DE3782617T2

DE3782617T2 - Navigationshilfe.

Info

Publication number: DE3782617T2
Application number: DE8787903355T
Authority: DE
Inventors: John Agnew; David Parfitt; Kenneth Woolley
Original assignee: Qudos SA
Current assignee: Yeoman Marine Ltd
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2007-05-16
Also published as: EP0268628B1; KR970001145B1; EP0268628A1; ATE82388T1; HK1000607A1; WO1987007013A1; DK18788D0; NO880195D0; NO174367C; JPH01502845A; NO174367B; DE3782617D1; DK18788A; NO880195L; AU7397087A; JP2512776B2; AU608513B2; KR880701367A

Description

Die Erfindung betrifft das Vereinfachen des Auftragens von Punkten auf einer Land- oder Seekarte oder einer Navigationskarte, wie auch das Wegnehmen von Punkten von einer Karte.
Herkömmlicherweise werden Positionen auf einer Karte dadurch aufgetragen, daß Kreuzungsschnittlinien eingezeichnet werden, die aus Beobachtungen, Messungen und/oder Berechnungen gewonnen werden; weitere Positionen können unter Verwendung von Gissungsverfahren oder Positionsabschätzverfahren aufgetragen werden, mit Berechnungen der Geschwindigkeit, des Kurses, des Strömungswinkels und der Drift. Weitere Positionen und Peilungen können dann unter Verwendung von Instrumenten, des Kartenmaßstabs und von Kompaßmarkierungen von der Karte abgelesen werden. Derartige Verfahren sind zeit- und arbeitsaufwendig, und sie erfordern ein gewisses Ausmaß an Fachkenntnis in bezug auf Navigations-Zeicheninstrumente, wie ein Parallellineal und Teiler oder andere mechanische Hilfen zum Aufzeichnen und Ablesen von Karten.
Ein sehr teurer und teilweiser Ersatz für das herkömmliche Auftragungsverfahren wird durch einen Auftragungstisch geliefert, der eine Eingangsinformation oder Eingangsinformationen von einer oder mehreren externen Navigierhilfen erhält und einen Lichtstrahl auf die Karte wirft oder eine Linie an der entsprechenden Stelle zieht. Eine solche Ausrüstung ist teuer und nimmt darüber hinaus ziemlich Platz weg, weswegen sie außer für große Schiffe für nichts Anderes besonders geeignet ist.
Es werden auch elektronische Kartensysteme entwickelt, um beim Navigieren zu helfen. Diese weisen die Nachteile hoher Kosten, des Erfordernisses einer Kathodenstrahlröhre als Kartenanzeige, das Fehlen hoher Auflösung bei der angezeigten Ausgangsinformation und das Fehlen einer dauernden Aufzeichnung der Ausgangsinformation auf Papier auf.
Eine grundlegende Navigierhilfe ist in der britischen Patentanmeldung Nr. GB 2 043 909 A beschrieben. Bei dieser bekannten Hilfe wird ein Digitalisiertisch verwendet, auf dem eine Karte angeordnet wird. Ein Kursor, der mit dem Tisch zusammenwirkt, kann über die Karte bewegt werden, und er liefern ein Signal, das dekodiert wird, um die Koordinaten nach Breite und Länge für die Kursorposition in bezug auf die Karte anzugeben. Die aktuelle Position nach Breite und Länge des navigierten Fahrzeugs ist aus einem Signal bekannt, das von einem Navigiercomputer geliefert wird. Das aktuelle Positionssignal und die Kursorpositionssignale werden miteinander verglichen, und durch Lampen am Kursor wird eine Anzeige in bezug auf die Richtung (Auf, Ab, Rechts oder Links) vorgenommen, in der der Kursor bewegt werden sollte, damit die Kursorposition und die aktuelle Position übereinstimmen. Diese bekannte Anordnung ergibt also auf einfache Weise eine Positionsauftragevorrichtung, wobei sie sich auf ein Signal bezieht, das die aktuelle Position des Fahrzeugs anzeigt.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine Navigationshilfe anzugeben, die gewisse Verbesserungen betreffend die Dateneingabe in die Grundhilfe betrifft, wie sie in GB-A- 2 043 909 beschrieben ist.
GB-A-1 523 618 beschreibt ein Positionsanzeigegerät, bei dem einer oder zwei Wendepunkte abgespeichert wenden können, wonach Information an einen Autopiloten gegeben wird, um ein Flugzeug zu einem ersten Wendepunkt und dann, falls gewünscht, zu einem zweiten Wendepunkt zu führen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Navigationshilfe angegeben, mit: - einer Kartenauflagefläche; - einer Einrichtung zum Speichern eines ersten kartengestützten Signals, das eine vorgegebene Position auf einer Karte auf der Kartenauflagefläche, ausgedrückt durch das Koordinatensystem (R, Φ) der Karte, anzeigt; - einer Kursorvorrichtung, die von einem Benutzer über die Karte auf der Auflagefläche bewegt werden kann; - einer Einrichtung zum Ausgeben eines Signals, das die aktuelle Position der Kursorvorrichtung, ausgedrückt durch ein Koordinatensystem der Kartenauflagefläche, anzeigt; - einer Einrichtung zum Umwandeln des Signals für die aktuelle Kursorposition in ein zweites kartengestütztes Signal, das die aktuelle Position der Kursorvorrichtung, ausgedrückt durch das Koordinatensystem der Karte, anzeigt; und - einer Einrichtung zum Verarbeiten des ersten und des zweiten kartengestützten Signals; dadurch gekennzeichnet, daß - die Speichereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie mehrere erste kartengestützte Signale speichert, die mehrere vorbestimmte Positionen anzeigen, und - die Speichereinrichtung eine Einrichtung aufweist, die auf einen Nutzerbefehl anspricht, um die Position der Kursorvorrichtung zu erfassen und ein erstes zu speicherndes kartengestütztes Signal zu liefern, um es zu ermöglichen, daß die vorbestimmten Positionen durch die Kursorvorrichtung festgelegt werden; und daß - die Verarbeitungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie mehrere verschiedene Navigationsberechnungen, gestützt auf das zweite und mindestens eines der ersten kartengestützten Signale ausführt; und daß - eine Anzeigeeinrichtung vorhanden ist, um eine sichtbare Ausgabeanzeige der Ergebnisse der Berechnung, ausgedrückt in Einheiten anzugeben, die aus dem Kartenkoordinatensystem ableitbar sind.
Auf diese Weise können mehrere gespeicherte Positionen, die z. B. einen Kurs festlegen, bequem dadurch eingegeben werden, daß die Kursoreinrichtung auf entsprechende Positionen gestellt wird und eine Anzahl zweckdienlicher Navigationsberechnungen ausgeführt werden und die Ergebnisse derselben (vorzugsweise auf der Kursorvorrichtung) dargestellt werden; auf diese Weise führt die Hilfe zu einem einfach erkennbaren Auslesen der Daten in sinnvollen Einheiten.
Vorzugsweise kann die Verarbeitungseinrichtung so betrieben werden, daß sie aus dem abgespeicherten kartengestützten Signal und dem aktuellen kartengestützten Signal die Entfernung und die Peilung der aktuellen Position in bezug auf die gespeicherte Position berechnet und/oder umgekehrt, wobei die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung zum Darstellen der Entfernung und der Peilung aufweist. Mit diesem Merkmal ist es, wenn die Peilungen einer aktuellen Position gegenüber zwei landfesten Seezeichen oder die Peilung und die Entfernung gegenüber einem einzelnen landfesten Seezeichen gegeben sind, einfach möglich, die aktuelle Position auf der Karte einzutragen.
Vorzugsweise kann die Verarbeitungseinrichtung so betrieben werden, daß sie aus dem aktuellen kartengestützten Signal und einem ersten und einem zweiten der gespeicherten kartengestützten Signale die Entfernung der aktuellen Position entlang und abseits eines Kurses aus einer ersten und einer zweiten gespeicherten Position berechnet, wobei die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung zum Anzeigen der Entfernungen entlang und abseits des Kurses aufweist. Auf diese Weise kann eine Anzahl Wendepunkte gespeichert werden, und die Fortbewegung entlang dem geplanten Kurs kann angezeigt werden.
Die Hilfe kann weiterhin eine Einrichtung aufweisen, um das Kartenkoordinatensystem auf das Erdkoordinatensystem abhängig von den Positionen mindestens zweier Punkte auf der Erdoberfläche und den Koordinaten dieser Positionen, ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem, zu beziehen, wobei das Umwandlungssystem auf die Bezugeinrichtung anspricht, um die Umwandlung zu vollziehen. Auf diese Weise kann die Karte auf der Kartenfläche an einer willkürlichen Stelle angeordnet werden, und demgemäß kann, nach der Bezugsherstellung, die Position des Kursors im Kartenkoordinatensystem ausgedrückt werden (z. B. nach Länge und Breite).
Bei einer Anordnung kann die Bezugseinrichtung eine Einrichtung zum manuellen Eingeben der Koordinaten der Positionen, ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem, aufweisen. Um das Erfordernis des Eingebens der Koordinaten jedesmal dann, wenn eine besondere Karte wieder verwendet wird, zu vermeiden, kann die Hilfe weiterhin eine Einrichtung zum Speichern für jede von mehreren Karten der Koordinaten von auf der jeweiligen Karte markierten Bezugspunkten aufweisen, eine Einrichtung zum Abrufen der gespeicherten Koordinaten für eine ausgewählte Karte und eine Einrichtung zum Wiederbeziehen der ausgewählten Karte abhängig von den abgerufenen Koordinaten und den Positionen der markierten Bezugspunkte auf der Kartenfläche.
Bei einer alternativen Anordnung kann die Karte markierte Bezugspunkte und kodierte Information (wie einen Strichkode) für die Koordinaten der markierten Bezugspunkte aufweisen, und die Hilfe weist weiterhin eine Einrichtung zum Lesen der kodierten Information auf. Auf diese Weise besteht kein Erfordernis dahingehend, die Koordinaten von Bezugspunkten auf der Karte von Hand einzugeben.
Die Anzeige kann dazu in der Lage sein, z. B. die aktuelle Kursorposition anzuzeigen, in welchem Fall die Koordinaten jeder Ortung auf der Karte z. B. nach Breite und Länge ausgelesen werden können.
Obwohl es zweckdienlich ist, bei einer Digitalisiertisch/ Kursor-Anordnung am Kursor eine Tastatur zum Eingeben von Daten anzubringen, kann doch das Fehleingeben von Daten zu Schwierigkeiten führen. Vorzugsweise können sich bei der erfindungsgemäßen Hilfe die einzugebenden Daten ausgehend von einem Anfangswert vor der Eingabe ändert, abhängig von einer Bewegung der Kursorvorrichtung in bezug auf die Kartenfläche. Vorzugsweise weist die Hilfe auch eine Einrichtung zum Anzeigen der Daten auf der Kursorvorrichtung auf. Auf diese Weise können die Daten, die eingegeben werden sollen, leicht angesehen werden und vor der Eingabe durch Bewegung der Kursorvorrichtung nach oben oder unten verschoben werden.
Andere bevorzugte Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen und der folgenden besonderen, als beispielhaft gegebenen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor.
Fig. 1 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer Navigationshilfe;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Kursor der Navigationshilfe;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Schaltungssystems der Hilfe;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das zeigt, wie auf die Karte Bezug genommen wird;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Anzeige der aktuellen Kursorposition betrifft;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das Richtungsanzeige betrifft; und
Fig. 7 zeigt Abstände entlang und abseits des Kurses zwischen zwei Wendepunkten. Aufbau
Gemäß Fig. 1 weist die Navigationshilfe einen Digitalisiertisch 10 und einen Kursor oder eine Maus 12 auf, die mit dem Tisch 10 über eine Signalleitung 14 verbunden ist. Mit Hilfe einer Sensorspule im Kursor und einem Drahtgitter unterhalb der Oberfläche des Tisches ist es möglich, die Position des Kursors auf dem Tisch in x- und y-Koordinaten zu bestimmen.
Eine Karte 16 ist in etwa rechtwinklig zum Tisch 10 auf diesen gelegt, und der Kursor kann von Hand frei über die Karte bewegt werden.
Gemäß Fig. 2 weist der Kursor 12 ein langgestrecktes Gehäuse 18 mit einem Durchgangsloch 20 an einem Ende auf. Eine durchsichtige Scheibe 22 ist in den Boden des Durchgangslochs eingepaßt, und es ist mit Fadenkreuzlinien 24, 26 versehen. Durch die Scheibe 22 ist an der Schnittstelle der Fadenkreuzlinien 24, 26 ein Loch 28 ausgebildet, wodurch ein Stift dazu verwendet werden kann, durch das Loch 28 am Kreuzungspunkt der Linien 24, 26 eine Markierung auf der Karte vorzunehmen. Die Sensorspule ist im Gehäuse um das Loch 20 herum so angeordnet, daß die bestimmte Position des Kursors 12 der Position des Lochs 28 entspricht.
Vier LED-Anzeigen 30 bis 36, die mit "Nord", "Ost", "Süd" bzw. "West" gekennzeichnet sind, sind um das Loch 20 herum angeordnet. Eine weitere LED-Anzeige 40, die mit "im Zielbereich" bezeichnet ist, und eine Taste "Fein" sind neben dem Loch 20 angeordnet.
Am anderen Ende des Gehäuses 18 befindet sich eine Tastatur 44, und zwischen der Tastatur und dem Loch 20 sind vier LCD- Anzeigen 46 bis 52 angeordnet, die mit "Kursorposition", "festgelegter Punkt", "andere Daten" bzw. "Dateneingabe" bezeichnet sind.
Gemäß Fig. 3 weist der Kursor 12 innerhalb seines Gehäuses eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 54 mit zugehörigem Nurlesespeicher (ROM) 56, der das Betriebsprogramm für den Kursor speichert, und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 58 zum Speichern von Daten auf. Die CPU 54 betreibt die LED-Anzeigen 30-40 und die LCD-Anzeigen 46-52 über eine Anzeigeschnittstelle 60. Die CPU 54 empfängt auch Signale von der Tastatur 44 und der Taste 42 über eine Tastaturschnittstelle 62. Die Sensorspule 64 im Kursur und der Digitalisiertisch 10 geben Signale an eine Positionsschnittstelle 66, die dann Positionssignale in x-, y-Koordinaten für die Position des Kursors 12 auf dem Tisch 10 an die CPU 54 geben kann. Die CPU empfängt auch ein Taktsignal von einer Taktschaltung 67. Letztendlich kann die CPU externe Informationssignale über eine externe Schnittstelle 68 erhalten.
Es folgt nun eine Beschreibung der Funktion der Navigationshilfe.

Bezugsherstellung

Bevor die Hilfe zum Eintragen und Ablesen von Punkten auf bzw. von der Karte 16 verwendet werden kann, muß diese zunächst eine Bezugsherstellung in bezug auf den Digitalisiertisch erfahren. Einzelheiten zum Bezugsherstellungsablauf sind im Flußdiagramm von Fig. 4 dargestellt, aus dem erkennbar ist, daß drei Punkte mit bekannter Breite und Länge gewählt werden, wie in Fig. 1 dargestellt, und daß für jeden der Kursor 12 auf diesem Punkt positioniert wird und die Position über die Tastatur eingegeben wird, z. B. in Form von (Breitengrade) N oder S, (Längengrade) O oder W, REF. Wenn ein Datenwert eingegeben wird, wird er auf der Datenanzeigevorrichtung 52 dargestellt. Die eingegebenen Daten für jeden Punkt werden gespeichert, was auch für die ermittelte Position des Kursors 12 auf dem Tisch 10 gilt. Wenn alle drei Bezugspunkte eingegeben sind, errichtet die CPU 54 ein mathematisches Kartiersystem für die Kursorposition nach Breite und Länge.

Darstellung der aktuellen Kursorposition

Wenn das Kartiersystem erreichtet wurde, kann die aktuelle Kursorposition durch Ausführen der in Fig. 5 dargestellten Schritte auf der Anzeige 46 dargestellt werden. Die CPU 54 führt diese Schritte regelmäßig und oft aus, wodurch die Anzeige 46 kontinuierlich aktualisiert wird. Die Anzeige kann wie folgt geschehen: CP: (Breitengrade) N oder S: (Längengrade) O oder W.

Einstellen eines festen Punktes

Ein fester Punkt kann dadurch eingestellt werden, daß seine Position über die Tastatur in folgender Form eingegeben wird: (Breitengrad), N oder S, (Längengrad), O oder W, FESTER PUNKT. So, wie die Position eingegeben wird, wird sie auf der Dateneingabeanzeige 52 dargestellt, und wenn sie ganz eingegeben ist, wird sie auf der Anzeige 48 für den festen Punkt auf ähnliche Weise dargestellt, wie dies für die Anzeige der aktuellen Position gilt, und sie wird im RAM 58 gespeichert.
Eine andere Möglichkeit zum Eingeben eines festen Punktes besteht darin, den Kursor auf dem erforderlichen Punkt auf der Karte zu positionieren und dann FESTER PUNKT auf der Tastatur 44 einzugeben ohne vorherige Dateneingabe. Die Position des festen Punktes wird dann entsprechend der aktuellen Kursorposition eingestellt und im RAM 58 gespeichert.

Bewegen zum festen Punkt

Wenn ein fester Punkt eingestellt wurde, führt die MPU 54 die in Fig. 6 dargestellte Routine zum Ansteuern der LED-Anzeigen 30 bis 40 aus. Diese Routine wird regelmäßig und häufig ausgeführt, um eine dauernd aktualisierte Darstellung durch die LED-Anzeigen 30 bis 40 zu liefern. Gemäß Fig. 6 kann gewürdigt werden, daß die LEDs anzeigen, ob der Kursor 12 nach Norden oder Süden und Osten oder Westen bewegt werden sollte, um die feste Position zu erreichen; wenn die Position erreicht ist, leuchtet die LED 40 auf, die anzeigt, daß das Zielgebiet erreicht ist.
In einer Abänderung der Routine von Fig. 6 werden die LEDs 30 bis 36 mit einer Rate aufgeblinkt, die mit abnehmender Entfernung des Kursors 12 vom festen Punkt ansteigt; wenn der Kursor dann dicht beim Zielgebiet ist, kann die Taste 42 für Feineinstellung betätigt werden, um die Aufblinkrate um einen vorgegebenen Faktor zu verringern.

Anzeige anderer Daten

Die Anzeige 50 für andere Daten ist dazu in der Lage, die folgenden Arten anderer Daten anzuzeigen, wenn Betrieb in unterschiedlichen Betriebsarten folgt, wobei ein Fortschreiten von einer Betriebsart zur nächsten zyklisch mit Hilfe der Taste STEUERUNG der Tastatur erfolgen kann:
1. Anzeige löschen
2. (Entfernung in nautischen Meilen) NM: (Peilung zum festen Punkt in Grad) DEG ZU
3. (Entfernung in nautischen Meilen) NM: (Peilung vom festen Punkt in Grad) DEG VON
4. (Peilung in Grad) CRS: (Geschwindigkeit in Knoten) KN
5. DR. (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
6. Strömungswinkel (Peilung in Grad) DEG: DR (Geschwindigkeit in Knoten) KN
7. EP: (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
8. ZEIT: (Stunden): (Minuten): (Sekunden)
9. WP1: (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
10. WP2: (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
11. 1 bis 2 (Entfernung in Seemeilen) AUF: (Entfernung in Seemeilen) ABSEITS
12. WP3: (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
13. 2 bis 3 (Entfernung in Seemeilen) AUF: (Entfernung in Seemeilen) ABSEITS
14. WP4: (Breite in Grad) N oder S: (Länge in Grad) O oder W
15. 3 bis 4 (Entfernung in Seemeilen) AUF: (Entfernung in Seemeilen) ABSEITS

Betriebsart 2: Entfernung und Peilung zu einem festen Punkt

Die CPU 5 ist so programmiert, daß sie dazu in der Lage ist, aus der Breite und Länge der aktuellen Kursorposition und dem festen Punkt die Entfernung zwischen diesen und die Peilung gegenüber geographisch Nord für den festen Punkt aus der Kursorposition zu berechnen. Die Entfernung und die Peilung werden auf der Anzeige 50 für andere Daten in der oben angegebenen Form dargestellt, und sie werden bei Bewegung des Kursors dauernd aktualisiert.
Wenn die Peilwerte ausgehend von einem Schiff für landgebundene Seemarken bekannter Position vorgenommen werden, können diese daraufhin als feste Punkte verwendet werden, und der Kursor kann dazu benutzt werden, auf der Karte zwei weitere Punkte mit geeigneten Peilungen für die jeweiligen festen Punkte einzutragen. Der Schnittpunkt der Linien, die jeden festen Punkt und den jeweiligen weiteren Punkt verbinden, ist die Eintragung für die aktuelle Position des Schiffs.

Betriebsart 3: Entfernung und Peilung vom festen Punkt

Diese Betriebsart ist ähnlich derjenigen der Betriebsart 2, mit der Ausnahme, daß die Peilung ausgehend von statt zum festen Punkt hin erfolgt, weswegen sie sich von der Peilung von Betriebsart 2 um 1800 unterscheidet.

Betriebsart 4: Aktueller Kurs und Geschwindigkeit

Der Kursor kann über die externe Schnittstelle mit einem Digitalkompaß und einem Geschwindigkeitssensor verbunden werden, und in der Betriebsart 4 erfolgt eine Darstellung für den Kurs und die Geschwindigkeit in der Form (Peilung in Grad) CRS, (Geschwindigkeit in Knoten) KN. Die Signale für den Kurs und die Geschwindigkeit werden beim Berechnen von Positionen verwendet, wie dies weiter unten in bezug auf die Betriebsarten 5 und 7 beschrieben wird.
Bei dieser Betriebsart können die Signale von der externen Schnittstelle dadurch umgestoßen werden, daß ein Kurs und eine Geschwindigkeit von Hand über die Tastatur in der Form (Kurs in Grad), KURS (Geschwindigkeit in Knoten), GESCHWIN- DIGKEIT eingegeben wird; dieser Vorrang kann dadurch aufgehoben werden, daß keine Daten eingegeben werden, was in der Form KURS, GESCHWINDIGKEIT erfolgt.

Betriebsart 5: Gissungsposition

In dieser Betriebsart oder in der unten beschriebenen Betriebsart 7 kann ein Gissungsdatenwert oder eine geschätzte Position auf dieselbe Weise eingegeben werden, wie dies für den festen Punkt gilt, jedoch durch Betätigen von D.R. & E.P. RESET statt durch FESTER PUNKT. Danach berechnet die CPU 54 auf Grundlage der in der Betriebsart 4 eingegebenen Daten und gestützt auf den Takt 67 dauernd die aktuelle Gissungsposition, die in der Betriebsart 5 nach Breite und Länge auf der Anzeige 50 für andere Daten dargestellt wird. Darüber hinaus spricht, wenn Betriebsart 5 vorliegt, die Routine von Fig. 6 zum Steuern der LEDs 30 bis 40 auf die Breite und Länge der berechneten Gissungsposition statt auf den festen Punkt an, wodurch der Kursor 12 an der Gissungsposition auf der Karte positioniert werden kann und diese Position aufgetragen werden kann.

Betriebsart 6: Strömungswinkel und Driftgeschwindigkeit einer Strömung

In dieser Betriebsart werden ein Strömungswinkel und eine Driftgeschwindigkeit angezeigt, die über die Tastatur in der Form (Strömungswinkel in Grad), SET, (Driftgeschwindigkeit in Knoten), DRIFT eingegeben wurden. Wenn diese Daten eingegeben werden, werden sie zur Verwendung beim Berechnen einer Schätzposition abgespeichert.

Betriebsart 7: Schätzposition

Zusätzlich zum Berechnen einer aktuellen Gissungsposition, wie vorstehend für Betriebsart 5 beschrieben, berechnet die CPU 54 auf ähnliche Weise eine aktuelle Schätzposition, die den Strömungswinkel und die Driftgeschwindigkeit berücksichtigt, wie sie in Betriebsart 6 eingegeben wurden, wie vorstehend beschrieben; in der Betriebsart 7 wird die Schätzposition angezeigt. Wenn Betriebsart 7 vorliegt, gilt die Routine von Fig. 6 für die Breite und Länge der Schätzposition statt für den festen Punkt.

Betriebsart 8: Zeit

In dieser Betriebsart wird die aktuelle Zeit auf der Anzeige 50 für andere Daten angezeigt. Die Zeit kann, wenn diese Betriebsart vorliegt, dadurch eingestellt werden, daß sie über die Tastatur 44 in der Art (Stunden). (Minuten). (Sekunden) eingegeben wird.

Betriebsarten 9, 10, 12 und 14: Eingabe und Anzeige von Wendepunkten

In jeder dieser Betriebsarten kann die Breite und Länge eines jeweiligen Wendepunktes 1, 2, 3 oder 4 über die Tastatur in der Form (Breite des Wendepunktes), N oder S, (Länge des Wendepunktes), O oder W, WENDEPUNKT eingegeben werden.
Nach der Eingabe wird die Position des Wendepunkts im RAM 58 nach Breite und Länge gespeichert und auf der Anzeige 50 für andere Daten dargestellt. Alternativ kann ein Wendepunkt dadurch eingestellt werden, daß der Kursor 12 am gewünschten Punkt auf der Karte positioniert wird und die Taste WENDE- PUNKT ohne vorhergehende Dateneingabe betätigt wird.
Wenn der Kursor in den Betriebsarten 9, 10, 12 oder 14 betrieben wird, gilt die Routine von Fig. 6 für die Breite und Länge des jeweiligen Wendepunktes WP1, WP2, WP3 oder WP4 statt für den festen Punkt, und auf diese Weise können die LEDs 30 bis 40 schnell dazu verwendet werden, den Kursor 12 am Wendepunkt auf der Karte zu positionieren.
Die Wendepunkte verbleiben selbst dann im Speicher, wenn für den Kursor ein neuer Bezug hergestellt wird. Daher können die Breiten und Längen einer Reihe von Wendepunkten unter Verwendung einer Karte mit kleinem Maßstab eingestellt werden, und für den Kursor kann wieder eine Bezugsherstellung mehrfach für eine Reihe in einer Karte mit großem Maßstab erfolgen, und die Wendepunkte können in den Karten mit großem Maßstab eingetragen werden.

Betriebsarten 11, 13 und 15: Entfernung auf dem Kurs und abseits desselben

In den Betriebsarten 11, 13 und 15 berechnet die CPU 54 die Entfernungen (wie in Fig. 7 dargestellt) in Seemeilen für die aktuelle Kursorposition auf einem jeweiligen Weg zwischen Wendepunkten WP1 und WP2, WP2 und WP3 sowie WP3 und WP4, wie auch abseits vom Kurs, und zwei Entfernungen werden auf der Anzeige 50 für andere Daten dargestellt.
Die Wendepunkte müssen nicht notwendigerweise innerhalb der Grenzen der Karte 16 auf dem Tisch 10 liegen, deren Grenze so verlaufen kann, wie durch die strichpunktierte Linie 70 in Fig. 7 dargestellt.
Während vorstehend der Kürze halber eine Einrichtung zum Speichern von nur vier Wendepunkten beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß eine größere Anzahl vorhanden sein kann.

Eingeben von Daten durch Kursorbewegung

Die Eingabe von Daten über die Tastatur 44 kann, besonders wenn mehrere Stellen einzugeben sind, ermüdend sein, und es kann möglicherweise zu Fehlern aufgrund einer Fehleingabe kommen. Als Alternative zur Dateneingabe in dieser Weise spricht die CPU 54 auch auf eine Bewegung des Kursors in x- Richtung des Tisches 10 als Möglichkeit zum Verändern von Daten vor der Eingabe an. Wenn eine Bezugsherstellung für die Karte 16 zum Tisch 10 erfolgte, werden dann Anfangswerte für die Breite und Länge als übereinstimmend mit der Breite und Länge der aktuellen Kursorposition gewertet, und andersartige Werte werden auf Null gesetzt. Daraufhin können die Werte durch die Bewegung des Kursors 12 nach links bzw. rechts über den Tisch erhöht oder erniedrigt werden. Um z. B. den Wendepunkt 1 außerhalb der Karte einzustellen, wird wie folgt vorgegangen: (i) der Kursor wird auf dem Tisch plaziert, (ii) die Betriebsart 9 wird ausgewählt, und die Dateneingabeanzeige 52 zeigt die aktuelle Kursorposition an; (iii) die angezeigte Breite wird dann durch Bewegen des Kursors 12 nach links oder rechts erhöht oder erniedrigt; (iv) wenn es erwünscht ist, den Wert über/unter denjenigen zu erhöhen/zu erniedrigen, der erhalten wurde, wenn der Kursor zur rechten/linken Kante des Tischs bewegt wurde, wird der Kursor vom Tisch abgehoben und an der linken/rechten Kante wieder aufgesetzt; (v) wenn der angezeigte Wert für die Breite im wesentlichen demjenigen entspricht, der eingegeben werden soll, wird die Taste 42 FEIN betätigt, damit die Änderung im angezeigten Wert weniger empfindlich von der Kursorbewegung abhängt, und dann wird der Wert feineingestellt; (vi) es wird dann die Taste N oder S betätigt, um den ausgewählten Breitenwert einzugeben; (vii) die Schritte (iii) bis (v) werden für den Längenwert wiederholt, und schließlich (viii) wird die Taste O oder W betätigt, um den ausgewählten Längenwert einzugeben. Trotz der Länge der Beschreibung in diesem Absatz kann, nach etwas Übung des Nutzers, die Dateneingabe nach diesem Verfahren erstaunlich schnell erfolgen, außer wenn große Änderungen der Werte vorgenommen werden müssen.
Peilungen und Geschwindigkeiten können ähnlich eingegeben werden.

Rechner

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Tastatur 44 Grundfunktionstasten für einen Rechner aufweist, d. h. Plus, Minus, Mal, Geteilt, Durch und Gleich. Diese Tasten können zusammen mit den Ziffern- und Dezimaltasten dazu verwendet werden, einfache Berechnungen während der manuellen Dateneingabe vorzunehmen wie auch Berechnungen, die nicht in Zusammenhang mit den Verwendungszwecken des Kursors stehen.

Peilungswert

Peilungen können, bezogen auf den geographischen Norden, eingegeben und dargestellt werden. Wenn es jedoch erwünscht ist, Ortungen, bezogen auf einen anderen Datenwert, einzugeben, kann die Differenz zwischen geographisch Nord und dem Datenwert in der folgenden Form eingegeben werden: (Versatz der Peilung in Grad), O oder W, PEILUNGSVERSATZ; der Wert wird dann im RAM 58 gespeichert. Die Tastatur des Kursors wartet dann auf die Eingabe von Ortungen, bezogen auf diesen anderen Datenwert, und wandelt diese Peilungen vor dem Abspeichern und Verwenden bei Berechnungen in solche um, die auf geographisch Nord bezogen sind. Jede darzustellende Peilung wird, bezogen auf den anderen Datenwert statt auf geographisch Nord, umgewandelt, bevor die Anzeige erfolgt. Auf diese Weise kann die örtliche Änderung von magnetisch Nord gegenüber geographisch Nord oder das örtliche Zusammenlaufen von Gitternord und geographisch Nord zusammen mit einer Kompaßabweichung (oder einem Fehler) als Peilungsversatz eingegeben werden, und dann können Peilungen, die auf magnetisch Nord oder Gitternord bezogen sind, je nachdem was vorliegt, eingegeben und dargestellt werden.

Änderungen

Bei einer Fortentwicklung des Bezugsherstellungssystems wird jede Karte mit einem Kode versehen; drei Bezugspunkte werden auf der Karte eingezeichnet, und die Navigationshilfe weist in ihrem Speicher die Breite und Länge der Bezugspunkte für jede kodierte Karte auf. Auf diese Weise kann der Kode von Hand oder durch einen Strichkode und einen Leser eingegeben werden, und der Kursor kann auf den drei Bezugspunkten plaziert werden, woraufhin die CPU das Kartierungssystem errichtet.
Der Kursor kann für Betrieb mit anderen Arten eines Digitalisiertisches ausgebildet sein, z. B. für Verwendung akustischer oder optischer Sensoren. Alternativ kann der Kursor mit einem Kartentisch verbunden werden, der eine gelenkige Verbindung nach Storchenschnabelart aufweist, mit einem Paar Potentiometer, die mit einem Paar der schwenkbaren Verbindungen wirkverbunden sind, so daß die Position des Kursors mit Hilfe der Potentiometer festgestellt werden kann.
Als Abwandlung der Art eines Digitalisiertisches mit einem Drahtgitter unterhalb der Oberfläche können die Drähte in einer flexiblen Folie untergebracht sein, die über die Oberfläche ausgebreitet werden kann, wobei die Karte über oder unter der flexiblen Folie ausgebreitet wird. Auf diese Weise kann die flexible Folie aufgerollt und weggelegt werden, wenn sie nicht verwendet wird. Darüber hinaus können besonders ausgebildete Karten verwendet werden, in deren Schicht Digitalisierdrähte eingebettet sind.
Der Kursor kann so ausgebildet sein, daß er dazu in der Lage ist, die Breite und Länge wahlweise in (i) Grad und Dezimalgrad, (ii) Grad, Minuten und Dezimalminuten, oder (iii) Grad, Minuten und Sekunden anzuzeigen oder tatsächlich in Einheiten eines anderen Kartenkoordinatensystems.
Die LED-Richtungsanzeigen 30-36 und die durchsichtige Scheibe 22 können als Einheit ausgebildet sein, die für begrenzte Verdrehung von z. B. 30º nach beliebiger Richtung ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Position verdreht werden kann, so daß der Kursor unter einem leichten Winkel gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten verwendet werden kann, damit er für rechtshändige oder linkshändige Verwendung paßt.
Eine andere Anzahl von LED-Richtungsanzeigern kann verwendet werden, z. B. sechzehn, oder alternativ kann eine völlig andere Art von Richtungsanzeige vorhanden sein, z. B. durch eine sich drehende Nadel.
Anstatt des Erfordernisses, eine örtliche magnetische Schwankung einzugeben, damit der Kursor Ortungen in bezug auf magnetisch Nord empfangen und darstellen kann, kann der Kursor so ausgebildet sein, daß er magnetische Änderungen für eine Reihe von Positionen unter verschiedenen Breiten und Längen speichert und die aktuelle Kursorposition verwendet, um zwischen den abgespeicherten Werten beim Erzeugen einer geschätzten aktuellen Magnetänderung zu interpolieren, die automatisch für die Umwandlung zwischen auf geographisch Nord und magnetisch Nord bezogene Peilungen verwendet werden.
Zusätzlich zur Möglichkeit, Gissungs- und Schätzpositionen zu berechnen, kann der Kursor auch so ausgebildet sein, daß er dazu in der Lage ist, aus vorgegebenen Weiten für beliebige sechs der folgenden sieben Parameter den Wert des verbleibenden Parameters auszurechnen: (i) Startposition; (ii) Endposition; (iii) Kurs; (iv) Geschwindigkeit; (v) verstrichene Zeit; (vi) Strömungswinkel und (vii) Drift.
Bei einer weiteren Abänderung kann der Kursor so ausgebildet sein, daß er Gezeitenströmungstabellen für mindestens einen Teil der Gewässer auf der Erdoberfläche speichert und der Kursor dann Interpolationen aus diesen Tabellen vornimmt, um Schätzwerte für örtliche Strömungswinkel und Driftgeschwindigkeiten zu erzeugen. Der Kursor kann auch so ausgebildet sein, daß er einen Almanach astronomischer Information speichert, damit vom Kursor Information geliefert werden kann, die dem Nutzer bei astronomischen Beobachtungen und Berechnungen unterstützt.
Der Kursor kann mit lösbaren Saugern oder anderen Mitteln versehen sein, die ihn auf der Karte lösbar halten, so daß dann, wenn der Kursor z. B. auf einem Schiff verwendet wird, er während schlechten Wetters an der Karte befestigt werden kann, um ein Herabfallen vom Tisch zu verhindern.
Darüber hinaus kann der Kursor mit dem Tisch durch einen Mechanismus verbunden sein, wie er für Parallelzeichnungsbretter verwendet wird, damit er einfacher in x- und y-Richtung auf dem Tisch bewegt werden kann, jedoch mit mehr Widerstand in anderen Richtungen entlang dem Tisch.
Die vorstehend beschriebene externe Schnittstelle 6 kann bidirektional sein, so daß der Kursor Daten an andere Ausrüstungseinheiten ausgeben kann, z. B. gespeicherte Wendepunktpositionen.
Darüber hinaus können die Richtungsanzeigemittel an einer anderen Stelle als an der Kursorvorrichtung vorhanden sein. Z.B. können die Richtungsanzeigemittel an der Kartenfläche vorhanden sein.
Die Richtungsanzeigemittel können eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, z. B. Anzeigelampen oder Lautsprecher, die an oder nahe den Kanten angeordnet sind, z. B. auf halbem Weg entlang der Kanten der Kartenfläche, oder es kann ein Block von Anzeigelampen oder ein Pfeil oder mehrere auf oder nahe der Kartenfläche angeordnet sein, z. B. in einem Eck derselben. Die Anzeige kann sich abhängig von der zurückzulegenden Entfernung ändern.
Alternativ kann eine gesprochene Anzeige erfolgen, z. B. mit Hilfe eines Sprachchips und eines an der Kartenfläche angebrachten Lautsprechers, der so betrieben wird, daß er Richtungen in gesprochener Weise ausgibt, wie "Nord", "Süd", "Ost", "West" und "im Zielbereich". Die Frequenz oder andere Eigenschaften der Stimme können sich abhängig von der zurückzulegenden Strecke ändern.

Claims

1. Navigationshilfe mit: - einer Kartenauflagefläche (10); - einer Einrichtung (58, 54) zum Speichern eines ersten kartengestützten Signals, das eine vorgegebene Position auf einer Karte auf der Kartenauflagefläche, ausgedrückt durch das Koordinatensystem (R, Φ) der Karte, anzeigt; - einer Kursorvorrichtung (16), die von einem Benutzer über die Karte auf der Auflagefläche (10) bewegt werden kann; - einer Einrichtung (10, 64, 66) zum Ausgeben eines Signals, das die aktuelle Position der Kursorvorrichtung (16), ausgedrückt durch ein Koordinatensystem (x, y) der Kartenauflagefläche (10), anzeigt; - einer Einrichtung (54, 58) zum umwandeln des Signals für die aktuelle Kursorposition in ein zweites kartengestütztes Signal, das die aktuelle Position der Kursorvorrichtung (16), ausgedrückt durch das Koordinatensystem (R, Φ) der Karte, anzeigt; und - einer Einrichtung (54-58) zum Verarbeiten des ersten und des zweiten kartengestützten Signals; dadurch gekennzeichnet, daß - die Speichereinrichtung (58, 54) so ausgebildet ist, daß sie mehrere erste kartengestützte Signale speichert, die mehrere vorbestimmte Positionen anzeigen, und - die Speichereinrichtung (58, 54) eine Einrichtung aufweist, die auf einen Nutzerbefehl anspricht, um die Position der Kursorvorrichtung zu erfassen und ein erstes zu speicherndes kartengestütztes Signal zu liefern, um es zu ermöglichen, daß die vorbestimmten Positionen durch die Kursorvorrichtung (16) festgelegt werden; und daß - die Verarbeitungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie mehrere verschiedene Navigationsberechnungen, gestützt auf das zweite und mindestens eines der ersten kartengestützten Signale ausführt; und daß - eine Anzeigeeinrichtung vorhanden ist, um eine sichtbare Ausgabeanzeige der Ergebnisse der Berechnung, ausgedrückt in Einheiten anzugeben, die aus dem Kartenkoordinatensystem (R, Φ) ableitbar sind.

2. Hilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung so betrieben werden kann, daß sie die Entfernung und die Peilung der aktuellen Position in bezug auf die gespeicherte Position aus dem ersten und dem zweiten kartengestützten Signal berechnet und/oder umgekehrt, wobei die Anzeigeeinrichtung (50, 60) so angeordnet ist, daß sie die Entfernung und die Peilung anzeigt.

3. Hilfe nach Anspruch 1, die ferner eine Richtungsanzeigeeinrichtung (30-36) aufweist, die auf das zweite und erste kartengestützte Signal anspricht, um die Richtung der aktuellen Position zur vorgegebenen Position, wie sie dem ersten Signal entspricht, anzuzeigen, wobei die Anzeige der erforderlichen Richtung im wesentlichen sofort erfolgt und sie wiederholt aktualisiert wird.

4. Hilfe nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei der die Anzeige mit Anzeigeeinrichtungen versehen ist, die in zwei Richtungen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

5. Hilfe nach Anspruch 1, bei der die Verarbeitungseinrichtung so betrieben werden kann, daß sie die Entfernungen der aktuellen Position auf einem abseits von einem Kurs von einer gespeicherten Position zur nächsten aus dem zweiten kartengestützten Signal und aus zwei abgespeicherten ersten kartengestützten Signalen berechnet, wobei die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung (50, 60) zum Anzeigen der Entfernungen auf und abseits des Kurses anzeigt.

6. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner eine Einrichtung (54, 56, 58, 44 REF) aufweist, um das Kartenkoordinatensystems auf das Erdoberflächen-Koordinatensystem abhängig von den Positionen (xn, xn) mindestens zweier Punkte auf der Erdoberfläche und die Koordinatenen, Rn, Φn dieser Positionen ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem zu beziehen, wobei die Umwandlungseinrichtung auf die Bezugsherstellungseinrichtung anspricht, um die Umwandlung zu bewirken.

7. Hilfe nach Anspruch 6, bei der die Bezugsherstellungseinrichtung eine Einrichtung zum manuellen Eingeben der Koordinaten der Positionen, ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem, aufweist.

8. Hilfe nach Anspruch 6, mit weiterhin einer Einrichtung (56, 58) zum Speichern der Koordinaten von auf einer jeweiligen Karte gekennzeichneten Bezugspunkten für jede von mehreren Karten, einer Einrichtung zum Abrufen der abgespeicherten Koordinaten für eine ausgewählte Karte und einer Einrichtung zum Wiederherstellen eines Bezugs für die ausgewählte Karte, gestützt auf die abgerufenen Koordinaten und die Positionen der markierten Bezugspunkte auf der Kartenauflagefläche.

9. Hilfe nach Anspruch 6, zur Verwendung mit einer Karte mit angezeichneten Bezugspunkten und kodierter Information für die Koordinaten der angezeichneten Bezugspunkte, weiterhin mit einer Einrichtung zum Lesen der kodierten Information.

10. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (46, 50) zum Anzeigen der aktuellen Kursorposition.

11. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (48, 50, 60) zum Anzeigen der oder jeder gespeicherten Position.

12. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (44) zum Eingeben von Daten über die Kursorvorrichtung von Hand, wobei die einzugebenden Daten vor der Eingabe, gestützt auf eine Bewegung der Kursorvorrichtung (16) in bezug auf die Kartenauflagefläche, variabel sind.

13. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Anzeigeeinrichtung so angeordnet ist, daß sie eine Anzeige auf der Kursorvorrichtung (16) wiedergibt.

14. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (68) zum Übertragen des zweiten kartengestützten Positionssignals an ein externes Gerät.

15. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Daten-Handeingabeeinrichtung (44), um eine Position, ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem, einzugeben.

16. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (68) zum Empfangen eines Eingangsdatensignals, das eine Position, ausgedrückt durch das Kartenkoordinatensystem, anzeigt, und zum Speichern des Eingangssignals für weitere Verarbeitung durch die Verarbeitungseinrichtung.

17. Hilfe nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Takteinrichtung (67) und einer Einrichtung, die auf die Takteinrichtung, auf Geschwindigkeits- und Kurssignale und auf ein festgelegtes Positionssignal anspricht, um eine aktualisierte Position zu bestimmen und anzuzeigen.

18. Hilfe nach Anspruch 17, ferner mit einer Daten-Handeingabeeinrichtung zum Eingeben von Geschwindigkeit und Kurs.

19. Hilfe nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, ferner mit einer Eingabeeinrichtung (68) zum Empfangen eines Signals, das Geschwindigkeit und Kurs anzeigt.

20. Hilfe nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner mit einer Daten-Handeingabeeinrichtung zum Eingaben von Korrekturen für Geschwindigkeit und Kurs, wobei die aktualisierte Position die Korrekturen berücksichtigt.

21. Hilfe nach einem der Ansprüche 12, 15, 18 oder 20, bei der die Dateneingabeeinrichtung an oder in der Nähe der Kursorvorrichtung (16) angebracht ist.

22. Hilfe nach Anspruch 2, ferner mit einer Einrichtung (56, 58) zum Speichern eines Peilungsversatzes, wobei die Peilungsanzeigeeinrichtung die Summe oder die Differenz zwischen der bestimmten Peilunkturen berücksichtigt.

22. Hilfe nach Anspruch 2, ferner mit einer Einrichtung (56, 58) zum Speichern eines Peilungsversatzes, wobei die Peilungsanzeigeeinrichtung die Summe oder die Differenz zwischen der bestimmten Peilung und dem Versatz anzeigt.