DE2034671A1 - Navigationsverfahren fur einen Fahrzeugverband - Google Patents

Navigationsverfahren fur einen Fahrzeugverband

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DE2034671A1
DE2034671A1 DE19702034671 DE2034671A DE2034671A1 DE 2034671 A1 DE2034671 A1 DE 2034671A1 DE 19702034671 DE19702034671 DE 19702034671 DE 2034671 A DE2034671 A DE 2034671A DE 2034671 A1 DE2034671 A1 DE 2034671A1
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vehicles
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DE19702034671
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Werner Dr.-Ing. 6900 Heidelberg; Schlobohm Karl-Heinz 8000 München. GOIs 7 20 Auer
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Rockwell Collins Deutschland GmbH
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Teldix GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/765Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/937Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of marine craft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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Description

  • Navigationsverfahren für einen Fahrzeugverband Die Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren für eine Fahrzeugverband, bei dem wenigstens eines der Fahrzeuge al Beobachtungsfahrzeug ausgebildet ist, das mittels einer Radaranlage mit bewegter Antennenkeule, insbesondere Palsdoppler radaranlage, Ziele ausmacht, bei dem weiterhin jedes Fahrzeug des Verbands mit einer autonomen Navigationsanlage zur fortlaufenden Anzeige des Standorts versehen ist und bei dem von dem oder den Beobachtungsfahrzeugen zu den anderen Fahrzou'on Daten übermittelt werden, die die Standorte der ermittelten Azide enthalten.
  • Ein derartiger Fahrzeugverband kann z.B. ein Panzerverband sein und die auszumachenden Ziele können tieffliegende Flugzeuge oder auch andere Fahrzeuge sein. Die Übermittlung der Zielkoordinaten vom Beobachtungsfahrzeug zu den Panzern soll hierbei z.B. die Bekämpfung der ausgemachten Ziele ermöglichen.
  • Die von den einzelnen Fahrzeugen mitgeführten autonomen Navigationsanlagen bekannter Bauart ermitteln den Standort des einzelnen Fahrzeugs. Diese Standortanzeige ist auch bei sehr genau arbeitenden Anlagen mit einem Fehler behaftet, der in der Regel mit der zurückgelegten Wegstrecke zunimmt. ie Genauigkeit der Standortanzeige reicht dabei zwar zur Navigation des Fahrzeugs aus, jedoch macht sich der Fehler bei der Bekämpfung der gegnerischen Ziele unangenehm bemerkbar, die tatsächliche relative Position vom BeobachtungsSahrzeilg und dem einzelnen Panzer stimmt daher nicht mit der sich aus den Koordinatenwerten der beiden Fahrzeuge ergebenden rechnerischen relativen Position überein, so daß sich bei Übermittlung der Zielkoordinaten für den einzelnen Panzer ein falsches Bild über die relative Position zwischen Panzer-urAd Ziel ergibt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, unter Vermeidung eines wesentlichen Aufwands eine Möglichkeit zu schaffen, damit sich der Fehler der einzelnen Navigationsanlagen bei der Bekämpfung der Ziele nicht nachteilig auswirkt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die von einem durch die Radarkeule eines Beobachtungsfahrzeugs erfaßten Fahrzeuge des Verbands zum Beobachtungsfahrzeug zurückkommenden Signale dazu benutzt werden, die relative Position des erfaßten FLrzeugs zum Beobachtungsfahrzeug zu ermitteln und daß aus den Standortkoordinaten des Beobachtungsfahrzeugs und der relativen Position des erfaßten Fahrzeugs zum Beobachtungsfahrzeug Daten gewonnen werden, die zur Korrektur der Anzeige d autonomen Navigationsanzeige des erfaßten Fahrzeugs benutzt werden.
  • Die Erfindung wird somit darin gesehen, daß einmal die rel.-ltive Lage eines Beobachtungsftrzeugs zu den übrigen Fahrzeugen ermittelt wird, daß zum andern jedoch hierfür sowieso schon vorhandene Mittel ausgenutzt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird davon ausgegangen, daß die z.B. über eine rundum bewegte Keule abgegebenen Signale des Radargeräts hin und wieder auch die einzelnen Fahrzeuge des Verbands treffen und somit von Zeit zu Zeit die durch die autonome Navigationsanlage ermittelten Positionswerte korrigiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine Stützung der Navigationsanlage der Fahrzeuge dar. Die autonomen Navigationsanlagen sind vorhanden, um auch dem nicht im Verband fahrenden Fahrzeug eine Navigation zu ermöglichel!. Sie werden im vorliegenden Anwendungsfall jedoch ebenfalls benötigt, da durch das Radargerät allein, z.B. wegen der Struktur des Geländes (Abdeckung) nicht sichergestellt ist, daß die relativen Positionen jederzeit ermittelt werden können. In den nicht allzulangen Zeitabständen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stützungsvorgängen ist die Genauigkeit der autonomen Navigationsanlagen ausreichend.
  • Wenn die einzelnen Fahrzeuge ihre durch ihre Navigationsanlage ermittelten Positionskoordinaten zum Beobachtungsfahrzeug über Funk übermitteln, ist es beim Beobachtungsfahrzeug möglich, ein von dem-einzelnen Fahrzeug reflektiertes Radarsignal dem richtigen Fahrzeug zuzuordnen. Günstiger, jedoch mit einem etwås erhöhten Aufwand verbunden ist eine Lösung, bei der bei den einzelnen Fahrzeugen je ein Transponder vorgesehen ist, der bei Eintreffen eines Radarsignals ein mit einer Kennung versehenes Signal an das BeobachtungsSahrzeug zurücksendet. Auch durch dieses Signal läßt sich Richtung und Abstand des betreffenden Fahrzeugs vom Beobachtungsfahrzeug,also die relative Position der Fahrzeuge zueinander ermitteln.
  • Sind z.B. zur Erhöhung der Genauigkeit und zur Erhöhung der Sicherheit (Ausfall) dem Fahrzeugverband zwei oder noch mehr Beobachtungsfahrzeuge zugeordnet, so stützen diese irre autonomen Navigationsanlagen gegenseitig mit Hilfe der durch die Radargeräte ermitteltenEelativwerte, so daß praktisch bei allen Beobachtungsfahrzeugen von der richtigen relativen Position der Beobachtungsfahrzeuge zueinander ausgegangen wird.
  • Oben wurde erwähnt, daß aus der durch die autonome Navigationsanlage des Beobachtungsfahrzeugs undder mittels des Radargeräts ermittelten relativen Lage der beiden Fahrzeuge zueinander Daten gewonnen werden, die zur Korrektur der Anzeige der autonomen Navigationsanlage des erfaßten Fahrzeugs benutzt werden. Diese Daten können zur Korrektur zum erfaßten Fahrzeug übermittelt werden und dort z.B. eine automatische Korrektur bewirken. Wenn jedoch die relative Position des erfaßten Fahrzeugs zum zu bekämpfenden Ziel beim Beobachtungsfahrzeug errechnet wird, und diese errechneten Werte übertragen werden,ist die Übermittlung der Korrekturdaten nicht notwendig, vielmehr genügt es dannßdie vom erfaßten Fahrzeug zum Beobachtungsfahrzeug übermittelte Standortkoordinaten beim Beobachtungsfahrzeug zu korrigieren.
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel zu Erklärung des erfindungsgemäßen Navigationsverfahrens Fig. 2a ein beispielhaftes Blockschaltbild der vom Beobachtungsfahrzeug mitzuSührender Navigationsanlage und Fig. 2b ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Anlage für die anderen Fahrzeuge.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht der Fahrzeugverband der Einfachheit halber lediglich aus zwei Fahrzeugen, dem Beobachtungsfahrzeug 1 und dem hierzu sich im Abstand r1 und unter dem Winkel g1 befindlichen Fahrzeug 2. Wegen der Fehler der autonomen Navigationsanlagen in den Fahrzeugen 1 und 2 ergibt sich aus dem Vergleich der Standortkoordinaten der beiden Fahrzeuge ein scheinbarer Standort 2a des Fahrzeugs 2 relativ zu dem Fahrzeug 1.
  • Das Beobachtungsfahrzeug 1 führt zum Ausmachen von Zielen ein Pulsdopplerradargerät mit. Mit Hilfe dieses Radargeräts wird im Abstand r2 und unter dem Winkel g2-ein bewegtes Ziel 3 ausgemacht. Würde nun lediglich unter Benutzung der Positionswerte der autonomen Navigationsanlagen der beiden Fahrzeuge und der ermittelten Lage des Ziels 3 zum Beobachtungsfahrzeug 1 die relative Lage des Ziels 3 zum Fahrzeug 2 berechnet, so würden sich hieraus -bezogen auf die scheinbare Position 2a ein Abstand r3 und ein Winkel g3 gegen Nord ergeben. Für das Fahrzeug 2 wird hierdurch ein Ziel am Ort 3a ( im Abstand r3 und unter Winkel g3) vorgestäuscht.
  • Wird dagegen mit Hilfe des gleichen Radargeräts, das zum Ausmachen der Ziele dient und gegebenenfalls einem im Fahrzeug 2 mitgeführten Transponder auch die relative Lage des Fahrzeugs 2 zum Beobachtungsfahrzeug 5 bestimmt (r1 g1) und werden diese ermittelten Daten dazu benutzt, die von der autonomen Navigationsanlage des Fahrzeugs 2 ausgegebenen Standortwerte dahingehend zu korrigieren, daß die Differenzen der Standortwerte der Fahrzeuge 1 und 2 der tatsächlichen relativen Lage der Fahrzeuge zueinander entsprechen, so erhält man bei der Berechnung der relativen Lage des Fahrzeugs 2 zum Ziel 3 die Werte r4, t4 (oder entspredende Werte in kartesischen Koordinaten)> die den tatsächlichen Verhältnissen entspreehen.
  • Die Figur 2 der Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer möglichen Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar gibt Figur 2a den Aufbau beim Beobachtungsfahrzeug 1 und Figur 2h den Aufbau bei einem der anderen Fahrzeuge 2 des Verbands wieder.
  • Das Pulsdopplerradargerät bestehend aus der schwenkbaren Antenne 4, dem Radarsender 5, dem Empfänger 6 und gegebenenfalls einem Anzeigegerät 7, liefert die ermittelten Winkel werte und Abstände der Ziele und der erfaßten Fahrzeuge des eigenen Verbands an einen Rechner 8. Dieser erhält über den Empfänger 9 die von den autonomen Anlagen angezeigten Positionswerte der anderen Fahrzeuge des Verbands und von der autonomen Navigationsanlage 10 des Beobachtungsfahrzeugs dessen Positionswerte zugeführt. Der Rechner ermittelt aus den übertragenen Positionswerten der anderen Fahrzeuge und den vom Radargerät ermittelten Abständen und Winkelwerten der Verbandsfahrzeuge für *Anzeige in jedem Fahrzeug einen Korrekturwert, der über den Sender 11 ru den einzelnen Fahrzeugen übermittelt wird. Uber den Sender 11 werden auch die ermittelten Koordinaten des Ziels entweder als kartesische Koordinaten oder bereits für jedes Fahrzeug in Form eines Abstands und Winkelwerts übertragen.
  • Da es sich hier um die Verarbeitung redundanter Positionsdaten handelt, wird man vorteilhafterweise den Rechner hierzu heranziehen, eine optimale Stützung vorzunehmen. Ein ent- -sprechendes rekursive Rechenverfahren ist unter der Bezeichnung Kalmanfilter bekannt und kann hier angewendet werden.
  • *die Die einzelnen, nicht der Beobachtung dienenden Fahrzeuge 2 des Verbands sind, wie Figur 2b zeigtjmit einem Transponder 1 versehen, der ein, unter Umständen mit einer Kennung versehenes, Signal abgibt, wenn die Radarkeule das Fahrzeug trifft.
  • Die autonome Navigationsanlage des Fahrzeugs ist mit 13 bezeichnet. Die von dieser Anlage ermittelten Positionswerte werden mittels des Senders 14 zum Beobachtungsfahrzeug übermittelt. ueber den Empfänger 15 wird einmal der Korrekturwert für die Anzeige der autonomen Navigationsanlage empfangen und der Navigationsanlage zugeführt, zum andern jedoch auch die Koordinaten des Ziels bzw. die die relative Lage des Fahrzeugs 2 zum Ziel 3 wiedergebenden Daten, die im Glied 16 angezeigt werden.
  • -Patent an sprüche-

Claims (2)

  1. Patentansprüche ½ Navigationsverfahren für einen Fahrzeugverband, bei dem wenigstens eines der Fahrzeuge -als Beobachtungsfahrzeug ausgebildet ist, das mittels einer Radaranlage mit bewegter Antennenkeule, insbesondere Pulsdopplerradaranlage, Ziele ausmacht, bei dem weiterhin jedes Fahrzeug des Verbands mit einer autonomen Navigationsanlage zur Anzeige des Standorts versehen ist und bei dem von dem oder den Beobachtungsfahrzeugen zu den anderen Fahrzeugen: Daten übermittelt werden, die die Standorte der ermittelten Ziele enthalten, dadurch: gekennzeichnet, daß die von einem durch die Radarkeule eines Beobachtungsfahrzeugs erfaßten Fahrzeugedes Verbands zwn Beobachtungsfahrzeug zurückkommenden SignaAedazu benutzt werden, die relative Position des erfaßten Fahrzeugs zum Beobachtungsfahrzeug zu ermitteln und daß aus den Standortkoordinaten des Beobachtungsfahrzeugs und der relativen Position des erfaßten Fahrzeugs zum Beobachtullgsfahrzeug Daten gewonnen werden, die zur Korrektur der Anzeige der autonomen Navigationsanzeige des erfaßten Fahrzeugs benz werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge Transponder aufweisen, die bei Auftreffen von Radarsignalen ein mit einer Kennung versehenes Signal zu dem Beobachtungsfahrzeug übermitteln.
    Leerseite
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2827715A1 (de) * 1978-06-23 1980-01-10 Siemens Ag Verfahren zur automatischen ortung von flaechengebundenen fahrzeugen
DE3310111A1 (de) * 1982-07-23 1984-09-27 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Navigationsanlage fuer landfahrzeuge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2827715A1 (de) * 1978-06-23 1980-01-10 Siemens Ag Verfahren zur automatischen ortung von flaechengebundenen fahrzeugen
DE3310111A1 (de) * 1982-07-23 1984-09-27 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Navigationsanlage fuer landfahrzeuge

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