DE4327890C1

DE4327890C1 - Marine navigation device

Info

Publication number: DE4327890C1
Application number: DE4327890A
Authority: DE
Inventors: Heinz Girlich
Original assignee: Deutsche Aerospace AG; Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2013-08-20

Abstract

The device is used for marine navigation, in particular for ships and submarines. Geographical depth data assigned to a respective geographical position are supplied to a display device. A control device is connected to a memory, in which digital geographical depth data are stored as a function of the respective geographical position. The control device is connected to an input device which provides the geographical data assigned to the respective sea position. The display device, designed as a visual representation device, is connected to the control device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Navigation im Bereich der Seefahrt, insbesondere für Schiffe und Unterseeboote, bei der einer jeweiligen geographischen Position zugeordnete geographische Tiefendaten einer Anzeigeeinrichtung zugeführt werden und bei der die Steuereinrichtung mit einer Eingabeeinrichtung ver bunden ist, die einer jeweiligen Seeposition zugeord nete geographische Daten bereitstellt.The invention relates to a device for navigation in the field of seafaring, especially for ships and Submarines at a given geographic Position assigned geographic depth data of a Display device are supplied and in which the Control device with an input device ver is bound, which is assigned to a respective sea position provides geographic data.

Bei einer Benutzung von Schiffen oder Unterseebooten tritt das Problem auf, daß mit Hilfe üblicher Tiefen messungen lediglich die aktuelle Seetiefe in einer un mittelbaren Umgebung des schwimmenden Objektes erfaßt werden kann. Für die Planung und Überwachung einer Schiffsroute ist es deshalb erforderlich, Seekarten auszuwerten, in die jeweilige Tiefenverläufe einge tragen sind. Derartige Seekarten sind in der Regel nur mit relativ groben Unterteilungen bezüglich der See tiefen versehen. Darüber hinaus erfordert der Vergleich der aktuellen Position mit den Seekarten eine hohe Aufmerksamtkeit und einen erheblichen Zeitaufwand. Ins besondere bei schweren Schiffen müssen Steuerbewegungen für eine Veränderung der Fahrtrichtung sehr frühzeitig vorgenommen werden, da diese Schiffe eine erhebliche Trägheit aufweisen und somit nur relativ langsam Kurs änderungen realisiert werden können. Ebenfalls sind Abbremsvorgänge nur mit erheblicher Zeitverzögerung durchführbar.When using ships or submarines the problem arises that with the help of usual depths measurements only the current sea depth in an un indirect environment of the floating object can be. For planning and monitoring one Ship route it is therefore necessary to have sea charts to evaluate, into the respective depths are wearing. Such charts are usually only with relatively rough subdivisions regarding the sea deeply provided. In addition, the comparison requires the current position with the nautical charts a high one Attentiveness and a considerable amount of time. Ins Especially in the case of heavy ships, tax movements are required for changing the direction of travel very early be made as these ships are significant Show sluggishness and therefore only relatively slow course changes can be realized. Are also Braking only with a considerable time delay feasible.

Aus der JP 58-86 411 (A). In: Patents Abstracts of Japan, P-216, August 13, 1993, Vol 7/No. 184 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Abspeicherung von digi talen Tiefendaten ermöglicht. Es kann eine jeweilige geographische Position eingegeben werden und in Ab hängigkeit von dieser Position wird aus dem Speicher die zugehörige Tiefeninformation ausgelesen.From JP 58-86 411 (A). In: Patents Abstracts of Japan, P-216, August 13, 1993, Vol 7 / No. 184 is one Device known that a storage of digi enables deep depth data. It can be a respective geographic position can be entered and in Ab dependency on this position is from memory read the associated depth information.

In der DE 30 11 556 A1 wird ein Flächennavigations system für Luft- und Wasserfahrzeuge beschrieben. Es ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die zu einer Anzeige von Navigationsdaten dient.DE 30 11 556 A1 describes surface navigation system for aircraft and watercraft. It a display device is provided which leads to a Display of navigation data is used.

Die DE 30 16 901 C2 zeigt ebenfalls ein Navigations system, das für Luft- und Wasserfahrzeuge verwendbar ist. Aktuelle Geländedaten werden über entsprechende Sensoren ermittelt und über ein Navigationssystem über tragen.DE 30 16 901 C2 also shows a navigation system system that can be used for air and water vehicles is. Current terrain data are over corresponding Sensors determined and via a navigation system carry.

Die Veröffentlichung DE-Z: MIT NETZ UND DOPPELTEM BODEN. In: Flug-Revue, 1987, Heft 8, Seiten 96 bis 99 zeigt ein digitales Kartensystem, das für Kampfflugzeuge und Hubschrauber vorgesehen ist. Das Kartensystem ermöglicht eine dreidimensionale Dar stellung einer digitalen Landkarte.The publication DE-Z: MIT NETZ AND DOPPELTEM GROUND. In: Flug-Revue, 1987, Issue 8, pages 96 to 99 shows a digital card system that is for Fighter planes and helicopters are provided. The Map system enables a three-dimensional dar provision of a digital map.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Steuermann ein Hilfsmittel bereitzustellen, das eine rechtzeitige Erkennung von geologischen Untiefen und Hindernissen gewährleistet.The object of the present invention is that To provide a helmsman with a tool timely detection of geological shallows and Guaranteed obstacles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Steuereinrichtung eine als visuelle Dar stellungseinrichtung ausgebildete Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung der digitalen Tiefendaten ange schlossen ist, daß die Anzeigeeinrichtung als eine Bildschirmanzeige ausgebildet ist, daß die Steuerein richtung mit einem Transformationsprozessor zur Bereit stellung einer Meeresbodenmodellanzeige versehen ist und daß der Transformationsprozessor als Umsetzungs einrichtung zur Umwandlung von Polygondarstellungen in Perspektivdarstellungen ausgebildet ist.This object is achieved in that to the control device one as a visual dar positioner trained display device to visualize the digital depth data is concluded that the display device as one Screen display is formed that the Steuerein ready with a transformation processor position of a seabed model display is provided and that the transformation processor as an implementation device for converting polygon representations into Perspective representations is formed.

Mit Hilfe einer derartigen Bevorratung von digitalen Tiefendaten kann beispielsweise für Unterseeboote eine künstliche Sicht generiert werden.With the help of such stocking of digital Depth data can be, for example, for submarines artificial view can be generated.

Mit Hilfe der Eingabeeinrichtung kann zu jedem Zeit punkt ein Abruf derjenigen geographischen Tiefendaten erfolgen, die der jeweiligen Seeposition zugeordnet sind. Insbesondere können aufgrund der geographischen Tiefendaten nicht nur die aktuell unterhalb des Schiffes befindlichen Meeresbodengestaltungen, sondern vor allem auch die in Bewegungsrichtung vor dem Schiff liegenden Meeresbodengestaltungen visualisiert werden. With the help of the input device can at any time point a retrieval of those geographic depth data take place that are assigned to the respective sea position are. In particular, due to the geographical Depth data not only that currently below the Ship's seabed designs, but especially in the direction of movement in front of the ship lying seabed designs can be visualized.

Eine besonders leicht zu erfassende optische Dar stellung wird dadurch bereitgestellt, daß die Anzeige einrichtung als eine Bildschirmanzeige ausgebildet ist.A particularly easy to grasp optical dar position is provided by the display device is designed as a screen display.

Zur Ermöglichung einer perspektivischen Darstellung, die üblichen Sehgewohnheiten entspricht, ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung mit einem Transformations prozessor zur Bereitstellung einer Meeresboden-modell anzeige versehen ist.To enable a perspective view, the usual viewing habits is provided that the controller with a transformation processor to provide a seabed model display is provided.

Die Bereitstellung einer perspektivischen Darstellung aufgrund von Basisdaten wird dadurch unterstützt, daß der Transformationsprozessor als Umsetzungseinrichtung zur Umwandlung von Polygondarstellungen in Perspektiv darstellungen ausgebildet ist.The provision of a perspective representation on the basis of basic data, it is supported in that the transformation processor as an implementation facility for converting polygon representations into perspective representations is formed.

Eine in Bewegungsrichtung vorausschauende Meerestiefen überwachung kann dadurch erfolgen, daß der Steuerein richtung vorausberechnete Kurs- und Geländedaten zuge führt sind.A sea depth that looks ahead in the direction of movement Monitoring can be done by the control direction and pre-calculated course and terrain data leads are.

Eine Integration in eine Schiffsteuereinrichtung kann dadurch erfolgen, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung für Unterseeboote zur Optimie rung einer jeweiligen Tauchtiefe zugeführt sind.Integration into a ship control device can in that the digital depth data one Ship control device for submarines for optimization tion of a respective depth.

Eine Integration einer Schiffssteuereinrichtung für schwimmende Objekte kann auch dadurch erfolgen, daß die digitalen Tiefendaten einer Schiffssteuereinrichtung zur Optimierung eines jeweiligen Kurses zugeführt sind.An integration of a ship control device for floating objects can also be done in that the digital depth data of a ship control device are fed to optimize a particular course.

Zur weitgehenden Entlastung des Steuermannes von Über wachungsfunktionen wird vorgeschlagen, daß die Tiefen daten einer Steuerautomatik zugeführt sind.To largely relieve the helmsman of Über guard functions it is suggested that the depths data are fed to an automatic control system.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically. Show it:

Fig. 1 eine Blockschaltbilddarstellung zur Veran schaulichung der wesentlichen Vorrichtungskom ponenten und Fig. 1 is a block diagram representation to illustrate the essential Vorrichtungskom components and

Fig. 2 eine vereinfachte Blockschaltbilddarstellung zur Veranschaulichung der Nutzung von digi talen Tiefendaten für eine automatische Schiffssteuerung. Fig. 2 is a simplified block diagram representation to illustrate the use of digital depth data for automatic ship control.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht die Vor richtung zur Navigation aus einer Steuereinrichtung (1), die mit einer Anzeigeeinrichtung (2) sowie einem Modellspeicher (3) verbunden ist. Der Modellspeicher (3) enthält ein digitales Meeresbodenmodell mit Ob jekten, beispielsweise Rohrplattformen. Darüber hinaus sind generelle digitale Tiefendaten enthalten.In the embodiment according to FIG. 1, the navigation device consists of a control device ( 1 ) which is connected to a display device ( 2 ) and a model memory ( 3 ). The model memory ( 3 ) contains a digital seabed model with objects, for example pipe platforms. General digital depth data are also included.

Die Steuereinrichtung (1) kommuniziert über eine in terne Datenleitung (4), die als ein VME-Bus ausgebildet sein kann, mit einer Schiffssteuereinrichtung (5), die in Fig. 2 dargestellt ist. Die Schiffssteuereinrichtung (5) kommuniziert ebenfalls mit einer Steuerautomatik (8), die Daten für eine Schiffssteuerung generiert. Die Schiffsteuereinrichtung (5) ist mit einer Zielvorgaben eingabe (9) versehen. Mit Hilfe der Zielvorgabeneingabe (9) kann der Steuermann auf die Schiffsteuereinrichtung (5) Einfluß nehmen.The control device ( 1 ) communicates via an internal data line ( 4 ), which can be designed as a VME bus, with a ship control device ( 5 ), which is shown in FIG. 2. The ship control device ( 5 ) also communicates with an automatic control system ( 8 ) that generates data for ship control. The ship control device ( 5 ) is provided with a target input ( 9 ). With the help of the target input ( 9 ), the helmsman can influence the ship control device ( 5 ).

An die interne Datenleitung (4) ist ein übergeordneter Rechner (11) angeschlossen, darüber hinaus ist eine Schiffsdatenschnittstelle (12) vorhanden. Über die Schiffsdatenschnittstelle (11) können Daten wie Posi tion, Tiefe, Geschwindigkeitsvektor und Lage berück sichtigt werden.A superordinate computer ( 11 ) is connected to the internal data line ( 4 ), and a ship data interface ( 12 ) is also available. Data such as position, depth, speed vector and position can be taken into account via the ship's data interface ( 11 ).

Die Steuereinrichtung (1) ist mit einem Anzeigepro zessor (18), einem Transformationsprozessor (19), einem Pixel-Prozessor (20) sowie einem Ausgabespeicher (21) versehen. Im Bereich des Anzeigeprozessors (18) werden parallel die erforderlichen Datenbasen vorbereitet und in einem Arbeitsspeicher bevorratet. Mit Hilfe des Transformationsprozessors (19) ist es möglich, Polygon ecken sowie entsprechende Flächen in perspektivische Darstellungen umzusetzen. Der Pixel-Prozessor (20) ordnet jedem Pixel des Bildes eine Farb- und Ober flächencharakteristik zu. Im Bereich des Ausgabe speichers (21) wird die fertig aufbereitete Graphik für die Weitergabe an die Anzeigeeinrichtung (2) abgelegt.The control device ( 1 ) is provided with a display processor ( 18 ), a transformation processor ( 19 ), a pixel processor ( 20 ) and an output memory ( 21 ). In the area of the display processor ( 18 ), the necessary databases are prepared in parallel and stored in a working memory. With the help of the transformation processor ( 19 ) it is possible to convert polygon corners and corresponding areas into perspective representations. The pixel processor ( 20 ) assigns a color and surface characteristic to each pixel of the image. In the area of the output memory ( 21 ), the finished graphic for transfer to the display device ( 2 ) is stored.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung, die die Kombination des Speichers (6) mit den digitalen Tiefen daten mit der Schiffssteuereinrichtung (5) und der Steuerautomatik (8) darstellt. Die Schiffsdatenschnitt stelle (12) ist hier unmittelbar der Schiffssteuerein richtung (5) zugeordnet. Bei einer bekannten Ausgangs- und Zielposition ist es möglich, über einen Naviga tionsrechner die betreffende Bewegungsrichtung zu be rechnen. Bei der Ausnutzung der digitalen Tiefendaten und durch die Berücksichtigung einer vorgegebenen Tauchtiefe, können Hindernisse, die im Schwimmweg liegen, erkannt werden. Das Bewegungsprofil ist rechnerisch veränderbar, so daß die Hindernisse um schwommen oder überschwommen werden können. Dies kann unter Berücksichtigung eines kleinsten erreichbaren Kurvenradius für den Schwimmweg erfolgen. Für Anwen dungen bei Unterseebooten ist es ebenfalls denkbar, aus den digitalen Tiefendaten Steuervorgaben für eine Ge ländeverfolgung des Meeresbodens zu generieren. Fig. 2 shows a simplified representation, which shows the combination of the memory ( 6 ) with the digital depth data with the ship control device ( 5 ) and the automatic control system ( 8 ). The ship data interface ( 12 ) is here directly assigned to the ship control device ( 5 ). With a known starting and target position, it is possible to calculate the direction of movement in question using a navigation computer. When using the digital depth data and taking into account a specified diving depth, obstacles that lie in the swimming path can be recognized. The movement profile can be changed mathematically so that the obstacles can be swam or swam over. This can take into account the smallest achievable curve radius for the swimming path. For submarine applications, it is also conceivable to use the digital depth data to generate control parameters for tracking the sea floor.

Werden vom Steuermann Zieldaten wie Wegpunkte oder Routen eingegeben, oder werden von der Steuerautomatik (8) entsprechende Zieldaten generiert, so kann aufgrund der digitalen Tiefendaten festgestellt werden, ob das überprüfte digitale Tiefenmodell auf der vorgesehenen Tauchtiefe Objektfreiheit signalisiert. Wird ein Hin dernis erkannt, so wird dem Steuermann eine Objekt warnung angezeigt. Bei der Generierung einer Objekt warnung ist es entweder möglich, daß der Steuermann den vorgegebenen Kurs ändert, oder die Schiffsteuerein richtung (5) korrigiert automatisch den Kurs und in formiert hierüber den Steuermann oder den Kapitän. Ebenfalls ist bei unterseebooten eine automatische Ver änderung der Tauchtiefe möglich.If destination data such as waypoints or routes are entered by the helmsman or corresponding destination data is generated by the automatic control system ( 8 ), it can be determined on the basis of the digital depth data whether the checked digital depth model signals object freedom at the intended diving depth. If an obstacle is detected, the helmsman is shown an object warning. When generating an object warning, it is either possible that the helmsman changes the given course, or the ship control device ( 5 ) automatically corrects the course and informs the helmsman or the captain about this. An automatic change of the diving depth is also possible with submarines.

Claims

1. Device for navigation in the field of seafaring, in particular for ships and submarines, in which a control device is connected to a memory in which digital geographic depth data are stored as a function of a respective geographic position and in which the control device is connected to an input device is, which provides geographic data assigned to a respective sea position, characterized in that a control device ( 1 ) designed as a visual display device is connected to display device ( 2 ) for visualizing the digital depth data that the display device ( 2 ) as one Screen display is formed that the control device ( 1 ) is provided with a transformation processor ( 19 ) for providing a seabed model display and that the transformation processor ( 19 ) as a conversion device for converting polygon representations into perspective dars is formed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the control device ( 1 ) precalculated course and terrain data are supplied.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the digital depth data of a ship control device ( 5 ) are fed to optimize a respective depth.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the digital depth data of a ship control device ( 5 ) for submarine boats are supplied to optimize a particular course.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the digital depth data are supplied to an automatic control system ( 8 ).