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Ubertragungsverfahren für Radarschirmbilder Die Erfindung betrifft
ein Übertragungsverfahren für Radarschirmbilder, deren Bandbreite durch Anwendung
eines Speichers komprimiert wird.
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Während der zeitliche Ablauf der Impulsvorgänge des Radargerätes
in ihrem Originalzustand durch die Impulsfolgefrequenz, die Lichtgeschwindigkeit
und die Objektentfernung vollständig festgelegt ist, kann man durch einen zwischengesclhalteten
Speichervorgang, wie er z. B. zur Bandbreitenkompression vor einer Fernübertragung
verwendet wird, den zeitlichen Ablauf in weiten Grenzen verändern und an bestehenlden
Fordermigen bezüglich der Bandbreite des Ubertragungsweges noch nachträglich anpassen.
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Dadurch entstehen neue technische Möglichkeiten.
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Gemäß der Erfindung wird zwischen dem zeitlichen Ende einer a.us
dem Speicher entnommenen Bildzeile und dem Beginn des Abtastens der nächsten Zeile
eine Pause eingelegt, die durch Übertragung einer oder nacheinander mehrerer mit
der BiLdübertragung zusammenhängender, ebenfalls gespeicherter Zusatznachrichten
ausgefüllt wird, deren Bandbreite durch Wahl der Ahtastgeschwindigkeit des betreffenden
Speichers annähernd gleich der Bandbreite der Impuisfolge der Radarzeile gemacht
wird.
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Diese Zusatzuachrichten saMen aus Impulsen oder impulsähnlichen Formen
bestehen, damit sie dem Charakter nach zu dem Nachrichteninhalt der Radarzeilen
passen. Ferner sollen die steilsten Impulsflanken der Zusatznachrichten so geformt
sein, daß die Übertragung dieser Nachrichten und' der kürzesten Impulse der Radarzeile
etwa die gleiche Bandbreite erfordert. Auch soll die Dauer der Pause nicht größer
sein, als es für die Übertragung der Zusatznachricht notwendig ist. Dadurch wird.
erreicht, daß die für die gesamte Übertragung erforderliche Bandbreite ein Minimum
wird. Zur Erleichterung der technischen Durchführung wird vorzugsweise die Pause
immer gleich lang sein und in regelmäßiger Folge erzeugt werden, z. B. nach jeder
abgetasteten Radarzeile. Die Zusatznachricht kann in allen bekannten Pulsmodulationsarten
übertragen werden, An sich ist es bekannt, neben dem Videosignal der Radarzeile
des Panoramagerätes auch zusätzliche Nachrichten, wie beispielsweise Synchronisierimpulse,
die Winkelübertragung und den Nordimpuls zum Todh.tergerät zu übertragen. Aber die
bekannten Anordnungen machen keinen Gebrauch von der Bandbreitenkompression und
sind daher gezwungen, wegen der hohen Impul.sfolgefrequenz nur sehr breitbandige
Übertragungswege zu benutzen.
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Verwendet man für die Radarbildübertragung Geräte nach der Art der
in der Fernsehtechnik gebräuchlichen Zeilenumsetzer für verschiedene Bildzerlegungsnormen
der Abtastung, bei welchen die zu übertragenden Bilder in ihrer Gesamtheit nach
der einen Norm in einen flächenhaften Speioher geschieben und nach der anderen abgetastet
werden, so käme das einer Fernselhubertragu,ng des Radarschirmbildes gleich, weiche
trotz Anwendung eines Speiclhers immer noch verhältnismäßig breitbandige Über tragiungswege
benötigt. Besonders vorteilhaft ist daher für die Fernübertragung von Radarsehirmbildern
ein vorgeschlagenes Übertragungsverfahren, bei welchem jede einzelne Radarzeile
für sich gespeichert wirdl und der Zeitmaßstab so verändert wird, daß zur Fernübertragung
nur eine relativ geringe Bandbreite erforderlioh ist. Bei der verhältnismäßig langsamen
Aaitennenumdrefrung des Radargerätes kann man, je nach der vom gewählten Entfernungsmeßbereich
abhängigen Impulsfolgefrequenz des Radarsenders, einer bestimmten Winkel stellung
der Antenne mehrere Impulsfolgen von zugehörigen Echos der Reflexionsziele zuordnen,
welche sich untereinander in ihrem Nathrichteninhalt nur unwesentlich un.terscheiden.
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Für jede Radarzeile, welche einen in seiner Richtung der augenblicklichen
Antennenrichtung entsprechenden Radius des in Poiarkoordinaten zu schreibenden Radarschirmbildes
darstellt, werden die von den Zeilen eintreffenden Impulsfoigen der Echos übereinander
in einen Linienspeicher geschrieben und aufsummiert, aber für die Fernübertragung
des Radarschirmbildes bzw. des gerade zu schreibenden Bildradius nur einmal mit
verringerter Geschwindigkeit und damit verändertem Zeitmaßstab abgetastet. Die Speicherlienie
muß dabei nicht unbedingt eine gerade Linie auf der Speicherschicht sein, denn beispielsweise
hat eine kreisförmige Speicherlinie den Vorteil
der Einsparung des
Zei-lenrticklaufes, wenn die Umlaufgeschwindigkeit des Schreibstrahles mit der Impulsfolgefrequenz
des Radarsenders übereinstimmt.
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Das erfindungsgemäße, Verfahren des Einblendens von Zusatznachrichten
gestattet es, wegen der Verwendung von Speichern sowohl für den Bildinhalt als auch
für die Zusatznachrichten verschiedene Zeit-bzw. Bandbreitenkompressionsmaßstäbe
zu verwenden; um auf diese Weise den Übertragungsweg opti mal auszunutzen. Einmal
erhöht sich die Bildgüte durch die Anwendung eines linearen Speichers, weil das
5 ignal-Rausch-Verhäf,njs durch Aufsummieren der diskreten Echos von -- Reflexionszielen
gegenüber dem statistischen Rauschen verbessert wird. Zum anderen ist für die Übertragung
von Zusatznachrichten ein wiederholte Speiczherung der gleichen Signale nicht erforderlich,
so daß- -für diese eine der Bandbreite des Ubertr-agungsweges angepaßte Tastfrequenz
gewählt werden kann.
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Die gewonnene Pause kann unter anderem für folgende unmittelbar mit
der Bildübertragung z,usammenhãngenden wichtigen Zwecke verwendet werden. - - -Wichtig
für die richtige Übertragung ist der Synchronisierimpuls, der deri Start jeder Bildzeile
angibt. Bei gestörten Übertragungssystemen kann dieser Synchronisierimpuls schwer
erkennbar sein oder durch Störimpulse falsche Synchronisierung erzeugt werden. Hiergegen
schützt man sich- durch Kennimpulse, die in der genannten Pause in vorgeschriebener
zeitlicher Lage, Folge und Größe vor dem Synchronisierimpuls - gesendet werden und
die Apparatur für den Synchronisierimpuls vorbereiten, insbesondere Stõrimpulse
dadurch unwirksam machen, daß nur solche Impulse die Anlage synchronisieren, denen
die Kennung vorausgegangen ist.
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Neben den Radarzeilen muß auch der zu jeder Zeile gehörende - Drehwinkel-
- übertragen werden, um die richtige-Lage des betreffenden- Bildradius im Tocihtergerät
zu erhalten. Diese'r-- Winkel kann durch eine bestimmte Impulsfolge besehrieben
werden, die in der Pause gesendet wird.
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Die Pause kann dazu verwendet werden, jeweils eine Zeile eines zweiten
frequenzkomprimierten Radarbildes zu senden und dadurch die gleichzeitige Übertragung
mehrerer Radärbilder oder ei-nes Radarbildes und eines Testhildes zu ermöglichen.
Man kann dann jederzeit das Testbild statt des Radarbildes- ins Tochtergerät geben
und daiSurch die Anlage prüfen.
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Übertragung von Kontrollwerten, Ferusteuerwerten und/oder Meßwerten,
um Fehler des Radargerätes, des Speichers und/oder der Übertragung erkennen zu können,
insbesondere bei- Verwendung unbemannter Stationen.
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Übertragung von Nachrichten für den dienstlichen Verkehr zwischen
der Radarstation und der Tochterstation. Dies kann entweder in Form von Fernschreiben
geschehen, wobei die Impulse des Fernschreibers übertragen werden, oder in Form
von Telephongesprächen, die mit Hilfe einer Zeitkompressionsanordnung in die Pausen
komprimiert und am Empfangsort wieder gedehnt werden müssen.
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Es kann eine einzige der genannten Nachrichten in der Pause liegen,
aber auch mehrere nacheinander übertragen werden. Dies kann so geschehen, daß in
jeder Pause nacheinander mehrere verschiedenartige Nachrichten enthalten sind, aber
auch so, daß in aufeinanderfolgenden Pausen abwechselnd verschiederartige Naohrichten
übertragen werden. Eine zusammenhängende Nachricht-kann auch auf mehrere,
vorzugsweise
in regelmäßigen Abiständen liegende Pausen verteilt werden, z. B. fünf Impulse eines
Fernschreiberbuchstabens auf fünf in gleichen Abständen liegende Pausen mit je einem
Impuls.
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An Hand der Zeichnungen, Abb. 1 für den Speiciher-und Abtastvorgang
auf der Sendeseite, Abb. 2 entsprechend für die Empfangsseite, wird das erfindungsgemäß
Verfahren beispielsweise erläutert.
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Die zusätzliche Nachricht muß zunächst so umg formt werden, daß sie
nur während der verfügbaren Pause Signale enthält, und diese müssen dann in die
Pause eingeblendet werden. Bei beliebiger, insbesonderte kontinuierlicher Form der
Nachricht kann diese diann - kontinuierlich in. einen Speicher gen schrieben werden,
der nur während der verfügbaren Pause mit erhöhter Geschwindigkeit so abgetastet
wird; daß die gesamte Nachricht auf die verfügbare Zeit komprimiert wird (rechte
Seite von Abb. 1). Man kann die zusätzliche Nachricht auch in den gleichen Speicher,
wie das Radarbild schreiben und dann die Radarzeile und die Nachricht hintereinanderlegen
und mit dem' gleichen Abtastistralhl abtasten. Abb. 1 zeigt den - zeitlich-örtlichen
Verlauf des Schreibens und Abtastens auf einer Speicherlinie für eine Radarzeile
und eine zusätzliche Nachricht, wobei die Radarzeile und die Zusatznachricht mit
je einem Sohreibstrakl geschrieben, aber mit nur insgesamt einem Abtaststrahl wieder
entnommen werden. KurveI zeigt das Wandern des Scihreibstrahls I über den zum Radars
bild gehörigen linken Teil der Speicherlinie in-Abhängigkeit von der Zeit t, was
wegen der hoben Pulsfolgefrequenz der Radargeräte sehr oft erfolgt I(urve II zeigt
das Wandern des Schreibstrahls II für die Zusatznachricht über den rechten Teil
der Speicherlinie, was nur einmal während jeder Abtastung erfolgt, weil die Zusatznachricht
im allgemeinen keine kompressionsfähigen Wiederholungen enthält. Die gestrichelte
Kurve III zeigt das Wandern des Abtaststrahls über die ganze Speicherlinie, wobei
gleichzeitig das Rad-arbild komprimiert wird.
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Zweifellos ist in Sonderfällen keine komplizierte Anordnung mit elektronischen
Speichern erforderlith.
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Wenn es sich nur um wenige Impulse handelt, kann man diese in einzelnen
Kondensatoren speichern und durch elektronische Zeitschalter in einem späteren vorgeschriebenen
Zeitpunkt innerhalb der Pause aus den Kondensatoren das gewünschte Signal entnehmen.
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Wenn die Nachricht aus künstlich erzeugten Impulsen besteht, deren
Zeitablauf frei verfügbar ist, wird man die Impulse jeweils erst in dem Moment erzeugen,
in dem sie benötigt werden und den hierfür geeigneten Moment aus den Synchronisierimpulsen
der Vorgänge gewinnen.
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Auf der Empfangsseite muß man die versckiedeneu Nachrichten wieder
voneinander trennen und gegebenenf alls die auf der Senderseite (z. B. nach Abb.
1) vorgenommenen Änderungen des Zeitablaufs wieder rückgängig machen. Für Nachrichten
allgemeinster Art, die nach Abb. 1 senderseitig zusammengefügt werden, kann man
durch Umkehrung des Speichervorganges die Trennung und die zeitliche Entzerrung
erreichen. Abb. 2 zeigt den zeitlichörtlichen Ablauf des Schreibens und Abtastens
im Empfangsspeicher für eine Radarzeile und eine Zusatznachricht. Kurve 1 zeigt
den Verlauf des Schreibstrahls, der jeweils die gesamte Speicherlinie überdeckt.
Der erste Abtaststrahl, der die Kurve II durchläuft, -entnimmt nur die Radarzeile,
der zweite Abtaststrahl, der die Kurve III durchläuft, nur die Zusatenachriht in
entzerrter Form.
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Man kann die einzelnen Nachridhten auch durch elektronische Zeitschalter
trennen, wobei jede Schaltröhre nur während der Zeitdauer der zugehörigen Nachricht
aufgetastet ist und der zeitliche Ablauf des Schaltens z. B. vom Synchronisierimpuls
der Radarzeile in Verbindung mit Verzögerungsschaltungen gesteuert wird. Man kann
eine zeitlich verzerrte Nachricht auch nach der zeitlichen Trennung in einem Speicher
nach dem Verlauf der rechten Hälfte von Abb. 2 oder bei Vorhandensein nur weniger
Impulse dlurch Speicherung in einzelnen Kondensatoren entzerren. Falls man sich
hinsichtlich des Ablaufs der zeitlichen Trennung der verschiedenen Nachrichten nicht
auf den einen Synchronisierimpuis und die (nicht immer konstanten) Verzögerungsschaltungen
verlassen kann, was insbesondere bei der gegen zeitliche Verschiebungen sehr empfindlichen
Pulsphasenmodulation wichtig ist, wird man jede Zusatznachricht mit einem eigenen
Synchronisierimpuls oder einer synchronisierenden Impulsflanke zu Beginn der Nachriecht
versehen.
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Wenn man keine Zeitschalter verwenden will und die Zusatzuadiricht
mit Impulsen konstanter Höhe arbeitet, kann man die Zusatzlnadhricht von der Radarzeile
auch durch eine andere Impulshöhe unterscheiden. Die Impulse der Radarzeile werden
dann durch einen Begrenzer in der Höhe nach oben begrenzt und die Impulse der Zusatznachricht
erhalten eine Höhe, die ausreichend größer als die durch den Begrenzer festgelegte
Maximalhöhe ist. Im Empfänger wird dann ein Amplitudensieb bekannter Form zur Trennung
der Nachrichten verwendet.
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Wenn man eine Übertragungsanlage verwendet, bei der Pegel schwankungen
oder Netzbrumm zu befürchten sind, so daß eine Amplitudenkennung gestört werden
kann, kann man die Nachrichten auch durch das Vorzeichen der Impulse kennzeichnen,
d. h., die Impulse der Radarzeile weichen von einem mittleren Pegel oder von der
Nullinie nach oben und die Impulse der Zusatzuachricht nach unten ab oder umgekehrt.
Dann kann man die beiden Nachrichten durch ein richtungsabhängiges Organ bekannter
Form trennen.
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Wenn man Zeitschalter verwendet, kann es ausreichend sein, lediglich
die Synchronisierimpulse durch eine der genannten Kennungen von den Nachrichten
zu unterscheiden, während die Nachrichten selbst nicht durch besondere Merkmale
voneinander unterschieden werden. Ebenso kann man auch Teile der Zus atznachri cht
durch Wechsel des Impulsvorzeichens in eine besonders geeignete Form bringen, z.
B. den Gleichstrommittelwert zum Verschwinden bringen und dadurch die Verstärkerschaltungen
vereinfachen.
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Bei der Fernübertragung von Radarschirmbildern mittels Trägerfrequenzen
auf Kabeln oder Leitungen und bei Funkübertragung im Frequenz-Multiplex-Verkehr
werden die Signale einem Träger aufmodsil iert, bei Impulssignalen vorzugsweise
einem getasteten Träger. Auch kann dann die Trennung im Empfänger nach den bisher
genannten Verfahren erfolgen. Es besteht dann aber auch noch die Möglichkeit der
Frequenztrennung, indem die beiden Nachrichten verschiedene Trägerfrequenzen erhalten
und durchs ein Frequenzsieb getrennt werden. Dadurch wächst jedoch die Bandbreite,
so daß dieses Verfahrern nur bei hinreichender Bandbreitenreserve brauchbar ist.
Günstiger ist die Möglichkeit, die Radarzeile in Amplitudenmodulation und die Zusatznachricht
in Modulation der Trägerfrequenz zu über
tragen, oder umgekehrt, weil AM und FM nach
bekannten Verfahren leicht zu trennen sind.