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Die
Erfindung betrifft ein Fernrohr, das ein globales Positioniersystem
(GPS) nutzt.
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Üblicherweise
werden Fernrohre als Instrumente zum Beobachten ferner Objekte genutzt.
Ein Fernrohr erweitert den Sichtwinkel eines fernen Objekts und
ermöglicht
dem Benutzer die Beobachtung dieses Objekts in einem Sichtfeld.
Im folgenden wird mit "Fernrohr" jedes optische Instrument
bezeichnet, das diese Definition erfüllt. Somit ist es nicht nur
ein einfaches Fernrohr, sondern auch ein Doppelfernrohr, Periskop
o.ä.
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Ein
Doppelfernrohr, also ein Fernglas, erleichtert die Beobachtung eines
fernen Objekts. Will der Benutzer ein fernes Objekt beobachten und
ist dessen Position und/oder Richtung unbekannt, so muß er in
allen Richtungen sorgfältig
danach suchen.
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Wenn
sich z.B. ein Teilnehmer einer Jagd- oder Bergsteigergruppe zufällig verirrt,
so muß er
mit dem Fernglas gefunden werden. Oft ist es schwierig, ihn in das
Sichtfeld zu bringen, wenn seine Position relativ zur Gruppe unbekannt
ist. In diesem Fall ist es schwierig für ihn, seine eigene Position
genau bekanntzugeben.
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Obwohl
er mit einem weiteren Teilnehmer der Gruppe über eine Funkverbindung o.ä. kommunizieren
kann, ist das Festlegen der relativen Positionen schwierig, wenn
die kommunizierenden Teilnehmer ihre jeweils genaue Position nicht
kennen und sie daher auch nicht gegenseitig mitteilen können. Es ist
also extrem schwierig, den verlorenen Teilnehmer von der fernen
Position des Fernglases her zu erkennen.
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Fernrohre
mit GPS-Positionsbestimmungssystemen sind aus der JP-A-08201703,
der JP-A-05072486 und der
DE
43 12 310 A1 bekannt. Da jedoch diese Fernrohre keine Kommunikation
mit dem anvisierten Objekt vorsehen, sind sie nicht geeignet, das
vorstehend erläuterte
Problem zu beseitigen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Fernrohr anzugeben, das bei unbekannter
Zielposition das Ziel sicher in das Sichtfeld bringt. Hierzu soll
eine Möglichkeit
zur genauen Angabe der relativen Positionen geschaffen werden, wobei
der Benutzer seine eigene Position jeweils genau ermitteln kann.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung sieht bei einem Fernrohr die Nutzung eines globalen Positioniersystems
vor, das Satellitensignale empfängt
und die genaue Position ermittelt. Ferner hat das Fernrohr ein Kommunikationssystem,
durch das die Positionsinformation mit einer weiteren externen Einrichtung
ausgetauscht werden kann. Aus den Positionsinformationen kann die Position
der externen Einrichtung relativ zum Fernrohr erhalten und dem Benutzer
angezeigt werden. Die Relativposition wird visuell z.B. als Entfernung, Höhenunterschied
und Azimutwinkel angegeben, so daß der Benutzer die Position
der externen Einrichtung relativ zu dem Fernrohr leicht feststellen
kann.
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Auch
wenn die Position der externen Einrichtung unbekannt ist, kann das
Teleskop direkt auf sie gerichtet werden, da ihre Position relativ
zum Fernrohr angezeigt wird. Wenn die externe Einrichtung oder ihr
Benutzer im Sichtfeld des Teleskops ist, können die Position und der Höhenunterschied
der externen Einrichtung genau festgelegt werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 die
Anordnung von Funktionseinheiten in einem Doppelfernrohr als erstes
Ausführungsbeispiel,
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2 das
Blockdiagramm eines Steuersystems des in 1 gezeigten
Doppelfernrohrs,
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3 ein
Kommunikationsverfahren mit zwei Doppelfernrohren,
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4 ein
Kommunikationsprotokoll zum Senden und Empfangen von Positionsinformationen,
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5 ein
Kommunikationsprotokoll als zweites Ausführungsbeispiel und
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6 ein
Kommunikationsprotokoll als drittes Ausführungsbeispiel.
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1 und 2 zeigen
ein Doppelfernrohr 100, auch Fernglas genannt, als Ausführungsbeispiel der
Erfindung. 1 zeigt die Anordnung verschiedener
Funktionseinheiten in dem Fernglas, während 2 das Blockdiagramm
eines Steuersystems darstellt.
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Das
Fernglas 100 hat ein Hauptgehäuse 5 mit Okularen 6.
In dem Hauptgehäuse 5 befinden sich
eine GPS-Antenne 7 und ein GPS-Empfänger 8, die ein Positionsbestimmungssystem
bilden, das ein Positionssignal von GPS-Satelliten empfängt und
die jeweilige Position durch eine Positionsbestimmung erfaßt. Die
GPS-Antenne 7 ist
kreisrund und empfängt
Hochfrequenzsignale zur Positionsbestimmung von normalerweise vier
GPS-Satelliten gleichzeitig. Der GPS-Empfänger 8 bestimmt die
gegenwärtige Position
des Fernglases und gibt die Zeit für die gegenwärtige Position
an, wozu die von der GPS-Antenne 7 erhaltenen Signale dienen.
Dies erfolgt nach einer sogenannten Einzelpunkterfassung, die allgemein
als Positionserfassung mit GPS-Signalen bekannt ist.
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Diese
Einzelpunkterfassung läuft
folgendermaßen
ab: Zunächst
wird aus dem Unterschied einer Zeitinformation von jedem GPS-Satelliten
und einer Zeitinformation eines internen Taktsignals des GPS-Empfängers 8,
d.h. aus dem Zeitunterschied der Aussendung und des Empfangs eines
Signals vom GPS-Satelliten zum GPS-Empfänger 8 die Entfernung
von der GPS-Antenne zu jedem GPS-Satelliten 1 bis 4 berechnet.
Dann erhält
man aus den vier Entfernungswerten zwischen der Antenne 7 und
den vier GPS-Satelliten zu einem bestimmten Zeitpunkt Informationen
der drei Dimensionen einer Position der Antenne 7.
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Bei
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Position mit den Signalen von vier GPS-Satelliten berechnet.
In diesem Fall können
vier Informationsarten erhalten werden, nämlich die Höhe, die Länge, die Breite und die Zeit.
Möglicherweise können nur
die von drei GPS-Satelliten abgegebenen Signale genutzt werden.
Es ergeben sich dann drei Informationsarten, nämlich die Länge, die Breite und die Zeit.
Beispielsweise auf See kann die Höhe mit nahezu Null angenommen
werden. In diesem Fall ist die Höheninformation
nicht erforderlich, und es können
durch Nutzung der Signale nur dreier Satelliten die nötigen Informationen
der Länge,
der Breite und der Zeit erhalten werden.
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Das
Hauptgehäuse 5 enthält ein Kommunikationssystem,
das mit einer externen Einrichtung Informationen austauscht, die
z.B. eine ähnliche
Positionsbestimmungsfunktion wie das Fernglas 100 enthält. Mit
dem Kommunikationssystem können
also Informationen über
die Position des Fernglases 100 oder der externen Einrichtung
ausgetauscht werden. Das Kommunikationssystem enthält im Hauptgehäuse 5 einen
Sendeempfänger
mit einem Datensender 9 zum Abgeben der Positionsinformation
des Fernglases 100 and die externe Einrichtung (z.B. das Fernglas
eines anderen Benutzers) und einen Datenempfänger 10 zum Empfangen
der Positionsinformation von der externen Einrichtung, d.h. von
dem Fernglas des anderen Benutzers; eine Stabantenne 17 und
einen Umschalter 19, der wahlweise den Datensender 9 oder
den Datenempfänger 10 mit
der Stabantenne 17 verbindet. Der vorstehend genannte GPS-Empfänger 8,
der Datensender 9, der Datenempfänger 10 und der Umschalter 19 werden
von einer CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 18 gesteuert.
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Das
Hauptgehäuse 5 enthält auch
ein Relativpositionsrechensystem, das durch Rechnung eine Relativposition
zwischen dem Fernglas 100 und der externen Einrichtung
(d.h. dem Fernglas des anderen Benutzers) aus der gegenwärtigen Position
des Fernglases 100 berechnet, die durch den GPS-Empfänger 8 erhalten
wird, und die Positionsinformation der externen Einrichtung berechnet,
die über
das Kommunikationssystem (Datensender 9, Datenempfänger 10,
Stabantenne 17, Umschalter 19) erhalten wird.
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Ferner
dient zum Anzeigen der Positionsinformation wie einer Relativposition
gegenüber
der externen Einrichtung, abgeleitet durch das vorstehend genannte
Relativpositionsrechensystem, eine interne Anzeigeeinheit 11 im
Hauptgehäuse 5 und eine
externe Anzeigeeinheit 12 an der Außenseite des Hauptgehäuses 5.
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Beobachtet
der Benutzer ein fernes Ziel, d.h. die externe Einrichtung, mit
dem Fernglas 100, so zeigt die interne Anzeigeeinheit 11 in
einem Sichtfeld die folgenden Informationen an:
Positionsinformation
(Breite, Länge
und Höhe
der Position des Fernglases 100) und Zeit, erhalten von dem
GPS-Signalempfänger 8;
die
Positionsinformation (Breite, Länge
und Höhe) der
externen Einrichtung (d.h. des Fernglases des anderen Benutzers)
abgegeben von dieser; und
eine Relativpositionsinformation
der Positionsbeziehung des Fernglases 100 und
der
externen Einrichtung, mit Entfernung, Höhenunterschied, Azimutwinkel
der externen Einrichtung relativ zum Fernglas 100.
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Es
sei bemerkt, daß beim
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
ein Azimutwert eines Winkels gegenüber geographisch Nord als eine
Teilinformation der Relativposition dargestellt wird. Es ist aber
auch möglich,
einen Winkel relativ zu magnetisch Nord aus dem Azimutwinkel und
der anderen Positionsinformation zu berechnen. Es kann also auch
der Winkel relativ zu magnetisch Nord anstelle des Azimutwinkels
angezeigt werden.
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Die
interne Anzeigeeinheit 11 ist so aufgebaut, daß ein LCD
(Flüssigkristallanzeige)
mit transparenten Elektroden in der Bildebene angeordnet ist. Der
Benutzer des Fernglases 100 kann somit die dargestellten
Informationen in einem Zielbild innerhalb des Sichtfeldes des Okulars 6 betrachten.
Die Konstruktion der internen Anzeigeeinheit 11 ist hierauf nicht
beschränkt,
es kann auch jedes andere Prinzip angewendet werden. Beispielsweise
können
Schriftzeichen aus Leuchtdioden o.ä. als Bild in der Bildebene
mit einem optischen System dargestellt werden. Die externe Anzeigeeinheit 12 kann
eine LCD- oder LED-Anzeige
sein.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
stellen die externe Anzeigeeinheit 12 und die interne Anzeigeeinheit 11 ähnliche
Informationen dar. Diese Informationen werden zunächst in
einem Anzeigendatenspeicher 20 gespeichert und dann unter
Steuerung mit der CPU 18 an der internen Anzeigeeinheit 11 und
der externen Anzeigeeinheit 12 dargestellt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
hat das Fernglas 100 die interne Anzeigeeinheit 11 und
die externe Anzeigeeinheit 12. Es kann jedoch auch nur eine
dieser An zeigeeinheiten enthalten. Das Fernglas 100 kann
auch Informationen durch akustische Signale oder durch eine Kombination
akustischer und optischer Signale darstellen.
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Die
Operationseinheit 13 enthält mehrere Schalter:
einen
Schalter zum Ein- und Ausschalten einer Stromversorgungseinheit 30 des
Fernglases 100 für verschiedene
elektrische Komponenten;
einen Schalter zum Empfangen der GPS-Signale;
einen
Schalter zum Senden von Daten an die externe Einrichtung; und
einen
Schalter zum Empfangen von Daten von der externen Einrichtung.
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Die
Operationseinheit 13 enthält ferner einen Kommunikationsartschalter
und einen Kommunikationswunschschalter.
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Der
Kommunikationsumschalter 19 wird von CPU 18 betätigt, wenn
der Kommunikationswunschschalter oder der Kommunikationsartschalter
betätigt wird.
Durch Betätigen
des Kommunikationsartschalters wird die Betriebsart des Fernglases 100 zwischen
einer Kommunikationsart, bei der Positionsinformationen erhalten
und dargestellt werden, und einem Normalbetrieb, bei dem die vorstehend
beschriebene Funktion der Positionsinformation nicht genutzt wird
(d.h. nur die Fernrohrfunktion wird benutzt) umgeschaltet. Es sei
bemerkt, daß in 2 zur besseren Übersicht
die Verbindungen zwischen der Stromversorgungseinheit und den anderen
Einheiten nicht dargestellt sind. Die Stormversorgungseinheit speist
die elektrischen Einheiten wie die CPU 18.
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3 zeigt
einen Beispielsfall, bei dem zwei Benutzer 15 und 16 an
den Stellen A und B jeweils ein Fernglas 100 bzw. 200 haben.
Die Ferngläser 100 und 200 enthalten
beide die vorstehend beschriebene Positionsbestimmungsfunktion.
Der Benutzer 15 sucht den Benutzer 16, dessen
Position unbekannt ist.
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Es
sei angenommen, daß das
Fernglas 100 in den Kommunikationsbetrieb geschaltet ist.
Wie 1 zeigt, empfängt
das Fernglas 100 Signale von den GPS-Satelliten 1 bis 4 über die
GPS-Antenne 7. Die so empfangenen Signale werden dem GPS-Empfänger 8 zugeführt. Dieser
berechnet die Entfernung zwischen der GPS-Antenne 7 und
den GPS-Satelliten 1 bis 4 aus den erhaltenen
Entfernungswerten, der Dreidimensions-Positionsinformation (z.B.
Koordinaten x, y und z in einem rechtwinkligen x-y-z-Koordinatensystem)
für die
Position A und die ent sprechende Zeit. In diesem Ausführungsbeispiel
besteht die Positionsinformation x, y, z des GPS-Empfängers 8 aus
Daten für
ein rechtwinkliges dreidimensionales Koordinatensystem, dessen Ursprung
der Erdmittelpunkt ist.
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Die
Informationen (Positionsinformation und Zeit für die Position A) werden der
CPU 18 zugeführt und
in dem internen Speicher 18M (2) mit der entsprechenden
Zeit z.B. für
jede Sekunde gespeichert. Der Speicher 18M kann mehrere
Positionsdaten (z.B. einige Zehn) speichern. Wird seine Kapazität erreicht,
so werden die älteren
Daten sequentiell gelöscht,
um neue Daten speichern zu können.
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Bei
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Positionsinformation der Position A, d.h. die Koordinaten
x, y, z für
das dreidimensionale rechtwinklige Koordinatensystem von der CPU 18 in allgemein
benutzte Ausdrücke
umgesetzt, d.h. die Breite, die Länge und die Höhe, und
dann mit der internen Anzeigeeinheit 11 im Bildfeld des
Fernglases 100 und der externen Anzeigeeinheit 12 dargestellt.
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Die
Positionsinformation wird automatisch und abwechselnd entsprechend
dem Rechnen der gegenwärtigen
Position und/oder den von der externen Einrichtung erhaltenen Signalen
dargestellt. Während
der Kommunikation mit dem anderen Fernglas 200 wird nur
die gegenwärtige,
durch Rechnung erhaltene Position sowie Zeit und Datum wiederholt und
abwechselnd dargestellt.
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Das
Anzeigeverfahren ist nicht auf das vorstehend beschriebene begrenzt,
es kann so abgeändert
werden, daß die
Anzeige- und Nichtanzeigezustände
bei Betätigen
des Anzeigeschalters abwechselnd dargestellt werden. Alternativ
kann diese Abänderung
ferner so weitergebildet werden, daß die gegenwärtige Position
des Fernglases 100, die gegenwärtige Position des anderen
Fernglases 200, die Entfernung und der Azimutwinkel des
Fernglases 200 relativ zum Fernglas 100 und die
augenblickliche Zeit abwechselnd bei Betätigen des Anzeigeschalters
dargestellt werden. Beispiele derartiger Anzeigen (z.B. ein dargestelltes
Bild) werden noch beschrieben.
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Die
in beschriebener Weise erhaltene Positionsinformation wird folgendermaßen gesendet.
Wie bereits beschrieben, wird für
das Fernglas 100 an der Position A der eingeschaltete Kommunikationsbetrieb
vorausgesetzt. Bei dieser Betriebsart steuert die CPU 18 den
Umschalter 19 so, daß die
Stabantenne 17 mit dem Signalempfänger 10 zunächst verbunden wird.
Dies bedeutet, daß das
Fernglas 100 im Kommunikationsbetrieb zum Datenempfang
bereit ist. Das andere Fernglas 200 hat dieselbe Funktion
hinsichtlich Positionsbestimmung und Kommunikation wie das Fernglas 100.
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In
diesem Zustand betätigt
der Benutzer 16 des Fernglases 200 den Sendeschalter.
Dadurch betätigt
die CPU 18 des Fernglases 200 den Umschalter 19 zum
Verbinden seiner Stabantenne 17 mit dem Datensender 9.
Die CPU 18 des Fernglases 200 sendet mit Hochfrequenzdaten
die Positionsdaten (d.h. die Koordinaten x, y, z) für das dreidimensionale rechtwinklige
Koordinatensystem der Position des Fernglases 200 und die
Zeit, empfangen mit dem GPS-Empfänger 8,
an das Fernglas 100 an der Position A über die Stabantenne 17.
Unmittelbar nach dem Senden betätigt
die CPU 18 den Umschalter 19 zum Verbinden der
Stabantenne 17 mit dem Datenempfänger 10. Außer bei
Senden von Daten bleibt also der Umschalter 19 immer zum
Empfang des von der externen Einrichtung abgegebenen Signals bereit.
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In
dem Fernglas 100 empfängt
der Datenempfänger 10 das
von dem Fernglas 200 abgegebene Signal über seine Stabantenne 17 und
speichert die Daten in seinem Speicher.
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In
dem Fernglas 100 werden ähnlich wie beschrieben die
Positionsdaten (x, y, z) des Fernglases 100 und die entsprechende
Zeit an das Fernglas 200 übertragen. In diesem Fall wird
der Sendeschalter zum Senden der Daten betätigt. Die Daten können jedoch
an das andere Fernglas auch beim Empfang von Daten automatisch gesendet
werden. Wenn also das Fernglas 100 die Positionsdaten von
dem Fernglas 200 erhalten hat, kann die CPU 18 automatisch das
Senden der Positionsdaten des Fernglases 100 an das Fernglas 200 starten.
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Aus
den Positionsdaten (x, y, z) und den Zeitdaten des Fernglases 200,
gespeichert im Speicher des Empfängers 10,
und den Koordinaten und Zeitdaten des Fernglases 100, gespeichert
im Speicher 18M der CPU 18, berechnet die CPU 18 den
Unterschied der Koordinaten für
die Positionen A und B zum selben Zeitpunkt, bestimmt dann die Entfernung und
die Höhendifferenz
sowie den Azimutwinkel des Fernglases 200, gesehen vom
Fernglas 100, und speichert die erhaltenen Werte gemeinsam
mit den Zeitdaten in dem Anzeigedatenspeicher 20. Fer ner setzt
die CPU 18 des Fernglases 100 dessen Koordinaten
und diejenigen des Fernglases 200 in die Werte für die Breite,
Länge und
Höhe um
und speichert diese Werte in dem Anzeigedatenspeicher 20.
Der Azimutwinkel ist ein Winkel, der im Uhrzeigersinn relativ zu
Echt-Nord (d.h. in Richtung von Nord über Ost, Süd, West nach Nord) gemessen
wird.
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Wenn
die Operationen für
die Anzeigedaten abgeschlossen und die berechneten Daten in dem Anzeigedatenspeicher 20 gespeichert
sind, wird eine Nachricht oder ein Symbol zur Anzeige des Abschlusses
des Datenempfangs auf der internen Anzeigeeinheit 11 und
auf der externen Anzeigeeinheit 12 dargestellt. Alternativ
können
anstelle der Nachricht oder des Symbols die berechneten Werte, z.B. die
gegenwärtige
Position der Punkte A und B, die Entfernung und der Höhenunterschied,
der Azimutwinkel und/oder die Zeit dargestellt werden. Wahlweise
kann auch ein akustisches Signal oder eine Kombination akustischer
und optischer Signale zur Anzeige des Abschlusses der Datenübertragung
dienen.
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Der
Benutzer des Fernglases 100 kann die auf der internen Anzeigeeinheit 11 und
der externen Anzeigeeinheit 12 dargestellte Information
umschalten. Beispielsweise kann bei jeder Betätigung des Anzeigeschalters
(1) die Breite, Länge,
Höhe der
Position des Benutzers 15, (2) die Breite, Länge, Höhe der Position
des Benutzers 16, (3) die Entfernung und der Höhenunterschied
der Punkte A und B bzw. der Azimutwinkel, (4) die Zeit und (5) keine
Anzeige dargestellt werden.
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Die
Darstellung von Informationen auf der internen Anzeigeeinheit
11 und
der externen Anzeigeeinheit
12 (d.h. die Darstellung der
Höhe, Länge und Breite
einer Position des Benutzers
15, die Darstellung derselben
Werte des Benutzers
16 und einer Entfernung und eines Höhenunterschiedes
der beiden Benutzer
15 und
16, des Azimutwinkels
und die Darstellung von Datum und Zeit) werden folgendermaßen durchgeführt. Es
sei bemerkt, daß dies
nur Beispiele sind, und die dargestellten Werte haben keine besondere
Bedeutung. Darstellung
der Benutzerposition
Breite: | 35°40'40''N |
Länge: | 139°40'38''E |
Höhe: | 350
m |
Darstellung
der anderen Benutzerposition
Breite: | 35°40'52''N |
Länge: | 139°40'50''E |
Höhe: | 400
m |
Darstellung
von Entfernung, Höhenunterschied
und Azimutwinkel des anderen Benutzers
Entfernung: | 510
m |
Höhenunterschied: | 50
m |
Azimutwinkel: | 45°02'10'' |
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Darstellung von Datum
und Zeit
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Die
externe Anzeigeeinheit 12 kann bei einem ausreichend großen Anzeigefeld
gleichzeitig die Werte von Breite, Länge und Höhe darstellen. Die interne
Anzeigeeinheit 11 hat jedoch kein ausreichend großes Anzeigefeld,
da die Informationen dem Objektbild überlagert werden. Daher sollte
die interne Anzeigeeinheit 11 vorzugsweise eine vereinfachte Anzeige
verschiedener Werte durch Verwendung von Abkürzungen o.ä. ermöglichen. Vorzugsweise soll ferner
jedes Datum abwechselnd in einem begrenzten Anzeigeabschnitt dargestellt
werden. In diesem Fall können
die Daten bei jeder Betätigung
der Anzeigetaste der Operationseinheit 13 oder automatisch ohne
besondere Bedienungstätigkeit
dargestellt werden.
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Zumindest
die Position des Benutzers und die Entfernung, der Höhenunterschied
und der Azimutwinkel des anderen Benutzers werden dargestellt, die
weiteren Informationen können
entfallen.
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Wenn
die Richtung des Fernglases 200 relativ zum Fernglas 100,
d.h. Entfernung, Höhenunterschied
und Azimutwinkel des Fernglases 200 relativ zum Fernglas 100 in
vorstehend beschriebener Weise festgestellt sind, kann der Benutzer
des Fernglases 100 denjenigen des Fernglases 200 leicht
durch entsprechendes Ausrichten des Fernglases 100 unter
Zuhilfenahme eines Kompasses finden.
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Vorstehend
wurde die Anzeige bei dem Fernglas 100 beschrieben, dieselben
Daten können
aber auch an dem Fernglas 200 durch ähnliche Operationen dargestellt
werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzen beide
Benutzer 15 und 16 übereinstimmende Ferngläser 100 und 200.
Wenn der Benutzer 15 ein Fernglas 100 mit der
vorstehend beschriebenen Funktion hat, muß der Benutzer 16 nicht
unbedingt ein Fernglas 200 haben, sondern es genügt bei ihm
eine Einrichtung, mit der die Positionsdaten an das Fernglas 100 gesendet
werden können,
so daß dieses
die Positionsdaten von der externen Einrichtung empfängt und
die Position dieser Einrichtung relativ zum Fernglas 100 berechnen kann.
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Das
vorstehend beschriebene Fernglas empfängt das GPS-Signal von den
GPS-Satelliten, um
seine Position und die Zeit zu berechnen. Ferner empfängt das
Fernglas Positionsinformationen von einer externen Einrichtung eines ähnlichen
Fernglases an einer anderen Position, um Entfernung, Höhenunterschied
und Azimutwinkel zu erhalten, und stellt diese Werte auf einer Anzeigeeinheit
dar. Daher hat ein Fernglas nach diesem Ausführungsbeispiel eine gegenüber bisherigen
verbesserte Funktion, denn auch wenn die Position des anderen Benutzers unbekannt
ist, kann die eigene Position genau bestimmt werden, und die Position
sowie die Entfernung, der Höhenunterschied
und der Azimutwinkel des anderen Fernglases gegenüber der
eigenen Position können
bestimmt werden.
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Die
darzustellenden Positionsinformationen sind Breite, Länge und
Höhe. Dies
kann jedoch abgeändert
werden, so daß beispielsweise
auch die Koordinaten des dreidimensionalen rechtwinkligen Koordinatensystems
dargestellt werden.
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In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erhält der GPS-Empfänger 8 die
Positionsinformation in Form von Koordinatenwerten. Er kann jedoch
auch so geändert
werden, daß die
Werte für
Breite, Länge und
Höhe abgegeben
werden. Ferner können
die übertragenen
Informationen auch die Werte für
Breite, Länge
und Höhe
enthalten. Obwohl die Relativposition zweier Punkte als Entfernung,
Höhenunterschied
und Azimutwinkel ausgedrückt
wird, kann sie auch als Elevationswinkel (oder Depressionswinkel) und
Azimutwinkel, berechnet aus der Entfernung und dem Höhenunterschied,
ausgedrückt
und dargestellt werden.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird erläutert, daß der Benutzer 15 des Fernglases 100,
dem die Position des anderen Benutzers 16 des Fernglases 200 unbekannt
ist, die Position des Fernglases 200 durch Datenkommunikation
bestimmt, um das Fernglas 200 (oder den Benutzer 16)
in das Sichtfeld des Fernglases 100 zu bringen. Dieses
Ausführungsbeispiel
kann aber auch benutzt werden, um die genauen Positionen, Entfernung
o.ä. der
beiden Positionen durch Datenkommunikation zu bestimmen, während die
Benutzer 15 und 16 die jeweils andere Position
erkennen. In diesem Fall können
verschiedene Informationsdaten auf der internen Anzeigeeinheit 11 überlagert
mit dem Objektbild im Sichtfeld eines jeden Fernglases, dargestellt
werden, und der Benutzer kann diese Informationen während der
Beobachtung des anderen Benutzers lesen.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Positionsdaten
durch manuelles Betätigen
der Operationseinheit 13 an der Außenseite des Hauptgehäuses 5 gesendet
bzw. empfangen. Das Ausführungsbeispiel
kann so abgeändert
werden, daß die
Daten von der CPU 18 automatisch gesendet und empfangen
werden entsprechend einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Protokolls zum automatischen Senden und Empfangen
der Positionsdaten. Bei dieser Kommunikation arbeiten beide Ferngläser 100 und 200 im
Kommunikationsbetrieb.
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Die
Datenkommunikation entsprechend dem in 4 gezeigten
Protokoll wird durch Betätigen
eines Kommunikationswunschschalters initiiert. Zunächst sendet
das Fernglas 100 ein Signal an das Fernglas 200 zu
dessen Anforderung zur Datenkommunikation durch Betätigen des
Kommunikationswunschschalters. Wenn dieser Schalter betätigt wird, schaltet
die CPU den Umschalter 19 zum Verbinden der Stabantenne 17 mit
dem Datensender 9, um das Kommunikationswunschsignal abzugeben.
Wenn das Fernglas 200 dieses Signal empfängt, gibt
es ein Kommunikations-Freigabesignal an das Fernglas 100 ab,
um die aufgebaute Verbindung zu signalisieren, wenn eine Datenkommunikation
möglich
ist, d.h. wenn das Fernglas 200 zum Senden der Positionsdaten
bereit ist. Wenn das Fernglas 100 das Freigabesignal von
dem Fernglas 200 empfängt,
sendet es die Positionsdaten für
die Position an das Fernglas 200. Wenn dieses die Positionsdaten
empfängt,
gibt es seine eigenen Positionsdaten der Position B an das Fernglas 100 ab.
Wenn dieses die Positionsdaten empfängt, bestimmt es durch Rechnung
die Werte der Entfernung, des Höhenunterschieds
und des Azimutwin kels der beiden Positionen und speichert die berechneten
Werte in dem Anzeigespeicher 20. Sie werden auf der internen
Anzeigeeinheit 11 und der externen Anzeigeeinheit 12 dargestellt.
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Das
Fernglas 200 führt
praktisch übereinstimmende
Verarbeitungen durch. Die vorstehend beschriebene Datenkommunikation
und die Berechnung von Entfernung, Höhenunterschied und Azimutwinkel
werden wiederholt, bis die Schalter beider Ferngläser 100 und 200 zum
Beenden der Verarbeitung betätigt
werden.
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Gemäß 4 gibt
das Fernglas 100 den Kommunikationswunsch ab. Wenn der
entsprechende Schalter des Fernglases 200 betätigt wird,
wird eine ähnliche
Verarbeitung durch den Kommunikationswunsch von dem Fernglas 200 zum
Fernglas 100 initiiert. Alternativ oder wahlweise kann
auch so vorgegangen werden, daß anstelle
einer Betätigung
des Kommunikationswunschschalters das in 4 gezeigte
Protokoll bei jedem vorbestimmten Zeitintervall startet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
werden mit Bezug auf die in dem Speicher 18M gespeicherte
Zeitinformation die Entfernung, der Höhenunterschied und der Azimutwinkel
der Positionen A und B aus der Positionsinformation beider Ferngläser 100 und 200 genau
zu übereinstimmenden
Zeitpunkten bestimmt. Die in dem Speicher 18M gespeicherten
Daten sind aber die zum etwa übereinstimmenden
Zeitpunkt oder innerhalb einer sehr kurzen Zeit erhaltenen Daten,
und daher können
die berechneten Werte als ausreichend genau angesehen werden, wenn
die Benutzer 15 und 16 langsam wandern und die
Werte der Entfernung, des Höhenunterschieds
und des Azimutwinkels aus den Datenwerten nicht genau gleichzeitig
erhalten werden. Hier ist es möglich,
das Ausführungsbeispiel
so abzuändern,
daß die
zwischen den Ferngläsern 100 und 200 übermittelten
Positionsinformationen die Zeitinformation nicht enthalten.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Protokolls. Entsprechend der in 4 gezeigten
Kommunikation tauschen die Ferngläser 100 und 200 Positionsinformationen
miteinander aus. Bei der in 5 gezeigten
Kommunikation sendet nur das Fernglas 200 Positionsinformationen
an das Fernglas 100, während
dieses nur Informationen empfängt.
In diesem Beispiel kann ein Datensendeschalter anstelle des Kommunikationswunschschalters
in dem Fernglas des ersten Ausführungsbeispiels
vorgesehen sein. Während
der in 5 gezeigten Verarbeitung befinden sich beide Ferngläser 100 und 200 im
Kommunikationsbetrieb.
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Wenn
der Datensendeschalter des Fernglases 200 betätigt wird,
betätigt
die zugehörige
CPU 18 den Umschalter 19 zur Verbindung der Stabantenne 17 mit
dem Datensender 9. Dann sendet das Fernglas 200 nacheinander
ein Initiiersignal für
den Datenstart, Positionsinformationen des Punktes B aus dem GPS-System
und ein Datenendsignal.
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Das
Fernglas 100 empfängt
das Datenstartsignal von dem Fernglas 200 sowie die Positionsinformationen
und verarbeitet die empfangenen Daten, bis das Datenendsignal empfangen
wird. Aus der von dem Fernglas 200 gesendeten Positionsinformaion und
derjenigen des Fernglases 100 berechnet dieses die Position
des Fernglases 200 relativ zu der eigenen Position (d.h.
Position B relativ zu Position A) und zeigt die Rechenergebnisse
an. In diesem Fall wird bei dem Fernglas 100 die Positionsinformation der
Position A angezeigt, wenn ein Signal des Fernglases 200 empfangen
wird. Alternativ ist es möglich, nichts
anzuzeigen, wenn das Signal von dem Fernglas 200 empfangen
wird.
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6 zeigt
ein weiteres Beispiel für
eine Kommunikation, bei der das Fernglas 200 Positionsinformationen
der Position B an das Fernglas 100 abhängig von einem Datensendewunsch
des Fernglases 100 abgibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Sendewunschschalter für
die Datenabgabe vorgesehen anstelle des Kommunikationswunschschalters
des ersten Ausführungsbeispiels.
Beide Ferngläser 100 und 200 arbeiten
im Kommunikationsbetrieb.
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Wenn
der Sendewunschschalter des Fernglases 100 während der
in 6 gezeigten Kommunikation betätigt wird, schaltet die CPU 18 des
Fernglases 100 den Umschalter 19 zur Verbindung
der Stabantenne 17 mit dem Datensender 9, um ein
Sendewunschsignal an das Fernglas 200 abzugeben und das
Senden der Positionsinformation für die Position B anzufordern.
Die CPU 18 des Fernglases 100 betätigt beim
Senden des Sendewunschsignals den Umschalter 19 zur Verbindung
der Stabantenne 19 mit dem Datenempfänger 10 und wartet
auf die von dem Fernglas 200 zu sendenden Daten.
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Bei
Empfang des Sendewunschsignals von dem Fernglas 100 sendet
das Fernglas 200 zunächst ein
Datenstartsignal bei Beginn des Sendens der Positionsin formation,
sowie dann die Positionsinformation der Position B. Dann sendet
das Fernglas 200 ein Endsignal zur Kennzeichnung des Endes
der Sendung der Positionsinformation. Das Fernglas 100 empfängt die
Positionsinformation, wenn das Datenstartsignal nach Senden des
Sendewunschsignals empfangen wird, bis das Endsignal von dem Fernglas 200 abgegeben
wird, und zeigt dessen Position relativ zur eigenen Position an,
abgeleitet aus der empfangenen Positionsinformation (der Position
B) und der eigenen Positionsinformation (der Position A), die durch
Satellitensignale erhalten wird.