DE2543373C3

DE2543373C3 - In Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, angebrachte Einrichtung zur Darstellung eines Geländeausschnitts

Info

Publication number: DE2543373C3
Application number: DE2543373A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Dr. 8021 Icking Leysieffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2543373B2; DE2543373A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine 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.

Vielfach besteht das Bedürfnis, mit den Mitteln der Radartechnik an Bord von sich gegenüber dem Erdboden bewegenden Fahrzeugen aus — hauptsäch-Hch Luftfahrzeugen — Geländeausschnitte wetterunabhängig oder bei Nacht sichtbar zu machen (Landeanflug, Aufklärung, Luftunterstützung bei Bodenoperationen). Eine übliche landkartenähnliche DarsKllung ist in diesen Fällen mit Radargeräten hoher Entfernungsauflösung 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 Tragarm mit dem daran angebrachten Echolotschwinger schwenkbar auszubilden. Darüber hinaus ist es aus dieser Auslegeschrift bekannt, eine größere Anzahl von senkrecht nach unten gerichteten Strahlern in gleichmäßigen Abständen an mit einem 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, nur eine Aufzeichnungseinrichtung vorzusehen, die z. B. bei der Aufzeichnung von Quei'profilen von Lotung zu Lotung quer zur Tiefenkoordinate verschoben wird.

Häufig wird aber eine wie beim fotografischen Verfahren übliche perspektivische Darstellung des Geländes gewünscht, weil 2. B. bei Anwendung von Luftfahrzeugen durch die Darstellung der Höhe und der Neigung des Horizonts eine Information über die Lage des Luftfahrzeugs gegenüber dem 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 Detailauflösung 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 (Bleistiftstrahl). 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 auch mit einer verhältnismäßig einfachen Antenne auskommt und mit der eine rasche Geländeabtastung ermöglicht wird. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Einrichtung der eingangs genannte.! 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 einen bestimmten Elevatonvinkelbereich überdeckt und durch Schwenkung im Azimut den zu überschauenden Geländeausschnitt azimutal zeitlich nacheinander abtastet, daß zur perspektivischen Darstellung des Geländeausschnitts auf einem Rada^r-Bildschirm eine Horizontal-Ablenkeinrichtung vorgesehen ist, durch welche auf dem Bildschirm der Bildpunkt dem augenblicklichen Azimutwinkel innerhalb des Antennen-Schwenkbereichs proportional gesteuert wird, daß eine Bildpunkt-Vertikal-Ablenkeinrichtung vorgesehen ist. durcn 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 fj/fj,„._n ist, wobei /jdie augenblicklich gemessene Dopplerverschiebung des ι ν llektierten Signals und /!/,„_,, die maximale, von der Geschwindigkeit des ahrzeugs 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 zur Regelung der Verstärkung des reflektierten Signals in Abhängigkeit von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes vorgesehen ist, so daß die Intensität des verstärkten reflektierten Signals und damit die 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 Balkenantenne benutzt. Solche Antennen sind als schwenkbare Bodenantennen bei der Überwachung eines Geländeabschnitts bekannt. Die in der Elevationsrichtung nur mäßig gebundene Strahlung ist nach der Erfindung auf den Erdboden gerichtet. Zum anderen ist es von Bedeutung, daß man das Echo eines sehr kurzen oder komprimierten Sendeimpulses, welches, aus der Tiefe des bestrahlten Geländes zurückkehrend, zeitlich gestreckt ist, in seiner Zeitfunktion dahingehend auswertet, daß die für jede Echokomponente als Funktion des jeweiligen Aspektwinkels verschiedene Dopplerverschiebung in der betreffenden Azimutrichtung zur Steuerung des Bildpunktes auf dem Bildschirmgerät benutzt 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 Echosignal gesteuert. Dieser Vorgang wiederholt sich für jede Azimutrichtung in gleicher Weise, wobei die für die einzelnen Azimutrichtungen entstehenden senkrechten Spuren nebeneinander auf dem Bildschirm geschrieben werden.

Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung werden an Hand einer Geländedarstellung in F i g. 1 und eines Ausführungsbeispiels in den F i g. 2 und 3 sowie eines Dopplerfilterdiagramms in Fig.4 näher erläutert.

Fig. 1 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 bündelt, während in der Elevationsrichtung die Strahlung im wesentlichen durch die beiden Doppellinien B und C

κ. 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

is Richtung.

Die Stoßwelle SW eines zeitlich sehr kurzen, ausgesendeten Radarimpulses berührt zunächst die Stelle a zum erstenmal den Boden D und läuft anschließend über die Stellen b, c usw. am Boden D

ίο entlang und liefert dabei ständig ein Echo, welches zur Radarantenne A zurückläuft und dort empfangen wird. Abhängig jeweils von dem gerade eingenommenen Winkel ε hat das Echo eine verschiedene Dopplerfrequenz-Verschiebung fj. Bezeichnet man mit £/„,,, die für

;> ε = 0 gültige maximale, von der Geschwindigkeit ι abhängende Dopplerverschiebung, so gilt

cos. = .'" .

Der Aspektwinkel ε der am Boden entlanglaufenden Stoßwelle ändert sich als Funktion der Zeit verschieden schnell. Steigt das Gelände steil an, so ändert sich ε und somit die Dopplerverschiebung rasch und umgekehrt.

is Um das Gelände perspektivisch richtig auf einem Bildschirm im Luftfahrzeug /.darzustellen, wird für jede Azimutrichtung eine senkrechte Bildpunktspur gewählt, wobei 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 Parallellinien in Abhängigkeit von der azimutalen Schwenkbewegung des Antennenrichtstrahls auf dem Schirm

4s geschrieben.

Zur Darstellung des Geländes muß die senkrecht nach oben verlaufende Ablenkung des Bildpunktes so erfolgen, daß jeweils zum Zeitpunkt des Eintreffens eines Echos aus einem bestimmten Aspektwinkei ε der

so Bildpunkt eine dem Winkel ε proportionale Ablenkung nach oben erreicht hat. Dies geschieht dadurch, daß die Ablenkgeschwindigkeit des Bildpunktes auf dem Bildschin.1 proportional der zeitlichen Änderung der Größe

ro .■ = arc cos ■ ^J

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

Letzteres ist notwendig, damit abgeschattete Gebiete (Bereiche zwischen den Steller, cund d, Fig. 1), die auf einer Fotografie nicht dargestellt würden, weil sie wie z. B. hier hinter dem Hügel c liegen, in richtiger Weise berücksichtigt werden müssen. Erst wenn das Echo von

ds de^r Stelle d eintrifft, wird die Ablenkung in beschriebener Weise fortgesetzt.

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

ses wird von einem frei wählbaren Betrag der

Dopplerverschiebung

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 Geschwindigkeitsvektors 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 Horizontalebene, die durch den Geschwindigkeitsvektor ν definiert wird, z. B. die Gebiete oberhalb des Punktes e in Fig. 1 oder diejenigen Bereiche der Landebahn, die während eines Landeanflugs oberhalb des Durchstoßpunktes des Vektors ν durch die Landefläche liegen, so wird für die Abbildung dieser Bereiche wegen der Zweideutigkeit der Winkelabhängigkeit der Dopplerverschiebung fd — für negative Winkel ε nimmt /j 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 Impulslaufzeit grundsätzlich auch die Entfernungsinformation 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 Teilbiider. Diese können entweder zeitlich nacheinander ^uf denselben Bildschirm geschrieben werden oder gleichzeitig nebeneinander 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 Keilgläsem, wobei die Trennung der optischen Kanäle entweder durch Polarisationsfilter am Bildschirm und vor den Augen oder aber durch farblich verschiedenartige Darstellung der Teilbilder und Brillen mit verschiedener Farbcharakteristik bewerkstelligt wird.

Das im Zusammenhang mit den Fig.2 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel verbindet eine neue

Art von Ground-Mapping mit einigen wesentlichen Merkmalen der Doppler-Navigation.

Anhand einer in F i g. 2 dargestellten Prinzipschaltung soll im folgenden das praktische Beispiel näher erläutert werden. Eine vorn am Luftfahrzeug angebrachte, zur Luftfahrzeug-Querachse parallel gelagerte Balkenantenne 1 liefert bei einer Betriebsfrequenz von z.B. 38 GHz und einer Länge von 1,40m eine horizontale Bündelung von 0,4 Grad. Die Nebenzipfeldämpfung sollte 25 —3OdB betragen. Das Vertikaldiagramm wird so ausgelegt, daß etwa ein Bereich von 10 Grad nach oben und 40 Grad nach unten, bezogen auf die Luftfahrzeug-Längsachse, ausgeleuchtet wird. Die Intensität der Ausleuchtung nach unten hinten sollte im Bereich von 45 bis 135 Grad um etwa 15 bis 20 dB nachlassen.

Die Strahlrichtung der Antenne 1 kann durch eine mechanische oder elektronische Schwenkvorrichtung 2 azimutal im Bereich von ± 20 Grad geschwenkt werden, wobei der Mittelwert der Azimutrichtung ebenfalls um ±20 Grad, bezogen auf die Luftfahrzeug-Längsachse, verstellt werden kann. Die Schwenkvorrichtung 2 liefert ein Horizontal-Ablenksignal für eine Bildröhre BS mit dem Bildschirm.

Ein Sende-Empfangsschalter 3 schaltet die Antenne I in üblicher Weise in der Sendephase auf einen Senderausgang und in der Empfangsphase auf einen Empfängereingang mit einem Empfangs-Eingangsbandfilter 5. Eine Pulszentrale 6 liefert die Pulsform und die Pulsfolgefrequenz für einen gepulsten Wanderfeldverstärker 4 im Sender und versorgt den Sende-Empfangsschalter 3. Die Taktfrequenz wird von einem Taktgeber 35 zugeführt.

Ein Generator 7 liefert die Umsetzerschwingung für die Empfangsumsetzung in einem Mischer 8 in die Zwischenfrequenzlage (ZF-Lage) von z.B. 140 MHz. 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 über eine Steuerung durch die Pulszentrale 6 eine übliche, zeitabhängige Verstärkungsregelung zum Ausgleich der entfernungsabhängigen Echointensität erhält, wird ein Videogleichrichter 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 dopplerverschobenen Echosignale erscheinen.

Dieses Prinzip eines kohärenten 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, welche 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 gegeben, der entsprechend der Zahl η der gewünschten Entfernungstore das Signal in bekannter Weise in »Zeitschlitze« auf η Kanäle 25 aufteilt Bei einer gewünschten Entfernungsauflösung von z.B. 10m 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 Fig. 4. Bei vorgegebener fester Eingangsspannung verläuft die Ausgangsspannung U₃₁₁S abhängig von der normierten Dopplerfrequenz / -^J nach dem arc cos-Gesetz. Hiermit wird

erreicht, daß am Ausgang des Filters 26 eine Spannung auftritt, welche dem Aspektwinkel ε desjenigen Echos proportional ist, welches in den Zeitschlitz de^ momentan angeschalteten Filters 26 fällt. An jedes Filter 26 ist ein Tiefpaß 27 zur Nachintegration angeschaltet. Am Ausgang der Filterbank tastet ein zweiter, mit dem ersten Schalter 24 synchron laufender Zeiischalier 28 die an den Filtern 26 und jeweils nachgeschalteten Tiefpässen anstehenden, den Aspektwinkeln 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 wird daher nach Verstärkung im Ablenkverstärker 18 der Vertikalablenkvorrichtung 29 der Bildröhre ßSzugeführt.

Damit die Abbildung von Geländegebieten, die sich oberhalb des Durchstoßpunktes e des Geschwindigkeitsvektors ν in F i g. 1 befinden, richtig erfolgt, muß in demjenigen Moment, in dem für ε = 0 die Dopplerverschiebung ihren Maximalwert erreicht hat und für nagative Winkel ε die Dopplerverschiebung wieder abnimmt, das Ablenksignal umgepolt werden.

Ein Schaltungsbeispiel dafür ist in F i g. 3 gezeigt. Die Signale aus dem Ablenkverstärker 18 verlagern den Bildpunkl von unten beginnend nach oben zur Mitte des Bildschirms hin. Wird die Dopplerverschiebung f,i,„._n und damit die Ablenkumspannung Null erreicht, so triggert eine Triggerschaltung 19 einen Umpoler 30 für die Ablenkschaltung 29, so daß alle zeitlich nachfolgenden Signalspannungen eine Ablenkung des Bildpunktes nach oben bewirken. Die Abbildung der genannten Gebiete schließt sich somit im oberen Haibraum des Bildschirms sinngemäß an. Bei einem neu ausgesendeten Sendeimpuls beginnt der ganze Vorgang von neuem.

Ein Amplitudensieb 31 sorgt dafür, daß nur Amplitudenwerte von einem bestimmten, wählbaren Bruchteil der Größe — Umax (F i g. 4) verarbeitet werden. Die einstellbare Schwelle erlaubt es, die unter Begrenzung des Bildes einem bestimmten Aspektwinkei ε, ζ. B. 30°, zuzuordnen.

Eine in Fig. 3 ebenfalls dargestellte Halteschaltung 32 gewährleistet, daß die sich während eines Zeitschalterumlaufs aufbauende Spannung erhalten und gespeichert bleibt, wenn — bedingt durch abgeschattete Geländebereiche — in bestimmten Zeitschlitzbereichen kein Echosignal vorliegt. Nach abgeschlossenem Schalterumlauf wird der zuletzt gespeicherte Wert gelöscht.

Die beschriebenen Filtereinheiten 26 haben eine arc cos-Durchlaßcharakteristik, bezogen auf den Wert fd_m3r- Da dieser Wert jedoch verschieden groß ist, wenn sich das Luftfahrzeug mit verschiedener Geschwindigkeit bewegt, müssen sich die Charakteristika der Filtereinheiten ständig der jeweiligen Geschwindigkeit anpassen. Dies ist mit Analogfiltern schwierig. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, eine der bekannten Digitalfilterarten anzuwenden, welche die hier notwendigen und schon beschriebenen Eigenschaften besitzen.

Tiieitalfilter 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 /",/,„.,, in Form einer entsprechenden Taktfrequenz 2 fd_nM zuzuleiten, welche außerdem jeweils die Pulsfolgefrequenz des Radars ist.

Diese Pulsfolgefrequenz wird in der Pulszentrale 6 nach Fig. 2 erzeugt, welche eingangsseitig mit einer entsprechenden Information über die Geschwindigkeit v, z. B. aus dem Luftdatenrechner oder einen separaten Doppler-Navigator, versorgt wird. Für eine maximale Reichweite von 3 km sollte die Pulsfolgefrequenz 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 von 38GHz können dann maximale Geschwindigkeiten des Luftfahrzeugs von 315 km/h zugelassen werden. Dies ist für Landeanflüge von Starrflüglern und alle Operationen von Drehflüglern voll ausreichend.

Außer von der Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs ist der Dopplereffekt auch abhängig von der azimutalen Richtung des AntennenstrahL In Richtung des Vektors ν ist t ■ maximal, bei Abweichungen von dieser Richtung nimmt er mit dem Winkel der Abweichung cos-förmig ab, so daß die Taktfrequenz um kleine Beträge im Rhythmus der Antennenbewegung schwankt. Um dies zu erreichen, wird der Pulszentrale 6 auch die Azimutinformation der Antennen-Schwenkeinrichtung 2 zugeführt.

Driftet das Luftfahrzeug aufgrund von Scitenwindeinflüssen, so ist die Antennenbewegung nicht mehr symmetrisch zum Geschwindigkeitsvektor v. Aus der Information eines Doppler-Navigators 34 wird ein entsprechendes Signal abgeleitet, welches den azimutalen Schwerpunkt der Antennenschwenkung so lange verdreht, bis die Antennenschwenkung symmetrisch zum Geschwindigkeitsvektor vliegt.

Auf diese Weise und die Art der beschriebenen Vertikalablenkung wird eine Geländedarstellung erreicht, bei der der Durchstoßpunkt c (Fig.!) des Geschwindigkeitsvektors ν durch das Gelände immer 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 zubewegt, wenn es die augenblickliche Bewegungsrichtung beibehält.

Die Querneigung des dargestellten Horizonts gibt Auskunft über die Lage der Luftfahrzeug-Querachse relativ zum Erdboden. Die Höhe des dargestellten Horizonts ändert sich 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 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 wird der Spannung für die Horizontalablenkung überlagert, wobei eine Umpoleinrichtung 22 von einer Stereobild-Triggereinrichtung 33 gesteuert

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

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

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im richtigen Sinne gewährleistet.

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

Micr/u 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 perspektivischen Darstellung des Geländeausschnitts aut einem 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 wird, daß diese proportional zum zeitlichen Verlauf einer Größe arc cos fjfd_min ist, wobei f,i die augenblicklich gemessene Dopplerverschiebung des reflektierten Signals und /",/,„.„ 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 in Abhängigkeit von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes vorgesehen ist, so daß die Intensität des verstärkten reflektierten Signals und damit die Bildpunkthelligkeit unabhängig von der Entfernung des jeweiligen Reflexionspunktes ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Start des Bildpunktes am unteren Bildschirmrand nach Aussendung eines jeden Radarsendeimpulses von einem frei wählbaren Betrag der relativen Dopplerverschiebung ijfj_max des reflektierten Signals getriggert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umpolschaltung (30) vorgesehen ist, die nach Durchlaufen der Größe arc cos fjfd_max 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) ein Signal abgeleitet wird, welches den azimutalen Schwerpunkt der Antennenschwenkung so lange 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 der Antennenschwenkung proportio

nalen Horizontalablenkbewegung eine kleinere, zu + Mr proportionale Komponente überlagert wird, wobei rdie jeweilige Entfernung zum Reflexionsort ist und die beiden Vorzeichen jeweils für die beiden Teilbilder gehalten, und daß die beiden Teiibilder entweder zeitlich nacheinander auf denselben Bildschirm oder gleichzeitig nebeneinander auf denselben Schirm bzw. auf zwei getrennte Schirme geschrieben werden.