Устройство для определения местоположения и целеуказания
Устройство для определения местоположения и целеуказания обеспечивает пользователя информацией о его текущем местоположении с привязкой к электронной карте местности, отображение маршрутов движения на электронной карте местности, определение местоположения целей, их отображение на электронной карте местности, формирование пакетов данных о местоположении целей и передачу этой информации на внешнее устройство передачи данных.. Устройство содержит последовательно соединенные антенный блок, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем (ПРНС), блок вычисления и управления (БВУ), выход которого связан шиной обмена данными с дисплеем-индикатором (ДИ), дальномер, электронный компас (ЭК) и запоминающий блок (ЗБ), при этом выходы дальномера и ЭК соединены с вторым и третьим информационными входами БВУ, ЗБ соединен шиной обмена данными с четвертым информационным входом ПБ, управляющие входы ЭК и ПРНС подключены соответственно к первому и второму выходам управляющего сигнала БВУ, первый, второй и третий выходы ДИ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов БВУ. БВУ состоит из нескольких программных модулей, осуществляющих обработку информации и управление режимами устройства.
Полезная модель относится к радионавигации и может использоваться как аппаратура потребителей сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС / GPS и как наземное средство измерений.
Известны приемники сигналов спутниковых радионавигационных систем (ПРНС), описанный, например. Пат. RU 2178894. Такой приемник содержит радиочастотный преобразователь сигналов ГЛОНАСС и GPS, блок обработки, представляющий собой N-канальный цифровой коррелятор, соединенный с вычислителем, а также формирователи сигналов меток времени и формирователь низкочастотного тактового сигнала.
Недостатками устройств данной группы, является отсутствие средств визуализации данных о текущем местоположении и отсутствие данных привязки текущего местоположения к местности. Кроме того, такое устройство не может использоваться для определения местоположения при отсутствии сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Приемники радионавигационных сигналов, лишены возможности дистанционного определения местоположения целей.
Наиболее близким к заявляемому устройству является совмещенный переносной прибор для обнаружения удаленных объектов, описанный в пат. US 5568152, состоящий из антенного блока и приемника ГЛОНАС и GPS сигналов, а также процессор и дисплей.
Недостатком данного устройства так же является отсутствие в его конструкции средств, обеспечивающих отображение текущего местоположения и местоположения удаленных целей с привязкой к электронным картам местности, средств, обеспечивающих возможность определения местоположения и местоположения целей методами классической геодезии при отсутствии сигналов СРНС.
Технической задачей данного решения является обеспечение пользователя информацией о его текущем местоположении с привязкой к электронной карте местности, отображение маршрутов движения на электронной карте местности, определение местоположения целей, их отображение на электронной карте местности, формирование пакетов данных о местоположении целей и передача этой информации на устройство передачи данных.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для определения местоположения и целеуказания, содержащее последовательно соединенные антенный блок, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем (ПРНС) и блок вычисления и управления (БВУ), выход которого связан шиной обмена данными с ДИ, согласно заявляемой полезной модели, введены дальномер, электронный компас (ЭК) и запоминающий блок (ЗБ), при этом выходы дальномера и ЭК соединены с вторым и третьим информационными входами БВУ, ЗБ соединен шиной обмена данными с четвертым информационным входом БВУ, управляющие входы ЭК и ПРНС подключены соответственно к первому и второму выходам управляющего сигнала БВУ, первый, второй и третий выходы ДИ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов БВУ.
Поставленная задача достигается также тем, что блок вычисления и управления (БВУ) содержит программный модуль (ПМ) получения информации от измерительных блоков, ПМ отображения информации, ПМ управления режимами работы, ПМ записи и чтения информации с ЗБ, ПМ геодезических вычислений, ПМ формирования пакетов данных для передачи на интерфейс передачи данных, ПМ управления картографической информацией, ПМ прокладки маршрутов и ПМ формирования файлов, при этом первый, второй и третий входы ПМ получения информации от измерительных блоков являются соответственно первым, вторым и третьим информационным входами БВУ, а его первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым входом ПМ обработки отображения информации, первым входом ПМ геодезических вычислений, первым входом ПМ формирования файлов, первым входом ПМ управления режимами работы и вторым входом ПМ формирования файлов, первый и второй выходы ПМ управления режимами работы являются соответственно первым и вторым выходами управляющих сигналов БВУ, второй вход ПМ управления режимами работы и первые входы ПМ прокладки маршрутов и ПМ управления картографической информации являются соответственно первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов БВУ, выход ПМ отображения информации является выходом БВУ, третий выход ПМ управления режимами работы подсоединен к второму входу ПМ геодезических вычислений, первый второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу ПМ формирования пактов данных для передачи на интерфейс передачи данных, второму входу ПМ отображения информации и третьему входу ПМ формирования файлов, первый вход ПМ записи и чтения информации с ЗБ является четвертым информационным входом БВУ, ПМ записи и чтения информации с ЗБ соединен шинами обмена данными соответственно с ПМ отображения информации, ПМ прокладки маршрутов и ПМ управления картографической информацией, второй вход ПМ записи и чтения информации с ЗБ подсоединен к выходу ПМ формирования файлов, третий, четвертый и пятый входы ПМ отображения информации подсоединены соответственно к выходу ПМ управления картографической информацией, четвертому выходу ПМ геодезических вычислений и первому выходу ПМ прокладки маршрутов, второй выход которого соединен с четвертым входом ПМ формирования файлов.
При этом, дисплей-индикатор выполнен с сенсорным экраном.
Технический результат достигается за счет комплексного применения современных вычислительных и измерительных средств, а также средств визуализации.
На чертеже приведена функциональная схема устройства для определения местоположения и целеуказания.
Устройство для определения местоположения и целеуказания, содержит последовательно соединенные антенный блок 1, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем (ПРНС) 2, блок вычисления и управления (БВУ) 3, выход которого связан шиной обмена данными с дисплеем-индикатором (ДИ) 4, выполненным с сенсорным экраном, дальномер 5, электронный компас (ЭК) 6 и запоминающий блок (ЗБ) 7, при этом выходы дальномера 5 и ЭК 6 соединены с вторым и третьим информационными входами БВУ 3, ЗБ 7 соединен шиной обмена данными с четвертым информационным входом БВУ 3, управляющие входы ЭК 6 и ПРНС 2 подключены соответственно к первому и второму выходам управляющего сигнала БВУ 3, первый, второй и третий выходы ДИ 4 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов БВУ 3.
БВУ 3 содержит программный модуль (ПМ) получения информации от измерительных блоков 8, ПМ отображения информации 9, ПМ управления режимами работы 10, ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11, ПМ геодезических вычислений 12, ПМ формирования пакетов данных для передачи на интерфейс передачи данных 13, ПМ управления картографической информацией 14, ПМ прокладки маршрутов 15 и ПМ формирования файлов 16, при этом первый, второй и третий входы ПМ получения информации от измерительных блоков 8 являются соответственно первым, вторым и третьим информационным входами БВУ 3, а его первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым входом ПМ отображения информации 9, первым входом ПМ геодезических вычислений 12, первым входом ПМ формирования файлов 16, первым входом ПМ управления режимами работы 10 и вторым входом ПМ формирования файлов 16, первый и второй выходы ПМ управления режимами работы 10 являются соответственно первым и вторым выходами управляющих сигналов БВУ 3, второй вход ПМ управления режимами работы 10 и первые входы ПМ прокладки маршрутов 15 и ПМ управления картографической информацией 14 являются соответственно первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов БВУ 3, выход ПМ отображения информации 9 является выходом БВУ 3, третий выход ПМ управления режимами работы 10 подсоединен к второму входу ПМ геодезических вычислений 12, первый второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу ПМ формирования пактов данных для передачи на интерфейс передачи данных 13, второму входу ПМ отображения информации 9 и третьему входу ПМ формирования файлов 16, первый вход ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 является четвертым информационным входом БВУ 3, ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 соединен шинами обмена данными соответственно с ПМ отображения информации 9, ПМ прокладки маршрутов 15 и ПМ управления картографической информацией 14, второй вход ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 подсоединен к выходу ПМ формирования файлов 16, третий, четвертый и пятый входы ПМ отображения информации 9 подсоединены соответственно к выходу ПМ управления картографической информацией 14, четвертому выходу ПМ геодезических вычислений 12 и первому выходу ПМ прокладки маршрутов 15, второй выход которого соединен с четвертым входом ПМ формирования файлов 16.
ЭК 6 совмещен с дальномером 5 таким образом, что визирная ось дальномера 5 параллельна плоскости измерения электронного компаса 6, а ось ЭК 6, образующая вершину угла измерения магнитного азимута, проходит через точку начала отсчета расстояния ЭК 6.
ПРНС 2 обрабатывает сигналы от навигационных спутников, принятые антенным блоком 1. В зависимости от выбранного режима работы («навигационный» или «геодезический») ПРНС 2 обрабатывает сигналы от навигационных спутников Земли (НИСЗ) и передаст в БВУ 3 информацию о текущем местоположении, текущем времени и скорости движения (в навигационном режиме), или информацию, описывающую движение НИСЗ на орбите Земли и измеренные расстояния до НИСЗ (псевдодальности) по коду и по фазе несущей частоты (в геодезическом режиме). Данная информация предназначена для последующей обработки на ЭВМ при помощи известных программ [1] с целью получения координат с сантиметровой точностью.
ДИ 4 отображает оператору информацию, с помощью сенсорного экрана оператор передает команды на выполнение тех или иных действий по управлению работой устройства, отображением картографической информации, информации, записанной на ЗБ 7, информации о текущем местоположении и скорости движения, полученной от ПРНС 2.
ЗБ 7, представляющий собой электронный носитель информации, предназначен для хранения картографической информации в электронном виде, информации о маршрутах движения, файлов целей и файлов архива событий и программного обеспечения.
Устройство может работать в трех режимах: навигационном, геодезическом и автономном. Переключение режимов работы осуществляется путем выбора соответствующего пункта меню ПМ управления режимами работы 10 посредством нажатия на область сенсорного экрана, соответствующую названию выбранного режима.
При работе в автономном режиме ПРНС 2 не используется, а местоположение определяется при помощи ЭК 6 и дальномера 5 стандартными геодезическими методами [2]. При работе в автономном режиме оператор выбирает на карте точку, посредством нажатия на соответствующую точку на сенсорном экране, наводит дальномер 5 на эту же точку на местности и нажимает кнопку измерения расстояния. ПМ получения информации от измерительных устройств 8, получив измеренное расстояние от дальномера 5, передает команду в ПМ управления режимами работы 10. ПМ управления режимами работы 10 выдает команду ЭК 6 на проведение измерений. ЭК передает результаты измерений в ПМ получения информации от измерительных устройств 8. ПМ получения информации от измерительных устройств 8 передаст результаты измерений ЭК 6 и дальномера 5 в ПМ геодезических вычислений 12. Далее операция повторяется несколько раз на усмотрение оператора. ПМ геодезических вычислений 12 на основе координат точек, взятых с карты, и результатов измерений дальномера 5 и ЭК 6 по известному алгоритму [3] вычисляет координаты текущего местоположения и передает их в ПМ формирования файлов 16 и ПМ отображения информации 9. ПМ формирования файлов 16 формирует запись файла архива событий и передает в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 записывает информацию о текущем местоположении в файл архива событий.
При работе в навигационном режиме ПРНС 2 передает в БВУ 3 информацию о текущем местоположении, текущем времени и скорости движения. ПМ получения информации от измерительных устройств 8 получает эту информацию и передает ее в ПМ отображения информации 9 и в ПМ формирования файлов 16. ПМ отображения информации 9 накладывает информацию о текущем местоположении на электронную карту местности, полученную от ПМ управления картографической информацией 14, преобразовывает информацию о текущем времени и скорости движения в вид, удобный для отображения оператору, и отображает вышеперечисленную информацию на ДИ 4. ПМ формирования файлов 16 преобразовывает информацию в вид, удобный для хранения в ЗБ 7 и передает в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 делает соответствующую запись в файл архива событий, хранящийся в ЗБ 7.
При работе в навигационном режиме оператор может осуществлять прокладку маршрутов или отображать на ДИ 4 ранее записанные маршруты. Прокладка маршрутов осуществляется путем выбора соответствующего пункта меню ПМ прокладки маршрутов 15. Оператор посредством сенсорного экрана выбирает на карте точки маршрута. ПМ прокладки маршрутов 15 формирует пакет данных о маршруте и передает их в ПМ формирования файлов 16. ПМ формирования файлов 16 формирует файл маршрута и передает в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 записывает файл маршрута на ЗБ 7. Для загрузки ранее сохраненного файла маршрута оператор выбирает посредством сенсорного экрана соответствующий пункт меню ПМ прокладки маршрута 15, и выбирает имя нужного файла маршрута. ПМ прокладки маршрута 15 передает имя выбранного файла маршрута в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ программный модуль записи и чтения информации с ЗБ 11 считывает информацию из выбранного файла и передает ее в ПМ прокладки маршрута 15. ПМ прокладки маршрута 15 передает информацию о маршруте в ПМ отображения информации 9. ПМ отображения информации 9 накладывает информацию о маршруте на электронную карту местности, полученную от ПМ управления картографической информацией 14, и отображает ее на дисплее ДИ 4.
При работе в навигационном режиме оператор может осуществлять определение координат целей. Оператор наводит дальномер 5 на цель и нажимает кнопку измерения расстояния. ПМ получения информации от измерительных блоков 8, получив измеренное расстояние от дальномера 5, передает команду в ПМ управления режимами работы 10. ПМ управления режимами работы 10 дает ЭК 6 команду на проведение измерений. ЭК 6 передает результаты измерений в ПМ получения информации от измерительных блоков. ПМ получения информации от измерительных блоков 8 передает результаты измерений ЭК 6, дальномера 5 и ПРНС 2 в ПМ геодезических вычислений 12. ПМ геодезических вычислений 12 на основе координат, полученных от ПРНС 2, и результатов измерений дальномера 5 и ЭК 6 по известному алгоритму [4] вычисляет координаты цели и передает их в ПМ формирования файлов 16, ПМ отображения информации 9 и ПМ формирования пакетов данных для передачи на интерфейс передачи данных 13. ПМ формирования файлов 16 формирует файл координат цели и передает в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 записывает файл цели на ЗБ 7. ПМ отображения информации 9 накладывает координаты цели на электронную карту местности и отображает на дисплее ДИ 4. ПМ формирования пакетов данных для передачи на интерфейс передачи данных 13 формирует пакет данных координат цели и передает на интерфейс передачи данных (на чертеже не показан).
При работе в навигационном режиме оператор при помощи ПМ управления картографической информацией 14 может управлять отображением картографической информации: двигать карту для просмотра других областей, изменять ее ориентацию и масштаб отображения посредством нажатия на соответствующие области меню ПМ управления картографической информацией 14.
При работе в навигационном и автономном режимах оператор имеет возможность просмотра файла архива событий и файлов целей путем выбора соответствующих пунктов меню ПМ отображения информации 9 посредством нажатия в соответствующей области сенсорного дисплея. При выборе нужного файла ПМ отображения информации 9 дает команду ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 на загрузку выбранного файла. Данные, содержащиеся в файле, считываются с ЗБ 7 и передаются в ПМ отображения информации 9. ПМ отображения информации 9 преобразует эти данные в вид, удобный для отображения и отображает их на дисплее.
При работе в геодезическом режиме ПРНС 2 обрабатывает сигналы навигационных спутников, формирует данные «сырых измерений» и передает их в ПМ получения информации от измерительных блоков 8. ПМ получения информации от измерительных блоков 8 передает данные «сырых измерений», полученные от ПРНС 2 в ПМ формирования файлов 16. ПМ формирования файлов 16. формирует запись в файл «сырых измерений» на момент получения данных от НИСЗ и передает ее в ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11. ПМ записи и чтения информации с ЗБ 11 записывает эту информацию в файл «сырых измерений» на ЗБ 7.
Источники информации:
1. Программа «Pinnacle» компании «Javad navigation systems», программа «GPSurvey» компании «Trimble Navigation».
2. «Инженерная геодезия» В.И.Куштин, И.Ф.Куштин, Ростов-на-Дону, Издат. «Феникс», 2002 год., стр.118.
3. Учебник «Инженерная геодезия» под редакцией проф. Михелева Д.Ш., 9-е издание, Москва, Издател. центр «Академия», 2008 год,, стр.212-214.
4. «Инженерная геодезия» В.И.Куштин, И.Ф.Куштин, Ростов-на-Дону, Издат. «Феникс», 2002 год. стр.286.
1. Устройство для определения местоположения и целеуказания, содержащее последовательно соединенные антенный блок, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем (ПРНС) и процессорный блок (ПБ), выход которого связан шиной обмена данными с входом блока и блок отображения информации, отличающееся тем, что в него введены дальномер, электронный компас (ЭК) и запоминающий блок (ЗБ), при этом выходы дальномера и ЭК соединены с вторым и третьим информационными входами ПБ, ЗБ соединен шиной обмена данными с четвертым информационным входом ПБ, управляющие входы ЭК и ПРНС подключены соответственно к первому и второму выходам управляющего сигнала ПБ, первый, второй и третий выходы блока отображения информации соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов ПБ.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессорный блок (ПБ) содержит программный модуль (ПМ) получения информации от измерительных блоков, ПМ отображения информации, ПМ управления режимами работы, ПМ записи и чтения информации с ЗБ, ПМ геодезических вычислений, ПМ формирования пакетов данных для передачи на интерфейс передачи данных, ПМ управления картографической информацией, ПМ прокладки маршрутов и ПМ формирования файлов, при этом первый, второй и третий входы ПМ получения информации от измерительных блоков являются соответственно первым, вторым и третьим информационным входами ПБ, а его первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым входом ПМ обработки отображения информации, первым входом ПМ геодезических вычислений, первым входом ПМ формирования файлов, первым входом ПМ управления режимами работы и вторым входом ПМ формирования файлов, первый и второй выходы ПМ управления режимами работы являются соответственно первым и вторым выходами управляющих сигналов ПБ, второй вход ПМ управления режимами работы и первые входы ПМ прокладки маршрутов и ПМ управления картографической информации являются соответственно первым, вторым и третьим входами управляющих сигналов ПБ, выход ПМ отображения информации является выходом ПБ, третий выход ПМ управления режимами работы подсоединен к второму входу ПМ геодезических вычислений, первый второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу ПМ формирования пактов данных для передачи интерфейс передачи данных, второму входу ПМ отображения информации и третьему входу ПМ формирования файлов, первый вход ПМ записи и чтения информации с БП является четвертым информационным входом ПБ, ПМ записи и чтения информации с БП соединен шинами обмена данными соответственно с ПМ отображения информации, ПМ прокладки маршрутов и ПМ управления картографической информацией, второй вход ПМ записи и чтения информации с БП подсоединен к выходу ПМ формирования файлов, третий, четвертый и пятый входы ПМ отображения информации подсоединены соответственно к выходу ПМ управления картографической информацией, четвертому выходу ПМ геодезических вычислений и первому выходу ПМ прокладки маршрутов, второй выход которого соединен с четвертым входом ПМ формирования файлов.
