[go: up one dir, main page]

RU116224U1 - DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA - Google Patents

DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA Download PDF

Info

Publication number
RU116224U1
RU116224U1 RU2011141671/28U RU2011141671U RU116224U1 RU 116224 U1 RU116224 U1 RU 116224U1 RU 2011141671/28 U RU2011141671/28 U RU 2011141671/28U RU 2011141671 U RU2011141671 U RU 2011141671U RU 116224 U1 RU116224 U1 RU 116224U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
module
observer
collimating
elevation
Prior art date
Application number
RU2011141671/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Акиндинович Солдатенков
Владимир Михайлович Ачильдиев
Вера Николаевна Беликова
Юрий Кириллович Грузевич
Михаил Анатольевич Лисов
Элеонора Семёновна Литвак
Александр Дмитриевич Левкович
Original Assignee
Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ"
Виктор Акиндинович Солдатенков
Юрий Кириллович Грузевич
Владимир Михайлович Ачильдиев
Вера Николаевна Беликова
Михаил Анатольевич Лисов
Александр Дмитриевич Левкович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ", Виктор Акиндинович Солдатенков, Юрий Кириллович Грузевич, Владимир Михайлович Ачильдиев, Вера Николаевна Беликова, Михаил Анатольевич Лисов, Александр Дмитриевич Левкович filed Critical Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ"
Priority to RU2011141671/28U priority Critical patent/RU116224U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU116224U1 publication Critical patent/RU116224U1/en

Links

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

1. Устройство для измерения и регистрации сферических координат удаленного объекта, содержащее лазерный дальномер, датчик угла места в корпусе, оптико-электронный прибор, отличающееся тем, что в него введены коллимирующий модуль, приемник GPS/Глонасс и размещенный в корпусе датчика угла места модуль обработки информации на базе программируемой логической схемы, причем оптико-электронный прибор выполнен в виде цифрового фотоаппарата и скреплен жестко с коллимирующим модулем, лазерным дальномером и корпусом датчика угла места так, что оптические оси объектива цифрового фотоаппарата и коллимирующего модуля параллельны, а лазерный дальномер, приемник GPS/Глонасс и датчик угла места подключены раздельно к входам модуля обработки информации. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в коллимирующий модуль введен микродисплей, который подключен к модулю обработки информации. 1. A device for measuring and recording the spherical coordinates of a remote object, containing a laser range finder, an elevation sensor in the housing, an optoelectronic device, characterized in that a collimating module, a GPS / Glonass receiver and a processing module located in the elevation sensor housing are inserted into it information on the basis of a programmable logic circuit, and the optoelectronic device is made in the form of a digital camera and is rigidly attached to the collimating module, laser rangefinder and elevation angle sensor body so that the optical axes of the digital camera lens and collimating module are parallel, and the laser rangefinder, GPS receiver / Glonass and the elevation sensor are connected separately to the inputs of the information processing module. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that a microdisplay is inserted into the collimating module, which is connected to the information processing module.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к топогеодезии и навигации, и может быть использована при выполнении поисковых и спасательных работ, для регистрации координат удаленных объектов (морских, воздушных судов и т.п.), при патрулировании границ, обследовании районов стихийных бедствий и др.The utility model relates to the field of measurement technology, in particular to geodesy and navigation, and can be used when performing search and rescue operations, to register the coordinates of distant objects (ships, aircraft, etc.), when patrolling borders, surveying natural areas disasters, etc.

Известна (см., напр., патент РФ №2123165) оптико-лазерная система для прицеливания и дальнометрирования воздушных целей. Система состоит из лазерного излучателя с блоком накачки и приемника излучения, входящих в состав оптической следящей системы, и дальномерного канала, а также блока вычислений. При этом прицельная следящая система содержит зеркало, установленное с возможностью поворота, положение которого определяется по сигналу, вырабатываемому блоком вычислений. Для уменьшения расходимости луча используется телескопический объектив.Known (see, for example, RF patent No. 2123165) is an optical laser system for aiming and ranging air targets. The system consists of a laser emitter with a pump unit and a radiation receiver, which are part of the optical tracking system, and a rangefinder channel, as well as a calculation unit. In this case, the sighting tracking system contains a mirror mounted rotatably, the position of which is determined by the signal generated by the calculation unit. A telescopic lens is used to reduce beam divergence.

Недостатком системы является ее сравнительно узкое применение - в основном для ракет класса "воздух-воздух" и, тем самым, невозможность использования с позиций на местности для поиска и локализации объектов как наземных, так и воздушных в определенной системе координат. Кроме того, весь комплекс является довольно сложным и дорогостоящим.The disadvantage of the system is its relatively narrow application - mainly for air-to-air missiles and, therefore, the inability to use objects from the ground to search and localize objects, both ground and air, in a specific coordinate system. In addition, the entire complex is quite complex and expensive.

Известна оптико-электронная система поиска и сопровождения цели (патент РФ №2155323), которая содержит подвижное зеркало с датчиком углов и приводами, спектроделительный фильтр, пеленгационный канал, формирующий сигнал рассогласования между оптической осью системы и направлением на цель, а также передающий и приемный лазерные каналы. В режиме поиска просмотр пространства целей осуществляется подвижным зеркалом по сигналам рассогласования между информациями пеленгационного канала и внешней системой целеуказания. Сигнал рассогласования между оптической осью системы и направлением на цель по двум координатам - азимуту и высоте подается на приводы подвижного зеркала, приводя изображение цели в центр поля зрения чувствительных площадок. Далее производится переход в режим слежения и дальнометрирования.A known optical-electronic target search and tracking system (RF patent No. 2155323), which contains a movable mirror with an angle sensor and drives, a spectro-splitting filter, a direction finding channel, which generates a mismatch signal between the optical axis of the system and the direction to the target, as well as transmitting and receiving laser channels. In the search mode, viewing the target space is carried out by a moving mirror according to the mismatch signals between the direction finding channel information and the external target designation system. The mismatch signal between the optical axis of the system and the direction to the target in two coordinates - azimuth and altitude is fed to the drives of the moving mirror, bringing the image of the target to the center of the field of view of the sensitive areas. Next, the transition to tracking and ranging mode.

Недостатком системы является необходимость использования в ней сложных дорогостоящих специальных оптических систем.The disadvantage of the system is the need to use complex expensive special optical systems.

Известно устройство для измерения сферических координат, содержащее лазерный дальномер с цифровым индикатором и блок измерения магнитного азимута и угла тангажа, в котором блок измерения магнитного азимута и угла тангажа выполнен в виде двух датчиков соответствующих углов, установленных в кардановом подвесе, каждый из которых состоит из диска с углоизмерительным кодом и считывающей оптотронной пары с излучателем и приемником, причем ось внешней рамки карданова подвеса установлена в корпусе лазерного дальномера параллельно оси визира, на внешней рамке по ее оси размещена оптотронная пара датчиков угла тангажа, охватывающая углоизмерительный диск, который размещен на оси внутренней рамки, являющейся корпусом магнитного компаса, установленной перпендикулярно оси внешней рамки с смещением центра массы, на внутренней рамке размещена оптотронная пара датчиков магнитного азимута, охватывающая углоизмерительный диск, являющийся картушкой магнитного компаса, который размещен на внутренней оси внутренней рамки, установленной перпендикулярно оси внешней рамки и внешней оси внутренней рамки, при этом выходы датчиков углов соединены с соответствующими дополнительными входами цифрового индуктора (Патент РФ №1827136).A device for measuring spherical coordinates is known, comprising a laser range finder with a digital indicator and a unit for measuring the magnetic azimuth and pitch angle, in which the unit for measuring the magnetic azimuth and pitch angle is made in the form of two sensors of the corresponding angles mounted in a gimbal, each of which consists of a disk with an angle code and an optotronic coupler with a transmitter and receiver, the axis of the outer frame of the gimbal is mounted in the laser rangefinder housing parallel to the axis of the sight , on the outer frame along its axis there is an optocoupler pair of pitch angle sensors covering the angle measuring disk, which is placed on the axis of the inner frame, which is the body of the magnetic compass mounted perpendicular to the axis of the outer frame with the center of mass offset, the optocoupler pair of magnetic azimuth sensors is placed on the inner frame, covering the angle measuring disk, which is the card of the magnetic compass, which is placed on the inner axis of the inner frame, mounted perpendicular to the axis of the outer frame and the outer axis of the inner frame, while the outputs of the angle sensors are connected to the corresponding additional inputs of the digital inductor (RF Patent No. 1827136).

Недостатком указанного технического решения является невысокая точность и надежность измерения в связи с отсутствием учета изменения положения наблюдателя, а также низкое быстродействие прибора и информативность его выходных данных.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy and reliability of the measurement due to the lack of accounting for changes in the position of the observer, as well as the low speed of the device and the information content of its output.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения сферических координат удаленного объекта на местности, содержащее оптико-электронный прибор, указатель курса и позиции наблюдателя, бесплатформенный инерциальный блок, альтиметр и микропроцессор. Причем оптико-электронный прибор, лазерный дальномер и указатель курса и позиции наблюдателя скреплены между собой жестко. Бесплатформенный инерциальный блок и альтиметр подключены раздельно к входам микропроцессора и размещены в корпусе указателя курса и позиции наблюдателя. Кроме того, в него введен индикатор указателя курса и позиции наблюдателя и объекта. Указатель снабжен разъемами для связи с этим индикатором, и оптико-электронным прибором (Патент РФ №2381447).The closest technical solution to the proposed invention is a device for measuring the spherical coordinates of a remote object on the ground, containing an optoelectronic device, an indicator of the course and position of the observer, a strapdown inertial unit, an altimeter and a microprocessor. Moreover, the optoelectronic device, the laser range finder and the course indicator and observer positions are rigidly fastened together. The strapdown inertial block and altimeter are connected separately to the microprocessor inputs and are placed in the body of the course indicator and observer position. In addition, an indicator of the heading indicator and the position of the observer and the object is introduced into it. The pointer is equipped with connectors for communication with this indicator, and an optoelectronic device (RF Patent No. 2381447).

Недостатком устройства является наличие большого количества компонентов, в частности унифицированного посадочного места, оправы с полупрозрачной пластиной и дополнительным индикатором и т.д., что приводит к уменьшению точности и надежности системы в целом, а также к увеличению ее габаритов и веса. Наличие в составе системы магнитометра (указателя курса) не позволяет использовать ее при воздействии сильных магнитных полей. Кроме того, требуется периодическая калибровка прибора.The disadvantage of this device is the presence of a large number of components, in particular a unified seat, frames with a translucent plate and an additional indicator, etc., which leads to a decrease in the accuracy and reliability of the system as a whole, as well as to an increase in its dimensions and weight. The presence of a magnetometer (course indicator) in the system does not allow using it when exposed to strong magnetic fields. In addition, periodic instrument calibration is required.

Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства наблюдения с одновременным уменьшением габаритов и повышением точности и надежности измерения и регистрации с возможностью определения сферических координат объекта из положения «с рук» на местности без прекращения наблюдения за объектом и местностью. Также обеспечивается возможность сохранение цифрового фото и видео изображения с записью времени съемки, координат наблюдателя и координат объекта.The technical result of the utility model is to expand the functionality of the monitoring device while reducing the size and increasing the accuracy and reliability of measurement and registration with the ability to determine the spherical coordinates of the object from the “on hand” position on the ground without stopping monitoring of the object and terrain. It is also possible to save a digital photo and video image with recording the shooting time, observer coordinates and object coordinates.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для измерения сферических координат удаленного объекта на местности, содержащее лазерный дальномер, датчик угла места в корпусе, оптико-электронный прибор, введен коллимирующий модуль, а оптико-электронный прибор выполнен в виде цифрового фотоаппарата и скреплен жестко с коллимирующим модулем, лазерным дальномером и корпусом датчика угла места так, что оптические оси объектива цифрового фотоаппарата и коллимирующего модуля параллельны.The specified technical result is achieved by the fact that the device for measuring the spherical coordinates of a remote object on the ground, containing a laser range finder, an elevation sensor in the housing, an optical-electronic device, a collimating module is introduced, and the optical-electronic device is made in the form of a digital camera and is rigidly fixed with a collimating module, a laser range finder and a housing for the elevation sensor so that the optical axes of the lens of the digital camera and the collimating module are parallel.

Кроме того, в него введены размещенный в корпусе датчика угла места модуль обработки информации на базе программируемой логической схемы, а в коллимирующий модуль - микродисплей, который подключен к модулю обработки информации.In addition, an information processing module based on a programmable logic circuit located in the housing of the elevation sensor is introduced into it, and a microdisplay that is connected to the information processing module is inserted into the collimating module.

Кроме того, в него введен приемник GPS/Глонасс, причем лазерный дальномер, приемник GPS/Глонасс и датчик угла места подключены раздельно к входам модуля обработки информации.In addition, a GPS / Glonass receiver is introduced into it, and a laser rangefinder, a GPS / Glonass receiver and an elevation sensor are connected separately to the inputs of the information processing module.

В случае измерения координат удаленного объекта из одной точки положения наблюдателя угол курса вычисляется по изменению координат наблюдателя при совпадении линии визирования на объект с направлением движения, либо с использованием датчика угла курса.In the case of measuring the coordinates of a distant object from one point of the observer's position, the heading angle is calculated by changing the coordinates of the observer when the line of sight of the object coincides with the direction of movement, or using a heading angle sensor.

В случае изменения положения наблюдателя относительно удаленного объекта, когда производят измерение координат удаленного объекта не менее, чем с трех точек положения наблюдателя, не лежащих на одной прямой и расположенных на определенном расстоянии друг от друга, т.е. в случае подвижного наблюдателя, он удерживает перекрестие прицельной метки дальномера, видимое в видоискателе фотоаппарата на объекте, перемещается и несколько раз регистрирует изображение объекта (производит измерение) с нескольких точек. При каждом измерении дальности до объекта при новом положении наблюдателя становятся известны параметры новой окружности, центром которой является положение наблюдателя, а радиусом - проекция наклонной дальности. Дальше находятся координаты точек пересечения окружностей, если они есть. После проведения 3х измерений получаются 6 точек пересечения окружностей (в случае наличия таковых), которые можно разделить на 2 группы. Из двух групп точек выбирается та, в которой расстояния между точками минимально. За координаты объекта принимаются среднее значение координат точек пересечения той группы окружностей, в которой расстояние между точками минимально. Далее эти координаты преобразуются в сферическую систему координат и через коллимирующий модуль заводятся в объектив фотоаппарата. При этом для исключения неоднозначности в определении группы точек на характер движения наблюдателя накладываются ограничения - точки съемки не должны лежать на одной прямой, и быть расположенными близко друг к другу. Точность определения координат объекта определяется точностью, с которой наблюдатель удерживает перекрестие прицельной метки дальномера на объекте во время съемки.In the case of a change in the position of the observer relative to the remote object, when the coordinates of the remote object are measured from at least three points of the observer's position, not lying on one straight line and located at a certain distance from each other, i.e. in the case of a moving observer, he holds the crosshair of the aiming mark of the rangefinder, visible in the viewfinder of the camera on the object, moves and registers the image of the object several times (makes measurement) from several points. With each measurement of the distance to the object with a new position of the observer, the parameters of a new circle become known, the center of which is the position of the observer, and the radius is the projection of the inclined range. Next are the coordinates of the intersection points of the circles, if any. After 3 measurements, 6 intersection points of circles (if any) are obtained, which can be divided into 2 groups. Of the two groups of points, one is selected in which the distance between the points is minimal. The coordinates of the intersection points of the group of circles in which the distance between the points is minimal is taken as the object’s coordinates. Further, these coordinates are transformed into a spherical coordinate system and, through the collimating module, are entered into the camera lens. At the same time, to avoid ambiguity in determining the group of points, restrictions are imposed on the nature of the observer's movement — the survey points should not lie on one straight line and be located close to each other. The accuracy of determining the coordinates of the object is determined by the accuracy with which the observer holds the crosshair of the aiming mark of the range finder on the object during shooting.

Расчет курса и позиции объекта осуществляться модулем обработки информации.The calculation of the course and position of the object is carried out by the information processing module.

На фиг.1 показан общий вид устройства для вычисления сферических координат удаленного объекта.Figure 1 shows a General view of a device for calculating the spherical coordinates of a remote object.

На фиг.2 показана функциональная схема устройства для вычисления сферических координат удаленного объекта.Figure 2 shows a functional diagram of a device for calculating the spherical coordinates of a remote object.

На фиг.3 показан общий вид коллимирующего оптического модуля.Figure 3 shows a General view of the collimating optical module.

На фиг.4 показана система координат, используемая в устройстве для вычисления сферических координат удаленного объекта.Figure 4 shows the coordinate system used in the device to calculate the spherical coordinates of a remote object.

На фиг.5 показана схема определения сферических координат удаленного объекта в случае съемки объекта с нескольких точек.Figure 5 shows a diagram for determining the spherical coordinates of a remote object in the case of shooting an object from several points.

На фиг.6 показано определение точек пересечение окружностей. .Figure 6 shows the definition of the points of intersection of circles. .

На фиг.1 приведены позиции:Figure 1 shows the position:

1 - цифровой фотоаппарат1 - digital camera

2 - лазерный дальномер2 - laser range finder

4 - корпус прибора с модулем обработки информации и датчиком угла места4 - instrument housing with information processing module and elevation sensor

На фиг.2 приведено:Figure 2 shows:

5 - модуль обработки информации5 - information processing module

2 - лазерный дальномер с датчиками углов места и курса2 - laser range finder with elevation and heading angle sensors

6 - объект наблюдения6 - object of observation

1 - фотоаппарат1 - camera

3 - коллимирующий оптический модуль3 - collimating optical module

7 - разъемы для питания и подачи видеосигнала на коллимирующий модуль7 - connectors for power and video signal supply to the collimating module

8 - разъем соединителя активации затвора фотоаппарата8 - camera shutter activation connector connector

9 - интерфейс RS2329 - RS232 interface

10 - датчик угла места на основе НЭМИП с АЭЭ10 - elevation sensor based on NEMIP with AEE

11 - датчик угла курса на основе НЭМИП с АЭЭ11 - heading angle sensor based on NEMIP with AEE

12 - приемник сигналов спутниковой навигации GPS/Глонасс12 - GPS / Glonass satellite navigation receiver

13 - антенна приемника сигналов спутниковой навигации GPS/Глонасс 13 - antenna receiver GPS / Glonass satellite navigation signals

14 - выключатель питания модуля обработки информации14 - power switch information processing module

15 - переключатель "способ определения координат объекта"15 - switch "method for determining the coordinates of the object"

16 - переключатель "режим определения угла курса"16 - switch "course angle determination mode"

17 - кнопка "Установка 0 азимута/новая серия измерений"17 - button "Set 0 azimuth / new series of measurements"

18 - кнопка «Измерить».18 - button "Measure".

Устройство содержит лазерный дальномер 2, жестко связанный с цифровым фотоаппаратом 1. Вверху размещен коллимирующий оптический модуль 3, который осуществляет проецирование координатной информации на матрицу фотоаппарата. Модуль обработки информации 5 считывает данные с дальномера 2 и датчика угла места 10, приемника сигналов спутниковой навигации GPS/Глонасс 12 вычисляет координаты удаленного объекта 6 и формирует видеосигнал для коллимирующего модуля 3 с алфавитно-цифровым представлением информации о положении наблюдателя: географическая широта, географическая долгота, угол места, и высота наблюдателя, а также параметры объекта наблюдения: географическая широта, географическая долгота, расстояние до него, время и дата наблюдения. Выбор объекта производится наведением на него перекрестия, фиксацией положения прибора и нажатием на кнопку «Измерить».The device comprises a laser range finder 2, rigidly connected to the digital camera 1. At the top there is a collimating optical module 3, which projects coordinate information onto the camera’s matrix. The information processing module 5 reads data from the range finder 2 and the elevation sensor 10, the GPS / Glonass 12 satellite navigation receiver, calculates the coordinates of the remote object 6 and generates a video signal for the collimating module 3 with an alphanumeric representation of the observer's position information: geographical latitude, geographical longitude , elevation, and height of the observer, as well as the parameters of the object of observation: geographical latitude, geographical longitude, distance to it, time and date of observation. The object is selected by pointing the crosshair at it, fixing the position of the device and pressing the "Measure" button.

Наблюдатель наблюдает изображение объекта 6 на фоне окружающей местности. После того как наблюдатель нажимает на кнопку «Измерить» 18 лазерный дальномер 2 вычисляет расстояние до объекта и передает это расстояние в модуль обработки информации 5. С датчика угла места 10 модулем обработки информации 5 через интерфейс 9 считывается значение угла места оптической оси прибора с датчика угла места 10. Переключатель 16 определяет способ вычисления угла курса - либо с датчика угла курса 11, если он установлен в приборе, либо с приемника GPS/Гллонасс. Переключатель 17 определяет способ, с помощью которого определяются координаты объекта - режим однократного измерения, режим нескольких измерений. При начале новой серии измерения наблюдатель нажимает на кнопку 17, а в случае режим однократного измерения нажатие кнопки 17 приводит к заданию текущего угла места и курса, равного 0. Сферические координаты наблюдателя определяются приемником сигналов спутниковой навигации GPS/Глонасс 12, к которому подключается антенна 13. Далее модуль обработки информации рассчитывает сферические координаты объекта и передает их на коллимирующий оптический модуль 3 через разъем 7. После формирования координатной информации коллимирующим оптическим модулем 3 модулем обработки информации 5 в фотоаппарат 1 посылается через разъем 8 сигнал на срабатывание затвора фотоаппарата.The observer observes the image of object 6 against the background of the surrounding area. After the observer presses the “Measure” button 18, the laser range finder 2 calculates the distance to the object and transfers this distance to the information processing module 5. From the elevation sensor 10, the information processing module 5 through interface 9 reads the elevation angle of the optical axis of the device from the angle sensor places 10. Switch 16 determines the method for calculating the heading angle - either from the heading angle sensor 11, if installed in the device, or from the GPS / Glonass receiver. The switch 17 determines the method by which the coordinates of the object are determined - single measurement mode, multiple measurement mode. At the beginning of a new measurement series, the observer presses the button 17, and in the case of a single measurement mode, pressing the button 17 sets the current elevation angle and course to 0. The spherical coordinates of the observer are determined by the GPS / Glonass 12 satellite navigation signal receiver, to which the antenna 13 is connected Next, the information processing module calculates the spherical coordinates of the object and transfers them to the collimating optical module 3 through connector 7. After the coordinate information is generated by the collimating optical module 3 with the information processing module 5, a signal is sent to the camera 1 through the connector 8 to trigger the shutter of the camera.

На фиг.3 показан общий вид коллимирующего оптического модуля. На фиг.3 приведено:Figure 3 shows a General view of the collimating optical module. Figure 3 shows:

19 - микродисплей.19 - microdisplay.

20 - оправа микродисплея.20 - frame microdisplay.

21 - объектив.21 is the lens.

22 - оправа оборачивающей системы.22 - rim of the wrapping system.

23 - зеркала.23 - mirrors.

На микродисплее 19 формируется изображение с координатной информацией, которое переносится объективом 21 в бесконечность. Далее после отражения от двух зеркал 23, закрепленных в оправе 22 изображение переворачивается. Оправа оборачивающей системы 22, объектив 21 и оправа микродисплея 20 жестко соединены между собой. Жесткая связь коллимирующего модуля с лазерным дальномером и корпусом датчика угла места так, что оптические оси объектива цифрового фотоаппарата и коллимирующего модуля параллельны обеспечивает повышение точности и надежности измерения и регистрации с возможностью определения сферических координат объекта из положения «с рук» на местности без прекращения наблюдения за объектом и местностью.An image with coordinate information is formed on the microdisplay 19, which is transferred by the lens 21 to infinity. Further, after reflection from two mirrors 23 fixed in the frame 22, the image is inverted. The frame of the wrapping system 22, the lens 21 and the frame of the microdisplay 20 are rigidly interconnected. A rigid connection of the collimating module with the laser rangefinder and the housing of the elevation sensor so that the optical axes of the lens of the digital camera and the collimating module are parallel increases the accuracy and reliability of measurement and recording with the ability to determine the spherical coordinates of the object from the “hand” position on the ground without stopping monitoring object and terrain.

На фиг.4 точкой А обозначено положение наблюдателя, точкой В - положение объекта. Точка С - проекция точки В на параллель объекта, точка Е - проекция точки С на параллель наблюдателя, точка Р - проекция точки А на параллель объекта. Направление отсчета углов показано на фиг.4 стрелками.In figure 4, point A indicates the position of the observer, point B is the position of the object. Point C is the projection of point B on the parallel to the object, point E is the projection of point C on the parallel to the observer, point P is the projection of point A on the parallel to the object. The direction of the reference angles shown in figure 4 by arrows.

Пусть известны широта φA, долгота λA и высота НA точки А, расстояние L до точки В, угол курса β (угол между направлением на северный полюс и направлением на объект), угол места α. Поскольку максимальная измеряемая дальность не превышает 10 км, а при расстояниях меньше 10 км заменяя дуги AC, AD, СЕ, АЕ касательными в точке А сделаем ошибку меньшую 0,0000001 длины этой дуги, то для вычисления долготы и широты будем считать что точки A, E, C, D расположены на плоскости, нормально расположенной к поверхности Земли. При измерении вертикальных расстояний нельзя пренебрегать кривизной Земли даже при небольших горизонтальных расстояниях между точками.Let the latitude φ A , longitude λ A and height H A of point A, distance L to point B, course angle β (the angle between the direction to the north pole and the direction to the object), elevation angle α be known. Since the maximum measured range does not exceed 10 km, and replacing the arcs AC, AD, CE, AE by tangents at point A at distances less than 10 km, we make an error less than 0.0000001 of the length of this arc, to calculate longitude and latitude we will assume that points A, E, C, D are located on a plane normally located to the surface of the Earth. When measuring vertical distances, the curvature of the Earth cannot be neglected even at small horizontal distances between points.

Высота точки В вычисляется по формуле .The height of point B is calculated by the formula .

Последний член учитывает прогиб Земли . Проекция расстояния L на наклонную плоскость вычисляется по формуле Lпр=AC=Lcos(α)The last term takes into account the deflection of the Earth . Projection distance L on an inclined plane is calculated by the formula L ave = AC = Lcos (α)

Приращение широты δφ=φВА определим из треугольника ADO по теореме косинусовThe latitude increment δφ = φ BA is determined from the triangle ADO by the cosine theorem

, где AD=AC·cos(β), R3=6378.1 км - радиус Земли where AD = AC · cos (β), R 3 = 6378.1 km is the radius of the Earth

Приращение долготы δλ=λВА определим из треугольника АРЕ по теореме косинусовThe longitude increment δλ = λ B −λ A is determined from the triangle APE by the cosine theorem

, где АЕ=AC·-==sin(βp) where AE = AC · - = sin (βp)

2((^+Я,)соз(^))2 2 ((^ + I,) cos (^)) 2

В зависимости от диапазона, в который попадает значение магнитного курса βр (см. фиг.4), формулы для расчета координат удаленного объекта имеют вид:Depending on the range into which the value of the magnetic course βp falls (see figure 4), the formulas for calculating the coordinates of a distant object are:

- широта - latitude

- долгота - longitude

- высота - height

(, [Zcos(a)cos(y0)]2^ -,, „„о ю.+агссо^ 1---------- при 0<Р<90(, [Zcos (a) cos (y0)] 2 ^ - ,, „„ о Yu. + Agsso ^ 1 ---------- at 0 <Р <90

I ^CR -l VT Л2 \ \. 2•\.KЗ+11A))I ^ CR-l VT L 2 \ \. 2 • \. K Z +11 A))

^_^J,.[Lcos(a)cosW]^ ^ 9o<^<270° (1) -широта ^ 2(1?з+Я^))^ _ ^ J,. [Lcos (a) cosW] ^ ^ 9o <^ <270 ° (1) latitude ^ 2 (1? S + i ^))

<Рв=<Pb =

^+агccosfl-[zcos(a)cos(^)]21 при 270^<360° I 2(2?,+Я,)2).^ + agccosfl- [zcos (a) cos ( ^ )] 2 1 at 270 ^ <360 ° I 2 (2?, +,,) 2 ).

(2) -долгота(2) -long

^arccosfl- ^cosWsmM } o</?<180° I, 2((^+Я,)со8(^))^^ arccosfl- ^ cosWsmM} o </? <180 ° I, 2 ((^ + I,) co8 (^)) ^

. f. [Zcos(a)sin(^)]2) ^ -arccos 1--------., ^ 2((^+Я,)со8(^))^. f. [Zcos (a) sin (^)] 2 ) ^ -arccos 1 --------., ^ 2 ((^ + Я,) со8 (^)) ^

при 180</?<360°at 180 </? <360 °

гг тт т • / ^ (^COSfo))2 /-.yyyyyy t • / ^ (^ COSfo)) 2 / -.

Hg=H^+L sm(a)+^ (3) - высота 27? эHg = H ^ + L sm (a) + ^ (3) - height 27? uh

Таким образом, выведенные формулы позволяют вычислить координаты удаленного объекта наблюдения при однократном замере расстояния до объекта.Thus, the derived formulas make it possible to calculate the coordinates of a remote observation object with a single measurement of the distance to the object.

В процессе определения координат удаленного объекта на местности в результате нескольких измерений наблюдатель перемещается относительно объекта и производит измерение с нескольких хIn the process of determining the coordinates of a remote object on the ground as a result of several measurements, the observer moves relative to the object and makes a measurement from several x

точек - серии измерений, не лежащих на одной прямой и расположенных на определенном расстоянии друг от друга. После проведения трех и более измерений становится возможным определение сферических координат объекта, которые определяются в результате обработки информации о положениях наблюдателя во время съемки - его координат, угла места оптической оси прибора и дальности до объекта. Прии этом сферические координаты точек измерения преобразуются в декартову систему координат, в которой происходит вычисление координат объекта, которые затем преобразуются в сферические. Вычисленные сферические координаты отображаются на электронном изображении объекта, формируемого фотоаппаратом.points - a series of measurements not lying on one straight line and located at a certain distance from each other. After three or more measurements, it becomes possible to determine the spherical coordinates of the object, which are determined as a result of processing information about the observer's position during the survey - his coordinates, the elevation angle of the optical axis of the device and the distance to the object. Moreover, the spherical coordinates of the measurement points are converted into a Cartesian coordinate system, in which the coordinates of the object are calculated, which are then converted to spherical. The calculated spherical coordinates are displayed on the electronic image of the object formed by the camera.

Значение дальности до объекта / l и угол места а оптической оси позволяют найти проекцию наклонной дальности на плоскость объекта, являющейся касательной к поверхности. Пусть наблюдатель производит измерения из нескольких точках на определенном участке траектории полета происходит слежение за объектом, то есть перекрестие удерживается на объекте съемки и производится замер расстояния до объекта. На фиг.5 точки А,', В', С' это проекции точек, в которых производится измерение расстояния до объекта. Величина проекции наклонной дальности вычисляется по формуле lпрlnp=ll·-cos(αa), где αа - угол места оптической оси прибора. Как видно из фиг.6 определение координат объекта сводится к нахождению точки, в которой пересекаются окружности, радиусом /lпр„р с центром в точках А", В', С'. Координаты пересечения окружностей легче всего находить в декартовой системе координат, оси которой ориентированы так, что ось х является касательной к параллели, и направлена в сторону возрастания долготы, а ось у касательная к меридиану и направлена в сторону возрастания широты. Высота, на которой расположен объект, может быть найдена сразу по формуле hоб=hнаб+lsin(α) Поб=Пнаб+/5/п('сг), где l /- наклонная дальность до объекта, hПнабнаб - высота на которой расположен наблюдатель. При начале новой серии измерений за начало декартовой системы координат принимается точка текущего расположения наблюдателя. Координаты точек пересечения окружностей будут вычисляться в этой системе координат. При измерении становятся известны навигационные параметры: текущее расположение наблюдателя (сферические координаты, которые преобразуются в декартовы), расстояние до объекта и угол места оси прибора. Пусть сферические координаты начала декартовой системы координат равны (φ0, λ0, h0сро, Ао, ho), а сферические координаты наблюдателя в момент измерения расстояния равны (φф, λЛ, hП). Сферические координаты наблюдателя (центры окружностей) в декартовой системе координат могут быть найдены по формулам:The value of the distance to the object / l and the elevation angle a of the optical axis allow us to find the projection of the inclined range onto the plane of the object, which is tangent to the surface. Let the observer take measurements from several points on a certain part of the flight path, the object is tracked, that is, the crosshair is held at the subject and the distance to the object is measured. Figure 5 points BUT,', B ', C 'these are the projections of the points at which the distance to the object is measured. The projection of the slant range is calculated by the formula l pr lnp = ll · -cos (αa), where αa is the elevation angle of the optical axis of the device. As can be seen from Fig.6, the determination of the coordinates of the object is reduced to finding the point at which the circles intersect, with a radius / l pr „p centered at the points A, B ', FROM'. The coordinates of the intersection of circles are most easily found in the Cartesian coordinate system, the axes of which are oriented so that the x axis is tangent to the parallel and is directed toward increasing longitude, and the y axis is tangent to the meridian and directed towards increasing latitude. The height at which the object is located can be found immediately by the formula h ob = h nab + lsin (α) Pob = Pnab + / 5 / p ('s), where l / is the inclined range to the object, h Pnab is the height on which the observer is located. At the beginning of a new series of measurements, the point of the current location of the observer is taken as the beginning of the Cartesian coordinate system. The coordinates of the intersection points of the circles will be calculated in this coordinate system. During the measurement, the navigation parameters become known: the current location of the observer (spherical coordinates that are converted to Cartesian), the distance to the object and the elevation angle of the instrument axis. Let the spherical coordinates of the beginning of the Cartesian coordinate system be equal (φ 0 , λ 0 , h 0 ср, Ао, ho), and the spherical coordinates of the observer at the moment of distance measurement equal (φф, λЛ, hП). The spherical coordinates of the observer (centers of circles) in the Cartesian coordinate system can be found by the formulas:

где δφ=φ-φ0, δλ=λ-λ0 A/2(7?3+Н^)2 (1 - cos{8(p)) если §(р>Оwhere δφ = φ-φ 0, δλ = λ-λ 0 A / 2 (7? 3 + Н ^) 2 (1 - cos {8 (p)) if § (р> О

У=\,______________Y = \, ______________

[-У2(7?з+Н^)2 (1 - cos{8(p)) если д(р<О[-Y2 (7? Z + H ^) 2 (1 - cos {8 (p)) if q (p <0

j2((R,+Я,)cos((po))2 (1 - cosW) если еЛ>О х=-1,j2 ((R, + H,) cos ((po)) 2 (1 - cosW) if e> 0 x = -1,

[-^2(СКз+H^cos^))2 (1 - cos(JA)) если<U<О[- ^ 2 (SC3 + H ^ cos ^)) 2 (1 - cos (JA)) if <U <0

""- ~где~бц1=ц>-<9о~, 'бЛ^Л-Ло^прирйращении сферических координат."" - ~ where ~ bc1 = q> - <9o ~, 'bA ^ A-Ao ^ with increasing spherical coordinates.

" -- "--""- - - ------"-" - "" - - - ------

При каждом измерении дальности до объекта при новом положении наблюдателя становятся известны параметры новой окружности. Дальше находятся координаты точек пересечения окружностей, если они есть. Если поступило более двух точек, то необходимо проверить условия однозначности определения группы точек пересечения окружностей. Для этого необходимо найти угол между With each measurement of the distance to the object with a new position of the observer, the parameters of the new circle become known. Next are the coordinates of the intersection points of the circles, if any. If more than two points have arrived, then it is necessary to check the conditions for the uniqueness of determining the group of intersection points of circles. To do this, find the angle between

прямыми, соединяющими 3 точки, не лежащими на одной прямой и сравнить его с некоторым порогом (10 градусов). Кроме этого, расстояние между точками не должно быть меньше порога, равного 200 метров. Если оба условия выполняются, то можно вычислить координаты объекта как среднее значение точек группы, в которой расположен объект. На этом этапе координаты объекта вычислены в декартовой системе координат, начало которой расположено в точке с географическими координатами γ0АО, φ (р0, hП. Далее происходит преобразование этих координат в сферические и формирование на микродисплее координатной информации. Далее активизируется затвор фотоаппарата. Во время срабатывания затвора наблюдатель не должен сместить перекрестие прицельной метки дальномера с объекта. Далее рассматривается алгоритм определения точек пересечения окружностей. После проведения 3Зхх измерений получаются 6 точек пересечения окружностей (в случае наличия таковых), которые можно разделить на 2 группы (см. фиг.6). Из двух групп точек выбирается та, в которой расстояния между точками минимально. Преобразование декартовых координат в сферические выполняется в следующей последовательности. Вначале определяется магнитный азимут ц>по известным координатам х и у по следующей формуле:straight lines connecting 3 points, not lying on one straight line and compare it with a certain threshold (10 degrees). In addition, the distance between the points should not be less than a threshold equal to 200 meters. If both conditions are met, then you can calculate the coordinates of the object as the average value of the points of the group in which the object is located. At this stage, the coordinates of the object are calculated in a Cartesian coordinate system, the beginning of which is located at the point with the geographical coordinates γ0AO, φ (p0, hP. Next, these coordinates are converted to spherical and the coordinate information is formed on the microdisplay. Next, the camera shutter is activated. During shutter release the observer should not move the crosshair of the aiming mark of the rangefinder from the object. Next, the algorithm for determining the points of intersection of circles is considered. After 3Xx measurements, the floor 6 intersection points of circles (if any) are generated, which can be divided into 2 groups (see Fig. 6.) Of the two groups of points, one is selected at which the distance between the points is minimal. The transformation of Cartesian coordinates to spherical is performed in the following sequence. First, the magnetic azimuth is determined q> according to the known coordinates x and y according to the following formula:

[х\ (х>О[x \ (x> 0

arct:ln[y)'ecлн\y>0 arct: ln [y) ' ecln \ y> 0

/у\ (х>О 90+агс1апу,если^д/ y \ (x> 0 90 + ags1apu if ^ g

180+arctan (-), если { „ \у/ (У<180 + arctan (-) if {„\ y / (Y <

•х\ (х<О \y)'ecли[y<0• x \ (x <0 \ y) ' if [y <0

270+arctan Q, если g ^ Где х, у - декартовы координаты объекта.270 + arctan Q, if g ^ Where x, y are the Cartesian coordinates of the object.

Далее вычисляются приращения широты и долготы: Next, increments of latitude and longitude are calculated:

1 /Zcos(VQ\2' 1 / Zcos (VQ \ 2 '

/ 1 / ZcosQ/O dA=arccos 1-- '/ 1 / ZcosQ / O dA = arccos 1-- '

^ 2у(Дз+НА)соз(<ро)У)^ 2y (Dz + HA) cos (<po) Y)

В зависимости от знака приращений dφ(p и dλA широта и долгота объекта вычисляются по следующим формулам:Depending on the sign of the increments dφ (p and dλA, the latitude and longitude of the object are calculated using the following formulas:

(р=(p =

А=A =

<ро+d(p при (90 ^ -ф>0) или (270>-ф>360) (ро - d(p при (180>.-ф>270)<p0 + d (p for (90 ^ -f> 0) or (270> -p> 360) (po - d (p for (180> -f> 270)

Яо+ЙЯ при 180>Я>. О а(^- d/Lnpm 180_>Я>360Yao + Ya at 180> I>. Oh a (^ - d / Lnpm 180_> I> 360

Таким образом, предлагаемой полезной моделью достигается технический результат в виде повышения точности и надежности измерения, расширения функциональных возможностей и увеличения быстродействия прибора при обеспечении считывания сферических координат объекта из Thus, the proposed utility model achieves a technical result in the form of improving the accuracy and reliability of measurement, expanding the functionality and increasing the speed of the device while ensuring the reading of the spherical coordinates of the object from

положения «с рук» без прекращения наблюдения за объектом и местностью. Также обеспечена возможность сохранения цифрового изображения с записью времени съемки, координат наблюдателя, координат объекта, дальности до объекта.“hand-held” positions without ceasing monitoring of the object and terrain. It is also possible to save a digital image with recording the shooting time, observer coordinates, object coordinates, range to the object.

Claims (2)

1. Устройство для измерения и регистрации сферических координат удаленного объекта, содержащее лазерный дальномер, датчик угла места в корпусе, оптико-электронный прибор, отличающееся тем, что в него введены коллимирующий модуль, приемник GPS/Глонасс и размещенный в корпусе датчика угла места модуль обработки информации на базе программируемой логической схемы, причем оптико-электронный прибор выполнен в виде цифрового фотоаппарата и скреплен жестко с коллимирующим модулем, лазерным дальномером и корпусом датчика угла места так, что оптические оси объектива цифрового фотоаппарата и коллимирующего модуля параллельны, а лазерный дальномер, приемник GPS/Глонасс и датчик угла места подключены раздельно к входам модуля обработки информации.1. A device for measuring and recording the spherical coordinates of a remote object, containing a laser range finder, an elevation sensor in the housing, an optical-electronic device, characterized in that a collimating module, a GPS / Glonass receiver and a processing module located in the elevation sensor housing are introduced information on the basis of a programmable logic circuit, and the optoelectronic device is made in the form of a digital camera and fastened rigidly with a collimating module, a laser range finder and an elevation sensor housing so that the opt cal axis of the digital camera lens and the collimating module are parallel, and a laser rangefinder, GPS / GLONASS receiver, and the elevation angle detector is connected separately to the inputs of the information processing unit. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в коллимирующий модуль введен микродисплей, который подключен к модулю обработки информации.
Figure 00000001
2. The device according to claim 1, characterized in that a microdisplay is inserted into the collimating module, which is connected to the information processing module.
Figure 00000001
RU2011141671/28U 2011-10-14 2011-10-14 DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA RU116224U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141671/28U RU116224U1 (en) 2011-10-14 2011-10-14 DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141671/28U RU116224U1 (en) 2011-10-14 2011-10-14 DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU116224U1 true RU116224U1 (en) 2012-05-20

Family

ID=46231143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011141671/28U RU116224U1 (en) 2011-10-14 2011-10-14 DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU116224U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559168C1 (en) * 2014-03-17 2015-08-10 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего профессионального образования "Астраханский инженерно-строительный институт" (ГАОУ АО ВПО "АИСИ") Method for contactless detection of curvature of surface of building structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559168C1 (en) * 2014-03-17 2015-08-10 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего профессионального образования "Астраханский инженерно-строительный институт" (ГАОУ АО ВПО "АИСИ") Method for contactless detection of curvature of surface of building structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9341473B2 (en) Geodetic survey system having a camera integrated in a remote control unit
EP0706665B1 (en) Integrated terrestrial survey and satellite positioning system
Ferrin Survey of helmet tracking technologies
US6727849B1 (en) Seamless surveying system
US8209140B2 (en) Cooperative calibration of heading sensors
US6369755B1 (en) Integrated SATPS total survey station
US8630804B2 (en) Method for geolocating an object by multitelemetry
EP2354752A1 (en) Target locator device and methods
ES2879614T3 (en) Precise geolocation procedure of an image sensor on board an aircraft
CN113671598B (en) Combined high-altitude wind detection method
US7728264B2 (en) Precision targeting
US20020031050A1 (en) Remote attitude and position indicating system
US12111156B2 (en) Target device and surveying system
CN109564292A (en) Method and system for location determination
US7453395B2 (en) Methods and systems using relative sensing to locate targets
RU2522784C1 (en) Laser pointer/range-finder
EP0583972A1 (en) Improvements in and relating to precision targeting
EP2017650A1 (en) Target locator system
KR100963680B1 (en) Coordinate measuring device and method of a remote target
US11914077B2 (en) System and method for determination of origin displacement for a laser rangefinding instrument
US10288738B1 (en) Precision mobile baseline determination device and related method
RU116224U1 (en) DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF SPHERICAL COORDINATES OF A REMOTE OBJECT IN AREA
Grejner-Brzezinska et al. Positioning and tracking approaches and technologies
RU2486467C1 (en) Apparatus for measuring and recording spherical coordinates of remote object and method of determining spherical coordinates of remote object on location
RU2381447C1 (en) Spherical positioner for remote object and method for afield positioning of remote object