Weges gleichzeitig zwei Karten desselben Erdteiles oder derselben Gegend benutzt, von denen die eine winkeltreu, die andere längentreu ist, oder man beschränkt sich auf eine winkeltreue Karte und berechnet die Länge des zurückzulegenden Weges aus den Angaben der Längen- und Breitenunterschiede. to due to the fact that the mapping of a part of the globe onto a flat surface cannot be made congruent, so either the true lengths or the angles or · the area fidelity must be changed in a flat map. In the practical Using the cards one helps oneself with the fact that one z. B. to determine a route at the same time two maps of the same Continent or the same region, of which one is triangular, the other is longitudinal, or is restricted on a conformal map and calculates the length of the path to be covered the details of the differences in length and width.

Es ist bereits aus der Technik der Bildentzerrung bekannt, daß man Aufnahmen, die beispielsweise schief aus einem Flugzeug gemacht worden sind, durch optische Mittel der Projektion geometrisch so verändern kann, daß Bilder in einer bestimmten gewünschten Kartenprojektion und einem bestimmten Kartenmaßstab entstehen. Mit Hilfe von verstellbaren Prismen und Linsen im Strahlengang des Projektionsgerätes ist es möglich, die zu projizierende Aufnahme nacheinander zu kanten, zu vergrößern, zu schwenken und zu neigen, bis Deckung des projizierten Bildes mit dem gewünschten Karten- ■ netz besteht.It is already known from the art of image rectification that recordings that for example have been made crooked from an airplane by optical means the projection can change geometrically so that images in a certain desired Map projection and a certain map scale arise. With help of adjustable prisms and lenses in the beam path of the projection device it is possible to edging, enlarging and swiveling the recording to be projected one after the other and to incline until the projected image is aligned with the desired card ■ network exists.

Ferner ist ein Verfahren geschützt worden, das es ermöglicht, elektronenoptische Abbildungen durch elektronenoptische Verzerrungslinsen zu verzerren oder zu entzerren. Solche Anordnungen sind unter Verwendung von Bildwandlern vorgeschlagen worden. Bei einer solchen Einrichtung wird das zu verzerrende Bild durch Lichtstrahlen auf die Photokathode des Bildwandlers projiziert und der daraufhin von der Kathode ausgehende,Furthermore, a method has been protected which makes it possible to produce electron-optical images to distort or equalize by electron optical distortion lenses. Such Arrangements have been proposed using imagers. at Such a device is the image to be distorted by light rays on the Projected photocathode of the image converter and the then emanating from the cathode,

das Elektronenbild auf dem Leuchtschirm des Bildwandlers entwerfende Elektronenstrahlengang· durch elektronenoptische Verzerrungslinsen oder durch elektrische oder magnetische Strahlablenkung beeinflußt.electron beam path creating the electron image on the luminescent screen of the image converter influenced by electron optical distortion lenses or by electrical or magnetic beam deflection.

Man kann nun einen Schritt weitergehen und bereits bestehende Karten einer bestimmten Projektion und eines bestimmten Maßstabes durch LTmprojizieren in eine andere Projektion und einen anderen Maßstab verwandeln.You can now go a step further and already have existing cards of a certain Projection and a certain scale by projecting into another Transform projection and another scale.

. Die Erfindung besteht demnach darin, daß eine gegebene Karte unter Anwendung. The invention therefore consists in using a given card

a) des bekannten Verfahrens, bei dem ein «5 Bild durch Projektion mittels einer Verzerrungs- oder Entzerrungsoptik umgewandelt wird, odera) the known method, in which an image is projected by means of a distortion or rectification optics is converted, or

b) des geschützten Verfahrens, bei dem das Bild durch Lichtstrahlen auf die Photokathode eines elektronenoptischen Bildwandlers projiziert wird und der daraufhin von der Kathode ausgehende, das Elektronenbild auf dem Leuchtschirm des Bildwandlers entwerfende Elektronenstrahlengang durch elektronenoptische Verzerrungslinsen oder durch elektrische oder magnetische Strahlenablenkung beeinflußt wird,b) the proprietary process in which the image is imaged by light rays on the photocathode an electron-optical image converter is projected and then from the Outgoing cathode, creating the electron image on the fluorescent screen of the image converter Electron beam path through electron optical distortion lenses or through electrical or magnetic radiation deflection is influenced,

in eine andere Kartenprojektion umgewandelt wird, die jeweils zur Bestimmung von Längen, Winkeln oder Flächen notwendig ist, und daß gleichzeitig die übrigen navigatorischen Hilfsmittel, wie z. B. Standlinien, Azimutrichtungen, in das projizierte Kartenbild hineinprojiziert werden.is converted into another map projection, each used to determine lengths, Angles or surfaces is necessary, and that at the same time the remaining navigational Aids such as B. base lines, azimuth directions, projected into the projected map image will.

Die Erfindung soll nunmehr an Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will now be explained using exemplary embodiments.

Die Karte oder der entsprechende Teil eines Globus wird z. B. episkopisch auf eine Mattscheibe projiziert, und es werden in den abbildenden Strahlengang auswechselbare Linsen eingebracht, die derartige Randverzerrungen bewirken, daß etwa eine Merkatorkarte in eine gnomonische Karte verwandelt wird.The map or the corresponding part of a globe is z. B. episcopically to one Projected focusing screen, and there are interchangeable in the imaging beam path Introduced lenses that cause such edge distortions that a Mercator map is transformed into a gnomonic card.

Eine Maßstabsverzerrung, wie sie bei der Merkatorkarte mit zunehmender Breite gefordert wird, läßt sich in bekannter Weise durch Neigung der Kartenebene unter Einhaltung der Scheimpflugbedingung bewirken. Eine Maßstabsanpassung an die jeweils erforderlichen Verhältnisse ist ohne weiteres in bekannter Weise möglich durch Auswechseln der Vergrößerungsoptik und Änderung des Verhältnisses der Gegenstandsweite zur BiIdweite. A distortion of scale, as required for the Mercator map with increasing width is, can be in a known manner by inclining the map plane while observing the Scheimpflug condition. An adjustment to the scale required in each case Relationships is easily possible in a known manner by replacing the magnifying optics and changing the Ratio of the object width to the image width.

Um die Winkel- und Längentreue der Karte über den ganzen zurückgelegten Weg zu erhalten, kann die Karte bzw. der Globus entsprechend dem zurückgelegten Weg weitergedreht werden, beispielsweise durch Geschwindigkeit messende Steuerorgane, wie Luftlogs, Kreiselgeräte u. dgl., so daß sich jeweils der Standort in der Mitte der Karte befindet. Das ergibt die Möglichkeit, auf die Karte im Standort Richtungspfeile für Kurs •und Peilung und sonstige navigatorische Werte zu projizieren.About the accuracy of the map's angle and length over the entire distance covered the map or the globe can be rotated according to the distance covered are, for example, by speed-measuring control organs, such as air logs, gyroscopes and the like. So that the location is in the middle of the map. That gives the opportunity to the Map in the location direction arrows for course and bearing and other navigational Project values.

Die Verwandlung der Kartenprojektionen wird noch vielseitiger, wenn man die gewünschten Abbildungsverzeichnungen, Maß-Stabsverzerrungen und Vergrößerungen elektronenoptisch vornimmt. Man verwendet hierzu ein elektronenoptisches System, bestehend aus einer Kathodenstrahlröhre mit Kathode, Wehneltzylinder, zwei Anoden und zwei Paaren elektrostatischer Ablenkplatten. Verändert man nun eine der beiden Spannungen an den Kondensatorplattenpaaren, so ändert sich die Krümmung der Feldlinien, und damit wird die optische Abbildung durch den Kathodenstrahl verzerrt. Auch eine um die Röhre gelegte stromdurchflossene Spule hat durch die Felder, die sie auf den Kathodenstrahl ausübt, in bekannter Weise eine optische Wirkung.The transformation of the map projections becomes even more versatile if you have the desired Image distortions, dimensional bar distortions and enlargements electronically undertakes. For this purpose, an electron-optical system consisting of a cathode ray tube is used Cathode, Wehnelt cylinder, two anodes and two pairs of electrostatic baffles. If you now change one of the two voltages on the capacitor plate pairs, then changes the curvature of the field lines, and thus the optical imaging through the Distorted cathode ray. Also has a current-carrying coil placed around the tube through the fields it exerts on the cathode ray, in a known manner optical effect.

Eine Kartenvergrößerung z.B. erzielt man, indem man die Spannung an beiden Kondensatorplattenpaaren gleichzeitig vergrößert. Eine Maßstabsverzerrung erreicht man, wenn man die Spannung nur eines Plattenpaares verändert. Zweckmäßig wird die zu projizierende Karte in an sich bekannter Weise zeilenmäßig in der Weise abgetastet, daß sie mittels einer Optik auf eine rotierende Nipkowscheibe entworfen wird, so daß nacheinander die einzelnen Bildpunkte der Karte mit ihren Helligkeitswerten eine hinter der Nipkowscheibe angebrachte -Photozelle beeinflussen und entsprechend diesen Bildelementen Stromimpulse entstehen. Diese gelangen nun an den Wehneltzylinder der Kathodenstrahlröhre und modulieren den Kathodenstrahl, der entsprechend helle und dunkle Punkte auf den Fluoreszenzschirm der Röhre in derselben zeilenmäßigen Anordnung der Abtastung schreibt. Die Ablenkung des Kathodenstrahls in Zeilen und quer dazu wird durch Anlegen von Kippspannungen an die Kondensatorplatten bewirkt. Die oben beschriebenen elektronenoptischen Verzerrungen uo kommen zustande, wenn die die Verzerrungen bewirkenden Gleichspannungen den Kippspannungen an den Ablenkelektroden überlagert werden.You can enlarge the map, for example, by measuring the voltage on both pairs of capacitor plates enlarged at the same time. A scale distortion can be achieved if the tension of only one pair of plates is used changes. The map to be projected is expedient in a manner known per se scanned line by line in such a way that it is by means of an optical system on a rotating Nipkow disk is designed so that one after the other the individual pixels of the map with their brightness values one behind the Nipkow disk Affected photo cells affect and corresponding to these picture elements current pulses arise. These arrive now to the Wehnelt cylinder of the cathode ray tube and modulate the cathode ray, the corresponding light and dark points on the fluorescent screen of the tube in the same line-wise arrangement of the Scanning writes. The deflection of the cathode ray in lines and across them is caused by applying breakover voltages to the capacitor plates. The ones described above electron-optical distortions uo come about when the distortions causing DC voltages superimposed on the breakover voltages at the deflection electrodes will.

Um die elektronenoptisch erzeugte Karte navigatorisch auszunutzen, kann man in das Bild Standlinien, laufende Kurse usw. einblenden, indem man im intermittierenden Bildwechsel einmal die Kartendarstellung und einmal die Darstellung der Standlinien von elektrischen Gebern her auf den Schirm der Röhre bringt. Zu diesem Zweck muß manIn order to use the electron-optically generated map for navigation purposes, the Fade in image stand lines, current courses, etc. by clicking in the intermittent Image change once the map display and once the display of the base lines of brings electrical sensors to the screen of the tube. For this purpose one must

durch einen rotierenden Schalter an den Wehneltzylinder abwechselnd die durch das Kartenbild entstandenen Modulationen und die durch die Standlinien entstandenen Modulationen legen.by a rotating switch on the Wehnelt cylinder alternating with the map image resulting modulations and the modulations resulting from the base lines place.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann man in einfacher Weise die Azimutgleichenkarte verwirklichen. Man blendet in die Karte das Netz der Azimutgleichen von mehreren Sendem im intermittierenden Bildwechsel ein und kann dann sofort den Standort ablesen, wenn man die Azimutgleichen von zwei empfangenen Sendern im Schnittpunkt betrachtet. With the help of this device, the azimuth match map can be implemented in a simple manner. The network of azimuths from several transmitters is faded into the map in the intermittent image change and can then immediately read off the location if you have the azimuths of two received transmitters considered at the point of intersection.

Wenn man synchron mit dem Schalter ein Farbfilter vor dem Schirm der Röhre rotieren läßt, dann kann man es so einrichten, daß auf der Schwarz-Weiß-Darstellung der Karte die Standliinien farbig erscheinen.If you rotate synchronously with the switch a color filter in front of the tube screen then you can set it up so that the stand lines appear in color on the black and white representation of the map.

Die dargestellte Erfindung ist auch dann noch anwendbar, wenn man die Karte, wie oben beschrieben, synchron mit der Bewegung des Fahrzeuges sich weiterbewegen läßt, so daß immer der jeweilige Standort unter einem Fadenkreuz erscheint, das fest sein kann oder durch Meßorgane, die z. B. die Abdrift bestimmen, verschoben wird.The illustrated invention is still applicable if you like the card described above, synchronously with the movement of the vehicle can be moved, so that the respective location always appears under a crosshair that is fixed can or by measuring organs which, for. B. determine the drift is shifted.

Die Methode der elektronenoptischen Abbildung hat dann besonders ihren Vorteil darin, daß die Modulation des Kartenbildes zusammen mit dem Fadenkreuz und den Standlinien gleichzeitig mit der Darstellung in einem Fahrzeug an eine bodenfeste Zentrale übertragen werden kann, womit eine ständige Standortkontrolle. des Fahrzeugs möglich ist.The electron-optical imaging method then has its particular advantage in that the modulation of the map image together with the crosshairs and the Stationary lines at the same time as the display in a vehicle to a fixed control center can be transferred, with which a constant location control. of the vehicle is possible.

Claims

Patent claims:

i. Method for the navigational evaluation of maps, characterized in that that a given card is using either

a) the known method in which an image is projected by means of a Distortion or equalization optics is converted, or

b) the proprietary process in which the image is exposed to the Photocathode of an electron optical image converter is projected and the then emanating from the cathode, The electron beam path creating the electron image on the luminescent screen of the image converter influenced by electron optical distortion lenses or by electrical or magnetic beam deflection will,

is converted into another map projection, each used to determine of lengths, angles or areas is necessary, and that at the same time the other navigational aids, such as z. B. base lines, azimuth directions, projected into the projected map image will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the geometrically to distorting map scanned by line-wise light beam scanning methods and the resulting modulation voltage to the Wehnelt cylinder the cathode ray tube is placed for the purpose of building up the image.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in the intermittent Image changes to the Wehnelt cylinder of the cathode ray tube alternately the modulation voltage of the Map and the modulation voltage of a geometric figure to be superimposed, for example a baseline, placed will.

4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that synchronously with the picture change, a color change in the display, for example by a screen in front of the cathode ray tube rotating color sector filter takes place.