DE2157319A1 - Zusammenstoß-Verhütungseinrichtung - Google Patents

Description

B . *. «U ¹⁸·^ΝΟν· ¹⁹⁷¹

Patentanwälte
Dipl.lng.C.Waüaci.

Dipl. ing. G. Koch ^{13 525}

Dr. T. Haibach

8 München 2 2157319

Kaufingwstr.8Jel.24027Ö Sperry Rand Corporation, New York/üSA Zusammenstoß-Verhütungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammenstoß-Verhütungseinrichtung zur Lieferung von Hinweisen und Anzeigen für die Abschätzung von möglichen Manövern eines Fahrzeugs zur Vermeidung eines Zusammenstoßes mit sich gefährlich nähernden Fahrzeugen. Die Erfindung ist insbesondere für Schiffsfahrzeuge geeignet.

Hochfrequenz, und andere Hilfsmittel für die Schiffenavigation wurden in der Vergangenheit verwendet, um die Fähigkeit der Brückenwache zu erhöhen, möglich· Zusammenstöße zwischen Schiffefahrzeugen zu bestimmen. Radarsysteee und ähnliche Meßeinrichtungen wurden zur Bestimmung der störenden Schiffen entsprechenden Seitenwinkel- und Entfernungswerte verwendet. Die Erfassung kleiner Seitenwinkelwerte bei großen Entfernungen eignet sich an sich jedoch nicht für eine genaue gerätemäßige Ausführung, weil kleine Fehler in aufeinanderfolgenden Seitenwinkelablesungen die Genauigkeit der Vorhersage des nahesten Annäherungspunktes eines störenden Schiffes stark beeinträchtigen.

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Andere bekannte Zusammenstoß-Warntechniken verwendeten die Messung der Passierentfernung am nahesten Annäherungspunkt. Bei diesen Systemen wurden Radar-Anzeiger, Zeichenßufsätze und Auswertatische häufig verwendet. Fehler in den Aufzeichnungen können die Zuverlässigkeit dieser Verfahren jedoch schwerwiegend verschlechtern· Im allgemeinen kann eine Bedienungsperson die Daten von mehr als drei störenden Zielen nicht gleichzeitig aufzeichnen oder aus diesen den zugehörigen Gefahrengrad abschätzen. Halbautomatische Übertragung von Radardaten auf Zeichentisch» wurde versucht, die gerätemäßige Ausführung ist jedocb auxwendig. Außerdem W wurden sehr aufwendige, jedoch genauere jrisofcographische Aufzeichnungssysteme vorgeschlagen. Bei diesen photographischen Systemen können nur wenige Fehler durch die Bedienungsperson hervorgerufen werden«

Zusätzlich zu den oben erwähnten Nachteilen weisen Zusammenstoß-Verhütungssysteme, die den Parameter des nahesten Annäherungspunktes verwenden, einen weiteren Nachteil auf. Wenn das eigene Schiff den Steuerkurs ändert ₉ ändert sich die Zeit des' nahe β ten Annäherungspunktes vollständig und auf eine Weise, die schwierig sichtbar zu machen ist. Die ausschließliche Kenntnis der Koordinaten des zu einer Zeit K vorhergesagten nahesten Annäherungspunktes ermöglicht nicht die Voraussage des Steuerkurses oder der Steuerkurse des eigenen Schiffes, die einen Zusammenstoß ergeben können. Umgekehrt informiert die Kenntnis der Koordinaten eines zu einer Zeit vorausgesagten nahesten Annäherungspunktes das Führungspersonal des Schiffes nicht eindeutig, welcher Steuerkurs oder welche Steuerkurse vermieden werden müssen. Die Eigenschaft von auf dem Kriterium des nahesten Annäherungs-

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punktea (OPA) beruhenden Anzeigen ist tatsächlich derart, daß ea nur möglich ist, Daten über dem naheβten Annäherungspunkt vorherzusagen« die lediglich der Gefahr entlang de« Steuerkurses des Schiffes zu irgendeiner Zeit entsprechen, ohne- daß irgendeine Anzeige von Gefahren entlang eines neuen Steuerkursee gegeben wird, wie z. B. entlang eines Steuerkurses zur Vermeidung einer gegenwärtigen Gefahr. Die Darstellung der nahesten Annäherungspunkte für versucheweise ausgewählte Steuerkurse und Geschwindigkeiten wurde in der Vergangenheit bei- bestimmten Vorrichtungen dieser Art verwendet, diese Lösung ist jedoch zeitaufwendig, unvollständig und erfordert, daß die Bedienungsperson das Ergebnis vorhergehender Untersuchungen im Gedächtnis behält.

Typische Zusammenstoß-Warnsysteme der oben beschriebenen Art liefern keine vollständig genauen und kurzzeitig zur Verfügung stehenden Daten, die direkt zur zuverlässigen Abschätzung verwendbar sind, welches Manöver das eigene Schiff durchführen muß, um einen drohenden Zusammenstoß wirksam zu verhindern. Die Bedienungsperson des Schiffes muß bei Feststellung einer Zusammenatoßmögllchkelt verschiedene Regeln und Bestimmungen anwenden, wie z. B. die internationalen Seeatraßenregeln und die nationalen See- -Straßenregeln, die zur Verhinderung von Zusammenstößen herausgegeben wurden. Di· Steuerung·- und Segelregeln (Steering and Sailing Rules) müssen außerdem befolgt werden, wenn eine Zusammenstoßgefahr besteht. Es bleibt der Bedienungsperson des Schiffes nach der Warnung vor einem drohenden Zusammenstoß überlassen, eine schwierige Abwägung durchzuführen, welches Manöver das Schiff ausführen muß, um die Zusammenstoßgefahr zu beseitigen. Der erforderliche Raum für ein sicheres Manöver hängt von der Kenntnis vieler Fak-

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toren ab, vie ζ. B. der Kenntnis der Klasse» der Geschwindigkeit, dem Vorhaben und dem Steuerkurs eines störenden Schiffes. Widrige Wind- und Seezustände können einen Einfluß haben und fehlerhafte Manöver hervorrufen, die zu ei« nein Unglück führen, anstatt dieses zu vermeiden.

Bin Zusamrnenstoß-VerhUtungssysteta, das eine Vermeidung der oben erläuterten Nachteile anstrebt, verwendet den Parameter des vorausgesagten Zusamraenstoßpirnktes. Ein derartiges System ist in dem Patent ... (Patentanmeldung P21 55 1Α8·4) der gleichen Anmelderin beschrieben, bei dam die möglichen Zusammenstoßpunkte des eigenen Schiffes in bezug auf störende Schiffe dargestellt werden. Wie es in dieser Anmeldung weiter erläutert wurde, ist es anzustreben, einen vorgegebenen minimalen Abstand von den störenden Schiffen einzuhalten, wobei ein Kreis mit einem Radius, der gleich diesem vorgegebenen Abstand ist, und mit einem Mittelpunkt, der auf dem möglichen Zusammenstoßpunkt liegt, dargestellt werden kann. Die Bedienungsperson des Schiffes würde dieses Schiff dann so steuern, daß vermieden wird, daß der eigene Kurs irgendeinen dieser Kreise schneidet. Bs wurde jedoch festgestellt, daß das eigene Schiff bei Manövern zur Vermeidung dieser Kreise unter normalerweise auftretenden dynamischen Situationen störende Schiffe mit einem geringeren Abstand als dem vorgegebenen Abstand passieren konnte. Di· tatsächliche Paseierentfernung, die unter Verwendung dieser bekannten Darstellung erzielt wurde, kann klein genug sein, um eine Zusammenstoße!tuation auszuscheiden.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Abschätzung von Manövern eines Fahrzeuges zur Vermeidung von Zusammenstößen

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mit anderen Fahrzeugen umfaßt Meßeinrichtungen zur Lieferung von die Positionen und Geschwindigkeiten des Fahrzeuges und anderer Fahrzeuge darstellende! Signalen«auf diese Signale ansprechende Recheneinrichtungen zur Berechnung von Bereichen, die jeweils diesen anderen Fahrzeugen zugeordnet sind, -wobei sichergestellt wird, daß, worin diese Bereiche durch das Fahrzeug gemieden warden, dieses Fahrzeug die anderen Fahrzeuge für alle relativen Positionen und Geschwindigkeiten dieser Fahrzeuge nicht unter einem geringeren als einem·vorgegebenen Abstand passiert, und mit den Recheneinrichtungen gekoppelte Darstellungsvorrichtungen zur Darstellung der Bereiche, wodurch sich Anzeigen ergeben, um die Manöver des Fahrzeuges abzuschätzen und um Zusammenstöße mit den anderen Fahrzeugen zu vermeiden.

Der vorausgesagte Gefahrenbereich ist zweckmäßigerweise elliptisch geformt, wobei die Hauptachse der Ellipse alt den vorausgesagten Kurs des zugehörigen Fahrzeuges ausgerichtet ist·

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen*

Die Erfindung wird la folgenden anhand der Zeichnungen noch naher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Schirm eines Kathodenstrahlrohres, die bei der erfindungsgemäßen

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Darstellung verwendete Symbole zeigt;

Fig« 2 a, 2b, 2 c und 2 d geometrische Darstellungen zur Erläuterung der Betriebstheorie der Erfindung ;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Einrichtung.

Die ZusammenstoßverhütungS"' und Zusammenstoß-Abechätzeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung liefert eine synthetische Darstellung, die normalerweise mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohr-Anzeigers erzeugt wird und dazu bestimmt ist, dem Betrachter alle Informationen zu liefern, die zur Ausführung eines wirksamen Manövers benötigt wer «Jen, wenn sich eine Zusaminenstoßgefahr mit einem störenden Schiff ergibt. Di· in Fig. 1 gezeigte Darstellung ist beispielsweise eine X-Y-Dar·teilung, die die Position des eigenen Schiffes an der Stelle 1 am unteren Teil des Anzeigeschirms 2 darstellt· Ein Steuerkurs-Leuchtzeiger 3 ist normalerweise vertikal oder Über den Schirm 2 in der Darstellung gerichtet und wird mit Hilfe einer üblichen Steuerkurs-Leuchtzeiger schaltung so gebildet, daß er sich von der Stelle 1 in wesentlichen zur entgegengesetzten Seite des Schirmes 2 erstreckt. Der Steuerkurszeiger 3 stellt somit den zukünftigen Veg des eigenen Schiffes dar, wenn der Kurs des Schiffes nicht zu lindern ist.

Es erscheinen andere Anzeigen auf dem Schirm 2, die aus geraden Linien und Ellipsen geformt sind, die jeweils die Eigenschaften der Schiffe in der Umgebung des eigenen

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Schiffes darstellen; beispielsweise stellt das Ende 5 einer Linie k die derzeitige Position eines Zielschiffes 5 dar, da£ als Störend betrachtet werden kann. Die gerade Linie k zeigt den zukünftigen Weg des störenden 2üels en. Die am Ende des zukünftigen Weges k gebildete Ellipse 6 stellt einen Bereich einer vorausgesagten Gefahr dar, den das eigene Schiff 1. melden muß, damit sichergestellt let, daß es das störende Schiff 5 zumindest unter einem festgelegten Abstand in einer noch zu erläuternden Weise passiert. Es ist zu erkennen« daß der Steuerkurs des störenden Schiffes durch die Richtung der Linie k des zukünftigen Weges des Ziels dargestellt ist. Wenn das störende Ziel schneller als das eigene Schiff ist, können zwei Gefahrenbereiche auftreten, wie sie beispielsweise durch die Ellipsen 8 und 9 eines überholenden Schiffes dargestellt sind.

Es ist für den Fachmann auf dom Gebiet der Kathodenstrahlrohr-Darstellungstechnik verständlich, daß irgendeine von vielen gut bekannten Möglichkeiten zur Aufzeichnung von' Symbolen auf der Stirnfläche 2 des Kathodenstrahlröhre« verwendet werden kann. Xm Rahmen der Erfindung kann eine P-AbIenkung oder Rasterablenkung des Elektronenstrahls verwendet werden, wobei jedes Symbol durch Intensivierung des Elektronenstrahls gezeichnet wird, während dieser über die Stelle des Symboles abgelenkt wird» Es ist für den Fachmann verständlich, daß die Symbole durch gut bekannte Mittel während der Rückführ- oder Rücklaufzeit zwischen jeder derartigen Elektronenstrahlablenkung gezeichnet werden können, beispielsweise durch eine oder eine Reih· von Ablenkungen des intensivierten Elektronenstrahls während der Rückführzeit in einem Raster-Abtastsystem. Derartige Ver-

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fahren sind in der Technik gut bekannt, ebenso wie Verfahren, bei denen die reguläre Polar- oder Rasterabtastung oder Ablenkung des intensivierten Elektronenstrahls nicht verwendet wird. Bei derartigen Einrichtungen werden Symbole durch Bildung einer programmierten Reihe von Ablenktakten zur Bildung eines Symbols erzeugt. Die in Fig. 1 gezeigte Darstellung zeigt, wie Schiffe erscheinen, renn sie sich unter verschiedenen Winkeln und Geschwindigkeiten nähern.

^ Die zur Erzeugung der Darstellung nach Fig. 1 zu verwendenden Grundgedanken und Prinzipien werden aus den Figuren 2 a bis 2 d verständlich, in denen geometrische Darstellungen gezeigt sind, die zur Erläuterung der erfin-. dungsgem&ßen Betriebstheorie zweckmäßig sind. Zn Fig. 2 a werden die Punkte D.., D₂, D„ und Dr entlang des Geschwindigkeitsvektors des Ziels berechnet, wobei diese Punkte die ausgewählte vorgegebene Passierentfernung ergeben, wenn das Schiff diese Punkte mit der derzeitigen Geschwindigkeit ansteuern soll« Diese Punkte definieren dann die Begrenzungen von vorausgesagten Gefahrenbereichen, die dem Ziel zugeordnet sind, wie es durch die gestrichelten Flächen dargestellt ist. Für ein Ziel, das schneller als

fc das eigene Schiff ist, ergeben sich im allgemeinen zwei Gefahrenbereiche. Die Abmessung des Gefahrenbereichs senkrecht zum Vektor des 'Ziels wird nur dann wichtig, wenn das eigene Schiff versucht, parallel zum Ziel zu fahren. Entsprechend 1st die Abmessung des Gefahrenbereiches auf jeder Seite des Zielvektors auf die ausgewählte Passierentfernung eingestellt. Bin zweckmäßiger umriß für den Gefahrenbereich ist die Form einer Ellipse. Der kleinere

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Durchmesser der Ellipse ist entsprechend so gewählt, daß er der doppelten ausgewählten Passierentfernung entspricht, wobei der größere Durchmesser für dio eine Ellipse D₂ - D₁ ist und der größere Durchmesser für die andere Ellipse Dk - D- ist· Zur Festlegung eines Gefahrenbereiches müssen die Größen D₁, D₂, D- und D^ bestimmt werden. Für ein störendes Schiff, das langsamer als das eigene Schiff ist, ist nur eine Gefahrenzone gegeben, und daher müssen für ein langsameres gefährliches Schiff lediglich D₁ und D₂ be« stimmt werden. Im folgenden ist eine Ableitung der erforderlichen Gleichungen gegeben.

Veil die Paseierentfernung zweckmäßigerweise in einen Relativraum und der Gefahrenbereich in einem tatsächlichem Raun definiert ist, wird «in beiden Räumen gemeinsames Ach- «ensystem gewählt« Fig· 2 b erläutert das bei der Ableitung der Gleichungen verwendete Achsensystern, wobei die Ü-Achse parallel zur Richtung «wischen dem eigenen Schiff und dem berechneten »tSrenden Schiff ist, und wöbet die V-Achse senkrecht zur Ü-Achse steht.

Did Ziel-Daten werden in bezug auf einen Koordinaten-Bezugsrahmen verfolgt und eingeebnet, wobei sich die Y-Achse in der Nordrichtung und die X-Achse in der Ostrichtung befindet. X- und Y- sind Ziel-Positionen relativ zum eigenen Schiff, und X— und Y_ sind die Ost- und Nordgeschwindigkeiten des Ziels relativ zur Erde.

Xn den Figuren 2 b und 2 c ist die Relativgeechwindlgkeit V_REL definiert als:

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wobei die V-Verte die Gesehwindigkeits-Umrißlinien darstellen und wobei V_ die Geschwindigkeit des eigenen Schiffes und V die Geschwindigkeit des Ziels ist. Xn Vektor-Sehreibweise ergibt sieht

wobei u und w Einheits-Vektoren in den U- und W-Richtungen sind und wobei V_B. W_c und U_n., W- jeweils die Geschwindig-

»B a ix
keitskoaponenten des eigenen und des Zielschiffes sind· So Bit ist:

Die vorgegebene Passlerentfernung B^ wird nun auf die GeschwindigkeltskoBponenten bezogen. Ss ist aus Fig. 2 c verständlich» daßι

tan β_ριρτ « 2 » K (3)

^REL 2 2,1/2

Ferner ergibt sich aus der Gleichung (2):

V - V S T

U und ¥_ sind die Richtungskomponenten des eigenen Schif-

S ^& fee, die die gewünschte Paseierentfernung R^ ergeben· Hit

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den aus den Radardaten de· Sys teas gewonnen Größen TX₇ und önnen die Größen V₃ und ¥_g für die Gleichungen (3) un gewonnen verden.

Entsprechend wird die Gleichung (h) umgestellt, üb

W_s * ¥_T + K (U₅ - Ü_T) (5)

zu gewinnen· Be ist jedoch:

V-V-V . <*>

Eine Zusammenfassung der Gleichungen (5) und (6) ergibt»

oder:

Og² + 2K (W_T - KÜ_T) Ug + (¥_T - KÜ_T)

oder:

. -κ(ν_τ-κυ_τ) ♦ /(κ² * I)V₈ ² « (ν_τ-ιώ_τ)²7 ^1/2

^S (K² ♦ 1)

Die Gleichungen (5) und (7) definieren somit die Rieh· tung, die das eigene Schiff einnehmen muß, um die gewünschte Passierentfernung Rj. zu erreichen.

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Di· Gefahrenbereiche sind durch die Abstände definiert ₉ die von dem Ziel zu den Endpunkten D-j, D2» D« uad D^ der Gefahrenbereiche gemessen sind, wie es weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 a beschrieben wurde. Zur Definition dieser Abstände kann auf die Fig. 2 d Bezug genommen werden.

Aus dem Sinussatz ergibt eich: ^R0 D

sin (Θ + Α) sin θ oder»

V_s R₀ ein β

„I III

sin θ cos A + Vg sin A cos θ

oder t

^RO^¥S

D-- — (8)

Vg cos A+U_s sin A

Aus der Geometrie der Figuren 2 b und 2 c ergibt sich;

χ γ _ ν γ

-4 a T ¹T ¹T ^ΛΤ

sin A a =—

»Ο ^VT

und

cos A

^R0 ^VT

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wobei X-, X-,_s Υ— und Υ_ vie oben definiert sind und damit«

i—± ist. (10)

Gleichung (8) kann somit geschrieben werden al»ι

Die Gleichungen (3), (5), (7), (9), (ΙΟ) und (ii) ergeben die D-Werte, die zur Definition der Gefahrenbereiche erforderlich sind.

Die Größen R_Q, V«, X_» X₁- und Y- werden aus den Radar-Daten gewonnen, während die gewünschte minimale Passierentfernung Rw von der Bedienungsperson des Schiffes in das System eingegeben wird. Die Größe der Eigengeschwindigkeit Vg des eigenen Schiffes wird aus dem Geschwindigkeits-Log des Schiffes gewonnen.

Die Gleichungen (9) und (lO) liefern die Werte W₇ und U_ durch Einsetzen von X—, Y-,, X., Y-, und R₀ in diese Gleichungen, und die Gleichung (3) liefert die Werte von K durch Einsetzen von R_Q und R_M in diese Gleichung. Die Gleichung (7) liefert die Werte von ü_g~durch Einsetzen

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von Ut, W , K und V_g in diese Gleichung, während die Gleichung. (5) die entsprechenden Werte von W_ durch Einsetzen von U_T, ¥_T, K und U_g in diese Gleichung ergibt. Die Gleichung (11) ergibt dann die erforderlichen Werte von D durch

• . · β Einsetzen von R_Q, V_, Ug, Wg, IL und W^ in diese Gleichung.

Es ist zu erkennen, daß diese Gleichungen zwei Quadratwurzeln umfassen« Die beiden Quadratwurzeln ergeben vier Lösungen, die im allgemeinen für ein Ziel erforderlich sind, das schneller als das eigene Schiff ist.. Feraliegen- ^ de Lesungen können dadurch vermieden werden, daß die einzelnen Situationen wie folgt untersucht werden:

Wie das weiter oben erläutert wurde, sind die Gefahr«- bereiche durch die vier Positionen O₁, D₂, D„ und O^ entlang des Kurses des Ziels definiert. D. ist die am näch-. «ten zum Ziel liegende Position, D₂ ist die zweitnahest·, D~ die nach D- am nächsten liegende Position und Dj, ist die am weitesten entfernt liegende Position. Entweder ist D. oder D- vorhanden, oder es ist D₁ bis Dr gegeben, oder es existiert keine dieser Positionen. Andere Kombinationen sind nicht möglich.

Aufgrund der zwei Quadratwurzeln in den Gleichungen (3) und (7) würde eine Lösung in geschlossener Form zur Erzielung einer Gleichung eine Gleichung vierter Ordnung ergeben· Ganz gleich, ob diese Gleichung vierter Ordnung gelöst werden soll, oder ob der obenstebende Satz von simultanen Gleichungen gelöst werden soll, ist es erforderlich, Fremdlösungen, wie Z₄ B. Lösungen mit negativen Zeiten

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und imaginäre Lösungen auszuscheiden, die möglich sind·

Nachstehend wird ein Verfahren angegeben, mit dem es möglich ist festzustellen, welche Lösungen gültige Lösungen sind· Venn R₀ größer ist als R„, ergeben sich zwei Werte von K aus der Gleichung (3). Der Fall, bei dem R_Q gleich oder kleiner als Rw 1st, wird weiter unten diskutiert· Der Wert der Größe unter der Wurzel von Gleichung (7) wird für das Vorzeichen für jedes der Werte von K un- ; teraucht, die aus Gleichung (3) gefunden werden· Wenn die Größe unter der Wurzel sich als negativ herausstellt, dürfte der entsprechende U^-Wert aus der Gleichung (7)

® · ungültig sein. Für jeden Wert von tr_g, der als ungültig bestimmt ist, ist das sieh ergebende D, das aus diesem

ungültigen U_g berechnet ist, eine Fremdlösung· Wenn alle D-Werte fortfallen, bedeutet dies, daß kein Zusammenstoß-Gefahrenbereich für dieses störende Schiff besteht. Nachdem dieser Test an der Wurzel von Gleichung (7) durchgeführt wurde, können weiterhin vier mögliche Lösungen für D vorhanden sein, die gültig oder ungültig sein können. Zur Ausscheidung der verbleibenden Fremdlösungen wird ein Test an Ug - U_T durchgeführt. Wenn U_g - ύ_χ größer als Null ist, ist das sich ergebende D eine gültige Lösung. Wenn

Ug - U- kleiner oder gleich Null ist, ist das zugehörige D eine Fremdlösung·

Nach der Feststellung, welche der D-Werte gültige Lösungen sind, werden die gültigen D=Werte in einer anwach- , βenden numerischen Reihenfolge angeordnet· Die kleinste Lösung, d· h· die am wenigsten positive oder die am stärksten negative Lösung der D-Werte wird als D^ definiert.

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D„, D« und Dj. werden βο festgelegt, daß sie die nächsten drei- aufeinanderfolgenden größeren Lösungen sind, die auf D. folgen.

Im allgemeinen existieren für Ziele, die langsamer als das eigene Schiff sind, D₁ und D₂, wodurch sich ein Gefahrenbereich ergibt* Venn das eigene Schiff D₂ ansteuert» fährt es sicher vor dem Zielschiff unter der vorgegebenen Passier-Bntfernung vorbei. Zn gleicher Weise, fährt das eigene Schiff hinter diesen Ziel in sicherem Abstand vorbei, wenn es D, ansteuert. Auf ähnliche Weise existier ren ie allgemeinen für Ziele, die schneller als das eigene Schiff sind, alle vier D-Werte,und alle D-Werte sind gül-. tige Unter dieser Bedingung existieren im allgemeinen zwei Gefahrenbereichej wobei D₁ und D» den ersten Bereich und D« und Ou den zweiten Bereich definieren. Wenn das eigene Schiff Djl oder D₁ ansteuert, fährt es sicher hinter dem Ziel in der vorgegebenen Passier-Entfernung vorbei, und wenn das eigene Schiff D₂ oder D- ansteuert, fährt es sicher vor dem störenden Schiff vorbei. Die obigen Be« rechnungen zur Erzielung der Werte von D stellen sicher, daß das eigene Schiff nicht näher an dem Ziel vorbeifährt, als es durch die gewünschte Passier-Entfernung zu irgendeine« Zeitpunkt bestimmt ist, wenn das eigene Schiff eine der D-Positionen ansteuert oder allgemein die durch die D-Werte definierten Gefahrenbereiche meidet.

Mit D-Wertenj die wie oben erläutert definiert und abgeleitet wurden, werden elliptische Gefahrenbereiche mit Hilfe üblicher Techniken dargestellt, die weiter unten erläutert werden. D₁ und D₂ definieren die Endpunkte

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BAD ORfQlNAL

der Hauptachse einer der Ellipsen, während D«j und D^ die **auptachee der-anderen Ellip«· definieren, die den Ziel zugeordnet ist· Die kleineren Achsen beider Ellipsen wer* den auf 2IL. au· welter oben erläuterten Gründen eingestellt. Die Hauptachsen der Ellipsen sind mit dem Weg des Zieles ausgerichtet, wobei dieser Weg so berechnet wird, daß er aus Zweckmäßigkeit»gründen und zur Erzielung einer klaren Darstellung am Mittelpunkt der Ellipse endet·

Es ist verständlich, daß, wenn das Schiff diese elliptischen Gefahrenbereiche meidet, zumindest eine vorgegebene minimale Passier-Entfernung in bezug auf alle Zusammenstoß«· gefahren in der Umgebung des eigenen Schiffes erzielt wird«

Obwohl das vorstehende Ausführungsbeispiel in For» von elliptischen Gefahrenbereichen beschrieben wurde, ist es verständlich, daß viele andere langgestreckte geometrische Kurven für denselben Zweck verwendet werden können, wobei

i -

die Enden der Längsachsen der Kurven durch die D-Werte auf eine Weise definiert werden, die der oben beschriebenen ähnlich ist, und wobei die Seitenachsen dieser Kurven auf 2Rj, aus weiter oben erläuterten Gründen eingestellt werden« Alternativ kann ein kontrastierendes gefärbtes Liniensegment, das zwischen den D-Werten dargestellt wird, sur Definition der Gefahrenbereiche verwendet werden·

Es sei bemerkt, daß für bestimmte dynamische Situationen von Zielschiffen in bezug auf das eigene Schiff anomale mathematische Situationen in den oben angegebenen Gleichungen auftreten können· Beispielsweise nähern sich, wenn die Geschwindigkeit des Ziels beinahe Null ist, der Zähler und

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·:■ ϊ

Ν·ηηβΓ der Gleichung (11) beide an Null an, und damit wird die Berechnung der D-Verte mathematisch unbestimmt. Außer·* dem wird, venn das- Zielschiff näher an dem eigenen Schiff ist als die vorgegebene Passierentferaung JL,_t der Nenner der Gleichung (3) imaginär. Zusätzlich ist, wenn das Ziel sioh im wesentlichen auf einer direkten Linie zur Position des eigenen Schiffes befindet, d. h« wenn der Geschwindigkeit β vektor des Ziels entlang der Sichtlinie zwischen dem eigenen Schiff und dem Ziel ausgerichtet ist, die oben an· gegebene mathematische Theorie in bezug auf die Definition der D-Verte an den Punkten, an denen.das eigene Schiff den W Zielvektor kreuzen kann, nicht anwendbar. FQr diese Situation werden die oben angegebenen Gleichungen einen D-Wert an der Position des eigenen Schiffes ergeben· Unter diesen verschiedenen anomalen Situationen hat es sich herausgestellt, daß die Berechnung eines vorausgesagten Zusammen» stoßpunktes derart, wie sie in dem Patent ··· (deutsche Patentanmeldung P2155 3.48Λ) der gleichen Anmelderin geeignet ist« um die Gefahrenbereiche zu definieren.

Bei der gerätemäßigen Ausführung der Lösung der obigen Gleichungen aus der Geometrie der Figuren 2 a bis 2 d 1st es verständlich, daß eine Vielzahl von Arten von bekannten Meß«, Rechner« und Symbolerzeugungs-Sinrichtungen erfolgreich angewendet werden kann» Aus einer Betrachtung der vorstehenden Untersuchung ist es ersichtlich, daß die Lösung .der hierdurch erzeugten Gleichungen auf verschiedene bekannte Verfahren durchgeführt werden kann, und zwar unter Einschluß der Verwendung einer zusammenwirkenden Anordnung von bekannten Analog- oder Digital-Datenverarbeitungs* oder Berechnungeschaltungen. Beispielsweise umfassen die ver-

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sehledenen Gleichungen einfach· ari thine ti β oh· Vorgänge, vie z. B. Addition, Subtraktion, Multiplikation, Quadrierung und Ziehen von Quadratwurseln· Viele Beispiel· von sowohl Analog- als auch Digital-Rechnerelementen stehen in der Technik iur Durchführung derartiger Berechnungen sur Verfügung, und ·· ist gut bekannt, daß sie in einfacher V·!·· in Busammenwirkender Beziehung sur Erzielung der gewttnsoh-ΐ·η Ergebnisse zusammengesohaltet werden können· Ss let weiterhin ersichtlich, daß ein üblicher Allzweck-Digltalod«r Analogrechner für diesen Zweck verwendet werden kann· Bs liegt offensichtlich im üblichen Fachkönnen von Digital -Rechner·» Programmier era, die oben erläuterten Gleichungen und Entsoheidungslogik zu verarbeiten, Flußdiagramme aufzustellen und die letzteren in Rechner-Routinen und SubRoutinen zur Lösung dieser Gleichungen susammen alt einer kompatiblen R*chnerspräche umzusetzen, um Eingangsdaten und Instruktionen ku verarbeiten, um Ausgange Bu liefern, die direkt sur Anwendung in einer üblichen Kathodenstrahl* rohr-Darstellung brauchbar sind»

Flg. 3 eeigt eine mögliche gerätemäßig· Ausführung zur Ausführung der Erfindung, die die neuartige Manöver« AbsehKtBdaretellungsvorrlohtung 20 einschließt. Das System verwendet Daten, die von einem üblichen Azlmut-Abtast-Im* puiaradarsystem 21 der weithin bei Schifferadar-Anwendungen verwendeten Art abgeleitet werden« die eine richtungsempfindliche ABimut-Abtastantenne 21a verwendet. Bei der Erfindung können die Azimut- oder Seltenwinkeldaten und die Entfernungsdaten das erfaßten Ziels der Radarantenne in üblicher Weise zur Erzeugung einer P- oder Panoramadaret ellung auf dem Schirm einer Darβtellungsvorrichtung

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BAD ORIGINAL

verwendet werden· Somit werden, wenn die Darstellungsvorrichtung 22 eine zentrierte F<"Darsteilung ist, all© Ziele in der Umgebung des Radare 2V periodisch auf dem Schirm der Darstellungsvorrichtung 22 intensiviert« Das Ziel 22a stellt ein derartiges Ziel dar, während die Lage des eigenen Schiffes bei t dargestellt ist» Zusätzlich© Ziele erscheinen ic: allgemeinen auf der Darstellung 22, zusammen mit Reflexionen von festen Hindernissen unter Einschluß von Landmaasen, wenn derartige Hindernisse vorhanden sindo , Varianten der .regulären P-Darstellung können verwendet wer-

den, beispielsweise eine P-Darstellung versetzter Art und P andere· Weiterhin können bestimmte Charakteristiken der Bilder, wie z» E, des Bildes des Ziels 22a modifiziert ■ werden, um eine schnelle Erkennung der Bilder zu verbessern, die gefährliche Ziele darstellen, wie es üblicher« weise bei Zuearasisenstoß-Varndarstölluagen durchgeführt wird« Die einfache P«Darstellung ist jedoch durch ihre Eigenart eine Zusammenstoß-Varadar β teilung und wird deshalb in Fig* 3 als repräsentativ für bekannte. ZusammenstpU^Warn« oder ZusaBmenstoßoAbschätzdarstellungen. allgemein verwendet»

Vie es erwähnt wurde, erscheinen häufig mehrere Ziele auf der Darstellung 22, wobei Jedes Ziel eine größere oder ^ kleinere Gefahrencharakteristik in bezug auf das eigene Schiff 1 aufweist« Die Bedienungspereon des eigenen Schiffes 1 wählt störendeZiele zur Untersuchung dadurch aus, daß sie sie in das noch zu beschreibende Zusammenstoß-Verhütungesystem einführt» Alternativ kennen alle auf der Darstellung 22 erscheinenden Ziele ©ingefütort werden, vorausgesetzt, daß das System eine ausreichende Kapazität aufweist.

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BAD OWGINAL

Die Einführung der Koordinaten dee ausgewählten Ziele wird dadurch durchgeführt, daß ein üblicher lichtempfindlicher Aufnehmer 23 oder "Lichtstift¹¹ oder anderer Wandler über die Stelle dee auegewählten Zielbilde* gesetzt wird. Bin derartiges Aufnehmerelement sowie dessen Verwendung 1st in dem US-Patent 3 182 320 beschrieben. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Zielbild zum nächstenaal intensiviert wird, wird ein elektrischer Impuls über eine Leitung 2k an ein Zielverfolgung*- und -euchsystem 25 Übertragen, wobei dieses System außerdem Synchronieier- und andere Signale über Lei* tungen 26 von der Radareinheit 21 empfängt«

Das ZielVerfolgungen und tauchsystem 25 ist ebenso wie die Radareinheit 21 nicht notwendigerweise ein neu·, artiger Tell dee Systeme, da geeignete Einrichtungen ear Durchführung ihrer Funktion in der bekannten Technik vorhanden sind. Zielverfolgung·- und -suchsysterne stellen eine allgemeine Klasse von Einrichtungen dar, die als Einrichtungen zur Verfolgung gruppierter oder periodisch unterbrochener Daten bekannt sind, und ihre theoretische Grundlage ist in der Literatur·teile "Electronic Time Measurements", Band 20, der Radiation Laboratory Series, Abschnitt 9.8, Seite 378 ff·, von V· B. Jones und R. I. HuIsizer, erläutert. Praktische Aueführungeformen dieser Einrichtungen, die in analoger oder digitaler Technik ausgeführt sein können, sind in verschiedenen US-Patenten, wie z. B. den US-Patenten 2 849 707» 2 9kk 253 und 3 06k 250 beschrieben.

Entsprechend der üblichen Praxis wurden Vorrichtungen, wie der optische Aufnehmer 23 dazu verwendet, ein ausgewähltes, auf einem P- oder· anderen Kathodenstrahl*·Anzeiger

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erscheinendes Ziel charakterisierende Koordinaten-Daten in den Speicher einer Zielverfolgungs- und Such-Vorrichtung, wie z. B. die Vorrichtung 25 einzuführen, in der die rechtwinkligen oder Polar-Koordinaten gespeichert werden können. Eine automatische, in üblicher Weise durch die Vorrichtung 25 durchgeführte Anbindung an Signale, die direkt über die Leitung 26 von dem Empfänger der Radareinheit 21 zu der Zeit empfangen werden, ZU der die Antenne 21a das nächsteinal über das ausgewählte. Ziel abgelenkt wird, korrigiert automatisch die gespeicherten Positionsdaten des ausgewählten Ziels nach der anfänglichen Einführung, und zwar so lange, bis der Betrieb manuell ■ unterbrochen wird. Somit können beispielsweise die Koordinaten X und Y und die Geschwindigkeiten X und Y für irgendein derartiges Ziel gespeichert werden. Die Einführung eines neuen oder nächstgefährlichen Zieles erzeugt einen zweiten Satz von X, Y, X und Y-Daten zur Speiche· rung innerhalb der Zielverfolgungs« und -suchvorrichtung 25 für ein neu ausgewähltes Ziel. Derartige gespeicherte X, Y₉ X und Y-Daten können nach Wunsch der Bedienungsperson auf diese Weise für eine Vielzahl von störenden Schiffen gespeichert werden, um auf Anforderung, beispielsweise auf einer Zeitteilungs-Basis über die Leitung 27 zum Rechner 28 geliefert zu werden» Wie es weiter oben erwähnt

" wurde, kann die Zielverfolgungs- und -suchvorrichtung entweder von analoger oder digitaler Art sein und kann, falls erforderlich, in Üblicher Weise mit geeigneten Analog-Digital- oder Digital-Analog-Wandlern als Zwischen« elementen zwischen-verschiedenen Bauteilen des Systems,, beispielsweise zwischen der Vorrichtung 25 und dem Rechner 28 versehen sein. Ee ist verständlich, daß die Ziel«

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Verfolgung»- und Suchvorrichtung 25 in der Praxis eine Art von Rechnervorrichtung selbst ist* die arithmetische Funktionen» wie z. B, Dlff©rentation und Speicherung von Daten durchführt· Es 1st daher verständlich, daß ihre Funktion entweder in einer getrennten Einheit, wie z. B. in der getrennten Vorrichtung 25 durchgeführt werden kann» oder daß die arithmetischen und Spelchervorgäng® dieser Vorrichtung duroh jeweilige in dem Rechner 28 vorhandene arithmetische und Speicher-Elemente durchgeführt werden können. Die letz* teren Elemente können andere Systemfunktionen in üblicher Weise auf einer Zeitteilungsbasis durchführen.

In Fig* 1 ist zu erkennen, daß der Rechner 28 ver* βchiedene Berechnungen durchführen muß« um die Manöver* Abschätzsymbole auf dem Anzeiger 20 nach Fig· 3 zu erzeu* gen, und daß die gespeicherten X» und Y-Koordinaten der verschiedenen Ziele in einfacher Weise in der Zielverfoli» gungs* und -sucheinheit 25 zur Verfügung stehen. Da die Bewegungen jedes der Schiffe in der Umgebung des eigenen Schiffes verglichen mit den Geschwindigkeiten eelbst der einfachsten Rechner relativ langsam sind, ist zu erkennnen, daß es nicht erforderlich ist, alle Daten im Echtheit-Betrieb zu berechnen, und daß daher zweckmäßigerweise die Gefahrendaten lediglich gespeichert und periodisch durch die Zielverfolgungs- und -suchvorrichtung 25 erneuert werden» Somit ergibt sich nur ein geringer Unterschied zwischen den tatsächlichen X- und Y-Koordlnaten eines bestimmten Ziels und den entsprechenden gespeicherten X-und. Y-Koordlnaten, die durch den Rechner 28 von .der Zielverfolgung- und -suchvorrichtung 25 abgeleitet werden. Bs ist außerdem verständlich, daß eine Vielzahl von Sym-

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bolen, vie je. B. das aus den Elementen k_t 5 und 6 nach Fig. 1 bestehende Symbol, in einfacher Weise auf einer Zeitteilungen oder Multiplex-Basis erzeugt werden können, und zwar unter Verwendung von einfachen Zeitteilungs-Techniken, die in der Analog- und Digital-Rechner-Technik gut bekannt sind«

Bei spezieller Betrachtung des Rechners 28 und der Darstellung 20 zur Erzeugung eines zusammengesetzten, aus den Elementen 4, 5 und 6 bestehenden Symbole ist es zu erkennen, daß die X» und Y-Koordinaten des Punktes 5 in Fig* im wesentlichen die derzeitigen rechtwinkligen Koordinaten eines Ziels oder eines gefährlichen Schiffes darstellen. In folgenden ist es verständlich, daß die Diskussion der Stelle 5 und der Koordinaten-Charakteristika anderer Elemente des Symbols genausogut auf die gleiche Weise durchgeführt werden könnte, wenn P, ©-Koordinaten in dem erläuterten System tatsächlich verwendet würden·

Es ist offensichtlich, daß der Rechner 28 derart programmiert werden kann, daß er periodisch von der Zielverfolgung»- und -suchvorrichtung 25 die X- und Y-Koordinaten der in Fig. 1 gezeigten Stelle 5 ableitet und mit Hilfe gut bekannter Einrichtungen Koordinatsnwerte als Steuersignale über Leitungen 29 zur Darstellungsvorrichtung 20 liefert, und daß somit dor Kathodenstrahl momentan inten» siviert wird, um einen hellen Fleck am Punkt 5 der Darstellung 20 zu erzeugen.

Es ist erforderlich, die iron dem Oeeehwindigkeits-Log des eigenen Schiffes über di© Leitung hl gelieferte Eigen-

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geschwindigkeit und den von dem Kreiselkompaß des Schiffes über eine Leitung 40'zugeführten Steuerkurs zu verwenden» um die Nord» und Ost-Geschwindigkeiten der störenden Schiffe in bezug auf die Erde zu gewinnen· Dies-kann in dem Rechner 28 zweckmäßigerwaise dadurch erreicht werden, daß die relativen Nord- und Ost-Geschwindigkeiten des störenden Schiffes unter Verwendung des Steuerkurses des eigenen Schiffes aufgelöst werden, worauf die Ost- und Nord-Geschwindigkeiten des eigenen Schiffes abgezogen werden, um die Nord- und Ost-Geschwindigkeiten dee störenden Schiffes relativ zur Erde zu gewinnen. Die Geschwindigkeit des eigenen Schiffes steht an der Leitung 41 zur Verfügung, während der Steuerkurs des eigenen Schiffes an der Leitung kO zur Verfügung steht· Bin alternatives Verfahren besteht in der Übertragung der Geschwindigkeit und des Steuerkurses des eigenen Schiffes über eine nicht gezeigte Leitung an dl· Zielverfolgungs- und -suchvorrichtung 25 und zu den Nord- und Ost-Auflösungen und -Subtraktionen in dieser Vorrichtung«

Vie es weiter oben erläutert wurde, spricht der Rechner 28 auf die Ziel-Positions- und Geschwlndigkeitsdaten ' an, die von der Zielverfolgungs- und -suchvorrichtung 25 an der Leitung 27 geliefert werden« Zusätzlich spricht der Rechner auf ein Signal an der Leitung 39 an, das die gewünschte vorgegebene Passier-Sntfernung R«, darstellt· Diese Größe wird von der Bedienungsperson des Schiffes In den Rechner eingegeben. - Der Rechner 28 spricht außerdem auf die über die Leitung k1 zugeführte Geschwindigkeit des Schiffes von dem Geschwindigkeitβ-Log und den der Leitung kO zugeführten und von dem Kreiselkömpaß des Schiffes ab-

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geleiteten Steuerkurβ des eigenen Sohiffee an» Xn Abhängig« keit von den Eingängen an den Leitungen 27» 39» 40 und 41

/βϋΐβ

und auf'der oben erläuterten Art ähnliche Art 1st der Rechner 28 derart programmiert, daß er die Koordinaten der End·* punkte der großen und kleinen Achsen der Ellipse 6 sowie den Mittelpunkt dieser Ellipse liefert<> Übliche Verfahren, die denen in den US-Patent 3 476 974 beschriebenen ähnlich sind, können zur Erzeugung der Koordinatensignale verwendet werden, die zur Erzeugung der Ellipse erforderlich sind.· Diese von dem Rechner über die Leitungen 29 an die Darstellungsvorriehtung 20 gelieferten Signale bewirken, daß der Kathodenstrahl intensiviert wird, wodurch die Ellipse 6 auf der Darstellung 20 in einem Symbol-Erzeugungsverfahren gebildet wird, das ähnlich dem Verfahren ist, das in dem deutschen Patent .., (deuteoh· Patentanmeldung P21 55 lW j der gleichen Annelderin besehrieben ist. Mit den Koordinaten des Punktes 5 und den berechneten Koordinaten des Mittelpunktes der Ellipse 6 kann die Linie 4 zwischen diesen Punkten wie weiter oben erläutert gezeichnet werden, und zwar auf eine Art und Weise, die der ähnlich 1st, die in dem oben genannten deutsehen Patent und beispielsweise in den US-Patenten 2 4θ6 858, 3 525 802» 3 394 367 und 3 289 195 beschrieben ist.

Die Symbole, wie z. B. die Markierung 1 des eigenem Schiffes und die Markierung 3 des eigenen Kurses können < durch Techniken erzeugt werden» die in der Technik gut bekannt sind und denen entsprechen, die in dem oben genann- * ten deutschen Patent oder beispielsweise in den US-Patenten 3 164 822, 3 164 823 und 3 283 317 beschrieben sind.

Es ist verständlich, daß eine Vielzahl von rechner-

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gesteuerten Kathodenetrahlrohr-DarStellungen bekannt Ist», und daß diese Darstellungen zur Ausführung der Erfindung angepaßt werden können. Eine derartige Darstellung ist in dem US-Patent 3 519 977 insbesondere in bezug auf Spalte k_t Zeilen 57 bis 60, beschrieben. Alternativ kann eine Anordnung ähnlich der Üblichen rechnergesteuerten Kathodenstrahlrohr-Datenausgabedarstellung zur Ausführung der Erfindung verwendet werden· B«i einer derartigen Anordnung liefert der Zentral«Rechner Daten an den Ausgaberechner, . der_: seiner* s«its die Signale zur Erzeugung von Symbolen auf der züge« hörigen K&thodenstrahlrohr-Darateilung liefert. Alternativ kann die in den oben genannten deuteoben Patent beschriebe« ne Anordnung entsprechend der Lehren der vorliegenden Erfindung angepaßt werden, um das vorliegende Zusammenstoß» Verhütungssystem gerätemäßig auszuführen.

Es ist nunmehr verständlich, daß das oben beschriebene Darstellungsformatt wie ee in Fig· 1 gezeigt 1st, in ein« fächer Weise interpretierbare Hinweise und Anzeigen für die Abschätzung von Manövern zur Vermeidung von Zusammen*· stoßen liefert· In einer mit sich bewegenden Schiffen überfüllten Umgebung, wie z· B. in einem Hafen, liefern die vorausgesagten Ziel-Wege mit den zugehörigen elliptischen Gefahrenbereichen, die an den Enden der Wege zentriert sind, wobei die Hauptachsen der Ellipsen mit dem Weg aus«· gerichtet sind, eine besonders gut ablesbare Darstellung, wobei die verschiedenen Ellipsen eindeutig ihren jeweiligen Zielen zugeordnet sind·

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung weiterhin verständlieh, daß die Berechnungen derart ausgeführt werden

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daß die in Fig. 1 gezeigte Darstellung unabhängig vom Steuerkure des eigenen Schiffes ist· Entsprechend dreht eich bei einer Seitenwlnkeländerung des eigenen Schiffes ohne Geschwindigkeitsänderung dio Kurslinie 3 entsprechend, die den Zielen zugeordneten Hinweismarken drehen eich jedoch nicht. Dies Verfahren liefert nicht nur eine in einfacher Weise interpretierbare Darstellung, sondern erleichtert auch die Verfolgung und Einebnung von Zieldaten· Nach einem Manöver des eigenen Schiffes kann die Darstellung mit Hilfe nicht gezeigter Vorrichtungen zurückgestellt werden, so daß die Kurslinie 3 des eigenen Schiffes wiederum nach oben ausgerichtet ist.

Ee ist zu erkennen, daß die linienförmige Spur k und das elliptische Symbol 6 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig gezeichnet werden kann, wenn dies erwünscht ist· Bin Zweistrahl-Kathodenstrahlrohr ermöglicht unter Verwendung entsprechender Sätze von elektrostatischen Ablenkelektroden für jeden Elektronenstrahl die Zeichnung der Linie mit einem Elektron@nstr&hl«>Ablenkaystem und der Ellipse mit dem zweiten Elektronsnstrahi-Ablenkeystem* Ein Strahl-Betrieb mit einem einzigem Ablenksystem kann ebenfalls verwendet werden* wobei beispielsweise die Ellipse unmittelbar vor der Zeichnung der Linie geseichnet werden kann.

Die Darstellung 20 kann eine übliche Art von Kathodenstrahlrohr verwenden, bei der die H&chlemöhtperiodo von Phosphor auf dem D&rstollungggcliiriui dtarart ausgewählt wird, daß ein in der Vergangenheit bezeichnetes Symbol iia wesentlichen zu der Zeit verlagert ist, su der der R«clmer

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BAD ORIGINAL

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eine Erneuerung der Parsteilung bewirkt* Eine regelmäßige oder zufällige Löschung der Darstellung kann außerdem unter der Steuerung des Rechners 28 erreicht werden, wenn eine übliche Direktbetrachtungs-Spaicherkathodenstrahlrohr-Darstellung verwendet wird· Ein derartiges Löschen kann außerdem wie bisher zu jeder durch den Betrachter ge wünsch·» ten Zeit erreicht werden«

Es sind in einfacher Weise Abänderungen des in FIg* 3 gezeigten Systems zu erkennen, die zu einer noch größeren , Vielseitigkeit des Manöver«Absehätz-Darstellungssystems führen können· Es ist zu erkennen, daß der optische Auf·· nehmer 23 oder eine ähnliche Vorrichtung zur Abnahme von Koordinatendaten von der Darstellung eines Weitbereiche·· oder Frühwarn-Radarsysteas oder von einer Sonar-Darβteilung oder anderen Annäherunge-WarndarStellungen oder »Vor«· richtungen verwendet werden kann· Mit Hilfe der Zielver* folgungs- und »suchvorrichtung 25 kann die Bedienungsperson erreichen, daß das System an irgendein ausgewähltes, durch irgendeine zur Verfügung stehende Meßeinrichtung festgestelltes, gefährliches Ziel angebunden wird und dieses Ziel verfolgt· Wenn diese Ziele an den automatischen Nachführbetrieb angebunden oder in diesen eingerastet werden» stehen die relativen Seitenwinkel und Entfernungen In einfacher Welse in verbesserter Form zur Verarbeitung dureh den Rechner 28 zur Verfügung, um Daten zu erzeugen, die von den Symbol-Generatoren 31 und 35 zur Eraeugung der Darstellung 20 benötigt werden·

Die Daten können bei Vorhandensein in dem Rechner duroh die Verwendung von Träghoits-Stabilisierungsinfor*

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mationen verarbeitet oder verbessert werden, wie sie ζ. B₀ von einem stabilen Element dee Schiffes oder der Querneigungs- und Länganeigungslnformation von einem aufwendigeren Kreiselkompaß geliefert werden. Auf diese Weise können die Seitenwinkel der gefährlichen Ziele gegen Querneigungs-, Längsnslgungs- oder Gierbewegungen des eigenen Schiffe» in üblicher Veise als Weiterentwicklung der Erfindung korrigiert werden. Alternativ können die von dem Radarsystem angezeigten Daten mit eigenen Stabilisierungsmerkmalen durch eine direkte Servo-Stabilisation der Antennenabtastung 21a versehen werden. Nicht direkt auf die Zusammenstoß-Verhütungs- und Manöverabschätzungs-Funktionen bezogene Funktionen können außerdem durch den Rechner 28 auf einr Zeltteilungsbasis durchgeführt werden* und zwar beispielsweise Trägheite-Navigationsfunktionen und ähnliches»

Patentansprüche t

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Ii·) Zusammenstoß-Verhütungseinrichtung eur Abschatvon Manövern eines Fahrzeuges zur Verhütung eines Zusammenstoßes mit anderen Fahrzeugen, g e k β η η *> ζ β ic h η e t durch Meßeinrichtungen (21) zur Liefe*· rung von die Positionen und Geschwindigkeiten des Fahr» zeuge* (i) und der anderen Fahrzeuge (5) darstellenden Signalen, auf die Signale ansprechende Recheneinrichtung gen (28) zur Berechnung von Bereichen (6), die jeweils den anderen Fahrzeugen (5) zugeordnet sind, wobei diese Bereiche (6) bei ihrer Meidung durch das Fahrzeug (i) sicherstellen, daß das letztere die Fahrzeuge (5) nicht mit einem geringeren Abstand als einem vorgegebenen Ab« stand (Rw) für alle relativen Positionen und Geschwindigkeiten dieser Fahrzeuge (5) passiert, sowie durch Dar* stellungsvorrlchtungen (.20), die mit den Recheneinrichtungen (28) verbunden sind, um die Bereiche (6) darzustellen, und um Hinweise zur Abschätzung der Manöver des Fahrzeuges (1) zu liefern, um einen Zusammenstoß, mit den anderen Fahrzeugen (5) zu vermeiden»

   2« Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtungen (28) außerdem vorausgesagte Wege (4) der anderen Fahrzeuge zu den jeweiligen Bereichen (6) berechnen, und daß die Daretellungevorrichtungen (20) die vorausgesagten Woge (U) darstellen, so daß sich weitere Hinweise zur Abschätzung der Manöver des Fahrzeuges (1) ergeben, um einen Zusammenstoß mit den anderen Fahrzeugen (5) zu verhüten„

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   3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Reoheneinriehtungen (28) aiaßerdem Punkte (D₁ bis Df.) auf den Wegen (h) berechnen^ die Seitenwinkelriehtungen darstellen, die bei ihrer Verfolgung durch das Fahrzeug (i) bewirken würden, daß dieses Fahrzeug die anderen Fahrzeuge (5) wit dem vorgegebenen Abstand (Ri₄) an dem jeweiligen nahesten Annäherungsp^nkt passieren wür~ den, und daß die Recheneinrichtung^ langgestreckte geschlossene geometrische Kurven (8, 9) berechnen, die durch diese Punkte (D₁ bis D^) hindurchlaufsn und Hauptachsen aufweisen, deren Enden mit den Punkten (D₁ bis D^) übereinstimmen, wodurch die Bereiche (8, 9) berechnet werden/

   km Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Achsen der Kurven (8, 9) gleich dem doppelten vorgegebenen Abstand (R^) sind*

   5· Einrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven (8_t 9) die Form von Ellipsen aufweisen.

   6» Einrichtung nach einem der Anspruch® 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heßeinrichtungen (21) Signale liefern, die die Positionen und Geschwindigkeiten des Fahrzeuges (1) und eines et©u@rbaron Fahrzeuges (5) darstellen, d&s durch die folgernden Parameter gekennzeichnet ist»

   Xqi» Χ« zur Darstellung der Fceitiongkoordinaten des steuerbaren Schiffs«,

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   BAD ORIQiNAL

   Χ/η» ^γ<ρ ^Ζ«^Γ Darstellung der öeschwindigkaitskomponenten des steuerbaren Fahrzeuges,

   R₀ zur Darstellung des Abstandes zwischen dem Fahr· zeug und dem steuerbaren Fahrzeug zu einer Anfangszeit,

   V_T zur Darstellung der Geschwindigkeit des steuerbaren Fahrzeuges (5)»

   Vg zur Darstellung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (1),

   SL. zur Darstellung des vorgegebenen Abstandest

   daß ferner die Recheneinrichtungen (28) auf die Zuführung der gemessenen Werte der Parameter ansprechende Einrichtungen einschließen, um die Werte eine« Parameters D zu berechnen, der die Punkte auf dem vorgegebenen Weg darstellt, und zwar unter Verwendung der Gleichung:

   wobei

   D J ^XT ^VT ^WS K w - Y - Y
   T · T ^YT ^¥T " ^Ro · TT e •
   T * ^YT ^DT R-

   und und

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   -K(w_T - kü_t) +/(κ² 4- i)v

   ^us * " ·. (κ² ₊ ι)

   ist, und wobei

   «S - "T ♦ ^K «'s - *T) und

   ¹¹M
   K a -ι :—- ist,

   und daß die Darstellungavorrichtungen (20) Einrichtungen zur Darstellung der Kurven (8, 9) entsprechend der Wart« von Ώ einschließen.

   7· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtungen (28) außerdem die Koordinatendaten für die Kurven (8, 9) entsprechend der Werte von D berechnen«

   8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7p dadurch gekennzeichnet, daß die Reoheneinri©htungen (28) Digital-Recheneinrichtungen umfassen, die zur Lösung dieser Gleichung programmiert sind.

   9« Einrichtung nach einem der -vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinriehtungen (28) außerdem einen vorausgesagten Weg (3) für

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   das Fahrzeug (i) berechnen» und daß die Darstellung«vorrichtungen (20) den vorausgesagten Weg (3) darstellen, so daß sich weitere Hinweise zur Abschätzung von Manövern des Fahrzeuges (1) zur Verhütung von Zusammenstößen mit den anderen Fahrzeugen (5) ergeben.

   10« Einrichtung nach einem der vorhergehenden An» sprttehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (21) Azimut-Abtastr&dareinrichtungen zur Erfassung der Positlons-Daten der anderen Fahrzeuge (5) in bezug auf das Fahrzeug (1), zwischengeschaltete Darsteilung«vorrlohtungen (22) zur Darstellung von di@ anderen Fahrzeuge (5) darstellenden Bildern, Wandlervorriehtungen (23) zur Erzeugung elektrischer Impulse bei Intensivierung der Bilder auf der zwischengeschalteten Darstellung (22) und Vorrichtungen (25) umfassen» die auf die Impulse zur automatischen Nachführung und Speicherung der Positions» und Geschwindigkeitsdaten der anderen Fahrzeuge (5) ansprechen»

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   Si

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