DD160983A3 - Anordnung zur automatischen zielerfassung, zielverfolgung und zielinformationsverarbeitung in radargeraeten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Teilprozesse d. zivilen und militaerischen Schiffsfuehrung, und der See- und Luftraumueberwachung. Ziel der Erfindung ist eine Anordnung und ein Verfahren zur selbstaendigen und ununterbrochenen Ueberwachung des Radarerfassungsbereiches mit automatisch ausgeloesten Warnungen bei Ueber- oder Unterschreitungen vorgegebener Grenzwerte und Berechnungen von Bewegungsparametern von Radarzielen und ihre Darstellung. Sie dient insbesondere der Erhoehung der Schiffssicherheit, der besseren und schnelleren Ermittlung von Bewegungsparametern von Radarzielen und der Berechnung optimaler Gegenmassnahmen. Das Wesen der Erfindung charakterisieren eine Anordnung zur automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung in Radargeraeten, das aus den funktionell separaten Einheiten Zielerfassungsautomatik mit Abbild-Speicher und elektronischer Rechner besteht und an konventionelle Radargeraete angeschlossen werden kann, wobei durch die modulare Struktur Auf- und Abruestbarkeit, Modernisierung u. Erweiterung moeglich sind und alle notwendigen Informationen fuer die Kollisionsverhuetung, Zielansteuerung oder fuer Lenk- und Leitaufgaben zur Verfuegung gestellt werden. Die Anordnung beguenstigt gleichzeitig die Unterdrueckung von Stoerungen. Die Erfindung kann auf Schiffen aller Arten und in Land-, Radarueberwachungs- oder Leitstationen eingesetzt werden.

Description

a) Titel der Erfindung

Anordnung zur automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung in Badargeräten

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die automatische Zielerfassung;» Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung in Badargeräten zum Zweck der Kollisionsverhütung mit anderen Objekten und zur Bealisierung von Leit-, Lenk- und Steueraufgaben mit Hilfe von Badargeräten·

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Ko His ions verhütungs systeme als mehr oder weniger aufwendige autarke Anlagen, die neben konventionellen Badargeräten auf Schiffen eingesetzt werden, wie zum Beispiel das Oollission Avoidance System I und II der Firma Sperry Marine Systems, das System DIGIPLOTT der Firma IOTBON oder das ABPA-Badar der Firma DECOA oder große Integrierte Navigationssysteme, die den Kollisionsverhütungsprozeß einschließen (BEIZ~N/UdSSB).

Bekannte Kollisionsverhütungssysteme sind durch die Offenlegungsschriften der Klasse G 08 G 3/02 Nr. 21 56 311 (CTA von SIEBBI), Hr. 21 55 148 (CAS von SEEBBI), der Klasse G 01 S 7/44 Nr. 23 188 56 (Automatische Plotteinrichtung), der Klasse G 05 C 1/02 Nr. 27 31 505 (System zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung) und Nr. 28 OO 195 (Anlage zur automatischen Verhütung von Schiffskollisionen) des Deutschen Patentamtes der BED charakterisiert.

Die bekannten Kollisionsverhütungssysteme sind in der Eegel zweckbestimmte autarke Anlagen, die zusätzlich oder an Stelle von Sadargeräten zu installieren sind. Übliciier Weise wird die Informationsverarbeitung in mehr oder"weniger aufwendigen Digitalrechenanlagen ausgeführt· Diese Eechner sind dem Funktionsumfang angepaßt und außerhalb des Systems nicht nutzbar. Die Sechner sind in der Hegel speziell für diesen Anwendungsfall entwickelt. Die Struktur der Geräte ist starr und entspricht sum (Deil dem gegenwärtigen Weltstand. Diese charakteristischen Eigenschaften verkörpern die wesentlichsten Nachteile der bisher bekannten Anlagen. Infolge der schnellen Entwicklung von Wissenschaft und Technik sind die Geräte in wenigen Jahren moralisch verschlissen und überholt. Eine Eekonstruktion, Modernisierung oder Erweiterung ist infolge der starren Struktur nicht möglich. Der hohe Anlagenwert durch völlige Integration aller Funktionseinheiten in ein starres System gestattet keine ökonomische Hutzung, da derartige Kollisionsverhütungssysteme in der Segel nur in dicht befahrenen Gewässern mit ihrem vollen Funktionsumfang genutzt werden* Heiserouten in dicht befahrenen Gewässern machen aber bei vielen Schiffstypen und Heiserouten nur etwa 20 % der Gesamtreisezeit aus.

Bekannte technische Lösungen verfügen in der Eegel aus Gründen der erreichbaren Hechengeschwindigkeiten mit Mikrorechnern nicht über eine automatische Zielerfassung und eine Grenzwerttestung mit resultierender Warnung des Schiffsführungspersonals» Die Zielselektierung erfolgt vielfach manuell« Die Informationsdarstellung erfolgt für alle selektierten Ziele, was zu. einer Unübersichtlichkeit in der Darstellung führt» Ein vollständiges Abbild der Hadarinformation zur umfassenden rechnergestützten Auswertung existiert bei bekannten Systemen nicht.

d) Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, durch automatische Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung in Sadargeräten die Sicherheit in der Schiffsführung zu erhöhen. Die Erfindung ist besonders dafür geeignet, dem Schiffsführungspersonal bei der Lösung von Aufgaben zur Verhütung von Zusammenstößen auf See wertvolle Informationen zu liefern, sie in geeigneter Weise ohne besondere Aktivitäten über neu auftauchende Ziele oder über sich gefährlich annähernde Ziele zu unterrichten und den Erfassungsbereich eines Badargerätes selbständig und ohne Unterbrechung zu überwachen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, ein Bindeglied zwischen komerziell gefertigten Mikrorechnersystemen und konventionellen Badaügeräten zu schaffen, damit mit Hilfe der zur Verfügung stehenden charakteristischen Signale aus den; Badargeräten, wie Helltastung, Videosignal und Vorausmarkenimpuls, eine den jeweiligen Verhältnissen angepaßte optimale und rechnergestützte Informationsverarbeitung zum Zweck der allgemeinen Badarbildauswertung und speziell zur Vermeidung von Kollisionen und gefährlichen Annäherungen mit geringstem technischen Aufwand und maximal möglicher Flexibilität erfolgen kann· Die Badarinformationen müssen in einer geeigneten Schaltungsanordnung so aufbereitet werden, daß eine der Aufgabe entsprechende ausreichende Auflösung garantiert wird und die Ze it bedingungen für die nachfolgende Informationsverarbeitung mit Mikrorechnern der mittleren Leistungsklasse eingehalten werden*

Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden dadurch gelöst, daß aus den charakteristischen Signalen Helltastung, Echosignal und Vorausmarkenimpuls die Informationen Zielentfernung, Zielpeilung und Echotiefe für jedes Echo gewonnen werden.

Diese Angaben werden in korrelierenden Abbildspeicherzeilen so verglichen, daß nur Echos, die mehr als einmal hintereinander in gleicher Entfernung auftreten» von einem ersten . folgenden Bechner einer Bechnerkette. übernommen werden· Die insbesondere bei Badargeräten auftretenden Zeitprobleme bei der Verarbeitung der so vollständig digitalisierten Echoinformationen werden dadurch gelöst, daß die einzelnen elektronischen. Sechner der Sechnerkette eine optimale Aufgabenteilung vornehmen.

Aus den Informationen Entfernung, Peilung und Echotiefe'können jederzeit Grenzwertüber- oder -unterschreitungen erkannt und signalisiert werden. Die Bechnerkette erhält zusätzlich die Werte des eigenen Kurses und der eigenen Geschwindigkeit, damit eine Einschätzung der Bewegungsparameter- der Siele und damit der Berechnung möglicher Kollisionspunkte erfolgen kann. Die Sicherung der Informationen im Abbild-Speicher erfolgt losgelöst von der funktion der Bechnerkette, so daß die Rechner nur für die Verarbeitung der Informationen belastet werden» Bei geeigneter Programmgestaltung können die digitalisierten Informationen auf einem zusätzlichen Sichtgerät (zum Beispiel IParb-Display) übersichtlich dargestellt werden und bei Kollisionsgefahr einübergeordneter Bechner zur Ermittlung optimaler und sicherer Ausweichmanöver herangezogen werden. Bei Über- und Unterschreitung vorgegebener Grenzwerte wird optischer und akustischer Alarm ausgelöst«

f) Ausführungsbeispiel

Im. folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen -

Hg. 1i Blockschaltbild des erfindungsgemäßen'Systems zur " automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarb-eitung in Badargeräten

2: Blockschaltbild der Zielerfassungsautomatik einschließlich Abbild-Speicher.

Die Anordnung zur automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung in Sadargeräten besteht aus einer Zielerfassungsautomatik 1, aus einem Abbild-Speicher 2 und aus einer Kette elektronischer Sechner 3 mit den Speichern 4, dem Interface für den Anschluß externer Geräte 5 und 7· Sin grafisches Display 6 wird zur Darstellung der Informationen genutzt. Der Informationstransfer zwischen den einzelnen Blöcken erfolgt über die Datenleitungen 8 und die Adressleitungen 9· Mit dem Sadargerät ist die Anordnung über die Leitungen Helitastimpuls 10, Vorausmarkenimpuls 11 und Echosignal 12 verbunden. Das Signal auf Leitung 13 sorgt für eine Programmunterbrechung des ersten elektronischen Sechners der Kette zum Zweck der Informationsübernahme aus dem Abbild-Speicher. Dieser Sechner prüft und sortiert die von der Zielerfassungsautomatik erkannten Echos nach den Gesichtspunkten azimutaler Echoausdehnung, radialer Echoausdehnung und Echowiederholung pro Antennenumdrehung. Damit ist eine grobe Sortierung zwischen Küstenlinien und Fahrzeugen möglich. Störungen können weitgehend unterdrückt werden*. Die als Fahrzeuge erkannten Echos werden an den folgenden Mikrorechnern übergeben, dessen Aufgabe es ist, die Bewegungsparameter der als Fahrzeuge interpretierten Echos zu ermitteln. Objekte, die in Bewegung sind, werden an den dritten Sechner der Kette weitergegeben, der die Aufgaben der Situationseinschätzung zur Kollisionsverhütung übernimmt. Alle Sechner der Kette geben ihre Ausgangsinformationen über Interface 5 auf ein Display» Zur Kommunikation mit übergeordneten Sechenanlagen verfügt der letzte Sechner der Kette über ein Interface 7.

Eine genauere Übersicht über die Zielerfassungsautomatik 1 und den Abbild-Sp eich er 2 gibt Fig. 2. Der Torausmaricenimpuls 11 setzt einen vom Helltastimpuls getakteten Peilungszähler 14 auf null. Die Anzahl der Heiltastimpulse zwischen

Vorausmarkenimpulsen, die proportional des Drehwinkels der Antenne ist, kann somit vom ersten Bechner der Kette aus dem Feilungsregister 15 des Abbild-Speichers 2 gelesen werden, nachdem ein Übertrag über das Peilungstor 25 erfolgte. Zur eindeutigen Kennung der Daten auf dem Datenbus 8 dient der Adressdekoder 16, der das Freigabesignal an das Peilungsregister liefert. Zur Ermittlung der Echoentfernung und zur Unterdrückung von Störungen dient die Anordnung bestehend aus dem Oszillator 17» einem Entfernungszähler 18, einer Lese-Schreib-Umschaltung 19» einem Sntfernungsregister 20,mit Idresszähler 21, den Korrelationsspeicherzeilen 22, der Auswert logik 23 und einem Impulsformer und Schwellwerteinsteller 24. Der Helitastimpuls 10 ist an den Kickste 11-eingang des Zählers 18 so geführt, daß während der Helltastzeit der Zähler 18 die aus dem Oszillator kommenden Impulse zählen kann»

Der Zählerstand ist somit proportional der Helltastzeit, also auch proportional der Entfernung eventuell vorhandener Echoimpulse 12. Die Ausgänge des Zählers 18 bilden die Adresse für die Speicherzeilen 22, in die in Abhängigkeit, von der lese-Schreib-Logik die in 24 geformten Echosignale eingeschreiben werden« Die Auswertlogik 23 veranlaßt immer dann eine Ablage des Zählerstandes aus 18 in das Entfernungsregister 20, wenn ein Echoimpuls in gleicher Entfernung so oft hintereinander aufgetreten ist, wie Speicherzeilen vorhanden sind. Die Eintragung erfolgt in das Sntfernungsregister 20 dabei so, daß der Beginn eines mehrfach auftretenden Echoimpulses und das Ende dieses Echos als Zählerstände im Begister 20 hinterlegt werden. Jede Eintragung in das Entfernungsregister 20 veranlaßt eine Erhöhung des Adresszählers um 1. Das Auslesen des Sntfernungsregisters 20 durch den ersten Bechner der Kette erfolgt ?rährend der Dunkeltastzeit. Dabei wird der Adresssähler 21 durch den Bechner dekrementiert. Die Dunkeltastzeit wird über die Unterbrechungsieitung 13 dem Bechner kenntlich gemacht.

Claims (2)

Erfindungsanspruch

1. Anordnung zur automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinf orinationsver arbeitung mittels Badargeräten in Verbindung mit elektronischen Eechnern, wobei die der Zielentfernung, Zielpeilung und Schotiefe entsprechenden Signale in einem Speicher hinterlegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher als vorzugsweise aus mehreren miteinander korrelierenden Speicherketten gebildeter Abbild-Speicher (2) ausgeführt ist und daß dem Abbild-Speicher (2) eine Mikrorechnerkette nachgeschaltet ist, wobei die Ergebnisse der Echöauswertung durch den ersten Mikrorechner (3) der Bechnerkette mit der Verzögerung von einer Antennenumdrehung an den folgenden Mikrorechner abgegeben werden.

2. Anordnung zur automatischen Zielerfassung, Zielverfolgung und Zielinformationsverarbeitung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorausmarkenimpuls (11) zum Zwecke des Bücksetzens an einen vom He11tastimpuls (10) getsakteten Peilungszähler (14) geführt ist, dessen Ausgänge über ein Peilungstor (25) mit dem Peilungsregister (15) des Abbild-Speichers (2) verbunden sind, daß der Helltastimpuls (10) weiterhin an einem von einem Impulsoszillator (17) getakteten Sntfernungszähler (18) anliegt, dessen Ausgänge an die Adresseingänge der Speicherkette (22) gelegt sind, an deren Schreibeingängen das Videosignal anliegt und daß weiterhin der· Helltastimpuls (10) an den ersten Mikrorechner (3) der Mikrorechnerkette zur Unterbrechung ssteuerung geführt ist.

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