Verfahren zum Ermitteln einer Unterwasserkarte, Method for determining a submarine map,
Unterwasserkarte sowie Fahrzeug Underwater map as well as vehicle
[Ol] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Unterwasserkarte mittels dreidimensionaler Sonardaten sowie eine Unterwasserkarte und ein Fahrzeug, welches die Unterwasserkarte aufweist. The invention relates to a method for determining an underwater map by means of three-dimensional sonar data and a submarine map and a vehicle having the underwater map.
[02] Unterwasserkarten oder auch Seekarten mit eingetragenen Untiefen haben grundsätzlich das Problem, dass zum Zeitpunkt der Veröffentlichung oder des Benutzens der Karte sich die wahren Gegebenheiten häufig bereits geändert haben. Underwater maps or nautical charts with recorded shoals have the fundamental problem that at the time of publication or use of the card, the realities have often already changed.
[03] So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Flusslauf im Laufe der Zeit an bestimmten Stellen Sediment aufspült, welches für Schiffe mit einem bestimmten Tiefgang eine Kollisionsgefahr darstellt. Um dem vorzubeugen, werden in alle üblichen Seekarten Untiefen mit einem gewissen Sicherheitsbereich eingezeichnet . For example, it may happen that a river over time rinses sediment at certain points, which creates a risk of collision for ships with a certain draft. In order to prevent this, shoals with a certain safety area are drawn in all the usual nautical charts.
[04] Andererseits können beispielweise in vielbefahrenen Seestraßen, wie beispielsweise der Ärmelkanal,[04] On the other hand, for example, in busy lakes, such as the English Channel,
Wasserfahrzeuge sinken und somit ein Umfahren der Havariestelle zwingend vorgeschrieben sein oder es wird ebenfalls Schiffen mit einem bestimmten Tiefgang nicht erlaubt, die Stelle zu überfahren. Watercraft sink and thus avoiding the accident location be mandatory or it is also ships with a certain draft not allowed to run over the place.
[05] Insbesondere für die Navigation unter Wasser, beispielsweise durch autonome Unterwasserfahrzeuge oder U-
Boote, sind genaue Unterwasserkarten für eine optimale Navigation unerlässlich . So wird beispielsweise ein Unterwassergegenstand, wie beispielsweise ein unterseeischer Vulkan oder ein unterseeisches Gebirge, mittels geometrischer Körper modelliert und anhand dieses Modells werden Sonardaten optimiert berechnet, wodurch sich ein genaueres, exakteres Navigieren realisieren lässt. [05] In particular for underwater navigation, for example by autonomous underwater or submarine Boats, precise underwater maps are essential for optimal navigation. For example, an underwater object, such as a submarine volcano or a subsea mountain, is modeled using geometric bodies, and sonar data is optimally computed based on this model, allowing more accurate, more accurate navigation.
[06] Zudem gibt es weitere wichtige Parameter, welche in einer Unterwasserkarte aufgenommen werden können oder sollten. Beispielsweise können die Salinität, die Temperatur oder sonstige für das Auswerten von Sonardaten wichtige Informationen in einer Unterwasserkarte verzeichnet sein. [06] In addition, there are other important parameters that can or should be included in a submersion map. For example, the salinity, temperature or other information important to the interpretation of sonar data may be recorded in a submarine card.
[07] Im Allgemeinen sind derartige Karten aufwändig zu erstellen und werden äußerst selten auf den neusten Stand gebracht. Dies birgt Gefahren, da ein optimales Navigieren oder Durchfahren eines bestimmten Wasserbereiches nicht gewährleistet werden kann. [07] In general, such maps are laborious to create and are extremely rarely brought up to date. This poses dangers, as optimal navigation or passage through a specific water area can not be guaranteed.
[08] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern . [08] The object of the invention is to improve the state of the art.
[09] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Unterwasserkarte, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Ermitteln dreidimensionaler Sonardaten mittels eines ersten Sonars,
b) Bestimmen von Unterwasserparameter anhand der ermittelten dreidimensionalen Sonardaten und c) Anpassen einer Ursprungsunterwasserkarte, insbesondere mit Ursprungsunterwasserparameter, mittels eines Korrekturalgorithmus, welcher die bestimmten Unterwasserparameter verwendet, sodass eine neue Unterwasserkarte vorliegt. [09] The object is achieved by a method for determining a submarine map, the method comprising the following steps: a) determining three-dimensional sonar data by means of a first sonar, b) determining underwater parameters on the basis of the determined three-dimensional sonar data and c) adapting an originating underwater map, in particular with originating underwater parameters, by means of a correction algorithm which uses the determined underwater parameters so that a new underwater map is present.
[10] Somit kann eine Unterwasserkarte bereitgestellt werden, in welche die aktuellsten Informationen zumindest teilweise mit aufgenommen sind. Insbesondere können so schnell gesunkene Schiffe vermessen werden und gegebenenfalls ein Wasserweg für die gesamte Schifffahrt oder für Teile der Schifffahrt freigegeben werden. Thus, a Unterwasserkarte be provided, in which the latest information is at least partially included. In particular, sunken ships can be measured so quickly and, if necessary, a waterway can be cleared for the entire shipping industry or for parts of the shipping industry.
[11] Auch können modellierte Unterwasserlandschaften der Wirklichkeit angenähert werden, so dass ein besseres Unterwassernavigieren, insbesondere für autonomeAlso, modeled underwater landscapes can be approximated to reality, allowing better underwater navigation, especially for autonomous
Unterwasserfahrzeuge oder U-Boote, gewährleistet werden kann . Underwater vehicles or submarines, can be guaranteed.
[12] Weiterhin kann eine derartige Karte schnell anderen Fahrzeugführern oder anderen Fahrzeugen übermittelt werden, so dass diese ebenfalls auf aktuelle Daten zugreifen können. Dies kann die Verkehrssicherheit auf und in den Meeren und Flüssen erheblich steigern. Furthermore, such a map can be quickly transmitted to other drivers or other vehicles, so that they can also access current data. This can significantly increase traffic safety on and in the oceans and rivers.
[13] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [13] The following terminology is explained:
[14] In ihrer einfachsten Ausgestaltung ist eine „Unterwasserkarte" eine in der Schifffahrt verwendete
( zweidimanesionale ) Seekarte inklusive angezeigterIn its simplest embodiment, a "Unterwasserkarte" is used in shipping (two-dimensional) sea chart including displayed
Meereswassertiefen. Das bedeutet, dass es sich bei der Unterwasserkarte um eine zweidimensionale Oberwasserkarte handelt, in welcher die entsprechenden Tiefen eingezeichnet sind. Derartige Karten werden insbesondere von Seeleuten zum Navigieren verwendet . Sea water depths. This means that the underwater map is a two-dimensional upper water map, in which the corresponding depths are drawn. Such maps are used in particular by sailors for navigation.
[15] Weiter können Unterwasserkarten ein detaillierteres Bild der Gegebenheiten unter Wasser vermitteln. Insbesondere handelt es sich um einen vollständigen dreidimensionalen Datensatz, in welchem sämtliche natürliche und künstliche Objekte aufgezeichnet sind, welche sich unterhalb der Oberwasserfläche befinden. Submarine maps can also provide a more detailed picture of the conditions under water. In particular, it is a complete three-dimensional data set in which all natural and artificial objects are recorded, which are located below the surface of the surface.
[16] Die Auflösung von Objekten in derartigen Unterwasserkarten kann bei einem Meter oder sogar darunter liegen. Die Auflösung ist insbesondere von der Art der Gewinnung der Daten und vorliegend insbesondere durch die verwendeten 3D-Sonare abhängig. [16] The resolution of objects in such underwater maps may be one meter or even less. The resolution depends in particular on the way in which the data are obtained and in the present case in particular by the 3D sonars used.
[17] In dieser speziellen Ausprägung ist eine Unterwasserkarte für autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV) oder U-Boote von größter Wichtigkeit, da mit den Sonaren, beispielsweise mit dem Forward-Looking-Sonar eines U-Boots, die Umgebung gescannt und mit der vorliegenden Unterwasserkarte abgeglichen werden kann, so dass die aktuelle Position exakt bestimmbar ist. In this special form, a submarine map for autonomous underwater vehicles (AUV) or submarines of utmost importance, as with the sonars, for example, with the forward-looking sonar of a submarine, scanned the environment and with the present underwater map can be adjusted so that the current position can be determined exactly.
[18] Unter „dreidimensionale Sonardaten" sind sämtliche Sonardaten zu verstehen, welche einen räumlichen Eindruck von Unterwasserobjekten vermitteln können. Derartige
dreidimensionale Sonardaten, werden insbesondere mittels eines 3D-Sonars ermittelt. [18] "Three-dimensional sonar data" means all sonar data that can convey a spatial impression of underwater objects Three-dimensional sonar data are determined in particular by means of a 3D sonar.
[19] Vorliegendes „Sonar" ist insbesondere ein 3D-Sonar Auch kann das Sonar beispielsweise mehrere voneinander mit definiertem Abstand aufweisende Hydrophone umfassen, welche anhand der unterschiedlichen Laufzeit eines ausgesandten Schallsignals einen Reflektionsgegenstand unter Wasser ermitteln können. The present "sonar" is in particular a 3D sonar Also, the sonar may for example comprise a plurality of spaced apart from each other having a defined hydrophones, which can determine a reflection subject under water based on the different duration of an emitted sound signal.
[20] Insbesondere können durch die verwendeten Unterwasserschallsignale, deren Frequenzen und Intensität sowie deren zeitlicher Verlauf und der entsprechenden Hydrophonausgestaltung, unterschiedliche Informationen gewonnen werden, welche ein detailliertes Bild des Unterwassergegenstandes ermitteln . In particular, different information can be obtained by the underwater sound signals used, their frequencies and intensity as well as their time course and the corresponding Hydrophonausgestaltung, which determine a detailed image of the underwater object.
[21] In einer primitiven Form entspricht das Sonar einem einfachen Echolot, bei dem über einen bestimmten Punkt über Wasser, welcher beispielsweise mittels GPS oder Galileo ermittelt wird, eine bestimmte Wassertiefe ermittelt. Durch versetzen des Echolots und dem Aufzeichnen der dazugehörigen Ortsveränderung kann mithin ein Abbild des Meeresbodens bestimmt werden. [21] In a primitive form, the sonar corresponds to a simple echosounder in which a specific water depth is determined via a certain point above water, which is determined, for example, by means of GPS or Galileo. By displacing the echosounder and recording the associated change in location, an image of the seabed can thus be determined.
[22] Die „bestimmten Unterwasserparameter" sind sämtliche aus den Unterwasserschallsignalen mittels des Sonars gewonnenen Daten, wie beispielsweise Unterwassertiefe oder die Entfernung zu einem Unterwasserobjekt. [22] The "specific underwater parameters" are all data obtained from the underwater sound signals by means of the sonar, such as underwater depth or the distance to an underwater object.
[23] Eine „Ursprungsunterwasserkarte" ist eine bereits vorliegende Unterwasserkarte. Diese
Ursprungsunterwasserkarte kann bereits Parameter, wie beispielsweise Wassertiefe oder Entfernung zu einem Unterwasserobjekt aufweisen, so dass die[23] An "original underwater map" is an existing underwater map Origin submarine map may already have parameters such as water depth or distance to an underwater object, so that the
Ursprungsunterwasserkarte Ursprungsunterwasserparameter aufweist. Insbesondere handelt es sich um eine elektronische Karte. Origin submarine card has origin submarine parameters. In particular, it is an electronic card.
[24] „Anpassen" bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Ursprungsunterwasserkarte entsprechend der ermittelten Unterwasserparameter modifiziert wird. [24] "Adjusting" means in this case in particular that the originating underwater map is modified according to the determined underwater parameters.
[25] Dieses Anpassen erfolgt mittels eines[25] This adjustment is done by means of a
„Korrekturalgorithmus", welcher den Einfluss der bestimmten Unterwasserparameter auf die neue Unterwasserkarte festlegt . "Correction Algorithm", which determines the influence of certain underwater parameters on the new underwater map.
[26] In seiner einfachsten Form bildet derIn its simplest form forms the
Korrekturalgorithmus zwischen dem Ursprungsunterwasserparameter und dem zugehörigen neuen mittels der dreidimensionalen Sonardaten ermittelten Unterwasserparameter einen Durchschnittswert. So kann beispielsweis eine eingetragene Ursprungs-Meerestiefe 37m betragen haben und die mittels dem Sonar bestimmte Meerestiefe 39m, so dass die neue Unterwasserkarte für die vorliegende Tiefe einen Wert von (37m + 39m) /2 = 38m annimmt. Correction algorithm between the original underwater parameter and the associated new underwater parameters determined by the three-dimensional sonar data an average value. Thus, for example, a registered depth of origin may have been 37m and the depth of the sea determined by the sonar 39m, so that the new submarine map for the present depth assumes a value of (37m + 39m) / 2 = 38m.
[27] Mithin erfolgt also durch das vorliegende Verfahren nicht ein radikales Neubestimmen einer bestehenden Unterwasserkarte, sondern lediglich ein adaptiertes Ändern, welches sich beispielsweise durch mehrfaches Durchführen langsam einem realen Wert annähert.
[28] In einer weiteren Ausprägungsform werden weitere dreidimensionale Sonardaten mittels weiterer Sonare ermittelt und anschließend jeweils die Schritte b) und c) durchgeführt . Consequently, therefore, the present method does not radically redetermine an existing underwater map, but merely adapts it to an adapted one, which, for example, slowly approaches a real value by repeatedly performing it. [28] In another embodiment, further three-dimensional sonar data are determined by means of further sonars and then steps b) and c) are carried out in each case.
[29] Somit können Daten aus verschiedensten Quellen zum Bestimmten einer neuen Unterwasserkarte herangezogen werden . [29] Thus, data from various sources can be used to designate a new underwater map.
[30] Vorliegend kann es sich beispielsweise bei dem einen Sonar um ein Forward-Looking-Sonar eines U-Bootes handeln, während es sich bei einem anderen Sonar beispielsweise um ein reines Echolot handelt, welches auf einem Schiff angeordnet ist. Zusätzlich kann dann noch beispielsweise das 3D-Sonar eines Forschungsschiffes ausgewertet werden, dessen Parameter dann ebenfalls mit in die neue Unterwasserkarte aufgenommen werden. In the present case, for example, one sonar may be a forward-looking sonar of a submarine, while another sonar may be a pure sonar, for example, which is arranged on a ship. In addition, for example, the 3D sonar of a research vessel can be evaluated, whose parameters are then also included in the new underwater map.
[31] Um nicht jeweils eine neue Karte wiederrum als dann neue Ursprungskarte zu verwenden, um dann wiederrum eine neue Karte zu generieren, können weitere dreidimensionale Daten mittels weiterer Sonare ermittelt werden und wenigstens zwei oder mehr Sonardaten unterschiedlicher Sonare fusioniert und anschließend die Schritte b) und c) durchgeführt werden. [31] In order not to use a new card in turn as a new source card then to generate a new card again, further three-dimensional data can be determined by means of further sonars and at least two or more sonar data of different sonars are fused and then the steps b) and c).
[32] Bei dem Fusionieren können sowohl die Daten selbst als auch die anhand der dreidimensionalen Sonardaten ermittelten Unterwasserparameter fusioniert werden. Bei dem „Fusionieren" kann dabei ein Gewichten oder auch sonstige dem Korrekturalgorithmus ähnliche Funktionen verwendet werden .
[33] In einer weiteren Ausführungsform weisen die dreidimensionalen Sonardaten des ersten Sonars und/oder jeweils die dreidimensionalen Sonardaten der weiteren Sonare einen Verlässlichkeitsindikator auf. [32] When merging, both the data itself and the underwater parameters obtained from the three-dimensional sonar data can be fused. In the case of "merging", it is possible to use a weighting or other functions similar to the correction algorithm. [33] In a further embodiment, the three-dimensional sonar data of the first sonar and / or in each case the three-dimensional sonar data of the further sonar have a reliability indicator.
[34] Somit kann die Zuverlässigkeit des Sonars und somit der bestimmten Unterwasserparameter abgeschätzt werden. [34] Thus, the reliability of the sonar and thus of the particular subsea parameters can be estimated.
[35] Insbesondere kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass militärische Sonare eines U-Bootes genauere Daten liefern als beispielsweise das Echolot eines Fischtrawlers. Das bedeutet, dass der Korrekturalgorithmus beispielsweise die Daten des U-Bootes höher gewichtet als beispielsweise die Daten des Fischtrawlers. In particular, it can be assumed, for example, that military sonars of a submarine provide more accurate data than, for example, the echo sounder of a fishing trawler. This means that the correction algorithm, for example, weights the data of the submarine higher than, for example, the data of the fish trawler.
[36] Mithin kann beispielsweise jedes Sonar noch einen Identifizierer liefern, welcher das Modell des Sonars und somit die Genauigkeit des Sonars übermittelt. Diese Information kann beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt werden, die beim Anpassen derThus, for example, each sonar can still provide an identifier which transmits the model of the sonar and thus the accuracy of the sonar. This information can be stored in a database, for example, when adjusting the
Ursprungsunterwasserkarten mittels des Korrekturalgorithmus in Betracht gezogen werden. Origin underwater maps by means of the correction algorithm.
[37] In seiner einfachsten Form können beispielsweise die ungenausten Sonardaten einen Kenner 1 und die genausten beispielsweise einen Kenner 10 erhalten. Sonare, beispielsweise guter Qualität, hätten in einem solchen Schema einen Kenner 8. Nicht nur lineare Werte sondern auch beispielsweise logarithmische Werte können verwendet werden, so dass beispielsweise 1.000 Messungen unterschiedlicher Fischtrawler mit einer Messung eines U- Bootes gleichzusetzen wären.
[38] Das bedeutet, dass mithin anhand des[37] In its simplest form, for example, the inaccurate sonar data can receive a connoisseur 1 and the most accurate, for example, a connoisseur 10. Sonars of good quality, for example, would have a connoisseur 8 in such a scheme. Not only linear values but also, for example, logarithmic values could be used, so that, for example, 1,000 measurements of different fish trawlers would be equivalent to a submarine measurement. [38] This means that, therefore, based on the
Verlässlichkeitsindikators der Korrekturalgorithmus eine Gewichtung durchführen kann. Reliability indicator of the correction algorithm can perform a weighting.
[39] Dabei ist „Gewichtung" in der Art zu verstehen, dass der Einfluss der Änderung der Ursprungskarte einen funktionalen Zusammenhang mit dem Verlässlichkeitsindikator hat . [39] "Weighting" is to be understood as meaning that the influence of the change in the origin map has a functional relationship with the reliability indicator.
[40] Um unterschiedlichste Unterwasserparameter[40] To different underwater parameters
Bereitstellen zu können, können diese eineTo be able to provide these can be one
Flächenkoordinate, eine Raumkoordinate, eine Strömung, eine tiedenabhängige Tiefe und/oder eine Salinität umfassen. Bei der Flächen- und Raumkoordinate kann beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem verwendet werden. Weiterhin kann die Flächenkoordinate beispielsweise durch ein Polarkoordinatensystem dargestellt werden oder können die Raumkoordinaten mittels einer Zylinderbasis oder sonstiger Basen dargestellt werden. Bei der Strömung können insbesondere die Ausdehnung der Strömung und die Geschwindigkeit der Strömung umfasst sein. Auch kann der Korrekturalgorithmus diese Strömung bei dem Anpassen der Ursprungsunterwasserkarte mit betrachten, da eine Strömung häufig einen Einfluss auf die Qualität der bestimmten Unterwasserparameter hat. Area coordinate, a space coordinate, a flow, a tiedenabhängige depth and / or salinity include. In the area and space coordinate, for example, a Cartesian coordinate system can be used. Furthermore, the area coordinate can be represented for example by a polar coordinate system or the space coordinates can be represented by means of a cylinder base or other bases. The flow may in particular include the expansion of the flow and the velocity of the flow. Also, the correction algorithm may consider this flow when adjusting the source submarine map, as flow often has an impact on the quality of the particular subsea parameters.
[41] Insbesondere in sehr flachen Gewässern, wie sie beispielsweise in der norddeutschen Bucht vorliegen, können die Unterwasserparameter eine tiedenabhängige Tiefe aufweisen, in welchen anhand des Standes des Mondes bestimmte Informationen gewonnen werden können und ein
Navigieren beispielsweise bei Flut noch möglich, jedoch bei Ebbe nicht realisierbar ist. Especially in very shallow waters, as they are present for example in the North German bay, the underwater parameters may have a tiedenabhängige depth in which based on the state of the moon certain information can be obtained and a Navigate, for example, at high tide still possible, but at low tide is not feasible.
[42] Damit sehr verlässliche Daten einer[42] Thus very reliable data of a
Ursprungsunterwasserkarte nicht leichtfertig abgeändert werden, kann ein Ursprungsunterwasserparameter einen Vertrauensindikator aufweisen. Origin submarine parameters may not be easily modified, a source underwater parameter may have a confidence indicator.
[43] So kann beispielsweise ein gesunkenes Wrack durch Taucher händisch vermessen worden sein, so dass beispielsweise die Ausdehnung des Wracks exakt bestimmt ist. Sollten nun Unterwasserparameter, welche mittels dreidimensionaler Sonardaten bestimmt wurden, eine größere oder eine geringere Länge des Wracks ergeben, so kann durch den Vertrauensindikator abgebildet werden, dass die Länge des Wracks nicht oder nur marginal geändert werden darf. For example, a sunken wreck may have been measured by divers by hand, so that, for example, the extent of the wreck is determined exactly. If underwater parameters, which were determined by means of three-dimensional sonar data, result in a greater or lesser length of the wreck, then the confidence indicator can show that the length of the wreck may not be changed or only marginally changed.
[44] In einer weiteren Ausführungsform werden Anpassungen oberhalb eines Grenzwertes gesondert in der neuen Unterwasserkarte bereitgestellt. [44] In another embodiment, adjustments above a threshold are provided separately in the new submarine card.
[45] Somit kann ein menschlicher Betrachter nochmal überprüfen, ob die Anpassungen gegebenenfalls stimmig sind, oder ob noch eine Referenzmessung erfolgen soll. Weiterhin können akute Änderungen in den Karten verzeichnet werden, so dass Schiffe einer akuten Gefahrenstelle aus dem Weg gehen können. [45] Thus, a human observer can again check whether the adjustments are consistent if necessary, or whether a reference measurement should be made. Furthermore, acute changes in the maps can be recorded, so that ships can avoid an acute danger spot.
[46] Auch kann beispielsweise eine[46] Also, for example, a
Unterwasserpipelinestruktur mithin auf Austreten des Öls untersucht werden, insbesondere da ein Austreten des Öls andere Ausbreitungseigenschaften für Schall aufweist als
übliches Meerwasser, so dass die Werte stark von vorherigen Werten abweichen. Mithin können somit alsoUnderwater pipeline structure thus be examined for leakage of the oil, especially since leakage of the oil has other propagation properties for sound than usual seawater, so that the values deviate greatly from previous values. Thus, therefore, so can
Überwachungsfunktionen durchgeführt werden, in denen eine Ursprungsunterwasserkarte mit der Eingangs zur Lösung der Aufgabe beschriebenen Verfahren aufgefunden werden. Monitoring functions are found in which a source submarine card with the input to solve the problem described procedures are found.
[47] Um eine hohe Qualität von dreidimensionalen Sonardaten zu erhalten, können wenigstens zwei Sonare ortsfest oder quasi ortsfest angeordnet sein. In order to obtain a high quality of three-dimensional sonar data, at least two sonars can be arranged stationary or quasi stationary.
[48] Es kann beispielsweise an einem Fundament am Meeresboden eines der Sonare und an einer Kaimauer ein weiteres Sonar angeordnet sein. Zum einen können darüber qualitativ hochwertige dreidimensionale Daten von einem Objekt zwischen den beiden Sonaren ermittelt werden, zum anderen kann damit eine gute Qualität der dreidimensionalen Sonardaten bereitgestellt werden. [48] For example, another sonar may be arranged on a foundation on the seabed of one of the sonars and on a quay wall. On the one hand, high-quality three-dimensional data of one object between the two sonars can be determined, on the other hand, a good quality of the three-dimensional sonar data can be provided.
[49] Unter „ortsfest" ist zu verstehen, dass die Sonare sich im Wesentlichen nicht bewegen. Unter „quasi ortsfest" ist zu verstehen, dass etwaige Bewegungen bestimmt oder entsprechend berechnet werden können. Beispielsweise können Bojen am Meeresgrund verankert sein, welche ein Sonar aufweisen und welche sich entsprechend einer Strömung bewegen können. Aufgrund eines GPS-Signals kann jedoch zum jeweiligen Zeitpunkt des Ermitteins der dreidimensionalen Sonardaten zusätzlich der aktuelle Ort bestimmt werden, so dass eine Korrektur erfolgen kann. [49] "Stationary" means that the sonars do not essentially move, and "quasi-stationary" means that any movements can be determined or calculated accordingly. For example, buoys can be anchored to the seabed, which have a sonar and which can move according to a current. Due to a GPS signal, however, the current location can additionally be determined at the respective time of the determination of the three-dimensional sonar data, so that a correction can take place.
[50] Insbesondere bei der Navigation von Unterseebooten, werden künstliche oder natürliche Unterwasserstrukturen modelliert, um bessere Navigationsdaten zu erhalten. Häufig
werden somit diese Ursprungsunterwasserkarten mittels geometrischer Objekte wie Quader modelliert, so dass dies eine erste Näherung der Realität darstellt. Um die modellierte Ursprungsunterwasserkarte zu verbessern, kann das zur Lösung der Aufgabe genannte Verfahren auch auf derartige modellierte Ursprungsunterwasserkarten angewandt werden . [50] In particular, in the navigation of submarines, artificial or natural underwater structures are modeled to obtain better navigation data. Often Thus, these origin underwater maps are modeled using geometric objects such as cuboid, so that this represents a first approximation of reality. In order to improve the modeled source submarine map, the method mentioned for solving the problem can also be applied to such modeled submarine maps.
[51] Auch kann die Erfindung zum Kalibrieren von Lageinformationen dienen. Insbesondere bei einem längeren Manöver eines AUVs oder U-Boots Unterwasser kann es durch die Umweltbedingungen und durch Messungenauigkeiten zu einer Verschiebung des Koordinatensystems der[51] The invention can also serve to calibrate position information. Especially with a longer maneuver of an AUV or submarine underwater it can be due to the environmental conditions and by measurement inaccuracies to a shift of the coordinate system of the
Lageinformationen kommen. Location information coming.
[52] Durch die Erfassung von Echt zeitdaten aus der Umwelt und den Abgleich mit den digitalen Karten (z.B. markante natürliche und unnatürliche Punkte) kann die Karte auf die realen Weltkoordinaten "zurück" kalibriert werden. Alle darauf basierenden Systeme (z.B. Navigation, Vermessung etc.) werden genauer und zuverlässiger. [52] By capturing real-time environmental data and comparing it to digital maps (such as distinctive natural and unnatural points), the map can be calibrated back to real world coordinates. All systems based on it (e.g., navigation, surveying, etc.) become more accurate and reliable.
[53] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Unterwasserkarte, insbesondere elektronische Unterwasserkarte in einem Rechner, welche eine mittels einer Unterwasserkarte entspricht, welche mit einem zuvor beschriebenen Verfahren ermittelt wurde. [53] In a further aspect of the invention, the object is achieved by a underwater map, in particular an electronic underwater map in a computer, which corresponds to one by means of a submarine map, which was determined by a method described above.
[54] Eine derartige Unterwasserkarte kann beispielsweise mittels einer virtuellen Realität einem Bediener zur Verfügung gestellt werden oder kann zweidimensional beispielsweise durch das Bereitstellen etwaiger Schnitte
durch die Unterwasserkarte dem Bediener einen Eindruck vom Unterwassergebiet vermitteln. [54] Such an underwater map can be made available to an operator, for example by means of a virtual reality, or can be two-dimensional, for example by providing any cuts through the underwater map give the operator an impression of the underwater area.
[55] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Wasserfahrzeug, welches eine zuvor beschriebene Unterwasserkarte aufweist. [55] In a further aspect of the invention, the object is achieved by a vehicle, in particular a watercraft, which has a submarine map described above.
[56] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen [56] In the following, the invention will be explained with reference to exemplary embodiments. Show it
Figur 1 eine stark schematische Darstellung eines vertikalen Schnittes durch drei verschiedene Unterwasserkarten an einer identischen Stelle und Figure 1 is a highly schematic representation of a vertical section through three different underwater maps at an identical location and
Figur 2 eine stark schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch eine modellierte Ursprungsunterwasserkarte und einer neuen Unterwasserkarte an einer identischen Stelle. Figure 2 is a highly schematic representation of a vertical section through a modeled source underwater map and a new underwater map at an identical location.
[57] Auf einer Wasserroute sei ein Schiff, welches auf der Wasseroberfläche 101 fuhr, auf dem Meeresgrund 103 gesunken. Nach der Havarie wurde an der Havariestelle in einer Unterwasserkarte ein grobes Modell 105 des gesunkenen Schiffes in Form eines Quaders, welcher das Schiff komplett aufnimmt, eingezeichnet. Sofern Schiffe einen größeren Tiefgang als die Sicherheitstiefe 107 haben, ist die Havariestelle für diese Schiffe gesperrt.
[58] Um weiteren Schiffen möglichst zeitnah die Möglichkeit zu geben, die Havariestelle zu überfahren, wird mittels einem einfachen Echolots der Umkreis der Havariestelle abgefahren und an mehreren Punkten die entsprechende Wassertiefe bestimmt. Aus den mit dem Echolot ermittelten ortsabhängigen Tiefenwerten und dem modellierten gesunkenen Schiff 105 wird eine neue Unterwasserkarte mit einer ersten Näherung 111 des Wracks erstellt. Dabei hat sich die Sicherheitstiefe 107 vergrößert, so dass Schiffe mit größerem Tiefgang die Havariestelle überfahren dürfen. [57] On a water route, a ship sailing on the water surface 101 sank on the seabed 103. After the accident, a rough model 105 of the sunken ship in the form of a cuboid, which completely accommodates the ship, was marked on the damaged area in a submarine map. If ships have a draft greater than the depth of defense 107, the accident location for these ships is blocked. In order to give other vessels as soon as possible the opportunity to run over the accident site, the radius of the damaged area is traversed by means of a simple echo sounder and determines the corresponding depth of water at several points. From the location-dependent depth values determined using the depth sounder and the modeled sunken ship 105, a new underwater map with a first approximation 111 of the wreck is created. In this case, the depth of security has increased 107, so that ships with greater depth may drive over the accident site.
[59] Darauffolgend wird ein Schiff mit einem hochauflösenden 3D-Sonar mit sehr hoher Qualität und sehr guter Auflösung zu der Havariestelle gesandt, um das gesunkene Wrack zu vermessen. Die damit ermittelten SD- Daten weisen den höchsten Verlässlichkeitsindikator auf. Mithin wird die Unterwasserkarte erster Näherung, welche vorliegend die neue Ursprungsunterwasserkarte ist, derart mit den durch das hochauflösende 3D-Sonar ermittelten Daten angepasst, dass die daraus entstehende neueSubsequently, a ship with a high-resolution 3D sonar with very high quality and very good resolution sent to the accident site to measure the sunken wreckage. The resulting SD data show the highest reliability indicator. Thus, the underwater map of the first approximation, which in the present case is the new origin underwater map, is adapted in such a way with the data determined by the high-resolution 3D sonar, that the resulting new
Unterwasserkarte zu 90 % aus den Daten des hochauflösenden 3D-Sonars und somit den Daten der zweiten Näherung und zu 10 % aus den Daten der ersten Näherung 111 gebildet ist. Underwater map to 90% from the data of the high-resolution 3D sonar and thus the data of the second approximation and 10% from the data of the first approximation 111 is formed.
[60] Die nun neue vorliegende Unterwasserkarte zweiter Näherung 113 weist eine neue Sicherheitstiefe 117 auf, welche weiteren Schiffen mit größerem tieferem Tiefgang ermöglicht, die Stelle zu passieren. Zudem wurde auch der seitliche Seitensicherheitsabstand 109 verringert, so dass ein genaueres Unterwasserbild der Havariestelle vorliegt.
[61] In einer Alternative wurde ein Unterwassergebirge mittels eines Modells 205, welches Modellquader 207 aufweist, modelliert. Dieses Modell 205 ermöglicht es einem U-Boot anhand von Sonardaten besser zu navigieren. [60] The now new submarine map of the second approximation 113 has a new depth of defense 117, which allows other vessels with a greater depth to pass through the site. In addition, the lateral side safety distance 109 has been reduced, so that a more accurate underwater image of the damaged area is present. [61] In an alternative, an underwater range was modeled using a model 205, which has model cuboid 207. This Model 205 allows a submarine to better navigate using sonar data.
[62] Im Laufe der Zeit wurde das Unterwassergebirge mehrfach von einem Forschungsschiff mit hochauflösendem Sonar überfahren und sämtliche ermittelten Parameter zu einem Gesamtparametersatz fusioniert. Vorliegend weist der mittels des Forschungsschiffs ermittelte[62] Over time, the underwater mountains were repeatedly run over by a research vessel with high-resolution sonar and all determined parameters were fused into a total set of parameters. In the present case, the determined by means of the research vessel
Gesamtparametersatz einen hohen Verlässlichkeitsindikator auf. Dieser Gesamtparametersatz wird mit dem modellierten Unterseegebirge mittels Korrekturalgorithmus zusammengeführt, so dass eine neue Unterwasserkarte gegeben ist . Overall parameter set has a high reliability indicator. This total parameter set is merged with the modeled Unterseegebirge by means of a correction algorithm, so that a new Unterwasserkarte is given.
[63] Das sich dann ergebende Unterwassergebirge gemäß der neuen Unterwasserkarte ist mittels der Kurve 213 dargestellt . [63] The resulting underwater mountains according to the new underwater map are shown by curve 213.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
101 Wasseroberfläche 101 water surface
103 Meeresgrund 103 seabed
105 Modell eines gesunkenen Schiffs 107 Sicherheitstiefe 109 Sicherheitsabstand 105 Model of a sunken ship 107 Safety depth 109 Safety distance
111 Erste Näherung
113 Zweite Näherung 111 First approximation 113 Second approximation
117 Neue Sicherheitstiefe 117 New depth of security
205 Modell eines Unterwassergebirges 205 Model of an underwater mountain
207 Modellquader 207 model cuboid
213 Unterwassergebirge gemäß neuer Unterwasserkarte
213 Underwater Mountains according to new underwater map