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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung eines oder mehrerer ermittelter Zielparameter eines oder mehrerer in einem Aufklärungsgebiet liegender Ziele mit einer Anzeige nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Darstellen eines oder mehrerer ermittelter Zielparameter eines oder mehrerer in einem Aufklärungsgebiet liegender Ziele mit einer Anzeige nach dem Oberbegriff von Anspruch 8.
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In der Wasserschalltechnik werden akustische Linearantennen zum Ermitteln bzw. zum Detektieren von Zielparametern schallabstrahlender oder schallreflektierender Wasserfahrzeuge, den sog. Zielen, die sich in einem Aufklärungsgebiet befindenden, verwendet. Die akustischen Linearantennen werden auch Schleppantennen genannt, da sie von Schleppfahrzeugen, z. B. von Oberflächenschiffen oder U-Booten, die im Folgenden allgemein als Eigenboot bezeichnet werden, durch das Wasser geschleppt bzw. gezogen werden. Ein Zielparameter ist z. B. der Peilwinkel eines Ziels, der zwischen zwei Schenkeln liegt, die einerseits z. B. durch eine Gerade vom Eigenboot zu dem Ziel und andererseits aus einer Geraden, die die Vorausrichtung des Eigenboots beschreibt, gebildet werden. Ferner sind auch die Frequenzen der Schallwellen, die ein Ziel abstrahlt oder reflektiert als Zielparameter des Ziels zu bezeichnen.
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Eine Schleppantenne weist eine Akustiksektion mit einer Anzahl von elektroakustischen oder optoakustischen Wandlern auf, die auch Schallwandler, Empfänger oder Hydrophone genannt werden. Mit den Schallwandlern werden Schallwellen, die sich von den o. g. Zielen ausbreiten, empfangen und in elektrische oder optische Empfangssignale umgewandelt. Aus diesen elektrischen oder optischen Empfangssignalen werden dann die Zielparameter der im Aufklärungsgebiet liegenden Ziele ermittelt. Das Aufklärungsgebiet wird gewöhnlich in mehrere Bereiche, nachfolgend Aufklärungsteilgebiete genannt, eingeteilt.
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Schleppantennen weisen gewöhnlich eine Rundumcharakteristik auf, durch die z. B. der Zielparameter Peilung mehrdeutig ist. Das bedeutet, dass zwar ein Peilwinkel eines Ziels bestimmt werden kann, wobei dieser auf dem Schenkel, der die Ausrichtung der Antenne beschreibt, in beliebiger Richtung stehend möglich ist. Daher ist dann die Lage eines Ziels, dessen Peilwinkel mit einer derartigen Schleppantenne bestimmt worden ist, als mehrdeutiger Zielparameter zu bezeichnen.
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Es sind jedoch auch Schleppantennen bekannt, bei denen die Empfänger in besonderer Weise angeordnet sind und bei denen es daher möglich ist eindeutige Zielparameter zu bestimmen. Hierdurch kann z. B. das Aufklärungsgebiet auf ein Aufklärungsteilgebiet beschränkt werden, in dem ein Ziel vermutet wird. Für dieses Ziel lassen sich dann eindeutige Zielparameter bestimmen, die dem Aufklärungsgebiet, in dem das Ziel vermutet wird, zugeordnet sind. Zur Bestimmung der eindeutigen Zielparameter ist es nötig, die Empfangssignale weitestgehend aller in besonderer Weise angeordneter Empfänger für sich genommen in bestimmter Relation zueinander gesetzt zu betrachten.
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Ferner ist es bei derartigen Schleppantennen mit der besonderen Anordnung der Empfänger zum Bestimmen eindeutiger Zielparameter auch möglich, die o. g. mehrdeutigen Zielparameter zu ermitteln. Hierzu werden die Empfangssignale gruppenweise aufaddiert und dann nur die daraus resultierenden Summenempfangssignale betrachtet, die in bestimmter Relation zueinander gesetzt sind. Aus den Schallwellen eines Ziels erzeugte Summenempfangssignale weisen gegenüber den für sich genommenen aus diesen Schallwellen erzeugten Empfangssignalen einen größeren Signal-zu-Stör-Abstand auf. Daher wird es durch diese Summenempfangssignale ermöglicht, auch Zielparameter eines vergleichsweise schwächeren Ziels zu bestimmen, dessen abgestrahlte oder reflektierte Schallwellen Empfangsignale mit einem im Vergleich zu stärkeren Zielen geringen Signal-zu-Stör-Abstand erzeugen. Zu beachten ist jedoch, dass es bei der Ermittlung der Zielparameter eines schwächeren Ziels nicht mehr möglich ist, das Aufklärungsgebiet auf ein Aufklärungsteilgebiet zu beschränken, in dem das Ziel vermutet wird.
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Die Zielparameter werden dann mit einer Anzeige dargestellt, damit ein Operator diese auswerten kann. Die Anzeige weist dazu mehrere Bereiche, die nachfolgend Anzeigeteilbereiche genannt werden, auf. Ferner ist jedem Aufklärungsteilgebiet einer der Anzeigeteilbereiche zugeordnet.
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Der Operator kann die Anzeige nun hin- und herschalten, um sich einerseits die Zielparameter der Ziele im Aufklärungsgebiet als eindeutige und andererseits als mehrdeutige Zielparameter anzeigen zu lassen. Werden mit der Anzeige die mehrdeutigen Zielparameter der Ziele angezeigt, so werden die Zielparameter der Ziele jeweils in allen Anzeigeteilbereichen angezeigt, die den möglichen Aufklärungsteilgebieten zugeordnet sind, in denen die Ziele jeweils vermutet werden. Werden mit der Anzeige hingegen die eindeutigen Zielparameter der Ziele angezeigt, so werden die Zielparameter der Ziele nur in dem Anzeigeteilbereich angezeigt, der dem Aufklärungsteilgebiet zugeordnet ist, in dem das jeweilige Ziel vermutet wird.
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Eine typische Situation, bei der der Operator die Anzeige Hin- und Herschalten müsste, könnte entstehen, wenn sich z. B. ein Torpedo einem Oberflächenschiff mit einer Schleppantenne aus der Ferne nähert. Dieser Torpedo würde in der Ferne ein schwaches Ziel darstellen. Daher wäre die Darstellung zuverlässiger Zielparameter nur durch die Darstellung der mehrdeutigen Zielparameter mit der Anzeige möglich. Nach Annäherung des Torpedos wird der Operator dann die Anzeige umstellen, um die eindeutigen Zielparameter darzustellen und damit zielgerichtet gegen den sich nähernden Torpedo vorgehen zu können. Hierbei ergibt sich das Problem, dass ein weiterer Torpedo, der sich aus der Ferne nähern und damit wiederum ein schwaches Ziel darstellen würde, nicht oder nur mit widersprüchlichen Zielparametern auf der Anzeige sichtbar wäre, so dass dieser unter Umständen vom Operator ignoriert werden würde. Um dies zu verhindern, muss der Operator nun also die Anzeige wieder umschalten und mit der Anzeige die mehrdeutigen Zielparameter darstellen. Stresssituationen können jedoch dazu führen, dass ein derartiges Hin-und-her-Schalten der Anzeige vergessen wird oder im falschen Zeitpunkt erfolgt. Dadurch würde eine unzureichende bzw. ungenügende Überwachung des Aufklärungsgebiets erfolgen.
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Die
DE 10 2006 051 921 offenbart eine akustische Unterwasserantenne, die im Festabstand voneinander aneinandergereihte, elektroakustische Wandler, den Wandlern zugeordnete Elektronikbaugruppen für die Signalverarbeitung der elektrischen Wandlersignale und eine die Wandler und Elektronikbaugruppen umgebende Antennenhülle aufweist.
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Die
DE 44 45 549 C1 offenbart eine Schleppantenne mit elektroakustischen Wandlern in einem Querabstand zur Längsachse der Schleppantenne, wobei an jedem Wandlerort ein einziger Wandler mit Querabstand q unter einem Winkel ϕ zu einer Bezugsachse senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, und dass der Winkel von Wandlerort zu Wandlerort unterschiedlich ist.
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Weiterhin offenbart die
DE 695 16 720 T2 ein Empfangsverfahren ohne Mehrdeutigkeit für eine geschleppte lineare akustische Antenne, welche eine Gruppe Hydrophone umfasst, welche dazu dienen, akustische Signale zu empfangen und diese in elektrische Signale umzuwandeln, und dass zu dem Typ gehört, bei dem Empfangskanäle gebildet werden, indem die elektrischen Signale mit bestimmten Verzögerungen versehen werden, dann die verzögerten Signale aufsummiert werden, wobei die an der Antenne auftretende Verformung berücksichtigt wird, und dann die Antenne in gezielter Weise dazu gebracht wird, eine Wellenbahn um ihre allgemeine Schlepprichtung zu beschreiben, wobei die Wellenbahnen aufgezwungene Krümmung so groß ist, dass die Empfangskanäle einer Hauptkeule und Nebenkeulen aufweisen, deren Pegel im Vergleich zum Pegel der Hauptkeule so klein sind, dass die Empfangsmehrdeutigkeit zwischen der Hauptkeule und der Nebenkeulen beseitigt werden kann.
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Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, dem Operator die Aufgabe abzunehmen, das Displays, insbesondere in Stresssituationen, z. B. bei einem Torpedoangriff, hin- und herzuschalten.
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Die Erfindung löst dieses technische Problem durch eine Vorrichtung zur Darstellung eines oder mehrerer ermittelter Zielparameter eines oder mehrerer in einem Aufklärungsgebiet liegender Ziele mit einer Anzeige gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Darstellen eines oder mehrerer ermittelter Zielparameter eines oder mehrerer in einem Aufklärungsgebiet liegender Ziele mit einer Anzeige gemäß Anspruch 8.
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Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere ermittelte Zielparameter eines oder mehrerer in einem Aufklärungsgebiet liegender Ziele mit einer Anzeige dargestellt. Die Anzeige ist dabei In mehrere Bereiche aufgeteilt, die im Folgenden Anzeigeteilbereiche genannt werden. Ferner ist das Aufklärungsgebiet in mehrere Bereiche eingeteilt. Deise Bereiche des Aufklärungsgebiets werden im Folgenden Aufklärungsteilgebiete genannt. Jedem Aufklärungsteilgebiet ist zudem ein Anzeigeteilbereich zugeordnet.
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Die ermittelten Zielparameter eines Ziels umfassen einen oder mehrere eindeutige Zielparameter des Ziels, die einem bestimmten Aufklärungsteilgebiet zugeordnet sind, in dem das Ziel vermutet wird. Ferner umfassen die ermittelten Zielparameter einen oder mehrere mehrdeutige Zielparameter des Ziels, die allen Aufklärungsteilgebieten zugeordnet sind.
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Mit Auswahlmitteln der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einem Auswahlschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der oder die eindeutigen Zielparameter des Ziels oder der oder die mehrdeutige Zielparameter des Ziels des oder der ermittelten Zielparameter ausgewählt.
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Mit Darstellungsmitteln der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einem Darstellungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der oder die ausgewählten Zielparameter, wie im Folgenden beschrieben, mit der Anzeige dargestellt.
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Im Falle, dass der oder die ausgewählten Zielparameter der ermittelten Zielparameter eines Ziels der oder die eindeutigen Zielparameter sind, wird dieses Ziel entweder nur in einem dem Aufklärungsgebiet des oder der eindeutigen Zielparameter zugeordneten Anzeigeteilbereich oder in einem dem Aufklärungsteilgebiet der eindeutigen Zielparameter zugeordneten Anzeigeteilbereich und zusätzlich hiervon unterscheidbar in weiteren Anzeigeteilbereichen dargestellt. Werden also für ein Ziel die eindeutigen Zielparameter ausgewählt, so wird das Ziel also in einem definierten Aufklärungsgebiet liegend vermutet und der oder die Zielparameter dieses Ziels auf der Anzeige nur in dem diesem Aufklärungsteilgebiet zugeordneten Anzeigeteilbereich oder in dem diesem Aufklärungsteilgebiet zugeordneten Anzeigeteilbereich und zusätzlich hiervon unterscheidbar in weiteren Anzeigeteilbereichen dargestellt.
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Unterscheidbar bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass auf der Anzeige der oder die eindeutigen Zielparameter in dem dem Aufklärungsteilgebiet des oder der eindeutigen Zielparameter zugeordneten Anzeigeteilbereich, andersartig, z. B. andersfarbig, heller, dunkler, oder mit einem anderen Linientyp, dargestellt werden als in dem oder den anderen Anzeigeteilbereichen.
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Im Falle, dass der oder die ausgewählten Zielparameter der ermittelten Zielparameter eines Ziels der oder die mehrdeutigen Zielparameter sind, die also nicht in einem definierten Aufklärungsgebiet liegend vermutet werden, werden die mehrdeutigen Zielparameter in allen Anzeigeteilbereichen dargestellt, die möglichen Aufklärungsteilgebieten zugeordnet sind.
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Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Operator nicht mehr zwischen der eindeutigen und mehrdeutigen Darstellung von Zielen bzw. den Zielparametern der Ziele in einem Aufklärungsgebiet hin- und herschalten muss. Es werden auf dem Display gleichzeitig stärkere Ziele, für die die eindeutigen Zielparameter ausreichend zuverlässig bestimmt werden können, und schwächere Ziele, für die lediglich mehrdeutige Zielparameter mit ausreichend zuverlässigen Werten bestimmt werden können, dargestellt. Dies führt dazu, dass in Stresssituationen kein Hin- und Herschalten der Anzeige mehr nötig ist und somit gewährleistet wird, dass der oder die Zielparameter der im Aufklärungsgebiet liegenden Ziele optimal dargestellt werden.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Empfangsmittel, das eine Schleppantenne mit Schallwandlern, z. B. Schallempfängern bzw. Empfänger, die auch Hydrophone genannt werden, aufweist. Diese Schallwandler sind entweder elektroakustische oder optoakustische Schallwandler. Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens werden mit der Schleppantenne und deren Schallwandlern Schallwellen, die von Zielen abgestrahlt und/oder reflektiert werden, empfangen und diese Schallwellen in Empfangssignale gewandelt. Diese Empfangssignale sind hierbei elektrische oder optische Signale.
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Das Darstellen von Zielparametern, die mit den Empfängern einer Schleppantenne ermittelt werden, ist vorteilhaft, da mit einer Schleppantenne, im Vergleich zu anderen Empfangsmitteln, eine besonders hohe Reichweite und damit ein besonders großes Aufklärungsgebiet erzielt wird.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform sind die Schallwandler in voneinander beabstandeten Gruppen von mindestens drei Schallwandlern angeordnet. Im Bereiche einer Akustiksektion der Schleppantenne sind also – über die Länge der Akustiksektion gesehen – mehrere Gruppen mit Schallwandlern in dieser Akustiksektion angeordnet. Innerhalb jeder Gruppe von Schallwandlern sind mindestens drei Schallwandler im Bereich einer Querschnittsfläche durch die Akustiksektion angeordnet. Mit diesen Gruppen von Empfängern können jeweils dieselben Schallwellen zeitlich- bzw. phasenverschobene empfangen werden.
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Ferner weist jede Gruppe von Schallwandlern zusätzlich einen Lagesensor auf, mit dem Lageinformationen der Schallwandler jeweils jeder der Gruppen ermittelt und aus diesen Lageinformationen jeweils jeder Gruppe ein Lageinformationssignal für die jeweilige Gruppe erzeugt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass einerseits eindeutige Zielparameter eines Ziels und andererseits mehrdeutige Zielparameter des Ziels jedoch mit einer erhöhten Zuverlässigkeit bei schwächeren Zielen gegenüber den eindeutigen Zielparametern empfangen werden.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist ein Richtungsbildner bzw. ein Richtungsbildungsschritt vorgesehen. Mit dem Richtungsbildner bzw. dem Richtungsbildungsschritt werden abwechselnd eindeutige Richtungssignale mit einer eindeutigen Hauptempfangsrichtung und mehrdeutige Richtungssignale mit einer eine Rundumcharakteristik aufweisenden Hauptempfangsrichtung gebildet.
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Eindeutige Richtungssignale werden gebildet, indem die Empfangssignale der Schallwandler zeitverzögert und/oder phasenverschoben aufaddiert werden. Hierbei ist es wichtig, dass eine derartige Zeitverzögerung bzw. Phasenverschiebung der einzelnen Empfangssignale derart gewählt wird, dass Laufzeitunterschiede aus einer eindeutigen Richtung, der Hauptempfangsrichtung, auf die Akustiksektion einfallender Schallwellen unterdrückt werden. Vor der o. g. Aufaddierung ist es wichtig, die Lageinformationssignale mit den aus den Lagesensoren enthaltenen Lageinformationen der Schallwandler zu beachten, damit die Zeitverzögerungen bzw. die Phasenverschiebungen der einzelnen Empfangssignale zueinander richtig gewählt werden.
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Die mehrdeutigen Richtungssignale werden erhalten, indem die Empfangssignale jeder Gruppe von Schallwandlern jeweils innerhalb der Gruppe aufaddiert werden, wodurch Summenempfangssignale erhalten werden. Daraufhin werden diese Summenempfangssignale zeitverzögert bzw. phasenverschoben aufaddiert, um wiederum Laufzeitunterschiede auf die Akustiksektion einfallender Schallwellen aus einer eine Rundumcharakteristik aufweisenden Hauptempfangsrichtung zu unterdrücken.
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Eindeutige Richtungssignale mit einer eindeutigen Hauptempfangsrichtung weisen vornehmlich Frequenzen der Schallwellen auf, die aus dem Bereich einer in einem Winkel fest auf der Akustiksektion stehen Geraden auf die Akustiksektion einfallen, wobei der Bereich der Geraden der eindeutigen Hauptempfangsrichtung entspricht. Mehrdeutige Richtungssignale mit einer eine Rundumcharakteristik aufweisenden Hauptempfangsrichtung weisen vornehmlich Frequenzen der Schallwellen auf, die aus dem Bereich einer in einem Winkel auf der Akustiksektion stehenden, bei gleichbleibendem Winkel um die Akustiksektion rotierenden Geraden auf die Akustiksektion einfallen, wobei der Bereich der rotierenden Geraden einer Hauptempfangsrichtung mit einer Rundumcharakteristik entspricht. Hier und im Folgenden wird von einer geraden Akustiksektion ausgegangen, da sich die oben beschriebene Mehrdeutigkeit der Zielparameter nicht bei einer gekrümmten Akustiksektion ergibt.
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Durch das abwechselnde Ermitteln eindeutiger und mehrdeutiger Richtungssignale ist es möglich, einerseits eindeutige Zielparameter von starken Zielen, die entweder näher am Eigenboot sind oder Schallwellen mit einer höheren Amplitude reflektieren oder abstrahlen als schwache Ziele, und andererseits mehrdeutige Zielparameter von schwachen Zielen, die entweder weiter vom Eigenboot entfernt sind oder Schallwellen mit einer geringeren Amplitude reflektieren oder abstrahlen als starke Ziele, zu ermitteln. Zur Abgrenzung von starken und schwachen Zielen kann z. B. ein Wert eines Signal-zu-Stör-Abstands festgelegt werden. Weist das aus den Schallwellen eines Ziels ermittelte Richtungssignal z. B. einen mittleren Signal-zu-Stör-Abstand auf, der oberhalb des festgelegten Werts liegt, so ist das Ziel dann ein starkes Ziel. Anderenfalls, wenn der mittlere Signal-zu-Stör-Abstand dieses Richtungssignals unterhalb oder teilweise unterhalb des festgelegten Werts liegt, so ist das Ziel dann z. B. ein schwaches Ziel.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist ein Zielinformationsermittler bzw. ein Zielinformationsermittlerschritt vorgesehen. Mit dem Zielinformationsermittler bzw. bei dem Zielinformationsermittlerschritt werden aus den eindeutigen Richtungssignalen ein oder mehrere eindeutige Zielparameter jeweils für im Aufklärungsgebiet liegende Ziele ermittelt. Ferner werden für Ziele, die im Aufklärungsgebiet liegen, ein oder mehrere mehrdeutige Zielparameter ermittelt. Vorteilhaft an der Bestimmung eindeutiger und mehrdeutiger Zielparameter jeweils für die im Aufklärungsgebiet liegenden Ziele ist, dass jederzeit die mehrdeutigen und eindeutigen Zielparameter eines Ziels zur Verfügung stehen, um auf der Anzeige dargestellt zu werden.
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Ferner ist gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform beim Auswahlmittel bzw. im Auswahlschritt vorgesehen, für die im Aufklärungsgebiet liegenden Ziele jeweils entweder manuell oder automatisch den oder die eindeutigen oder mehrdeutigen Zielparameter auszuwählen. Im Falle manuell auszuwählender Parameter, kann ein Operator z. B. für jedes Ziel durch Auswahl für das Ziel bestimmen, ob die eindeutigen oder die mehrdeutigen Zielparameter dargestellt werden. Im Falle automatisch auszuwählender Zielparameter, werden die eindeutigen Zielparameter eines in dem Aufklärungsteilgebiet vermuteten Ziels ausgegeben, wenn die zur Ermittlung der eindeutigen Zielparameter herangezogenen eindeutigen Richtungssignale einen Signal-zu-Stör-Abstand aufweisen, der oberhalb eines Schwellenwerts liegt. Anderenfalls, wenn also die zur Ermittlung der eindeutigen Zielparameter herangezogenen eindeutigen Richtungssignale einen Signal-zu-Stör-Abstand aufweisen, der unterhalb oder teilweise unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird der oder werden die mehrdeutigen Zielparameter ausgewählt.
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Durch die manuelle Auswahl kann ein Operator selbst bestimmen, ob von einem Ziel die eindeutigen oder die mehrdeutigen Zielparameter mit der Anzeige dargestellt werden. Durch die automatische Auswahl, bei der der Signal-zu-Stör-Abstand der eindeutigen Richtungssignale mit einem Schwellenwert verglichen wird, werden nur eindeutige Zielinformationen für ein Ziel ausgegeben, wenn diese eindeutigen Zielparameter in Anlehnung an einen gut gewählten oder definierten Schwellenwert voraussichtlich richtig und/oder vertrauenswürdig sind. Anderenfalls werden widersprüchliche bzw. unwahrscheinliche eindeutige Zielparameter unterdrückt und nur die mehrdeutigen Zielparameter des Ziels ausgegeben.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform werden mit den Darstellungsmitteln bzw. im Darstellungsschritt der oder die mehrdeutigen Zielparameter eines Ziels in zwei jeweils einem Aufklärungsteilgebiet zugeordneten Anzeigeteilbereichen dargestellt. Hierbei entsprechen diese zwei Aufklärungsteilgebiete einem von der Schleppantenne aus gesehen steuerbordseitigen und einem backbordseitigen Bereich des Aufklärungsgebiets. Ein Aufteilen des Aufklärungsgebiets in zwei Aufklärungsteilgebiete ermöglicht eine übersichtlichere Darstellung des Aufklärungsgebiets auf der Anzeige. Hierbei sind zwei Aufklärungsgebiete sinnvoll, da das dreidimensionale Mehrdeutigkeitsproblem bei der Ermittlung der Richtungssignale durch Kenntnis der Tiefen, in denen sich Ziele bewegen auf ein zweidimensionales Problem beschränkt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Wasserfahrzeug mit einer geschleppten akustischen Linearantenne sowie ein Aufklärungsgebiet der Linearantenne;
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2 eine Anzeige mit dargestellten Zielparametern;
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3 eine Anzeige mit gegenüber 2 alternativer Darstellung von Zielparametern;
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4 einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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5 Schritte eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt ein Wasserfahrzeug 10 mit einer Schleppantenne 12, wobei die Schleppantenne 12 eine Akustiksektion 14 aufweist. Die Akustiksektion 14 weist Schallwandler 16 und Lagesensoren 18 auf. Mit den Schallwandlern 16, die z. B. Hydrophone sind, werden Schallwellen empfangen und aus den Schallwellen Empfangssignale jeweils für jeden Schallwandler 16 ermittelt. Mit diesen Empfangssignalen werden dann Richtungssignale gebildet, wobei durch eine spezielle Anordnung der Schallwandler 16, die in 1 zur besseren Übersichtlichkeit nicht detailliert dargestellt ist, mehrdeutige Richtungssignale sowie eindeutige Richtungssignale ermittelt werden. Mehrdeutige Richtungssignale haben den Nachteil, dass sie mehrdeutig und daher nicht genau einer Empfangsrichtung zuordenbar sind, weisen dabei aber eine höhere Sensitivität gegenüber eindeutigen Richtungssignalen, die genau einer Empfangsrichtung zuordenbar sind, auf.
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In 1 ist die mehrdeutige Richtung eines mehrdeutigen Richtungssignals durch die beiden Keulen 20a und 20b einer Hauptempfangsrichtung dargestellt. Diese Keulen 20a und 20b entsprechen der bei Antennen üblichen Darstellung einer Hauptempfangsrichtung mit Rundumcharakteristik, in der die Antenne die höchste Empfangsleistung aufweist. Es treten ferner noch sog. Nebenkeulen von Nebenempfangsrichtungen einer Hauptempfangsrichtung auf, die hier jedoch nicht weiter betrachtet werden sollen. Die Keulen 20a und 20b sind hier zweidimensional dargestellt, wobei diese bei dreidimensionaler Ansicht einen kegelförmigen Trichter bilden würden, entlang dessen Rotationsachse die Akustiksektion 14 der linearen Schleppantenne 12 verlaufen würde. Entsprechend der üblichen Darstellung der Keulen 20a und 20b bei Antennen steht die Länge derartiger Keulen für die Sensitivität der Antenne aus der Empfangsrichtung bzw. Hauptempfangsrichtung der Keule.
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Durch die o. g. spezielle Anordnung der Schallwandler 16 sowie durch die Lagesensoren 18 in der Akustiksektion 14 ist es ferner möglich, die o. g. eindeutigen Richtungssignale zu bilden. Diese weisen jeweils eine einzige Keule bzw. Hauptempfangsrichtung auf, wie in 1 durch die Keule 22 dargestellt ist. Diese Keule 22 zeigt nun in eine Hauptempfangsrichtung, ist jedoch im Verhältnis zu den Hauptkeulen 20a und 20b kleiner, wodurch eine geringere Sensitivität in dieser Hauptempfangsrichtung symbolisiert wird.
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Innerhalb der Keule 20b ist eine weitere Keule 24 eines weiteren eindeutigen Richtungssignals eingezeichnet. Diese Keule 24 weist die gleich Empfangsrichtung wie die Keule 20b auf, wobei die Sensitivität in der Hauptempfangsrichtung mit der Keule 24 geringer ist als mit der Keule 20b.
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Ferner zeigt 1 ein Ziel 26, das in der Empfangsrichtung der Keulen 24 und 20b liegt. Dieses Ziel 26 ist soweit von der Akustiksektion 14 entfernt, dass dieses als schwächeres Ziel bezeichnet werden kann. Die Zielparameter dieses Ziels wären mit einem eindeutigen Richtungssignal, das durch die Hauptkeule 24 symbolisiert wird, schlecht oder gar nicht detektierbar. Für dieses Ziel 26 können jedoch mit dem durch die Keulen 20a, 20b dargestellten mehrdeutigen Richtungssignal mehrdeutige Zielparameter bestimmt werden.
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Ferner zeigt 1 ein weiteres Ziel 28, das näher als das Ziel 26 an der Akustiksektion 14 liegt und daher als stärkeres Ziel bezeichnet werden kann. Für das weitere Ziel 28 sind daher eindeutig Zielparameter anhand eines eindeutigen Richtungssignals mit der Hauptkeule 22 ermittelbar. Das mit den Schallwellen der Ziele 26 und 28 ermittelte eindeutige Richtungssignal weist also für das Ziel 26 z. B. einen Signal-zu-Stör-Abstand auf, der unterhalb eines Schwellenwerts liegt, während das mit den Schallwellen des Ziels 28 ermittelte eindeutige Richtungssignal einen Signal-zu-Stör-Abstand erzeugt, der oberhalb des Schwellenwert liegt.
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Mit der Akustiksektion 20 werden somit eindeutige und mehrdeutige Richtungssignale ermittelt, wobei mit den eindeutigen und mehrdeutigen Richtungssignalen eindeutige und mehrdeutige Zielparameter von Zielen 26, 28, die in einem hier dargestellten Aufklärungsgebiet 30 liegend vermutet werden, ermittelt werden. Das hier dargestellte Aufklärungsgebiet 30 wird hier in ein steuerbordseitiges Aufklärungsteilgebiet 32 sowie ein backbordseitiges Aufklärungsteilgebiet 34 eingeteilt.
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2 zeigt eine Anzeige 36, die zwei Anzeigeteilbereiche 38 und 40 aufweist. Die gestrichelte Linie 42 trennt die beiden Anzeigeteilbereiche 38 und 40. Ferner weist die Anzeige 36 eine Zeitachse 44 auf, die für beide Anzeigeteilbereiche 38 und 40 gilt. Ferner weist die Anzeige 36 zwei Winkelachsen 46 und 48 auf. Nimmt man bspw. an, dass der Anzeigenteilbereich 38 dem Aufklärungsteilgebiet 34 entspricht bzw. zugeordnet ist und der Anzeigenteilbereich 40 dem Aufklärungsteilgebiet 32 entspricht bzw. zugeordnet ist, so steht die Winkelachse 46 für backbordseitige Winkel zwischen einem Ziel 26, 28 und der in Fahrtrichtung ausgerichteten Akustiksektion 14 der Linearantenne 12. Die Winkelachse 48 steht dann für steuerbordseitige Winkel zwischen einem Ziel 26, 28 und der in Fahrtrichtung ausgerichteten Akustiksektion 14 der Linearantenne 12
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Die Linien 50a und 50b entsprechen z. B. dem zeitlichen Verlauf eines Winkels zwischen dem Ziel 26 und der Linearantenne 14. Es wird also durch die Linien 50a und 50b ein Zielparameter des Ziels 26, nämlich der Winkel bzw. Peilwinkel, dargestellt. Für das Ziel 26 können zuverlässig nur mehrdeutige Richtungssignale, wie zu 1 beschrieben wurde, ermittelt werden. Bei darzustellenden Zielparametern, die aus den mehrdeutigen Richtungssignalen ermittelten werden und daher als mehrdeutige Zielparameter auf der Anzeige 36 in 2 angezeigt werden, ist demnach nicht zu unterscheiden, ob das Ziel 26 rechtsseitig oder linksseitig bzw. backbord- oder steuerbordseitig der Linearantenne 14 liegt. Demgegenüber können eindeutige Zielparameter des Ziels 28 aus einem eindeutigen Richtungssignal ermittelt werden. Der zeitliche Verlauf eines eindeutigen Zielparameters des Ziels 28 ist auf der Anzeige mit der Linie 52a im Anzeigeteilbereich 48 dargestellt, der dem Aufklärungsteilgebiet 32 zugeordnet ist. Die Linie 52a entspricht dem zeitlichen Verlauf des Winkels des Ziels 28 zur Linearantenne 14 bzw. des Peilwinkels des Ziels 28. Diese ist gegenüber der Linie 52b unterscheidbar, indem links- und rechtsseitig der Linie 52a zusätzlich gestrichelte Linien verlaufen. Der Zielparameter, nämlich der Winkel, des Ziels 28 ist demnach durch die Linien 52a und 52b dargestellt, wobei die Linie 52a gegenüber der Linie 52b graphisch hervorgehoben, also unterscheidbar gegenüber der Linie 52b, ist. Somit kann auf der Anzeige 36 erkannt werden, dass das Ziel 28 im Aufklärungsteilgebiet 32 steuerbordseitig der Schleppantenne liegt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anzeige 36, wobei gleiche Bezugsziffern hier gleichen Merkmalen wie in 2 entsprechen. Im Unterschied zur 2 sind nun in 3 für das Ziel 28, für das eindeutige Zielparameter aus den eindeutigen Richtungssignalen bestimmbar sind, die eindeutigen Zielparameter nur noch durch die Linie 52a dargestellt. Da nun die Linie 52b entfallen ist, ist auch eine Unterscheidung der Linien 52a und 52b nicht mehr nötig. Aus der Anzeige 44 in 3 ist, wie auch in 2, eindeutig ersichtlich, dass das Ziel 26 entweder im steuerbordseitigen Aufklärungsteilgebiet 32 oder im backbordseitigen Aufklärungsteilgebiet 34 liegt, während eindeutig festgestellt werden kann, dass das Ziel 28 im steuerbordseitigen Aufklärungsteilgebiet 32 liegt.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierzu weist die Vorrichtung Lagesensoren 18 sowie Schallwandler 16 auf. Mit den Schallwandlern 16 werden Schallwellen empfangen und in Empfangssignale 54 umgewandelt. Ferner werden mit den Lagesensoren 18 Lageinformationen jeweils jeder der Gruppen der Schallwandlern 16 ermittelt und als Lageinformationssignale 56 einem Richtungsbildner 58 zugeführt. Der Richtungsbildner 58 ermittelt abwechselnd oder parallel aus den Empfangssignalen 54 und den Lageinformationssignalen 56 eindeutige Richtungssignale 60 und mehrdeutige Richtungssignale 62. Die eindeutigen Richtungssignale 60 und die mehrdeutigen Richtungssignale 62 werden einem Zielinformationsermittler 64 zugeführt, der aus den eindeutigen Richtungssignalen 60 eindeutige Zielparameter 66 und aus den mehrdeutige Richtungssignalen 62 mehrdeutige Zielparameter 68 ermittelt. Die eindeutigen Zielparameter 66 und die mehrdeutigen Zielparameter 68 werden einem Auswahlmittel 70 zugeführt.
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Im Auswahlmittel 70 werden die eindeutigen Zielparameter 66 ausgewählt, wenn die eindeutigen Richtungssignale 60, aus denen die eindeutige Zielparameter 66 bestimmt wurden, einen Signal-zu-Stör-Abstand aufweisen, der oberhalb eines einstellbaren oder festgelegten Schwellenwerts liegt. Anderenfalls werden vom Auswahlmittel 70 mehrdeutige Zielparameter 68 ausgewählt. Die ausgewählten Zielparameter 72 werden dann einem Darstellungsmittel 76 zugeführt und mit diesem auf einer Anzeige 36 dargestellt. Der Richtungsbildner 58, der Zielinformationsermittler 64 und das Auswahlmittel 70 sind Bestandteil eines Signalverarbeitungsmittels 74. Neben dem Richtungsbilder 58, dem Zielinformationsermittler 64 und dem Auswahlmittel 70 weist das Signalverarbeitungsmittel 74 noch weitere Bestandteile auf, die hier zur besseren Übersicht nicht dargestellt sind. Z. B. werden die Empfangssignale 54 vor dem Zuführen zum Richtungsbildner 58 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zunächst vorverstärkt und analog digitalgewandelt und/oder andersartig oder zusätzlich für die Signalverarbeitung vorbereitet. Gleiches gilt für die Lageinformationssignale 56.
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5 zeigt den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren weist zunächst einen Empfangsschritt 78 auf, bei dem die Lageinformationen jeweils jeder der Gruppen von Schallwandlern 16 bestimmt und in Lageinformationssignale 56 gewandelt werden und bei dem die Empfangssignale 54 mit den Schallwandlern 16 aus den Schallwellen von Zielen 26, 28 ermittelt werden.
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Auf den Empfangsschritt 78 folgt ein Richtungsbildungsschritt 80, bei dem aus den Empfangssignalen 54 eindeutige Richtungssignale 60 und mehrdeutige Richtungssignale 62 ermittelt werden. Danach folgt ein Zielinformationsermittlungsschritt 82, bei dem eindeutige Zielparameter 66 aus den eindeutigen Richtungssignalen 60 und den Lageinformationssignalen 56 ermittelt werden. Ferner werden in dem Zielinformationsermittlungsschritt 82 mehrdeutige Zielparameter 68 aus den mehrdeutigen Richtungssignalen 62 gebildet. Daraufhin folgt ein Auswahlschritt 84, bei dem die eindeutige Zielparameter 66 oder die mehrdeutigen Zielparameter 68 ausgewählt werden. Der Richtungsbildungsschritt 80, der Zielinformationsermittlungsschritt 82 und der Auswahlschritt 84 sind Teilschritte eines Signalverarbeitungsschritts 86. Nach dem Auswahlschritt 84 folgt ein Darstellungsschritt 88, bei dem die im Auswahlschritt 84 ausgewählten Zielparameter 72 auf einer Anzeige 36 dargestellt werden.
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Nach alledem bietet die vorliegende Erfindung eine sichere Überwachung der in einem Aufklärungsgebiet liegenden Ziele mit einer Anzeige. Hierbei ist ein manuelles Hin- und Herschalten der Anzeige zwischen der Darstellung eindeutiger und mehrdeutiger Zielparameter unnötig.
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Alle in der vorgenannten Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
