Устройство для считывания радиоэлектронных меток и мобильная система с его использованием для автоматической идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме при отсутствии цифровой связи для передачи данных Российский патент 2022 года по МПК G09B29/00 G06K7/10 G06K19/67 

Технические решения относятся к области мобильной картографии, геоинформатики и радиотехники, а именно к технике создания мобильных геоинформационных систем, и могут быть использованы в мобильной цифровой картографии для идентификации и предоставления пользователю геопространственной информации о картографических объектах местности в интерактивном автономном режиме, при отсутствии связи для передачи цифровых данных.

Известно устройство для идентификации электронных меток [см. патент РФ на полезную модель № 49 316, МПК G06K 19/067, опубл. 10. 11. 2005 г.], которое включает связанные между собой средства считывания информации от электронных меток, средства управления и исполнительные приспособления, средства первичной обработки информации, средства аппаратно-программного сопряжения, средства обработки информации и управления системой, средство сопряжения средства первичной обработки информации со средством считывания информации, средство сопряжения средства обработки информации и управления системой и дополнительное средство обработки информации и управления системой и дополнительное средство аппаратно-программного сопряжения, причем средство считывания информации связано со средством первичной обработки информации, со средством аппаратно-программного обеспечения, со средством обработки информации и управления системой и со средством сопряжения, связанное со средством первичной обработки информации, связанным со средством аппаратно-программного сопряжения, связанным со средством обработки информации и управления системой, связанным со средством сопряжения средств обработки информации и управления системой, связанным с дополнительным средством обработки информации и управления системой, связанным с дополнительным средством обработки информации и управления системой, связанным с дополнительным средством аппаратно-программного сопряжения, при этом средство первичной обработки информации связано со средством управления и исполнительным приспособлением. Сущность данного устройства заключается в том, что оно может быть использовано при решении задач управления доступом, идентификации объектов, персонификации персонала, охраны помещений, учета и хранения товаров и оборудования.

Недостатком данного устройства для идентификации электронных меток является сложность конструкции, громоздкость программного обеспечения, необходимость использования персональных компьютеров, объединенных сетевым оборудованием, ограничения для обеспечения портативности, избыточность функций обработки и управления системой для осуществления предлагаемого технического решения в полевых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является переносной идентификатор радиочастотного излучения [см. United States Patent 4, 384,288 May 17, 1983, МПК H04B 1/00, G08B 3/10 (2006.01), опубл. http://us-patent.info/patent-search], взятый в качестве прототипа, представляющий собой портативный идентификатор, который включает в себя генератор и кодировщик, чтобы генерировать программируемый импульсный сигнал с позиционной модуляцией в радиочастотном диапазоне. Сущность данного устройства заключается в том, что для автоматической идентификации объектов используют идентификатор, который может быть создан для постоянной генерации идентификационного сигнала или может быть выполнен для стимулированной передачи в ответ на сигнал запроса. Сигнал идентификации может быть предварительно установлен или запрограммирован с использованием программируемой памяти.

Недостатком данного устройства автоматической идентификации является высокая энергоемкость устройства, большой размер меток и считывателя, что не позволяет его использовать в полевых условиях, в местах, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных.

Известна система составления и использования интерактивных карт в цифровой картографии [Программное изделие геоинформационная система «КАРТА 2005 версия 12», ГИС «Панорама x64». Описание технологии создания и обновления цифровых топографических карт. ПАРБ.00046-03 93 01, 2018 г.], которая включает блоки создания и редактирования цифровых карт и планов, обработки данных дистанционного зондирования Земли, выполнения различных измерений и расчетов, оверлейных операций, построения 3D-моделей, обработки растровых данных, подготовки графических документов в электронном и печатном виде, а также инструментальные средства для работы с базами данных. Сущность этой системы заключается в том, что вся геометрическая (местоположение, форма и размеры объекта местности) и семантическая (сущность и характеристики объекта местности) информация о каждом картографическом объекте местности фиксируется на стационарном компьютере в базах данных, в которых в цифровой форме размещаются координаты картографических объектов, в общем случае – координаты точек контуров картографических объектов и семантическая информация в виде кодов. Такая цифровая карта уже является интерактивной, поскольку используется путем взаимодействия пользователя с программно-аппаратным комплексом в виде персонального компьютера (ПК). В процессе использования цифровой карты по координатам картографических объектов на экран монитора ПК выводится графическое изображение карты с отображением картографических объектов местности сгенерированными условными знаками. В интерактивном режиме по запросу пользователя из базы данных ПК выводятся координаты картографических объектов и их семантические характеристики в раскодированном виде в виде текста.

Недостатком такой системы является то, что она не может быть использована в местах, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных, т.е. необходимо обеспечение устойчивой связи в сети Интернет. Также недостатком данной системы является то, что при больших размерах монитора ПК цифровые карты неудобны для использования непосредственно на местности, а при малых размерах монитора ПК, например, в ноутбуках или смартфонах, уменьшается обзорность карты, что затрудняет ориентирование на местности в полевых условиях. Кроме того, возникают дополнительные неудобства в связи с обеспечением питания ПК, его габаритами и весом при использовании непосредственно на местности в полевых условиях.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков является система составления и использования карт в мобильной цифровой картографии [см. United States Patent № 9,430,858, August 30, 2016, МПК G06T 11/20 (2006.01), опубл. http://us-patent.info/patent-search], взятая в качестве прототипа, которая включает цифровой источник картографической информации в виде стационарного картографического сервера, на котором в базах данных в цифровой форме размещаются координаты картографических объектов (в общем случае – координаты точек контуров картографических объектов) и атрибутивная информация, распределенные по нескольким тематическим категориям. Стационарный удаленный картографический сервер через сеть Интернет связан с мобильным клиентским устройством пользователя. Данная система составления и использования карт в мобильной цифровой картографии позволяет осуществлять:

– определение множества тематических категорий, каждая из которых соответствует соответствующему ассоциированному профилю моделирования,

– прием на удаленном сервере запроса от клиентского устройства на предоставление карты на основе одной из множества тематических категорий,

– определение географического региона, на основании запроса,

– идентификацию воспроизводимых представлений объектов в географическом регионе на основе данных географических координат,

– идентификацию одной или нескольких точек интереса в географическом регионе, связанных с запросом,

– изменение одного или нескольких атрибутов, которые определяют внешний вид каждого воспроизводимого представления,

– генерацию данных отображаемой карты географического региона в виде 2-х или 3-х мерных визуальных изображений объектов, соответствующих одной или более точкам интереса,

– передачу данных, содержащих данные отображаемой карты, с удаленного сервера на клиентское устройство.

Сущность данной системы состоит в том, что при составлении карты вся геометрическая (местоположение, форма и размеры объекта местности) и атрибутивная (сущность и характеристики объекта местности) информация о каждом картографическом объекте местности фиксируется в цифровом источнике картографической информации в виде стационарного картографического сервера, на котором в базах данных в цифровой форме размещаются координаты картографических объектов (в общем случае – координаты точек контуров картографических объектов) и атрибутивная информация, распределенные по нескольким тематическим категориям. Стационарный удаленный картографический сервер через сеть Интернет связан с мобильным клиентским устройством пользователя, например, смартфоном или планшетом. Затем, в процессе ориентирования и навигации на местности, с мобильного устройства пользователя, делается запрос к стационарному удаленному картографическому серверу на передачу по каналам связи определенной категории цифровой картографической информации на определенный участок местности. На этом сервере формируется запрошенная картографическая информация и передается на мобильное устройство пользователя, в виде фрагмента карты с визуализированными 2-х или 3-х мерными представлениями местности.

Недостатком данной системы является то, что она не может быть использована в местах, где недоступно беспроводное соединение для передачи цифровых данных, то есть необходимо обеспечение устойчивой связи в сети Интернет. По этой же причине становится невозможной идентификация представлений объектов и точек интереса в географическом регионе, поскольку этот процесс выполняется только на удаленном сервере, связь с которым может отсутствовать. Малые габариты мобильного устройства пользователя резко уменьшают обзорность карты, так как невозможно увидеть всю карту в целом, а только ее фрагменты, что затрудняет ориентирование на местности в полевых условиях и снижает эффективность выполняемых работ. Передаваемая на клиентское устройство картографическая информация содержит только атрибуты, характеризующие внешний облик объектов местности. Запросы от клиентского устройства на удаленный сервер на предоставление картографической информации на основе одной из множества тематических категорий должен составлять пользователь, что снижает эффективность выполняемых работ. Кроме того, необходимы дополнительные затраты времени и ресурсов для передачи картографической информации с удаленного сервера на мобильный терминал пользователя, что в итоге существенно снижает эффективность выполняемых работ.

Решаемая техническая проблема заключается в повышении эффективности работы устройства для считывания радиоэлектронных меток за счет повышения точности их обнаружения и распознавания при считывании путем повышения чувствительности радиоэлектронного датчика в зоне считывания метки, диаметр которой не превышает половины минимального расстояния между радиоэлектронными метками и точности при его установке на радиоэлектронной метке за счет предлагаемой формы герметичного цилиндрического корпуса в виде стержня с наконечником, эргономически приспособленного для ручной работы, и представляющего собой указатель на пространственное расположение радиоэлектронной метки. Также решаемая техническая проблема заключается в создании мобильной системы автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме при отсутствии связи для передачи цифровых данных, в том числе в полевых условиях, обеспечивающей возможность работы в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных, повышение эффективности процессов идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации о заданных картографических объектах местности за счет реализации интерактивного автономного режима работы, автоматизации идентификации объектов за счет предоставления пользователю дополнительно к карте, выведенной на экран мобильного устройства, картографического изображения на аналого-цифровом носителе в виде модифицированной карты, размеры которого существенно больше размеров экрана мобильного устройства, что повышает обзорность карты, предоставления пользователю дополнительно атрибутивной и геометрической информации - точные координаты точек контуров, длины и площади объектов, другой мультимедийной информации.

Технический результат заключается в обеспечении возможности автоматической идентификации объектов и представления пользователю картографической информации при отсутствии связи для передачи цифровых данных, увеличении объема и форм представления информации о картографических объектах территории, показанных на традиционной карте, автоматизации процессов идентификации объектов и предоставления пользователю атрибутивных и геометрических характеристик и другой мультимедийной информации о картографических объектах в автономном интерактивном режиме, повышении обзорности за счет предоставлению пользователю дополнительно к карте, выведенной на экран мобильного устройства, картографического изображения на аналого-цифровом носителе в виде модифицированной карты, размеры которой существенно больше размеров экрана мобильного устройства, сокращении времени идентификации и представления пользователю картографической информации за счет исключения процессов составления пользователем запроса картографической информации и информационного взаимодействия клиентского устройства с удаленным сервером.

Поставленная техническая проблема решается тем, что устройство для считывания радиоэлектронных меток, содержащее связанные между собой средства автоматической идентификации объектов, размещенные в едином корпусе, согласно техническому решению реализовано в виде электронного блока с источником электропитания, включающим модуль активации упомянутых меток, модуль считывания информации, содержащейся в упомянутой метке, дешифратор и модуль приема-передачи считанных данных в цифровой форме, размещенных в герметичном цилиндрическом корпусе. При этом модуль активации упомянутых меток выполнен в виде источника электромагнитных волн субмиллиметрового диапазона, активирующего упомянутую метку посредством электромагнитного сигнала. А модуль считывания информации, содержащейся в упомянутой метке, выполнен в виде радиоприемного устройства, связанного посредством радиочастотной связи с упомянутой меткой, оснащенного последовательно соединенными между собой электрически, приемной антенной, радиоэлектронным датчиком с чувствительным элементом, усилителем аналогового сигнала и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), цифровой выход которого соединен с цифровым входом дешифратора, цифровой выход которого соединен с цифровым входом модуля приема-передачи считанных данных в цифровой форме. Причем все упомянутые модули и дешифратор подключены к упомянутому источнику электропитания. При этом объектами автоматической идентификации являются объекты местности или точки интереса местности обозначенные на топографической или географической карте условными знаками.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность работы устройства для считывания радиоэлектронных меток за счет повышения точности обнаружения и идентификации радиоэлектронных меток, пространственно совмещенных с условными знаками на карте, так как размеры меток, условных знаков и зоны охвата считывателя имеют сопряженные размеры, исключающие получение сигнала идентификации от метки, находящейся вне зоны охвата. Электромагнитный способ обнаружения, идентификации меток и считывания из них информации с помощью устройства предложенной конструкции в конечном счете повышает скорость и удобство работы пользователя, исключает субъективные ошибки, а наличие при этом герметичного цилиндрического корпуса обеспечивает рабочее положение эргономически приспособленного для ручной работы устройства, а значит, обеспечивает повышенную точность в течение всего процесса измерения и тем самым повышает эффективность работы устройства.

Целесообразно, чтобы герметичный цилиндрический корпус предпочтительно имел форму стержня с наконечником, эргономически приспособленного для ручной работы. Такая форма устройства позволяет использовать его как указатель на пространственное расположение радиоэлектронной метки с охватом зоны считывания, диаметр которой не превышает половины минимального расстояния между упомянутыми метками, установленного при проектировании мест расположения упомянутых меток на топографической или географической карте и, тем самым повышает точность обнаружения и распознавания меток и, следовательно, повышает эффективность работы устройства.

Техническая проблема решается также тем, что в представленной мобильной системе автоматической идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации в автономном интерактивном режиме, в условиях отсутствия цифровой связи передачи данных, включающей электрически связанные между собой средства автоматической идентификации и средство автоматического представления пользователю цифровой геопространственной и иной информации о картографических объектах местности, выполненной на основе мобильного терминала пользователя, согласно техническому решению указанные средства автоматической идентификации в ней выполнены в виде устройства для считывания радиоэлектронных меток, которое выполнено в соответствии с упомянутым устройством для считывания радиоэлектронных меток по п.п. 1,2 формулы и аналого-цифрового носителя геопространственной информации о картографических объектах местности в виде модифицированной карты с нанесенными упомянутыми метками в точках идентификации заданных картографических объектов местности, в соответствии с проектом расположения на карте точек идентификации. А указанное средство автоматического представления пользователю цифровой геопространственной информации, выполненное на основе мобильного терминала пользователя, реализовано в виде автономного источника цифровой геопространственной информации с дополнительно введенной интерфейсной подсистемой с общим и прикладным ПО получения, хранения и представления геопространственной информации. Причем устройство для считывания радиоэлектронных меток в виде электронного блока с источником электропитания соединено с мобильным терминалом пользователя, при этом цифровой выход модуля приемо-передачи считанных данных в цифровой форме, посредством кабеля цифровой передачи данных, связан с программным модулем получения, хранения и представления данных и файлов, цифровой выход которого соединен посредством цифровых, программных логических связей с цифровым входом программного модуля с функцией нахождения и выдачи структурированных цифровых наборов геопространственной и иной информации об объектах местности по идентификаторам, цифровые выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами структурированных цифровых наборов геопространственной информации и программного модуля отображения геопространственной и иной информации, упомянутой интерфейсной подсистемы получения, хранения и представления пользователю геопространственной и иной информации в виде структурированных цифровых наборов геопространственной информации о каждом картографическом объекте местности, показанном на карте соответствующим условным знаком, включающих идентификатор точек идентификации картографического объекта, его типовые и индивидуальные характеристики, в том числе, при необходимости, его координаты, геометрические параметры, фотографии, цифровую метрическую трехмерную модель, модель рельефа или ландшафта данной местности, в том числе выдачи информации на экран или средствами голосовой поддержки с помощью программного модуля отображения геопространственной и иной информации.

Целесообразно, чтобы упомянутый аналого-цифровой носитель геопространственной информации о картографических объектах местности, выполненный в виде модифицированной карты с нанесенными упомянутыми метками в точках идентификации картографических объектов и точек интереса местности, создавался в соответствии с проектом расположения на карте точек идентификации, при этом места расположения упомянутых меток на модифицированной карте определялись из соотношения:

d ≥ KD,

где d – расстояние между границами (краями) меток,

D – максимальная ширина (линейный размер диаметр) метки (или места, которое занимает метка на карте),

К – коэффициент, связывающий размер метки в угловой мере с разрешающей способностью глаза (способностью человека визуально различать две рядом стоящие точки в угловой мере), причем сначала проектируют метки точечных объектов, затем контуров линейных и площадных объектов. Это позволяет исключить ошибки и обеспечить однозначность идентификации объектов и точек интереса местности.

Целесообразно, чтобы при создании аналого-цифрового носителя геопространственной информации о картографических объектах местности, информация в виде проектного идентификатора была записана в память указанной метки, изготовленной в виде интегральной микросхемы с приемопередающей антенной, однократно при ее изготовлении. Это позволяет исключить ошибки идентификации, вызванные несоответствием записанных на метке идентификаторов и структурированных наборов данных, записанных в памяти автономного источника цифровой геопространственной информации в виде мобильного терминала пользователя.

Указанная совокупность признаков позволяет пользователю работать в условиях отсутствия связи для передачи цифровых данных и повысить эффективность процессов идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации о заданных картографических объектах местности за счет реализации автономного интерактивного режима работы, с использованием мобильного терминала пользователя, автоматической идентификации объектов, предоставления пользователю дополнительно к карте, выведенной на экран мобильного устройства, картографического изображения на аналого-цифровом носителе в виде модифицированной карты, размеры которой существенно больше размеров экрана мобильного устройства, что повышает обзорность карты, предоставления пользователю дополнительно атрибутивной, геометрической информации (точные координаты точек контуров, длины и площади объектов, другой мультимедийной информации). Кроме того, указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность использования геопространственной информации за счет расширения сферы применения карт в комплексе с мобильным терминалом пользователя, так как обеспечивает возможность автоматически получать информацию об объектах местности автономно, в местах, где отсутствуют сети передачи данных, путем осуществления интерактивного режима работы пользователя с мобильной системой автоматической идентификации и получения пользователем геопространственной информации об объектах местности, маркированных на модифицированной карте в точках идентификации радиоэлектронными метками, с возможностью считывания и обработки сигналов считывающего устройства с радиоэлектронных меток, получения и выдачи геопространственной информации на экран или средствами голосовой поддержки, а также за счет существенного повышения информативности и читаемости карт при таком использовании геопространственной информации, так как совместное использование условных знаков и структурированных цифровых наборов геопространственной информации позволяет увеличивать объем атрибутивной информации не перегружая карту, не вводя новые условные знаки при появлении новых объектов и новых требуемых характеристик. Возможность включения дополнительно большего объема атрибутивной информации, в том числе мультимедийной, например, в виде фотографии объекта, а также информации, отражающей любые особенности конкретных объектов, повышает информативность картографического обеспечения пользователя. Возможность визуального восприятия ландшафта или рельефа местности в виде трехмерных моделей на экране мобильного терминала пользователя одновременно с визуальным восприятием модифицированной карты, на которой ландшафт и рельеф показаны горизонталями или способом отмывки, также обеспечивает повышение информативности пользователя, и тем самым повышает эффективность использования геопространственной информации. Кроме того, указанная совокупность признаков позволяет расширить состав потребителей карт за счет пользователей, не имеющих специальной картографической подготовки, так как исключается необходимость специальной картографической подготовки пользователей и изучения сотен условных знаков, и тем самым расширяет круг пользователей карты за счет неподготовленных пользователей. Также, такое техническое решение позволяет снизить расходы на специальное картографическое обучение потребителей традиционных графических карт.

Сущность технических решений поясняется примерами конструктивного исполнения устройства для считывания радиоэлектронных меток и мобильной системы автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи для передачи данных и чертежами фиг. 1, 2, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для считывания радиоэлектронных меток и мобильной системы автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи для передачи данных; на фиг. 2 – схема процесса работы пользователя с мобильной системой автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи для передачи данных.

Структурная схема мобильной системы автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи для передачи данных (далее – система) состоит (см. фиг.1) из трех блоков: устройства для считывания радиоэлектронных меток 1 (далее – устройство 1 для считывания), выполненного в виде электронного блока с источником электропитания, аналого-цифрового носителя 2 геопространственной информации о картографических объектах местности (далее – аналого-цифровой носитель 2), выполненного в виде модифицированной карты и автономного источника 3 цифровой геопространственной информации (далее – автономный источник 3), выполненного на основе мобильного терминала пользователя с дополнительно введенной интерфейсной подсистемой с общим и прикладным ПО получения, хранения и представления геопространственной информации, связанных между собой.

Устройство 1 для считывания выполнено в виде электронного блока с источником 4 электропитания, размещенного в герметичном цилиндрическом корпусе (поз. не обозначено), внутри которого установлены электрически связанные между собой средства автоматической идентификации объектов, включающие модуль 5 активации упомянутых меток (далее – модуль 5 активации), модуль 6 считывания информации, содержащейся в упомянутой метке (далее – модуль 6 считывания информации), дешифратор 7 и модуль 8 приема-передачи считанных данных в цифровой форме (далее – модуль 8 приема-передачи). Модуль 5 активации упомянутых меток выполнен в виде источника электромагнитных волн субмиллиметрового диапазона, активирующего упомянутую метку посредством электромагнитного сигнала. Модуль 6 считывания информации, содержащейся в упомянутой метке, выполнен в виде радиоприемного устройства, связанного посредством радиочастотной связи с упомянутой меткой, оснащенного последовательно соединенными между собой электрически приемной антенной (поз. не обозначено), радиоэлектронным датчиком 9 с чувствительным элементом (далее – радиоэлектронный датчик 9), усилителем 10 аналогового сигнала (далее – усилитель 10) и аналого-цифровым преобразователем 11 (далее – АЦП 11), цифровой выход которого через дешифратор 7 соединен с цифровым входом модуля 8 приема-передачи. Все упомянутые модули 5, 6, 8 и дешифратор 7 подключены к источнику 4 электропитания. Герметичный цилиндрический корпус устройства для считывания 1 предпочтительно имеет форму стержня с наконечником, эргономически приспособленного для ручной работы, и представляет собой указатель на пространственное расположение радиоэлектронной метки 12 с охватом зоны считывания, диаметр которой не превышает половины минимального расстояния между упомянутыми метками, установленного при проектировании мест расположения упомянутых меток на топографической или географической карте. Аналого-цифровой носитель 2 в виде модифицированной карты с нанесенными радиоэлектронными метками 12 в точках идентификации картографических объектов местности, создают в соответствии с проектом расположения на карте точек идентификации, при этом места расположения радиоэлектронных меток 12 на модифицированной карте определяют из соотношения:

d ≥ KD,

где d – расстояние между границами (краями) радиоэлектронных меток 12,

D – максимальная ширина (линейный размер диаметр) радиоэлектронной метки 12 (или места, которое занимает радиоэлектронная метка 12 на модифицированной карте),

К – коэффициент, связывающий размер радиоэлектронной метки 12 в угловой мере с разрешающей способностью глаза (способностью человека визуально различать две рядом стоящие точки в угловой мере). Причем сначала проектируют радиоэлектронные метки 12 точечных объектов, затем радиоэлектронные метки 12 контуров линейных и площадных объектов. При этом объектами автоматической идентификации являются объекты местности или точки интереса местности, обозначенные на топографической или географической карте условными знаками.

При создании аналого-цифрового носителя 2 информацию, в виде проектного идентификатора, записывают в память радиоэлектронной метки 12, изготовленной в виде интегральной микросхемы с приемопередающей антенной однократно при ее изготовлении, причем габаритные размеры радиоэлектронной метки 12 позволяют размещать ее либо внутри печатной основы картографического носителя информации, либо на его поверхности таким образом, чтобы не создавать препятствий стандартным методам формирования печатной картографической продукции.

Автономный источник 3 выполнен на основе мобильного терминала пользователя с дополнительно введенной интерфейсной подсистемой с общим и прикладным ПО получения, хранения и представления пользователю геопространственной информации. Устройство 1 для считывания радиоэлектронных меток в виде электронного блока с источником 4 электропитания соединено с мобильным терминалом пользователя, при этом цифровой выход модуля 8 приемо-передачи, посредством кабеля цифровой передачи данных, в режиме реального времени связан с программным модулем 13 получения, хранения и предоставления данных и файлов (далее – программный модуль 13), цифровой выход которого соединен посредством цифровых, программных логических связей с цифровым входом программного модуля 14 с функцией нахождения и выдачи структурированных цифровых наборов геопространственной и иной информации об объектах местности по идентификаторам (далее – программный модуль 14), цифровые выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами структурированных цифровых наборов 15 геопространственной информации (далее – структурированные цифровые наборы 15) и программного модуля 16 отображения геопространственной и иной информации (далее – программный модуль 16), упомянутой интерфейсной подсистемы получения, хранения и предоставления пользователю геопространственной и иной информации в виде структурированных цифровых наборов геопространственной информации о каждом картографическом объекте местности, показанном на карте соответствующим условным знаком, включающих идентификатор точек идентификации картографического объекта, его типовые и индивидуальные характеристики, в том числе, при необходимости, его координаты, геометрические параметры, фотографии, цифровую метрическую трехмерную модель, модель рельефа или ландшафта данной местности, в том числе выдачи информации на экран или средствами голосовой поддержки с помощью программного модуля 16 по запросу пользователя 17.

На фиг. 2 представлена схема процесса работы пользователя 17 с мобильной системой автоматической идентификации объектов и предоставления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи для передачи данных, где 1 – устройство 1 для считывания, 2 – аналого-цифровой носитель 2, 3 – автономный источник 3, 12 – радиоэлектронная метка 12, 17 – пользователь 17 геопространственной информации об объектах местности (далее – пользователь 17).

Устройство для считывания 1 и система с его использованием работают следующим образом (см. Фиг. 2).

Устройство для считывания 1, имеющее собственный источник электропитания, постоянно готово к работе. Производится включение оборудования автономного источника 3, выполненного на основе мобильного терминала пользователя, и производится загрузка, программного обеспечения интерфейсной подсистемы. Производится подключение устройства для считывания 1 с помощью, например, кабеля, соответствующего стандарту USB, к автономному источнику 3, чем осуществляется их программно-аппаратное сопряжение.

В устройстве считывания 1, все упомянутые модули 5, 6, 8 и дешифратор 7 подключены к собственному источнику 4 электропитания. Герметичный цилиндрический корпус устройства для считывания 1 предпочтительно имеет форму стержня с наконечником, эргономически приспособленного для ручной работы, и представляет собой указатель на пространственное расположение радиоэлектронной метки 12 с охватом зоны считывания, диаметр которой не превышает половины минимального расстояния между упомянутыми метками, установленного при проектировании мест расположения упомянутых меток на топографической или географической карте.

Пользователь 17 (см. Фиг. 2) в процессе получения геопространственной информации с помощью автономного источника 3 геопространственной информации в автономном интерактивном режиме, на аналого-цифровом носителе 2 в виде модифицированной карты визуально выбирает объект или точку интереса местности, показанным условным знаком, находит соответствующую точку идентификации с размещенной на ней радиоэлектронной меткой 12, нанесенной на аналого-цифровой носитель 2 в виде модифицированной карты в пределах условного знака, с расположенным на ней требуемым объектом или точкой интереса, считывает идентификатор этого условного знака с помощью устройства 1 для считывания, подключенного к автономному источнику 3. При сопряжении в пределах упомянутой выше зоны охвата или соприкосновении наконечника устройства 1 для считывания с радиоэлектронной меткой 12 происходит активирование радиоэлектронной метки 12 и считывание аналогового сигнала модулем считывания 6. Аналоговый сигнал с радиоэлектронного датчика 9 последовательно через усилитель 10 поступает в АЦП 11 и после преобразования, в цифровом виде через дешифратор 7 и модуль 8 приема-передачи поступают по сигнальному кабелю в программный модуль 13 автономного источника 3. Усилитель 10 предназначен для усиления слабых сигналов от радиоэлектронного датчика 9 устройства 1 для считывания. Данные от АЦП 11 передаются в цифровом виде в дешифратор 7. Модуль 8 приема-передачи предназначен для обмена информационными и управляющими сигналами по одному из стандартных для компьютерной техники протоколов. После преобразования аналогового сигнала, цифровые данные посредством дешифратора 7 и модуля 8 приема-передачи поступают по USB кабелю в цифровом виде в режиме реального времени в программный модуль 13. Программный модуль 13 предназначен для получения, хранения и представления данных и файлов (см. Фиг. 1). Программный модуль 14 позволяет пользователю 17 в интерактивном режиме находить и получать структурированные цифровые наборы геопространственной и иной информации об объектах местности по идентификаторам. Программный модуль 16 дает пользователю 17 возможность в интерактивном режиме получать отображение геопространственной и иной информацию на экране мобильного терминала пользователя или средствами голосовой поддержки.

Результатом выполненных действий пользователя 17 являются геопространственные данные об объектах или точках интереса местности, выданные пользователю интерфейсной подсистемой получения, хранения и предоставления геопространственной и иной информации в виде структурированных цифровых наборов геопространственной информации о каждом картографическом объекте или точке интереса местности, показанном на карте соответствующим условным знаком, включающих идентификатор точек идентификации картографического объекта или точки интереса местности, его типовые и индивидуальные характеристики, в том числе, при необходимости, его координаты, геометрические параметры, фотографии, цифровую метрическую трехмерную модель, модель рельефа или ландшафта данной местности, в том числе выдачи информации на экран или средствами голосовой поддержки с помощью программного модуля 16 по запросу пользователя 17.

Уровень технологической разработки предлагаемого устройства для считывания радиоэлектронных меток и мобильной системы с его использованием, а также технической реализации выделяет его из ряда существующих систем. Прежде всего, это касается возможности с помощью предлагаемого устройства для считывания радиоэлектронных меток и мобильной системы с его использованием в интерактивном автономном режиме, оперативно, автоматически получать всю необходимую геопространственную информацию об объектах местности в условиях отсутствия цифровой связи для передачи данных. При этом предлагаемое устройство для считывания радиоэлектронных меток и мобильная система с его использованием позволяет повысить производительность труда по определению атрибутивных характеристик, а также дополнительной информации, отражающей индивидуальные свойства объекта местности, в том числе, при необходимости, его координаты, геометрические параметры, фотографии, цифровую метрическую трехмерную модель, модель рельефа или ландшафта данной местности, показанной на создаваемом аналого-цифровом носителе в виде модифицированной карты в полевых условиях за счет того, что эти значения уже имеются в готовом виде в форме структурированный цифровых наборов геопространственной информации по каждому объекту или точке интереса местности. Также предлагаемое устройство позволяет работать с модифицированной картой пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки. В процессе работы с предлагаемым устройством используют технические средства, которые представляют собой высоконадежные мобильные малогабаритные устройства, например, смартфоны, планшеты и т.п.

Принципиальным отличием модифицированной карты является нанесение радиоэлектронных меток с записанными на них идентификаторами всех объектов местности, показанных на модифицированной карте условными знаками. Использование структурированных цифровых наборов геопространственной информации по каждому объекту местности для передачи информации об объектах местности обеспечивает существенное повышение информативности картографического обеспечения пользователей карты за счет возможности включения в них большего объема семантической информации, в том числе мультимедийной, например, в виде фотографии объекта, а также информации, отражающей любые особенности конкретных объектов. Кроме того, обеспечивается возможность визуального восприятия ландшафта или рельефа местности в виде трехмерных моделей на экране мобильного терминала пользователя одновременно с визуальным восприятием модифицированной карты, на которой ландшафт и рельеф показаны горизонталями или способом отмывки, что также обеспечивает повышение информативности, и тем самым повышает эффективность использования геопространственной информации.

Использование аналого-цифрового носителя в виде модифицированной карты в комплексе с автономным цифровым источником на основе мобильного терминала пользователя с дополнительно введенной интерфейсной подсистемой и с подключенным к нему устройством для считывания радиоэлектронных меток, обеспечивает возможность автоматического получения информации об объекте автономно, в местах, где отсутствуют сети передачи цифровых данных. Такое совместное использование аналого-цифрового носителя и структурированных цифровых наборов геопространственной информации по каждому объекту местности позволяет увеличивать объем атрибутивной информации об объектах местности, не перегружая карту, не вводя новые условные знаки при появлении новых объектов и новых требуемых характеристик.

Предлагаемые инновационные технические решения позволяют в режиме реального времени:

▶ выполнять процессы мобильной картографии в условиях отсутствия сети передачи цифровых данных,

▶ получать картографический продукт с совершенно новыми свойствами и функциональными возможностями,

▶ существенно расширить возможности комплексного использования карт и мобильных малогабаритных устройств в полевых условиях,

▶ повысить информативность данных об объектах местности, а также повысить эффективность полевых работ за счет снижения их объемов, автоматизации и повышения оперативности получения необходимой информации, что повышает производительность труда при выполнении полевых работ и в целом повышает эффективность использования геопространственной информации,

▶ обеспечить возможность работы с картой пользователям, не имеющим специальной картографической подготовки.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в увеличении объема и форм представления информации о картографических объектах, автоматизации процессов идентификации объектов и предоставлении пользователю атрибутивных и геометрических характеристик, мультимедийной информации о картографических объектах в автономном интерактивном режиме, повышении обзорности за счет картографического изображения на аналого-цифровом носителе, сокращении времени идентификации и представления пользователю картографической информации. Технический результат достигается за счёт устройства для считывания радиоэлектронных меток в виде электронного блока с источником электропитания и мобильной системы автоматической идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации (ГИ) в интерактивном автономном режиме, включающей устройство для считывания радиоэлектронных меток, а также аналого-цифрового носителя ГИ о картографических объектах в виде карты с метками в точках идентификации объектов и автономного источника цифровой ГИ на основе мобильного терминала с подсистемой с общим и прикладным программным обеспечением. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для считывания радиоэлектронных меток, содержащее связанные между собой средства автоматической идентификации объектов, размещённые в едином корпусе, отличающееся тем, что указанные средства автоматической идентификации реализованы в виде электронного блока с источником электропитания, включающего модуль активации упомянутых меток, модуль считывания информации, содержащейся в упомянутой метке, дешифратор и модуль приёма-передачи считанных данных в цифровой форме, размещённых в герметичном цилиндрическом корпусе, при этом модуль активации упомянутых меток выполнен в виде источника электромагнитных волн субмиллиметрового диапазона, активирующего упомянутую метку посредством электромагнитного сигнала, а модуль считывания информации, содержащейся в упомянутой метке, выполнен в виде радиоприёмного устройства, связанного посредством радиочастотной связи с упомянутой меткой, оснащённого последовательно соединёнными между собой электрически приёмной антенной, радиоэлектронным датчиком с чувствительным элементом, усилителем аналогового сигнала и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), цифровой выход которого через дешифратор соединён с цифровым входом модуля приёма-передачи считанных данных в цифровой форме, причём все упомянутые модули и дешифратор подключены к упомянутому источнику электропитания, при этом объектами автоматической идентификации являются объекты местности или точки интереса местности, обозначенные на топографической или географической карте условными знаками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый герметичный цилиндрический корпус предпочтительно имеет форму стержня с наконечником, эргономически приспособленного для ручной работы, и представляет собой указатель на пространственное расположение упомянутой метки с охватом зоны считывания, диаметр которой не превышает половины минимального расстояния между упомянутыми метками, установленного при проектировании мест расположения упомянутых меток на топографической или географической карте.

3. Мобильная система автоматической идентификации объектов и представления пользователю геопространственной информации в интерактивном автономном режиме, при отсутствии цифровой связи передачи данных, включающая связанные между собой средства автоматической идентификации и средство автоматического представления пользователю цифровой геопространственной и иной информации о картографических объектах местности, выполненное на основе мобильного терминала пользователя, отличающаяся тем, что указанные средства автоматической идентификации реализованы в виде устройства для считывания радиоэлектронных меток, которое выполнено в соответствии с пп.1, 2, и аналого-цифрового носителя геопространственной информации о картографических объектах местности в виде модифицированной карты с нанесёнными упомянутыми метками в точках идентификации заданных картографических объектов местности, в соответствии с проектом расположения на карте точек идентификации, а указанное средство автоматического представления пользователю цифровой геопространственной информации, выполненное на основе мобильного терминала пользователя, реализовано в виде автономного источника цифровой геопространственной информации с дополнительно введённой интерфейсной подсистемой с общим и прикладным программным обеспечением (ПО) получения, хранения и представления геопространственной информации, причём устройство для считывания радиоэлектронных меток в виде электронного блока с источником электропитания соединено с мобильным терминалом пользователя, при этом цифровой выход модуля приёмо-передачи считанных данных в цифровой форме, посредством кабеля цифровой передачи данных, связан с программным модулем получения, хранения и представления данных и файлов, цифровой выход которого соединён посредством цифровых, программных логических связей с цифровым входом программного модуля с функцией нахождения и выдачи структурированных цифровых наборов геопространственной и иной информации об объектах местности по идентификаторам, цифровые выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами структурированных цифровых наборов геопространственной информации и программного модуля отображения геопространственной и иной информации, упомянутой интерфейсной подсистемы получения, хранения и представления пользователю геопространственной и иной информации в виде структурированных цифровых наборов геопространственной информации о каждом картографическом объекте местности, показанном на карте соответствующим условным знаком, включающих идентификатор точек идентификации картографического объекта, его типовые и индивидуальные характеристики, в том числе, при необходимости, его координаты, геометрические параметры, фотографии, цифровую метрическую трёхмерную модель, модель рельефа или ландшафта данной местности, в том числе выдачи информации на экран или средствами голосовой поддержки с помощью программного модуля отображения геопространственной и иной информации.

4. Мобильная система по п.3, отличающаяся тем, что упомянутый аналого-цифровой носитель геопространственной информации о картографических объектах местности, выполненный в виде модифицированной карты с нанесёнными упомянутыми метками в точках идентификации картографических объектов местности, создают в соответствии с проектом расположения на карте точек идентификации, при этом места расположения упомянутых меток на модифицированной карте определяют из соотношения:

d ≥ KD,

где d - расстояние между границами (краями) радиоэлектронных меток,

D - максимальная ширина (линейный размер, диаметр) радиоэлектронной метки (или место, которое занимает радиоэлектронная метка на карте),

К - коэффициент, связывающий размер радиоэлектронной метки в угловой мере с разрешающей способностью глаза (способностью человека визуально различать две рядом стоящие точки в угловой мере), причём сначала проектируют радиоэлектронные метки точечных объектов, затем контуров линейных и площадных объектов.

5. Мобильная система по п.3, отличающаяся тем, что, при создании аналого-цифрового носителя геопространственной информации о картографических объектах местности, информацию в виде проектного идентификатора в память указанной метки, изготовленной в виде интегральной микросхемы с приёмопередающей антенной, записывают однократно при её изготовлении.