本發(fā)明屬于艦船海圖標(biāo)繪臺技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于主動式電磁感應(yīng)筆的紙海圖標(biāo)繪方法。

背景技術(shù)：

從90年代初，我國開始引入航跡儀設(shè)備，并在航跡儀設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展為海圖標(biāo)繪臺設(shè)備。該海圖標(biāo)繪臺設(shè)備主要配合紙質(zhì)海圖使用，通過定標(biāo)器定位本艦、目標(biāo)或航路點(diǎn)，可以在紙海圖上指示出位置信息，輔助生成數(shù)字計(jì)劃航線并將數(shù)字計(jì)劃航線標(biāo)繪在紙質(zhì)海圖上。

傳統(tǒng)海圖標(biāo)繪臺通過定標(biāo)器的電磁線圈與數(shù)字化板配合，定標(biāo)器的電磁線圈為無源線圈，移動時(shí)通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，數(shù)字化板通過檢測X/Y電子陣列上的電流實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)拾取功能。由于電磁感應(yīng)的原理，定標(biāo)器必須移動才能感應(yīng)出電流，其存在的問題是：一是對坐標(biāo)進(jìn)行定位時(shí)存在最小閾值的限制；二是定位速度較慢，多目標(biāo)跟蹤切換操作用不便捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、快速準(zhǔn)確且使用方便的基于主動式電磁感應(yīng)筆的紙海圖標(biāo)繪方法。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于主動式電磁感應(yīng)筆的紙海圖標(biāo)繪方法，包括以下步驟：

步驟1：在紙海圖上將主動式電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸起始點(diǎn)并操作起始點(diǎn)按鈕，主動式電磁感應(yīng)筆發(fā)送電磁信號頻率F1，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，數(shù)字化板完成對起始點(diǎn)的坐標(biāo)拾??；

步驟2：在紙海圖上將主動式電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸第一目標(biāo)點(diǎn)并目標(biāo)點(diǎn)按鈕，主動式電磁感應(yīng)筆發(fā)送電磁信號頻率F2，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，數(shù)字化板完成對第一目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)拾取；

步驟3：在紙海圖上將主動式電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸第二目標(biāo)點(diǎn)并目標(biāo)點(diǎn)按鈕，主動式電磁感應(yīng)筆發(fā)送電磁信號頻率F2，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，數(shù)字化板完成對第二目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)拾取，重復(fù)執(zhí)行本操作，完成對N個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)拾?。?/p>

步驟4：操作主動式電磁感應(yīng)筆的航線繪制按鈕，主動式電磁感應(yīng)筆發(fā)送電磁信號頻率F4，數(shù)字化板檢測到信號后，海圖標(biāo)繪臺根據(jù)記錄的起始點(diǎn)坐標(biāo)及順序目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行航線繪制，并在顯示屏顯示繪制結(jié)果。

所述步驟3后，操作主動式電磁感應(yīng)筆的量算按鈕，主動式電磁感應(yīng)筆發(fā)送電磁信號頻率F3，數(shù)字化板檢測到信號后，海圖標(biāo)繪臺根據(jù)記錄的起始點(diǎn)坐標(biāo)及順序目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行量算，并在顯示屏顯示量算結(jié)果。

所述主動式電磁感應(yīng)筆兩端分別設(shè)有發(fā)射頭和電池倉，在電磁感應(yīng)筆內(nèi)部設(shè)有電磁信號發(fā)生器，在電池倉內(nèi)安裝有電池，發(fā)射頭、電磁信號發(fā)生器和電池連接在一起，在電磁感應(yīng)筆上設(shè)有起始點(diǎn)按鈕、目標(biāo)點(diǎn)按鈕、量算按鈕和航線繪制按鈕，當(dāng)操作不同的按鈕時(shí)，電磁信號發(fā)生器通過發(fā)射頭發(fā)射不同頻率的信號。

所述數(shù)字化板上連接有X軸天線陣列、Y軸天線陣列，在數(shù)字化板內(nèi)部電路由處理模塊和顯示控制控制模塊連接構(gòu)成，所述處理模塊包括依次連接的濾波器、信號處理電路、X/Y耦合電路及頻率判定電路，所述濾波器與X軸天線陣列、Y軸天線陣列相連接，所述X/Y耦合電路輸出坐標(biāo)至顯示控制模塊，所述頻率判定模塊輸出操作指令至顯示控制模塊，顯示控制模塊輸出端連接顯示屏和激光振鏡。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明采用主動式電磁感應(yīng)筆替代普通電磁線圈，由電磁線圈的“中心定位”坐標(biāo)拾取和定位改進(jìn)為電磁筆的“點(diǎn)觸式”坐標(biāo)拾取和定位，通過主動式電磁感應(yīng)筆主動發(fā)射特定頻率的電磁振蕩信號，數(shù)字化板上X/Y軸天線陣列接收信號，處理模塊對接收信號進(jìn)行處理和運(yùn)算，完成紙海圖的坐標(biāo)快速拾取功能，并且通過改變電磁感應(yīng)筆發(fā)射的頻率完成特定的標(biāo)繪操作實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)快速定位，提高位置信息拾取準(zhǔn)確度，提升目標(biāo)跟蹤和態(tài)勢顯示能力，實(shí)現(xiàn)跟蹤目標(biāo)間的快速跟蹤切換。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主動式電磁感應(yīng)筆結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的電磁感應(yīng)坐標(biāo)拾取原理圖；

圖3為本發(fā)明的數(shù)字化板的電路框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述：

一種基于主動式電磁感應(yīng)筆的紙海圖標(biāo)繪方法，是基于主動式電磁感應(yīng)筆、數(shù)字化板實(shí)現(xiàn)的。

如圖1所示，主動式電磁感應(yīng)筆(Active Electromagnetic-induction Pen)的兩端分別設(shè)有發(fā)射頭和電池倉，在感應(yīng)筆內(nèi)部設(shè)有電磁信號發(fā)生器，在電池倉內(nèi)安裝有電池，發(fā)射頭、電磁信號發(fā)生器和電池連接在一起，在感應(yīng)筆上設(shè)有操作按鈕，操作按鈕包括“起始點(diǎn)”、“目標(biāo)點(diǎn)”、“量算”和“航線繪制”按鈕，當(dāng)操作各個(gè)操作按鈕時(shí)，電磁筆發(fā)射各種不同頻率的信號，實(shí)現(xiàn)簡單標(biāo)繪操作指令的輸入。

如圖2、圖3所示，數(shù)字化板上連接有X軸天線陣列、Y軸天線陣列，在數(shù)字化板內(nèi)部電路設(shè)有處理模塊和顯示控制控制模塊，處理模塊與顯示控制模塊相連接，顯示控制模塊輸出端連接顯示屏和激光振鏡。所述處理模塊包括依次連接的濾波器、信號處理電路、X/Y耦合電路及頻率判定電路，所述濾波器與X軸天線陣列、Y軸天線陣列相連接，所述X/Y耦合電路輸出坐標(biāo)至顯示控制模塊，所述頻率判定模塊輸出操作指令至顯示控制模塊。當(dāng)數(shù)字化板接收到電磁感應(yīng)筆發(fā)射的電磁信號后，內(nèi)部電路一是對所有感應(yīng)到信號的X/Y軸天線陣列進(jìn)行掃描，確定感應(yīng)中心點(diǎn)，完成坐標(biāo)的精確定位；二是對信號頻率進(jìn)行分析，根據(jù)該頻率所設(shè)定的模式進(jìn)行運(yùn)算和處理。

數(shù)字化板內(nèi)部電路的處理過程為：在當(dāng)天線接收到電磁信號后發(fā)送給處理模塊進(jìn)行濾波處理，根據(jù)天線接收靈敏度設(shè)定信號強(qiáng)度閾值，高于閾值的信號認(rèn)為是有效信號，即圖2中感應(yīng)區(qū)域內(nèi)天線所感應(yīng)的電磁信號。對每路天線有效信號強(qiáng)度進(jìn)行加權(quán)融合處理，融合處理示例如下：假設(shè)X軸天線X1、X2、X3、X4、X5輸出有效信號，天線對應(yīng)X坐標(biāo)分別為P1、P2、P3、P4、P5，根據(jù)感應(yīng)到信號強(qiáng)度確定融合權(quán)值分別為D1、D2、D3、D4、D5，則融合輸出坐標(biāo)PX＝P1*D1/D+P2*D2/D+P3*D3/D+P4*D4/D+P5*D5/D，式中D＝D1+D2+D3+D4+D5。Y坐標(biāo)融合處理與X坐標(biāo)處理方法類似。處理模塊的頻率判定模塊同步對電磁信號頻率進(jìn)行分析，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻率與操作指令對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行對應(yīng)操作。

數(shù)字化板上X/Y軸天線陣列的電磁感應(yīng)靈敏度越高、排列越緊密，能夠感應(yīng)到電磁信號的區(qū)域就越大、輸出信號的回路就越多，經(jīng)過信號處理后的坐標(biāo)拾取分辨率和精度越高。根據(jù)海圖標(biāo)繪臺的坐標(biāo)拾取精度要求，設(shè)定電磁感應(yīng)區(qū)域的范圍，設(shè)計(jì)數(shù)字化板距離玻璃上表面為12mm，X/Y軸天線陣列間隔5mm，均勻排列在標(biāo)繪區(qū)域(700mm×1000mm)中，為保證有效拾取范圍，在±5mm、±10mm位置也布置有天線，X軸天線總計(jì)有205束，Y軸總計(jì)天線有145束。

主動式電磁感應(yīng)筆能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)觸式坐標(biāo)拾取和信號控制功能。由于電磁感應(yīng)筆筆尖較細(xì)，發(fā)射的電磁信號較為集中，信號處理模塊對電磁感應(yīng)區(qū)域的陣列輸出進(jìn)行信號處理，精確計(jì)算感應(yīng)中心點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)觸式坐標(biāo)拾取。在不進(jìn)行操作時(shí)，電磁感應(yīng)筆發(fā)射電磁信號頻率為F0，數(shù)字化板檢測到該頻率信號后，讀取當(dāng)前坐標(biāo)并在顯示屏上進(jìn)行顯示。在電磁感應(yīng)筆上按下“起始點(diǎn)”后快速發(fā)射三次頻率為F1的電磁信號，數(shù)字化板連續(xù)檢測到三次同頻率信號后判定為有效控制信號；“目標(biāo)點(diǎn)”、“量算”、“航線繪制”與其類似，對應(yīng)頻率分別為F2、F3、F4。數(shù)字化板檢測到不同頻率的信號，進(jìn)行各種操作完成海圖作業(yè)。

一種基于主動式電磁感應(yīng)筆的紙海圖標(biāo)繪方法，包括以下步驟：

步驟1：在紙海圖上將電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸起始點(diǎn)，操作電磁感應(yīng)筆“起始點(diǎn)”按鈕，發(fā)送電磁信號頻率為F1，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，完成對起始點(diǎn)的坐標(biāo)拾取。

步驟2：在紙海圖上將電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸目標(biāo)點(diǎn)1，操作電磁感應(yīng)筆“目標(biāo)點(diǎn)”按鈕，發(fā)送電磁信號頻率為F2，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，完成對目標(biāo)點(diǎn)1的坐標(biāo)拾取。

步驟3：在紙海圖上將電磁感應(yīng)筆筆尖點(diǎn)觸目標(biāo)點(diǎn)2，操作電磁感應(yīng)筆“目標(biāo)點(diǎn)”按鈕，發(fā)送電磁信號頻率為F2，數(shù)字化板檢測到信號后，讀取當(dāng)前時(shí)刻坐標(biāo)，數(shù)字化板完成對目標(biāo)點(diǎn)2的坐標(biāo)拾取。依次操作，可完成對目標(biāo)點(diǎn)N的坐標(biāo)拾取。

步驟4：操作電磁感應(yīng)筆“航線繪制”按鈕，發(fā)送電磁信號頻率為F4，數(shù)字化板檢測到信號后，海圖標(biāo)繪臺根據(jù)記錄的起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)1、2...N的坐標(biāo)進(jìn)行航線繪制，同時(shí)在顯示屏顯示繪制結(jié)果(即從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)1、從目標(biāo)點(diǎn)1到目標(biāo)點(diǎn)2、...目標(biāo)點(diǎn)N-1到目標(biāo)點(diǎn)N的航線路徑)。

本發(fā)明還可以在步驟3后，操作電磁感應(yīng)筆“量算”按鈕，發(fā)送電磁信號頻率為F3，數(shù)字化板檢測到信號后，海圖標(biāo)繪臺根據(jù)記錄的起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)1、2...N的坐標(biāo)進(jìn)行量算，同時(shí)在顯示屏顯示量算結(jié)果(從起始點(diǎn)分別到目標(biāo)點(diǎn)1、2...N的方位和距離)，從而實(shí)現(xiàn)量算功能。

在實(shí)際驗(yàn)證過程中，按照上述原理方案搭建原理驗(yàn)證平臺進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)論表明坐標(biāo)拾取分辨率可達(dá)到0.5mm，通過操作主動式電磁感應(yīng)筆上按鈕，通過對多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行海圖作業(yè)操作，使用主動式電磁感應(yīng)筆能準(zhǔn)確、快速地在目標(biāo)切換時(shí)拾取目標(biāo)坐標(biāo)，可方便地實(shí)現(xiàn)量算、航線繪制的操作，能夠很好地滿足實(shí)際使用。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。