CZ8107U1 - Navigační pomůcka pro spolupráci s mapou - Google Patents

Description

Dosavadní stav techniky

V současné době je rozšiřován do běžného užívání satelitní globální navigační systém GPS, který slouží k určování zeměpisných souřadnic jakéhokoli místa na zemi a k navádění do libovolného jiného místa. Je založen na využívání satelitů, obíhajících zeměkouli tak, aby v každém okamžiku na každém místě na zemi byl zaručen dostatečně kvalitní příjem pro práci lehkých mobilních přijímačů. Tyto přijímače snímají signály ze satelitů a na základě poměru vzdálenosti od jednotlivých satelitů určují souřadnice své polohy. Kontinuita příjmu a dostatečná rychlost • procesorů v přijímači umožňuje aktualizaci polohy v malých časových intervalech, obvykle každou sekundu. Jestliže je přijímač na příjmu, zná jeho uživatel zeměpisnou polohu, ve které se nachází. Tento údaj je ukládán v paměti přístroje a postačuje, aby dané místo bylo kdykoli v budoucnu opět nalezeno.

V součinnosti s mapou je možnost porovnávat údaje přijímače s údaji na mapě. Lze zakreslit polohu do mapy, odečítat souřadnice kteréhokoli místa a následně je zadávat do přijímače. Vybavení kapesním přijímačem velikosti mobilního telefonu značně snižuje nebezpečí ztráty orientace v terénu. Potřebám globálního navigačního systému GPS vyhovuje mnoho běžně dostupných map, například atlasů s plány velkých měst, turistických map, autoatlasů jednotlivých zemí i světadílů, ale i starších map. Minimalizace rozměrů a snižování energetické náročnosti přijímačů umožňuje pronikání systému GPS do nejrůznějších oblastí lidské činnosti. Přijímač je vybaven klávesnicí a displejem. Existuje rovněž možnost přímé komunikace s elektronickou mapou, která je zobrazována buď na displeji ručního přijímače nebo na obrazovce připojeného počítače. Elektronické mapy na kazetách ručních GPS přijímačů nepoktývají příliš velká území ajsou nákladné. Přijímač musí být navíc vybaven diskovou jednotkou a ne všechny přijímače takovou možnost mají. Je proto zřejmé, že ještě dlouho budou používány přístroje ajejich údaje budou porovnávány s papírovou mapou. Pro navigaci je důležité, že každý přijímač je schopen svého uživatele na základě vložených údajů přímo navádět na cíl. Takový cíl je nutno zadat, často na základě odečtených souřadnic z papírové mapy. Přijímač je vybaven jednou nebo více displeji, které pak usnadňují rozhodování, jak cestu , započít nebo v ní pokračovat.

Při používání GPS přijímače v součinnosti s papírovou mapou je vždy nutné porovnávat mapu s údaji na displeji přijímače. Jsou-li rovnoběžky a poledníky na mapě příliš daleko od sebe, je obtížné z takové mapy odečíst dostatečně přesně zeměpisné souřadnice místa. Je tak ztíženo porovnání mapa-GPS přijímač. Současné navigační pomůcky neumožňují rychlý odečet místa z mapy, aby bylo možno následně provádět taková porovnání. Na GPS mapách je obvykle v zájmu čitelnosti mapy zeměpisná síť příliš řídká. Přímé porovnání je rozumně možné pouze na mapách s měřítkem 1 : 25 000, u větších pak nastávají problémy. Takové mapy mají nejmenší dělení se skokem 10, jednotky vteřin lze určit pro většinu účelů pouze odhadem s přesností odečtu 1 zeměpisné šířky se rovná 30 metrů. Mapy s měřítkem nad 1 : 25 000 jsou děleny méně přesně. Při základní schopnosti GPS přijímače určit polohu s přesností okolo 100 metrů je nanášení sítě se skokem řádu minut (1'zeměpisné šířky = 1852,5 m) pro přímé porovnání přístroj - mapa nevyhovující. Odhad silně zhoršuje přesnost a neumožňuje porovnání, které by odpovídalo řádu přesnosti přístroje.

Pro přesný odečet (interpolaci) lze použít konvenční známé nautické pomůcky jako kružítka, odpichovátka, úhloměry, pravítka, případně protraktory. Společnou nevýhodou všech těchto pomůcek je nutnost přikládání interpolační pomůcky nejméně dvakrát pro určení polohy jednoho

- 1 CZ 8107 UI bodu. Případně následuje matematický přepočet na jednotky vhodné pro zadání do GPS přijímače. Nejvíce problémů je pak ve vztahu přístroj - mapa. V nautické praxi je běžné použití průsečíku dvou kolmic, které jsou rovnoběžné s nejbližší rovnoběžkou a poledníkem. Další obvyklou metodou je použití jedné rovnoběžné čáry a odpíchnutí vzdálenosti souřadnice druhé přímo na ni. Používání GPS systému na silnici (v automobilu) a v terénu však vyžaduje jednoduché řešení, které umožňuje přesný, rychlý a pohodlný odečet souřadnic místa. V opačném směru, to je GPS přijímač - mapa, je problém obdobný, to je přesně a rychle určit místo na mapě na základě souřadnic, získaných z přijímače. Z patentové literatury je známa celá řada navigačních pomůcek pro spolupráci s mapou, jsou popsány například v britské patentové přihlášce č. 2284700, evropské patentové přihlášce č. 0677831, německých patentových spisech č. 4301875 a 4339220 a patentových spisech USA č. 5105544 a 5759040. I když některé z nich mají společné vlastnosti, například používání poddajného plastového listu se systémem stupnic, jsou tyto pomůcky většinou komplikovanější a nákladnější. Jejich hlavní účel se také poněkud liší od tohoto předloženého technického řešení, jehož cílem je spolupráce mapy a GPS přijímače.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje navigační pomůcka pro spolupráci s mapou podle tohoto technického řešení, která je tvořena průhledným poddajným listem, opatřeným stupnicemi, v jehož ploše je vytvořena stupnice ve formě úhloměru, z jehož středu vybíhá orientační přímka. Podstata technického řešení spočívá v tom, že tato přímka je opatřena stupnicí vzdálenosti v měřítku mapy. Výhodou je jednoduché a rychlé odečítání polohy na mapě, zvláště ve spojení sGPS přijímačem. Navigační pomůcka je široce využitelná, lze ji použít na všech místech zeměkoule. Úhloměr protraktoru je univerzální, mění se pouze stupnice vzdálenosti. Ve výhodném provedení je alespoň na jednom z okrajů listu soustava dvou na sebe kolmých stupnic, kde vodorovná stupnice při čelním pohledu na list označuje zeměpisnou délku a druhá ze stupnic zeměpisnou šířku. Doplnění protraktoru interpolačním pravítkem na stejném průhledném listu se zvyšují možnosti použití pomůcky.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů s následným podrobným popisem příkladů jeho konkrétního provedení. Na připojeném výkresu je vyobrazen plastový průhledný list ve tvaru obdélníka, v jehož ploše je vytvořena stupnice ve formě úhloměru, zjehož středu vybíhá orientační přímka. Tato přímka je opatřena stupnicí vzdálenosti v měřítku mapy.

Příklady provedení technického řešení

Navigační pomůcka pro spolupráci s mapou a GPS přijímačem je tvořena poddajným plastovým průhledným listem 1 ve tvaru obdélníka, v jehož ploše je vytvořena stupnice ve formě úhloměru 2, zjehož středu vybíhá orientační přímka 3. Tato přímka 3 je opatřena stupnicí 4 vzdálenosti v měřítku mapy. Na jednom z okrajů listu i je soustava 5 dvou na sebe kolmých stupnic, kde vodorovná stupnice při čelním pohledu na list I označuje zeměpisnou délku a druhá ze stupnic zeměpisnou šířku. Funkce navigační pomůcky podle tohoto technického řešení je následující. Zvolí se protraktor, tvořený plastovým průhledným listem I, který odpovídá měřítku mapy. Poté se na mapě zvolí vhodný pomocný bod, který je jedním z průsečíků jakékoli rovnoběžky s jakýmkoliv poledníkem, které jsou vyznačeny na mapě. Bod je volen nedaleko území, ve kterém se uživatel pomůcky pohybuje. Čím menší je vzdálenost pomocného bodu od polohy uživatele pomůcky, tím je přesnější odečet polohy. Souřadnice pomocného bodu se zadají do GPS přijímače. Tak například na turistické mapě s měřítkem 1 :75 000 jsou souřadnice pomocného bodu: 50°43'00N a 015° 21'00 E. Do pomocného bodu umístíme střed - protraktoru (střed úhloměru 2). Pomocný bod volíme vždy tak, aby umožňoval snadný odečet obou hodnot, azimutu i vzdálenosti. Přitom vzdálenost pomocného bodu a místa, ve kterém se

-2 CZ 8107 Ul nachází uživatel pomůcky, by neměla být, jak již bylo uvedeno, příliš velká. V praxi je třeba brát do úvahy, že při otočení protraktoru (plastového průhledného listu I) o 1° a poloměru otáčení přibližně 5,7 km se takto vzdálený bod přesune po oblouku, který měří asi 100 m. Zadání do GPS přijímače přitom je většinou se skokem 1° a 0,1 jednotky vzdálenosti.

Jsou dva základní druhy využití navigační pomůcky. Jedním z nich je vyhledávání zeměpisných souřadnic místa. List I protraktoru otáčíme kolem středu úhloměru 2 tak, aby osa protraktoru (přímka 3) se stupnicí 4 vzdálenosti se dotkla daného místa (procházela tímto místem). Odečteme vzdálenost a azimut místa (např. 4,0 km, 099°) a tyto údaje se zadají do GPS přístroje v programu projekce podle pomocného bodu. GPS přístroj pak propočítá souřadnice daného ío místa (např.: 50° 42'38 N a 015° 24'22 E). Pro kontrolu můžeme přiložit rohové pravítko (soustavu 5 dvou na sebe kolmých stupnic, kde vodorovná stupnice při čelním pohledu na list X označuje zeměpisnou délku a druhá ze stupnic zeměpisnou šířku), umístěnou na okraji plastového poddajného listu 1 protraktoru. Odečet je prováděn shora dolů a zprava nalevo, dělení je po Γ zeměpisné šířky (délky) a slouží k určení desítek a jednotek vteřin.

Druhým užitím protraktoru je vyhledání místa na mapě o daných souřadnicích. Tento postup je obrácený vůči výše popisovanému. V prvním z těchto případů je zadáván azimut od pomocného bodu k hledanému místu. Proto je vhodné nastavovat jeho hodnotu na straně bližší k zemskému pólu (např. 099°). Naopak při určování vlastní polohy na mapě pomůcka ukazuje azimut z naší polohy směrem k pomocnému bodu. Azimut přitom odečítáme na straně bližší k rovníku (např.

2 79°).

Využití protraktoru je výhodné zvláště v případech, kdy uživatel se pohybuje v relativně malém prostoru, snadněji se pamatují menší číselné údaje azimutu a vzdálenosti než zeměpisné souřadnice míst. Zadávání azimutu a vzdálenosti do GPS přístroje je pohodlné a rychlé. Přikládání protraktoru na mapu na základě údajů GPS přijímače a určování polohy je snadné pro běžného uživatele. Využití navigační pomůcky, protraktoru podle tohoto technického řešení, je velmi široké, na silnicích i při chůzi v terénu, ve všech oblastech činnosti, které vyžadují používání mapy a orientaci na ní, včetně spolupráce s GPS přijímači.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Navigační pomůcka pro spolupráci s mapou, tvořená průhledným poddajným listem (1), 30 opatřeným stupnicemi, v jehož ploše je vytvořena stupnice ve formě úhloměru (2), z jehož středu vybíhá orientační přímka (3), vyznačující se tím, že tato přímka (3) je opatřena stupnicí (4) vzdálenosti v měřítku mapy.
2. 2. Navigační pomůcka podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň na jednom z okrajů listu (1) je soustava (5) dvou na sebe kolmých stupnic, kde vodorovná stupnice při

   35 čelním pohledu na list (1) označuje zeměpisnou délku a druhá ze stupnic zeměpisnou šířku.
3. 3. Navigační pomůcka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že list (1) je z plastu.