HUT68493A

HUT68493A - Method of and device for automatic registration of measuring data dependent on geographical place

Info

Publication number: HUT68493A
Application number: HU9301749A
Authority: HU
Inventors: Peter Kapolka
Original assignee: Kapolka
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-06-28
Also published as: JPH09503290A; EP0705443A1; WO1995000895A2; HU9301749D0; WO1995000895A3

Description

Földrajzi helyhez kötött, ill. azzal paraméterezett adatok gyűjtése mindig problematikus volt; a helymeghatározás maga volt a fő probléma. A GPS (Global Positioning System) technika megjelenésével ez megoldódott és ismertek olyan műszerek, amelyek pl. regisztrálni és megjeleníteni tudják egy jármű (hajó, gépkocsi, repülőgép) megtett útvonalát. Légi jármű esetében a helymeghatározás háromdimenziós probléma; a LAT-LON (Latitude-Longitude, azaz szélesség-hosszúság) koordinátákhoz még egy magasság is szükséges (LAT-LON-ALT, azaz szélesség-hosszúság-magasság).

Egy GPS műholdas helymeghatározó rendszer 3 részből áll. Ezek:

- A föld körül keringő műholdak; (jelenleg 22 db.)

- A földi műholdvezérlő állomás;

- A felhasználók vevőkészüléke.

A műholdak 60 fokos pályán mozognak fix magasságban. Pályájuk olyan elrendezésű, hogy egy pont felett legkevesebb 3 darab látható (a horizont felett.) Azonos időben így egy vevőkészülék legalább 3 műhold jeleit tudja venni. A műholdak mérik és folyamatosan sugározzák a saját földközépponttól mért helyzetüket, valamint az adás időpontját. A vevők veszik a műhold adását. Az adás és a vétel közötti időkülönbség alapján meghatározzák a saját műholdtól számított távolságukat.

A kétdimenziós (LAT-LON) helymeghatározáshoz 3, a háromdimenzióshoz (LAT-LON-ALT) 4 műhold adásának vétele szükséges. A saját helyzet meghatározása egyszerű geometriai analízis segíségével történik.

Ha viszont még egy vagy több további adatot (mérési adatokat) is kell rögzíteni akkor a LAT-LON értékpárokhoz hozzá kell rendelni (mérni, rögzíteni, kiérétkelni) egy vagy több további adatot. Például ilyenek lehetnek: radioaktív sugárzás, környezetszennyezettség stb.

A felhasználási oldalon több, egymásra épülő igény kielégítésére nyílik lehetőség: ezek, mint funkciók:

1- helyzetmeghatározás (LAT-LON-ALT) .

2- navigáció (waypoints, bearing, heading, distance, cross trackerror, stb.), (iránypont, célirányszőg, géptengelyirányszög, távolság, oldaleltérés, stb.)

3- irányítás (autopilot)

4- útvonal regisztrálás és megjelenítés

5- digitális távadatátvitel (DGPS alkalmazásokhoz)

6- követó, felügyelő rendszerek

7- mérő és kiértékelő rendszerek.

így a piacon megjelenő készülékek is sokfélék bár jelenleg a navigációs készülékek a legelterjedtebbek.

Egy felhasználói, navigációt szolgáló készülék minimum konfigurációja: GPS vevőkészülék az antennával, egy controller a nyers adatok navigációhoz való alkalmassá tételére, valamint egy display a megjelenítéshez; az összetettebb műszerek már egy-egy konkrét alkalmazáshoz idomulnak; így pl. ismertek vitorlázó repülőgép műszerek, amelyek optimumszámításaikhoz már GPS adatokat is használnak, sőt a megtett útvonalat regisztrálják a későbbi megjelenítés céljából. A regisztrálás elektronikus, a tároláshoz saját memóriaegységüket használják, de hasonló módon tárolnak más, pl. a hajózásban használatos készülékek is.

A GPS rendszer helyzetmeghatározásának lényeges pontosítására alkalmas a DGPS (Differential Global Positioning System), amelynél egy GPS bázisállomás digitális kommunikáció segítségével korrekciós adatokat küld a vételkörzeten belüli vevőknek; ezzel a kb. 100 m nagyságú helyzet4

meghatározási hiba 1-5 m nagyságra csökkenthető. Ennél a rendszernél a távadatátvitel is jelentős szerepet kap.

Ha a regisztrált útvonalat később jelenítjük meg, pl. egy számítógép segítségével, akkor off-line, ha viszont digitális rádióösszeköttetéssel a vevőállomás a pillanatnyi helyzetkoordinátáit küldi meg egy központi állomásnak, akkor on-line követő, felügyelő rendszer áll elő.

Az ismert berendezéseknek, amelyek a fentiek alapján működnek, az alőbb felsorolt 1., 2. vagy 4. pont szerinti funkciójuk van Ilyenek pl.:

gyártó típus

- Cambridge (USA) L-NAV

- Zander (D)

SR 820-D

- Dittel (D)

LX2000

A felsoroltak kombinált vitorlázórepülő-számítógépek, amelyekre jellemző, hogy az alapmúszerhez egy különálló GPS vevőt kell csatlakoztatni; így felépítésüket tekintve nem kompakt műszerek.

Más ismert műszerek nem a regisztrálást, hanem a pontosságot (DGPS rendszer), vagy a real-time követést hangsúlyozzák, vagy a kettő kombinációját (pl. a svéd GP & C Airport Monitoring System).

A mozgó jármű (tárgy) automatikus útvonaltartását biztosító autopilot berendezések (AUP) relatív működésűek, ugyanis egy meghatározott referencia állapot (pl. irány, magasság) fenntartására törekednek; LAT-LON kapcsolatuk nincsen, így nem navigációs berendezések.

Ezen ismert berendezéseknek (GPS alapú regisztráló műszereknek) három alapvető hátrányuk van: .

a. / Csak útvonalat, vagy útvonalat és magasságot regiszt- rálnak; így felhasználási területük korlátozott;

b. / Az adatok a berendezés memóriájában vannak tárolva, így azok esetleges további kiértékeléséhez a berendezést az adatátvitel érdekében kábellel össze kell kötni egy számítógéppel. E kábeles összeköttetés miatt vagy a rögzítőberendezést, vagy a számítógépet kell mozgatni, ami nehézkes.

c. / Nem kompakt felépítésűek.

d. / Az AUP berendezések, mint segédberedezések, csak re- latív (földrajzi pozíciótól független) irányításra képesek.

A találmány szerinti berendezés a hátrányok kiküszöbölését célozza. A berendezés földrajzi helytől függő adatok automatikus regisztrálására csatlakozik egy GPS (Global Positioning System) rendszerhez, amely rendszernek részei egy, a műholdakkal kapcsolatot tartó antenna, az antenná val a műholdról vett helyzetmeghatározó jeleket felfogó és regisztráló egység; a találmány szerint a GPS rendszer regisztráló egysége kiegészül a helymeghatározó jelek, valamint a felfogott egyéb jelek, üzenetek regisztrálására és tárolására szolgáló, önmagában ismert, a regisztráló egységbe behelyezhető és onnan kivehető memória kártyával; a memória kártyában tárolt adatokat számítógépbe töltve, annak perifériáit (képernyőjét, nyomtatóját stb.) felhasználva, a memória kártyában tárolt adatok és az adatokból számított eredmények megjelenithetőek.

A találmány szerinti berendezés:

1. / Képes mérni és regisztrálni a földrajzi helyet (LAT-ION) és további mért adatokat (ilyen lehet a magasság, vagy további mért adatok);

2. / A rögzítés egy memória kártyára történik, ami egy- szerűen kivehető a berendezésből; egy számítógéphez kötött olvasóba behelyezve a további feldolgozás, megfelelő program segítségével, elvégezhető.

3. / Kompakt felépítésű.

4. / Abszolút AUP funkciót biztosít; GPS kapcsolata révén akár iránypontokkal tűzdelt útvonal követésére is alkalmas .

A találmány szerinti berendezést a mellékelt ábrák segítségével mutatjuk be. A rajzokon feltüntetett berendezés

4 · ♦ · « · 4 · · 4 · · · «········ ·· egységek :

RGPS - regisztráló GPS (leírásunk szerinti elnevezés)

CRW - író-olvasó kártya (Card Reader/Writer)

MC - memóriakártya

SIÓ - soros port

PC - személyi számítógép

Spec.Mes.Instr.- különféle önmagában ismert mérőberendezés(ek) PTOT,PSTAT - ossz- és statikus nyomás bevezetések (repülőgépműszer esetén).

DGPS - differenciális GPS

AUP - autopilot berendezés

A berendezés működése az 1. ábra jelölései szerint:

- az MC memóriakártyát a CRW író-olvasóba behelyezve a

PC személyi számítógép adatokat küldhet a berendezésnek (RGPS-nek), pld kommentárt, konfigurálási adatokat stb., amennyiben erre szükség van; az MC memóriakártyát a berendezésbe (RGPS-be) behelyezve, úgy, mint egy floppy disket, az útvonal bejárás megtörténhet; eközben az adat-rögzítés automatikus.

- az útvonal bejárás után az MC memóriakártyát a CRW író-olvasóba helyezzük; a PC személyi számítógépre térténő adatátvitel kényelmesen elvégezhető, amit rendszerint vizuális megjelenítés és kiértékelés követ.

« · ·· ·· • · « · · ·· · · · 4··· ···«·«··· · · • · « · · ·

Az 1. ábra szerinti berendezés néhány példaképen! felhasználását a 2. ábra mutatja be:

a./Repülőgép útvonalának automatikus dokumentálása és kiértékelése :

A találmány szerinti RPGS regisztráló GPS-hez csatlakozik a GPS antenna, a PTOT és PSTAT nyomásmérők, továbbá szükség szerint egyéb, különféle önmagában ismert mérőberendezések, vagy műholdon keresztüli, földdel (Public Phone Service-el) való kapcsolat öszszekötő (Tranciever) egység közbeiktatásával; az egyes berendezéselemeket SIÓ soros port-ok kötik öszsze; az RPGS energia ellátását a POWER csatlakozás biztosítja.

b. / Radioaktív sugárzás mérése nagy területen légi- vagy földi járműbe épített RPGS berendezéssel az a./ pont szerinti elrendezés kiegészítésével. Az alkalmazást sugárszennyezés felderítésének, megelőzésének igénye, vagy a veszélyhelyzet indokolhatja.

c. / Környezeti jellemzők (pl. légszennyezettség és/vagy meteorológiai adatok) mérése többcsatornás mérőállomás segítségével. Az önmagukban ismert mérőműszerek analog/digitális kimenetei az RPGS berendezésbe jutnak, az idő- vagy távolság alapon mintavételezi és rögzíti a saját pozícióját és a pillanatnyi mért ér fékeket. A regisztráltam számítógépes kiértékelésével megjelenithetőek az egyes mért jellemzők területi eloszlása; megrajzolhatóak a gradiensek stb.

A jelenlegi telepített állomások csak a telepítés helyén mérnek; a mért jellemzők területi eloszlásáról részletes képet az állomások számának szaporítása helyett célszerű egy mozgó állomás segíségével nyerni .

d./ Az AUP (többtengelyes), szervoval ellátott változat esetén az irányított berendezés az előre beprogrammozott útvonalat követi, a töréspontokkal automatikusan fordul, abszolút működésű.

Claims

1. Berendezés földrajzi helytől függő mérési adatok automatikus regisztrálására, amely csatlakozik egy GPS (Global Positioning System) rendszerhez, amely rendszernek részei egy, a műholdakkal kapcsolatot tartó antenna, az antennával a műholdról vett helyzetmeghatározó jeleket felfogó és regisztráló egység azzal jellemezve, hogy a GPS rendszer regisztráló egysége kiegészül a felfogott helymeghatározó jelek, valamint egyéb felfogott jelek, üzenetek regisztrálására és tárolására szolgáló önmagában ismert és a regisztráló egységbe behelyezhető és onnan kivehető memória kártyával.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy a GPS (Global Positioning System) rendszer kiegészül további, a globális helyzetmeghatározás adataival összekötve a regisztráló egységbe behelyezhető és onnan kivehető memória kártyában tárolódó jeleket felvevő mérő eszközökkel, amilyenek magasságot jelző nyomásmérő, radioaktív sugárzást, vagy más helyi adatot mérő eszköz ill. esközök.

3. Az 1.-2. igénypont szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy a GPS (Global Positioning System) rendszer helyzetmeghatározó jeleket felfogó egysége kiegészül egy ezt eb vezérlés· nélküli digitális mobil kommunikációs rendszerig /( W. AO.

«4 • 4 « *·

4 · · · · 4«·* ·««· ·4·4 4 ·· • * ··4·

- 11 rel, amilyenek digitális rádió modul, szatellit kommuni) kácós egység, cellutor rádió Kommunikáció.

4. Az 1.-3. igénypont szerinti memória kártya azzal jellemezve, hogy memória kártyában tárolt adatokat számítógépbe, töltve annak perifériáit (képernyőjét, nyomtatóját stb.) felhasználva, a memória kártyában tárolt adatok és az adatokból számított eredmények megjelenítésére alkalmas .

5. Az 1.-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés azzal jellemezve, hogy a GPS (Global Positioning System) rendszer kiegészül egy, vagy többtengelyes autopilot szervoegységgel.