DE2543373B2

DE2543373B2 - In fahrzeugen, insbesondere luftfahrzeugen, angebrachte einrichtung zur darstellung eines gelaendeausschnitts

Info

Publication number: DE2543373B2
Application number: DE19752543373
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Dr 8021 lcking Leysieffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2543373C3; DE2543373A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eint, in Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen angebrachte Einrichtung zur Darstellung eines Geländeausschnitts unter Verwendung einer zur zeitlich nacheinander entsenden Abtastung des Ausschnitts schwenkbar ausgebildeten, bündelnden Antenne, die kurze oder komprimierte Sendeimpulse in Richtung auf den Erdboden absendet und reflektierte Signale empfängt

Vielfach besteht das Bedürfnis, mit den Mitteln der Radartechnik an Bord von sich gegenüber dem Erdboden bewegenden Fahrzeugen aus - hauptsächlich Luftfahrzeugen - Geländeausschnitte wetterunabhängig oder bei Nacht sichtbar zu machen (Landeanflug, Aufklärung, Luftunterstützung bei Bodenoperationen). Eine übliche lanrikartenähnliche Darstellung ,st in diesen Fällen mit Radargeräten hoher Entfernungsauf lösung und Antennen mit hoher azimutaler Bündelung möglich

Aus der DT-AS 10 77 579 ist es bei einer Einrichtung zur Wassertiefenmessung nach dem Echolotverfahren bekannt den am Schiffskörper befestigten Trigarm mit dem daran angebrachten Echoiotschwinger schwenkbar auszubildea Darüber hinaus ist e* aus dieser Auslegeschrift bekannt eine größere Ai,zahl von senkrecht nach unten gerichteten Strahlern in gleichmäßigen Abständen an mit eb^m Schiff verbundenen Tragarmen anzuordnen. Durch gleichzeitig oder nacheinander in periodischer Wiederkehr erfolgende Lotung mit den Strahlern während der Fahrt des Schiffes können aufeinanderfolgende Querprofile oder parallellaufende Längsprofile der jeweils befahrenen Wasserstraße aufgezeichnet werden. Erfolgen dabei die Lotungen mit den einzelnen Strahlern der Reihe nach wiederkehrend, so genügt es. :sur eine AufEeichnungseinrichtupg vorzusehen, die z. B. bei der Aufzeichnung von Q'ierprofilen von Lotung zu Lotung quer zur Tiefenkoordinate verschoben wird

Häufig wird aber eine wie beim fotografischen Verfahren übliche perspektivische Deiaicüung des Geländes gewünscht weil z. B. bei Anwendung von Luftfahrzeugen durch die Darstellung der Höhe und der Neigung des Honzonts eine Information über die Lage des Lufuähfzcüp gegenüber dsir. Erdboden gewonnen werden kann oder weil, z. B. bei Tiefflug in bergigem Gelände, eine Darstellung gewählt werden soll, an die der Beobachter bei guter optischer Sicht durch Betrachtung mit seinen Augen gewöhnt ist.

Diese vielfach gewünschte perspektivische Darstellung des Geländes mit ausreichender J5etaifs«ii5süng nach Art einer Fotografie scheitert in erster Linie daran, daß man hierzu für Bordanwendungen besonders ungünstige, flächenhaft große Antennen benötigt, die in zwei Ebenen intensiv bündeln (Eleistiftsfrahi). Außerdem benötigt man zum Abtasten des Geländeabschnitts mit einem derart dünnen Strahl sehr viel Zeit

Aufgabe der Erfindung ist es, zur perspektivischen Darstellung eines Geländeausschnitts eine in einem Fahrzeug, insbesondere Luftfahrzeug, ohne weiteres unterzubringende Einrichtung zu schaffen, bei der man tuch mit einer vei lältnismäßig einfachen Antenne s auskommt und mit der eine rasche Geländeabtastung ermöslicht wird. Gemäß der ErHndung, die sich auf eine Einrichtung der eingangs genannten Art bezieht wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß die Antenne als an sich bekannte, nur im Azimut scharf bündelnde Antenne , ausgebildet ist die mit ihrer Strahlung einec bestimmten Elevatorwinkelbereich überdeckt und durch Schwenkung im Azimut den zu übersrhauenden Geiä .«.ausschnitt azimutal zeitlich nacheinander abtastet oaß zur perspektivischen Darstellung des Celändeausschnitts auf einem Radar-Bildschirm eine Hör'- -ntal- Ablenkeinrichtung vorgesehen ist, dur^h «eiche auf dem Bildschirm der Bildpunkt dem i^enblickliehen Azimutwinkel innerhalb des Antennen-Sciiwenkbereichs proportional gesteuert wird, daß eine Bildpunkt-Vertikal-Ablenkeinrichtung vergesehen ist durch welche nach Aussendung eines jeden Sendeimpulses der Bildpunkt vom unteren Bildschirmrand senkrecht nach oben gestartet wird und hinsichtlich seiner vertikalen Geschwindigkeit so gesteuert wird, daß diese proportional zum zeitlichen Verlauf einer Größe arc cos ijfd_mat ist wobei id die augenblicklich gemessene Dopplerverschiebung des reflektierten Signals und i_dniB, die maximale, von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Dopplerverschiebung des reflektierten Signais (in der Richtung des Flugrichiungsvektörs) darstellen, und den Weri Null annimmt, wenn kein reflektiertes Signal empfangen wird, und daß eine Einrichtung zur Regelung der Verstärkung de-, reflektierten Signals in Abhängigkeit von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes vorgesehen ist so daß die Intensität des verstärkten reflektierten Signals und damit de Bildpunkthelligkeit unabhängig von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes ist

Von Bedeutung bei der Erfindung ist zum einen, daß man eine nur in azimutaler Richtung scharf bündelnde Antenne, z. B. eine einfache Ba'kenamenne bt.iutzt. Solche Antennen sind als schwenkbare Bodenantennen bei der Überwachung eines Geländeabschnitts bekannt. Die in der Elevationsrichtung iur mäßig gebündelte Strahlung ist nach der Erfindung auf den Erdboden gerichtet. Zum anderer ist es von Bedeutung, daß man das Echo eines sehr kurzen oder kompnmierten Sendeimpulses, welches, aus der Tiefe des bestrahlten Geländer zurückkehrend, zeitlich gestreckt ist in seiner Zeitfunktion dahingehend auswertet daß die für jede

.te ajc Punktinn rip« iewpiliffen Asnelct-

wirkeis verschiedene Dopplerverschiebung in der betreffenden Azimu'richtung zur Steuerung des Bildpunktes auf dem Bildschirmgerät benutz wird, um eine perspektivische Darstellung des Geländes zu erreichen.

Der Bildpunkt des Bildschirmgerätes wird also nicht, wie allgemein üblich, mit konstanter Ablenkgeschwindigkeit über den Bildschirm geführt, sondern der Betrag der Ablenkgeschwindigkeit des senkrecht von unten nach oben laufenden Bildpunktes wird laufend vom Echosigna! gesteuert Dieser Vorgang wiederholt sich für jede Azimutrichtung in gleichet Weise, wobei die für die einzelnen Azimutrichtungen entstehenden senkrechten Spuren nebeneinander ?uf dem Bildschirm geschrieben werden.

Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung werden an Hand einer Geländedarstellung in F i g. I und eines Ausführungsbeispiels in den F i g. 2 und 3 sowie eines Dopplerfilterdiagramms in F i g. 4 näher erläutert.

F i g. I dient zur Verdeutlichung des Prinzips der Erfindung. Ein Luftfahrzeug L sei mit einem Radargerät ausgerüstet dessen Antenne A die Strahlung in azimutaler Richtung (in der Papierebene) stark bündeit, während in der Elevationsrichtung die Strahlung im wesentlichen durch die beiden Doppellinien B und C begrenzt ist Die Strahlrichtung sei azimutal in einem gewissen Bereich schwenkbar, z. B. durch mechanisches Schwenken der Antenne A oder durch andere bekannte elektronische Verfahren. Das Luftfahrzeug L bewege sich mit der Geschwindigkeit ν in der dargestellten Richtung.

Die Stoßwelle SW eines zeitlich sehr kurzen, ausgesendeten Radarimpuises berührt zunäci >i die Stelle a zum erstenmal den Boden D und läuft anschließend über die Stellen b, c «sw. am Boden D entlang und liefert dabei ständig ein tv.no, weiches zur Radarantenne A zurückläuft und dort empfangen wird. Abhängig jeweils von dem gerade eingenommenen Winkel ε hat das Echo eine verschiedene Dopplerfrequenz-Verschiebung id. Bezeichnet man mit fd_nM die für ε - O gültige maximale, von der Geschwindigkeit ν abhängende Dopplerverschiebung, so gilt

cos > = /" ■

Der Aspcktwinke! ε der am Boden entlanglaufenden Sioßwelle ändert sich als Funktion der Zeit verschieden schnell. Steigt das Gelände steil an, so ändert sich ε und somit die Dopplerverschiebung rasch und unjgekehrt.

Um das GeläJide perspektivisch richtig auf einem Bildschirm im Luftfahrzeug L darzustellen, w für j ede Azimutricfifuifjfeme senkrechte Bildpunktsp^. gewählt, wo^Kei der Bildpunkt nach dem Aussenden eines jeden Radarimpulses unten auf dem Bildschirm mit einer noch zu erläuternden Bewegung senkrecht nach oben beginnt Für alle anderen Azimutrichtungen werden kontinuierliche weitere senkrecht verlaufende Paraüe!- linien in Abhängigkeit von der azimutalen Schwsnkbewegunp des Antenner-^ht? "rahls auf dem Schirm geschrieben.

Zur Darstellung des Geländes muß die senkrecht nach oben verlaufende Ablenkung des Bildpunktes so erfolgen, daß jeweils zum Zeitpunkt des Eintreffens eines Echrs aus einem bestimmten Aspektwinkel ε der PUdj-jnkt eine dem Winkel ε proportionale Ablenkung nach obii erreicht hat Dies geschieht dadurch, daß die AblenkgeschwindiSkeit des Bildpunktes auf dem Bildschirm proportional aer zeitlichen Änderung 1er Größe

- = arc <-i>s ,'*■

gewählt wird und gleich Null gesetzt wird, wenn kein Echo empfangen wird.

Letzteres ist notwendig, damit abgeschattete Gebiete (Bereiche zwischen den Stellen c und d, F i g. 1), die auf einer Fotografie nichi dargestellt würden, weil sie v/ie z. B. hier hinter dem Hügel c liegen, in richtiger W „.se berücksichtigt werden müssen. Erst wenn das Echo von der Stelle c/ eintrifft, wird die Ablenkung in beschriebener Weise fortgesetzt

Der Start des Bildpunktes am unteren Rand des Bildschirms nach Aussendung eines jeden Radarimpul-

ses wird von einem frei wählbaren Betrag der Dopplerverschiebung-M~des Echos getriggert, z.B.

so, daß die Darstellung des Geländes, unter einem Aspektwinkel ε von 45° oder von 30°, bezogen auf die Richtung des Gesch"'indigkeitsvektors v, beginnt Die Helligkeit des Bildpunkts wird ständig nach Maßgabe der Intensität des eintreffenden Echos moduliert, wobei eine entfernungsabhängige Verstärkungsregelung im Empfangsteil des Radargerätes vorgesehen ist

Befinden sich im Gelände oberhalb der Horizontal ebene, die durch den Geschwindigkeitsvektor ν definiert wird. z. B. die Gebiete oberhalb ^c% Punktes e in F i g. 1 oder diejenigen Bereiche der Landebahn, die während eines Laudeanflugs oberhalb des DurchstoO-punktes des Vektors ν durch die Landefläche liegen, so wird für die Abbildung dieser Bereiche wegen der Zweideutigkeit der Winkelabhängigkeit der Dopplerverschiebung f_a — für negative Winkel f nimmt /,/wieder ab - eine Besonderheit im Ablenkvorgang für den Bildpunkt notwendig, die später noch genauer beschrieben wird.

Wie weiterhin noch gezeigt wird, ist es möglich, neben der Darstellung des Geländes einschließlich der Höhe und Neigung des Horizonts auch den Durchstoßpunkt des augenblicklichen Geschwindigkeitsvektors ν durch das Gelände auf dem Bildschirm zu markieren, so daß eine simultane Darstellung von Gelände, Luftfahrzeug-Lage und Luftfahrzeug-Bewegungsrichtung möglich ist. Somit werden dem Piloten wesentliche Daten für die meisten der üblichen Flugvorgänge einschließlich der Landung geboten.

Für eine stereoskopische Betrachtung müssen zwei perspektivische Teilbilder dargestellt werden, die der Aufnahme von jeweils zwei verschiedenen, waagerecht um einen bestimmten Betrag verschobenen Radarantennenorten entsprechen. Da über die (mpuislaufzeit grundsätzlich auch die Entfemungsinformation vorliegt, kann dies bei der Einrichtung nach der Erfindung in der Weise geschehen, daß der horizontalen Ablenkbewegung, welche im wesentlichen der Antennenschwenkung proportional ist. eine kleinere Komponente

überlagert wird, die proportional zu ± _r ist. wobei rdie

jeweilige Entfernung zum Entstehungsort des Echos ist Die verschiedenen Vorzeichen gelten jeweils für die beiden Teilbilder. Diese können entweder zeitlich nacheinander auf denselben Bildsc π geschrieben werd<M oder gleichzeitig nebeneinano~. auf denselben Schirm bzw. auf zwei getrennte Bildschirme.

Bei einer zeitlich nacheinander erfolgenden Darstellung der Teilbilder werden in zweckmäßiger weise Einrichtungen hinzugezogen, die die Zuordnung der beiden dem rechten bzw. linken Auge zuzuleitenden Bilder durch abwechselndes synchrones Abblenden des rechten bzw. linken Auges im richtigen Sinne gewährleisten. Bei gleichzeitiger Darstellung nebeneinander auf der gleichen oder auf zwei getrennten Bildröhren werden die Bilder über eine autosuggestive Einstellung der Augenwinkel direkt betrachtet oder mit Hilfe von bekannten Brillen mit Keilgläsern, wobei die Trennung der optischen Kanäle entweder durch Polarisationsfilter sin Bildschirm und vor den Augen oder aber durch farblich verschiedenartige Darstellung der Teilbilder und Bnllen mit verschiedener Farbcharakteristik bewerkstelligt wird

[>as im Zusammenhang mit den F i g. 2 bis 4 bcne Ausführungsbeispiel verbindet eine neue Art von Ground-Mapping mit einigen wesentlichen Merkmalen der Doppler-Navigation.

Anhand einer in Fig.2 dargestellten Prinzipschaltung soll im folgenden das praktische Beispiel näher erläutert werden. Line vorn am' Luftfahrzeug angebrachte, zur Luftfahrzeug-iQuerachse parallel gelagerte Balkenantenne t liefert'bei einer Betriebsfrequenz von z.B. 38 GHz und einer Länge von 1.40m eine horizontale Bündelung von 0,4 Grad. Die Nebenzipfel

ίο dämpfung sollte 25—3OdB betragen. Das Vertikaldia gramm wird so ausgelegt, daß etwa ein Bereich von 10 Grad nach eben und 40 Grad nach unte.i, bezogen auf die Luftfahrzeug-Längsachse, ausgeleuchtet wird. Die Intensität der Ausleuchtung nach unten hinten sollte im Bereich von 45 bis ' Grad um etwa 15 bis 20 dB nachlassen.

Die Strahlnchtung der Antenne 1 kann durch eine mec* fie oder elektronische Schwenkvorrichtung 2 azimutal im Bereich von ± 20 Gi _d geschwenkt werden.

wobei der Mittelwert der Azimut richtung ebenfa Is um ±20 Grad, bezogen auf die Luftfahrzeug-Längsachse, verstellt werden kann. Die Schwenkvorrichtung 2 liefert ein Horizontal-Ablenksigna! für eine Bildröhre BS mit dem Bildschirm.

Ein Sende-Empf.-.r.e,., jh.~Jter 3 schaltet die Antenne 1 in üblicher Weise in der Sendephase auf einen Senderausgang und in der Fmptangsphase auf einen Empfängereingang mit einem Empfangs Eingangsband filter 5. Eine Pulszentrale 6 liefert die Pukform und die Pulsfolgefrequenz für einen gepulsten Wanderfeldverstärker 4 im Sender und versorgt den Senc"-Empfangsschalter 3. Die Taktfrequenz wird von einem Taktgeber 35 zugeführt.

Em Generator 7 liefert die Umsetzerschwngung für die Empfangsumsetzung in einem Mischer S in die Zwischenfrequenzlage (ZF-Lage) von z.B. 140MHz. Mit Hilfe eines Generators 9, der mit einer Frequenz von 140 MHz schwingt eines Umsetzers 10 und eines Bandpasses 11 wird die Sendeschwingung erzeugt, die im Wanderfeldverstärker 4 verstärkt wird.

Über einen Vorverstärker 12 und einen Haupt-Zwischenfrequenzverstärker 13, der ober eine Steuerung durch die Pulszentrale 6 eine übliche, zeitabhängige Verstärkungsregelung zum Ausgleich der entfernungsabhängigen Echointensität erhält, wird ein V"-deogleichrichter 14 und ein Begrenzer 15 angesteuert Der Videogleichrichter 14 liefert die Signale zur Helligkeitssteuerung 20 der Bildschirmröhre BS Die begrenzten ZF-Signale werden mit Hilfe eines Umsetzers 16 mit der Schwingung des Generators 9 gemischt so daß am Ausgang des Umsetzers 16 als Differenzfrequenz die doppierverschobcncfi Echosignale erscheinen

Dieses Prinzip eines kohäre nten Dopplerradargeräts kann auch auf irgendeine andere bekannte Weise, z. B.

mit Hilfe eines entsprechend in der Frequenz nachgeregelten Sendemagnetrons, realisiert werden.

Das Dopplersignal wird einer Auswerteschaltung 17 zugeführt weiche in zweckmäßiger Weise im wesentlichen aus einem Digitalfilter mit variabler Taktfrequenz

besteht Die Erklärung der Wirkungsweise als analog arbeitende Doppler-Filterbank bekannter Art ist jedoch einfacher und verständlicher und wird an Hand von F i g. 3 durchgeführt Das Eingangssignal wird auf einen von der Pulszentrale 6 gesteuerten Zeitschalter 24

fs gegeben, der entsprechend der Zahl π der gewünschten Entfernungstore das Signal in bekannter Weise in »Zeitschlitze« auf π Kanäle 25 aufteilt Bei einer gewünschten Entfer: ungsauflösung von z. B. 10 m und

einer maximalen Reichweite von 3 km wären etwa 300 Kanäle notwendig, welche der Schalter 24 in der Zeit die zwischen zwei Sendeimpulsen verstreicht, zeitproportional bedient Die einzelnen, gleichartigen filter 26 haben eine Charakteristik nach 5 i g. 4. Bei vorgegebener raster Eingacgsspännung verläuft die Ausgangs' spannung ί/jui abhängig von der normierten Doppler-

frequenz . ^J nach dem arccos-Ge.e!/ Hiermit wird

j et

erreicht daÖ am Ausgang des Filters 26 eine Spannung auftritt welche dem Aspekiwinkel f desjenigen Echos proportional ist welches in den Zeitschlitz des momentan angeschalteten Filters 26 fällt An jedes Filter 26 ist ein Tiefpaß 27 zur Naihinte? ration angeschaltet Am Ausgang der Filterbank tastet ein zweiter, mit dem ersten Schalter 24 synchron laufender Zeitschalter 28 die an den Filtern 26 und jeweils nachgeschalteten Tiefpässen anstehenden, den Aspekt winkeln ε proportionalen Spannungen ab. so daß die Zeitfunktion des Ausgangssignals proportional der Zeitfunktion von ε ist Dieses Signal beinhaltet die notwendige Ablenkinformation für die senkrecht nach oben verlaufende Bildpunktablenkung und 'vird daher nach Verstärkung im Ablenkversta <er 18 der Vertikal ablenkvorrichtung 29 der Bildröhre BSzugeführt.

Damit die Abbildung von Geländegebieten, die sich f jc-halb des Durchstoßpunktes e des Geschwindig keitsvektors ν in F i g. I befinden, richtig Tioigt. muß in demjenigen Moment, in dem fur r =0 die Dopplerver Schiebung ihron Maximalwert erreicht hat ui.d für nagative Winkel e die Doppierverschiebung wieder abn:-nmt,das Ableriksignal umgepolt werden

Ein Schaltungsbeispiel dafür ist in F i g 3 gezeigt Die Signale aus dem Ablenkverstärker 18 verlagern den Bildpiinkt von unten beginnend nach oben zur Mitte des Bildschirms hm. Wird die Dopplf.rverschieb'in5 fj^, und damit die Ablenkurnspannung Null erreicht, so triggert eine Triggerschaltung 19 einen Umpoler 30 fur die Ablenkschaltung 29. so daß alle zeitlich nachfolgenden Signalspannungen eine Ablenkung des Bildpunk tei, nach oben bewirken. Die Abbildung der genannten Gebiete schließt sich somit im oberen Halbraum des· Bildschirms sinngemäß an. Bei einem neu ausgesendeten Sendeimpuls beginnt der ganze Vorgang von neuem.

Ein Amplitudensieb H sorgt dafür. Jaß nur Amplitudenwerte von einem bestimmten, wählbaren Bruchteil der Größe - t/™« (F ig. 4) verarbeitet werder Die einstellbare Schwelle erlaubt es. die unter Begrenzung des Bildes einem bestimmten Aspektwmkef ε. z. B. W. zuzuordnen.

Eine in Fig. 3 ebenfalls dargestellte Halteschaltung 32 gewährleistet daß die sich während eines Zeitschalterumlaufs aufbauende Spannung erhälier, und gespe: chert bleibt wenn — bedingt durch abgeschattete Geiändebereiche — in bestimmten Zeitschlitzbereichen kern Echosignal vorliegt Nach abgeschlossenem Schalterumlauf wird der zuletzt gespeicherte Wert gelöscht

Die beschriebenen Filtereinheiten 26 haben eine arc cos-Durchlaßcharakteristik, bezogen auf den Wert f_dmMx. Da dieser Wert jedoch verschieden groß ist wenn sich das Luftfahrzeug mit verschiedener Geschwindigkeit bewegt, müssen sich die Charakterisiika der Filtereinheiten ständig der jeweiligen Geschwindigkeit anpassen. Dies ist mit Analogfiltern schwierig. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft eine der bekannten Digitalfiiterarten anzuwenden, welche die hier notwendigen und schon beschriebenen Eigenschaften besitzen.

Digitalfilter haben die weitere Eigenschaft durch

Verändern der Taktfrequenz sich im Frequenzbereich anzupassen, ohne ihre Grundcharakteristik dabei zu verändern. Es ist daher notwendig, einem solchen Filter, welches hier nicht näher beschrieben werden soll, die information über den jeweiligen Wert von f<i_mtt in Form einer entsprechenden Taktfrequenz 2 fj_mit zuzuleiten, welche außerdem jeweils die Pulsfolgefrequenz des Radars ist

Diese Pulsfolgefrequenz wird in der Pulszentrale 6

ίο nach Fig. 2 erzeugt, welche eingangsseitig mit einer entsprechenden Information über die Geschwindigkeit ν, ζ B. aus dem Luftdatenrechner oder einen separaten Doppler-Navigator. versorgt wird. Für eine maximale Reichweite von 3 km sollte die Pulsfolgefrequenz

is entsprechend einer eindeutigen Entfernungsmessung von 3.4 km nicht größer als 44 kHz sein. Die maximal mögliche Dopplerfrequenz ist somit 22 kHz. Bei einer Betriebsfrequenz "on 38GHz können dann maximale Geschwindigkeiten des Luftfahrzeugs on 3f5km/h zugelassen werden. Dies ist fur Landeanfluge von Starrfluglern und alle Operationen von Drehflüglern voll ausreichend.

Außer von der Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs ist der Dopplereffekt auch abhängig von der azimutaien

2s Richtung des Antennenstrahls In Richtung des Vektors vist ei maximal, bei Abweichungen von dieser Richtung nimmt er mit dem Winke! der Abweichung cos-förmig ab. so daß die Taktfrequenz um kleine Beträge im Rh)fhmus der Antennenbewegung schwankt. Um dies

jo zu erreichen, wird aer Pulszentrale 6 auch die Azimuiinformation der AniennenSchwenkeinnchtung 2 zugeführt

Driftet das Luftfahrzeug aufgrund von Seitenwindein flüssen, so ist d;e Antennenbewe^jng nicht mehr symmetrisch zum Geschwindigkeitsvektor ν Ai'; der Information eines Doppler-Navigators 34 wird ein entsprechendes Signal abgeleitet, welches den azimuta len Schwtrpunkt der Antennenschwenkung so lange verdreht, bis die Antennenschwenkung symmetrisch zum Geschwindigkeitsvektor ν liegt.

Auf diese Weise und die Art der beschriebenen Vertikalablenkung wird eine Gelandedarstellung er reicht, bei der der DurchstoQpunkt e (Fig I) des Geschwindigkeitsvektors ν durch das Gelände immer

4s im Mittelpunkt des Bildschirms liegt. Dieser Punkt kann auf dem Schirm speziell markiert werden. Er gibt die Stelle an. auf die sich das Luftfahrzeug unabhängig von seiner Lage im Raum zubew_wg». wenn es die augenblickliche Bewegungsrichtung beibehält.

so Die Querneigung des dargestellten Horizonts g;bi Auskunft über die Lage der Luftfahrzeug-Querachse relativ zum Erdboden. Die Höhe des dargestellten Horizon*« ändert «ich dagegen nicht wenn sich das Luftfahrzeug in seiner Lage um die Querachse dreht.

Diese ändert sich nur und erst dann, wenn sich der Geschwindigkeitsvektor in der Elevationsrichtung verdreht

Zur stereoskopischen Darstellung wird aus dem Signal der Pulszentrale 6 in einer Schaltung 21 eine mit

fio der Pulsfolgefrequenz periodisch wechselnde Spannung erzeugt welche bei Beginn eines Pulses auf einen wählbaren Wert springt welcher den Basisabstand für die stereoskopische Darstellung bestimmt, um anschließend nach einem -Gesetz mit der Zeit t abzunehmen.

Diese Spannung wire¹ der Spannung für die Horizontalablenkung überlagert, wobei eine Umpoleinrichtung 22 von einer Stereobild-Triggereinrichtung 33 gesteuert

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wird, welche den Zeitverlauf für die Darstellung der Teilbilder »rechts« und »links« bestimmt

Die sich auf dem Bildschirm abwechselnden Teilbilder werden den Augen Ober eine Einrichtung zugeführt, welche die Zuordnung der beiden dem rechten bzw. Unken Auge zuzuleitenden Bilder durch abwechselndes synchrones Abblenden des rechten bzw. linken Auges

im richtigen Sinne gewährleistet.

Damit bei der Vertikalablenkung m.t den sthr verschiedenen Ablenkgeschwindigkeiten die visuelle Grundhelligkeit konstant bleibt, wird ein kleiner Anteil der vertikalen Ablenkspannung nach Durchlauf durch ein Differenzierglied 23 der Helligkeitssteuerung 20 überlagert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen angebrachte Einrichtung zur Darstellung eines Geländeausschnitts unter Verwendung einer zur zeitlich nacheinander erfolgenden Abtastung des Ausschnitts schwenkbar ausgebildeten, bündelnden Antenne, die kurze oder komprimierte Sendeimpulse in Richtung auf den Erdboden absendet und reflektierte Signale empfängt dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (1) als an sich bekannte, nur im Azimut scharf bündelnde Antenne ausgebildet ist die mit ihrer Strahlung einen bestimmten Elevationswinkelbereich (B-C) überdeckt und durch Schwenkung im Azimut den zu überschauenden Geländeausschnitt azimutal zeitlich nacheinander abtastet daß zur perspektivis<
Darstellung des Geländeausschnitts auf en..
Radar-Bildschirm (BS) eine Horizontal-Ablenkeinrichtung (2) vorgesehen ist durch welche auf dem Bildschirm der Bildpunkt dem augenblicklichen Azimutwinkel innerhalb des Antennen-Schwenkbereichs proportional gesteuert wird, daß eine Bildpunkt-Vertikal-Ablenkeinrichtung (17) vorgesehen ist durch welche nach Aussendung eines jeden Sendeimpulses der Bildpunkt vom unteren Bildschirmrand senkrecht nach oben gestartet wird und hinsichtlich seiner vertikalen Geschwindigkeit so gesteuert wild, daß die&i prüf, jfikma« zum zeit!: chen Verlauf einer Größe &rc ο 5 Uf<i_mia ist wobei /<< die augenblicklich gemessene Do-iplerverschiebung des reflektierten Signals und fa_miX die maximale, von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängige Dopplerverschiebung des reflektierten Signals (in der Richtung des Flugrichtungsvektors) darstellen, und den Wert Null annimmt wenn kein reflektiertes Signal empfangen wird, und daß eine Einrichtung (12, 13) zur Regelung der Verstärkung des reflektierten Signals ir Abhängigkeit von der Entfernung des jeweiligen Renexionspunkies vorgesehen ist, so daß die Intensität des verstärkten reflektierten Signals und damit die Biidpunkthelligkeit unabhängig von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Start des Büdpunktes am unteren Bildschirmrand nach Aussendung eines jeden Radarsendeimpulses von einem frei wählbaren Betr 3g der relativen Dopplerverschiebung V/</_mtI des reflek-

JjartßB Cionolc ac*\r\aaeT\ ist.

1 Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eine Umpolschaltung (30) vorgesehen ist die nach Durchlaufen der Größe arc cos Ulömu, durch den Wert Null das vertikale Ablenksignal umpolt

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß aus der Information eines Doppler*Navigators (34) ei« Signal abgeleitet wird, welches den azimutalen Schwerpunkt der Antennenschwenkung so lauge verdreht, bis diese symmetrisch zum Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeuges liegt

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur stereoskopischen Darstellung zwei perspektivische Teilbilder erzeugt werden, daß der dazu im wesentlichen de«· Antennenschwenkung proportionalen Horizontalablenkbewegung eine kleinere, zu ±l/r proportionale Komponente überlagert wird, wobei r die jeweilige Entfernung zum Reflexionsort ist und die beiden Vorzeichen jeweils für die beiden Teilbilder gehalten, und daß die beiden Teilbilder entweder zeitlich nacheinander auf denselben Bildschirm oder gleichzeitig nebeneinander auf denselben Schirm bzw. auf 7 "ei getrennte Schirme geschrieben werden.