DE2710335C2 - Kollisionswarnanlage zur Verwendung mit einer Radaranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionswarnanlage zur Verwendung mit einer Radaranlage, die Echosignale erzeugt, welche Informationen über die Peilung und Entfernung des die Radarsignale reflektierenden Objekts enthält, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige KoHisionswarnanlage ist bereits bekannt (DE-OS 21 42 755). Sie wird vor allem als bordseitiges Warngerät in der Seeschiffahrt vcrwcndci. Diese Kollisionswarnanlage stellt eine Kombination einer Radarbildanzeige mit einer Alarmeinrichtung dar, bei der ein Alarm nur dann ausgelöst wird, wenn ein vom Radarstrahl geortetes Objekt einen dort ringförmig, d. h. als Warngürtcl ausgebildeten Aufenthaltsbereich erreicht hat. Nachteilig ist, daß der beispielsweise an das

Steuerrad des Schiffes zurückgerufene und zur besonderen Aufmerksamkeit auf andere Einrichtungen aufgerufene Steuermann nicht immer sofort und einfach erkennen kann, aus welchem Bereich Gefahr droht Vielmehr muß der Bildschirmbetrachter erst relativ lange suchen, um die eigentliche Gefahrenstelle auszumachen.

Darüber hinaus ist es bekannt (DE AS 12 71 219), Radargeräte für die Luftraumüberwachung mit Datenverarbeitungsanlagen zu kombinieren, um den voraussichtlichen Kurs erfaßter Flugziele zu ermitteln. Dabei werden auf dem Bildschirm bestimmte Kreisringsegmente zur Abbildung gebracht, allerdings ist diese bekannte Vorrichtung als Kollisionswarnanlage nicht verwendbar.

Darüber hinaus ist es auch bekannt (US-PS 38 58 205), bei einer Kollisionswarnanlage, die vor allem im Straßenverkehr Anwendung Findet, eine stillstehende Peilzeigerlinie sichtbar zu machen, die in Fahrtrichtung des Kraftwagens weist und im Falle georteter Objekte sogenannte »Warnzonen« schneidet. Diese Einrichtung löst aber auch in Verbindung mit dem schon seit Jahrzehnten bekannten Stand der Technik (DE-PS 7 67 993), bei dem von georteten Objekten reflektierte Impulse laufzeitabhängig darstellbar sind, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht.

Diese Aufgabe besteht darin, dem Benutzer der gattungsbekannten Kollisionswarnanlage eine verbesserte Navigationshilfe zur Verfügung zu stellen. So soll dem Bildschirmbetrachter so unmittelbar wie möglich, ohne langes Suchen, verdeutlicht werden, unter welchem Winkel das die Kollision gefährdende Objekt ir. eine Warnzone »eingelaufen« ist, und welche Gefahrenbereiche beidseitig dieses Objekts besonders berücksichtigt werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Kollisionswarnanlage erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unttransprüchen.

Die Erfindung kann in Form einer Zusatzeinrichtung zu einer üblichen Radaranlage installiert werden, bei der auf dem Bildschirm eine Fülle von georteten Objekten erscheint, und zwar unabhängig davon, ob sie sich in Warnzonen, Alarmzonen, unmittelbaren Gefahrenzonen oder außerhalb dieser Bereiche befinden. Obwohl gerade im Schiffsverkehr Bildschirme derartiger Radaranlagen von solchen Leuchtpunkten bzw. Leuchtflächen geradezu übersät sind, stellt doch die Erfindung eine Navigationshilfe zur Verfügung, die den Betrachter sofort, ohne langes Suchen, auf die Gefahrenstelle hinlenkt. Insofern ist die Erfindung auch einer anderen bekannten Kollisionswarnanlage (US-PS 36 60 846) wesentlich überlegen. Die erfindungsgemäße Kollisionswarnanlage ist dabei allgemein verwendbar, und zwar nicht nur im Schiffsverkehr, sondern auch im Flug- und Raum- sowie Bodenverkehr. Sie kann auch für Frühwarnsysteme im militärischen Bereich Anwendung finden.

Bei der erfindungsgemäßen Warnanlage wird auf dem Bildschirm eine visuelle Anzeige der Grenzen der Zone und des Azimut-Sektors sowie eine Peil-Folgelinie durch das geortete Objekt hervorgerufen, die automatisch ein Ziel oder Objekt in der Warnzone verfolgt. Eine innere Alarmzone, welche wahlweise einstellbar bzw. verstellbar ist, und jedes vom Radarstrahl erfaßte Objekt in dieser Zone, können ein Alarmsignal erzeugen, das dann, wenn es nicht innerhalb einer begrenzten Zeit abgeschaltet wird, einen Notalarm auslöst, beispielsweise die Schiffspfeife. Bei der Erfindung ist nicht nur eine PPI-Schirmbild-Darstellung, sondern auch eine Digitalauslösung von Entfernung und Winkelteilung georteter Gegenstände, die in einstellbaren Bereichszonen erscheinen, möglich. Die Eigenschaft, vorgegebene Entfernungszonen und Azimut-Sektoren einzustellen, kann für spezielle Anwendungsfälle auch außerhalb der eigentlichen Kollisionswarnung verwendet werden, z. B. zum Warnen vor Störungen oder Beschädigungen von

ίο Schleppseilen von Lastkähnen oder dergleichen, welche von einem Schirff, das mit der erfindungsgemäßen Kollisionswarnanlage ausgerüstet ist, geschleppt werden.

Darüber hinaus erlaubt die Anlage beispielsweise dem Schiffsführer die Einstellung eines interessierenden Azimut-Bereiches, um Signale von einem Begleitschiff oder einer benachbarten KüstenlLnie auszuschließen und die erfindungsgemäße Anlage trotzdem für die Kollisionswarnung verwenden zu können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nun anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 in Form eines Bfockdiagrammes eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt

Fig.2 zeigt ein Blockdiagramm des Transponders nach Fig. 1.

F i g. 3 zeigt in Form eines Blockdiagrammes die Entfernungs- und Azimutsteuerungen nach F ι g. 1.

F i g. 4 'eigt in Form eines Blockdiagrammes das Warn- und Darstellungsgerät nach F i g. 1.
F i g. 5 zeigt schematisch Signale von Entfernungszonen in bezug zu den Radar-Rücksignalen.

F i g. 6 zeigt schematisch einen Azimut-Sektor unter Bezugnahme auf einen Kurs-Markierer eines Radarsystems, und

F i g. 7 zeigt einen PPI-Bildschirm mit sichtbarer Darstellung, wie sie erfindungsgemäß erzeugt wird, zusammen mit einer digitalen Darstellung derselben Information.

In dem Blockdiagramm nach F i g. 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung allgemein dargestellt. In dieser und den folgenden Figuren ist die Erfindung anhand eines Schiffs-Kollisions-Warnsystems dargestellt F i g. 1 zeigt eine konventionelle Schiffs-Radaranlage 21 mit einer drehbaren Richtantenne 22, die elektromagnetische Strahlung aussendet und deren Echos von massiven Objekten, die in der Hauptstrahlrichtung liegen, empfängt. Die Radaranlage 21 kann vollständig konventionell sein und z. B. eine Anlage sein, die bereits auf einem Schiff installiert ist, wobei die erfindungsgemäße Kollisionswarnanlage mit einer solchen zusammenwirken kann. In F i g. 1 ist ferner ein Transponder 23 dargestellt, mit einer Antenne 24, für einen besonderen Anwendungsfall, wie später noch beschrieben wird. Mit der Radaranlage 21 ist eine Logikschaltung 26 gekoppelt, die dazu dient. Signale zwischen der Radaranlage 21 und der erfindungsgemäßen Anlage kompatibel zu machen. Diese Einheit 26 umfaßt Differenzverstärker und automatische Schalter und sie nimmt entweder ein positiv oder negativ gehendes Signal unterschiedlicher Amplituden vom Radarsystem auf und erzeugt ein Ausgangssignal vorgegebener Polarität und Amplitude, wie es vom erfindungsgemäßen Gerät gefordert wird. Das konventionelle Schiffsradarsystem nach Fig.4 umfaßt ein Sende-Empfangs-Gerät 31, das mit der Antenne 22 ■'crbunden ist, ferner mit einem Mischer 32, einem IF-Detektor 33, einem Videoverstärker 34 und einem Videomischer 36. Eine Zeitsteuerungsschaltung 37 ist mit einem Generator 38 für Entfernungsmarkierung verbunden, der seinerseits an den Videomischer 36 ange-

koppelt ist. Der Ausgang des Mischers 36 ist an ein PPI-Schirmbildgerät 39 gelegt. Das PPI-Schirmbild-Gerät 39 umfaßt einen Oszilloskopschirm, auf dem eine radiale Linie umläuft, die der Drehung der Radarantenne 22 entspricht, wobei auf dem Schirm beleuchtete Ziele oder Objekte in entsprechenden Positionen dargestellt werden, wie sie durch die zur Antenne 22 zurückreflektierten Radarsignale erfaßt worden sind. Die erfindungsgemäße Anlage benutzt bestimmte Signale der Radaranlage 21, während auf Ausgangsleitungen der Logikschaltung 26 Kursmarkierungssignale vom Sende-Empfangs-Gerät (auf der Leitung 41), Radar-Videosignale vom Verstärker 34 (auf der Leitung 42) und Triggersignale von der Zeitsteuerschaltung 37 auf der Leitung 43) geführt werden. Über eine Eingangsleitung 44 der erfindungsgemäßen Anlage werden Signale über die Logikschaitung 26 an den Videomischer 36 der Radaranlage gelegt. Die Logikschaltung 26 enthält konventionelle Schaltkreise und Schaltelemente, wie z. B. Differenzverstärker, die ankommende Videosignale, Triggersignale und Kurssignale in die gewünschte Polarität und Amplitude zur Verwendung in der Schaltung des erfindungsgemäßen Gerätes verarbeiten bzw. umformen.

Die Radar-Videosignale der Radaranlage werden über die Leitung 42 an einen Videoverstärker 51, der eine Empfindlichkeitssteuerung 52 hat und dann an einen Video-Pegel-Diskriminator 53 gelegt. Der Verstärker 34 der Radaranlage hat einen Ausgang, der Informationen bezüglich Amplitude, Impulsbreite und Entfernung oder Bereich von Signalen enthält, die von der Anlage empfangen werden. Die Empfindlichkeitssteuerung 52 des Verstärkers 51 stellt die Amplitude von Signalen, die den Verstärker passieren, ein und der Diskriminator 53 hat eine Schwellwertsteuerung 54, die den Video-Pegel mit der voreingestellten Bezugsspannung zu vergleichen, so daß nur Signale, die eine größere Amplitude als die einstellbaren Schwellwerte haben, durchlaufen können.

Die Erfindung umfaßt eine Entfernungs- und Azimutsteuerschaltung 56, die Eingänge vom Videopegel-Diskrirninator 53 und über Leitungen 41 und 43 vom Radarsystem erhält. Die Steuerschaltung 56 ist an eine Alarm- und Anzeigeeinheit 57 angeschlossen. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine weitere Entfernungs- und Azimutsteuerschaltung 58 vorgesehen, die einen Eingang vom Video-Verstärker 51 über eine Leitung 59, das Triggersignal über eine Leitung 43 und ein Steuersignal über eine Leitung 61 von der Entfernungsund Azimut-Steuerung 56 erhält Eine Ausgangsleitung 62 geht von der Steuerung 58 zur Steuerung 56.

Die Entfernungs- und Azimutsteuerschaltung 56 ist, wie F i g. 3 zeigt, mit einem Paar paralleler Kanäle versehen, die in der Zeichnung (F i g. 5) als Frühwarnzone und Alarmzone bezeichnet sind und soweit die Baugruppen in den Kanälen dieselben sind, werden nur diejenigen des Kanals der Frühwarnzone im Detail beschrieben, wobei die entsprechenden Baugruppen des Kanals der Alarmzone dieselben, jedoch mit einem Strich versehenen, Bezugszeichen haben. Der Video-Pegel-Diskriminator 53 hat zwei Ausgänge, die als Eingänge an Torschaltungen 66 und 66' der Entfernungs- und Azimutsteuerschaltung 56 gelegt sind. An diese Torschaltungen mit variablem Bereich sind ferner über die Leitung 43 vom Radargerät Triggersignalc gelegt.

Die Torschaltung 66 dient dazu, eine Warnzonc mit einstellbarem Bereich zu schaffen, weshalb dieser Kanal die Frühwarnzone umfaßt. Eine Steuereinheit 67 der Torschaltung 66 stellt den inneren Ring oder die innere Entfernung dieser Warnzone ein und eine Steuereinheit 68 stellt die Tiefe dieser Zone, d. h. den Außenbereich bzw. die Außenentfernung dieser Zone ein. Die Frühwarnzone besteht somit aus einem ringförmigen Flächenbereich um die Radaranlage, dessen innerer und äußerer Durchmesser variabel sind. Die Informationen hinsichtlich der Bereichseinstellungen, d. h. des inneren oder äußeren Durchmessers der Frühwarnzone, wird über eine Videosteuerschaltung 69 an den Eingang einer Intensitäts-Steuereinheit 71 gelegt. Diese Videoinformation von dem genannten Tor wird an den Videomischer 32 des Radargerätes gelegt, um zwei sichtbare Ringe auf dem PPI-Bildschirm zu erzeugen, die der inneren und der äußeren Grenze der Frühwarnzone entsprechen. Die Torschaltung 66 dient ferner dazu, Eingarigsviucosignale durchzulassen, die von Radarechosignale herrühren und innerhalb des definierten begrenzten Bereichs der Frühwarnzone liegen. Diese Signale werden an die Torschaltung 72 gelegt, die eine Start-Steuereinrichtung 73 und eine Stop-Steuereinrichtung 74 umfaßt, so daß die Torschaltung auf jeden gewünschten Startpunkt von 0° bis 360° und auf jeden Winkel-Gradabstand zwischen Anfang und Ende der Begrenzungen einstellbar ist. Diese Azimut-Torschaltung steuert und begrenzt die azimutale Position und die Ausdehnung der Bereichslinien auf dem PPI-Bildschirm 39, wie im einzelnen noch beschrieben wird. Radar-Echosignale, die durch die Torschaltung 72 gehen, werden an einen Diskriminator 76 für die Echobreite gelegt, der die Zahl der einzelnen aufeinanderfolgenden Radar-Echoimpulse mit einer vorgegebenen steuerbaren Minimal-Zahl vergleicht, welche durch eine Steuereinheit 77 eingestellt wird, um eine Mindestgröße des aufgefundenen Objektes, das von dem erfindungsgemäßen Gerät aufgenommen wird, festzulegen. Der Diskriminator 76 hat ferner eine Steuereinheit 78, welche die maximale Anzahl aufeinanderfolgender durchlaufender Radarimpulse festlegt und die Möglichkeit von Alarmen durch starke Echos, z. B. aufgrund von Landmassen, eliminiert, wenn dies gewünscht ist Der Diskriminator 76 läßt Signale durch, die innerhalb der oben genannten Grenzen liegen, die durch die Steuereinheiten 77 und 78 eingestellt werden, und diese werden an eine Azimuttor-Schaltung 79 gelegt Die Ansteuerung der Torschaltung 79 durch ein Eingangssignal vom Diskriminator 76 dient dazu, einen Azimutsektor von z. B. 5° oder auch einer anderen Anzahl von Graden auf jeder Seite des Azimuts des festgestellten Objektes einzustellen, das durch das vom Diskriminator 76 empfangenen Radarsignal identifiziert worden ist Die diesen Azimutsektor bestimmenden Begrenzungssignale von der Torschaltung 72 werden an die Video Steuerschaltung 69 gelegt so daß die durch die Torschaltung 66 eingestellten Entfernungsringe normalerweise nur über den Azimut-Sektor erscheinen, der durch die Torschaltung 72 eingestellt worden ist Ferner werden die Azimut-Begrenzungssignale der Torschaltung 79 an die Video-Steuerschaltung 69 angelegt, so daß bei einer Identifizierung eines Zieles oder Objektes innerhalb der Frühwarnzone, die Entfernungsringe beispielsweise nur über dem Bogen von 10° des Acquisitions-Azimut-Sektors sichtbar sind, wobei dieser Sektor hinsichtlich des Objektes zentriert ist Nach der Einrichtung des Azimut-Sektors wird die Torschaltung 72 durch die Torschaltung 79 über eine Leitung 80 abgeschaltet so daß nur eine Gruppe von Azimut-Signalen auf die Video-Steuerschaltung 69 gegeben wird. Die Wirkung dieser erfindungsgemäß erzeugten Signale und ihre Darstellung wird nachfolgend in Verbindung

mil den K i g. 5 bis 7 beschrieben. Der Ausgang der Im· schaltung 79 wird an einen Diskriminator 81 gelegt, der die Zahl der Echo-Rücksignale für das Ziel oder das Objekt zählt, das innerhalb des Azimut-Fensters über eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen bzw. Durchlaufe der Radarantenne erscheint. Der Begriff Azimut-Fefister wird hier definiert als die Fläche im Azimut-Sektor der Frühwarnzone. Der Diskriminator 81 umfaßt Steuereinrichtungen 82 zum Festlegen der erforderlichen Anzahl von Echosignalen für eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen der Radarantenne, um ein Signal vom Diskriminator 81 durchzulassen. Signale, die vom Diskriminator 81 durchgelassen werden, werden an einen Anzeigewähler und an eine Anzeige-Wahllogik-Schaltung 83 gelegt, die dazu dient, den Alarm und die Aiarm-Änzeigeeinheit 57 zu erregen, weiche bestimmte Signale an die Intensitätssteuerung 71 zurückführt, wie noch beschrieben wird. Die Anzeigewähl-Logikschaltung 83 kann sowohl manuelle als auch automatische Einrichtungen enthalten, um Signale, die von den Diskriminatoren empfangen werden, an Ausgangs-Darstellungseinheiten zu schalten.

Die Entfernungs- und Azimut-Steuerschaltung 56 umfaßt ferner ein automatisches elektronisches Peilungs-Anzeigegerät 86, das ein Eingangssignal vom Diskriminator 76 empfängt und hieraus ein ein Signal erzeugt, das eine elektronische Peilungs-Anzeigelinie durch das Objekt auf dem PPI-Bildschirm 39 erzeugt bei Durchlaufen eines Zielechos durch den Diskriminator 76. Der Ausgang des Peilungsanzeigegerätes 86 wird mit dem Anzeigewähler verbunden und die Peilungs-Anzeigelinie verfolgt das Ziel solange es sich in der Warnzone befindet Es ist ferner eine Azimut-Zeitsteuerschaltung 87 vorgesehen, die das Kursmarkierungssignal über die Leitung 41 vom Radargerät und einen weiteren Eingang an einer Klemme 88 von einer digitalen Peilungsdarstellung erhält, wie noch beschrieben wird, und die Korrektursignale an das Tor 72 und an das Peilungs-Anzeigegerät 86 legt. Der Kanal für die Alarmzone liegt parallel zum Kanal für die Frühwarnzone, das Peilungsanzeigegerät und die Azimut-Zeitsteuerung sind jedoch beiden Kanälen gemeinsam und jeder Kanal speist denselben Anzeigewähler und die Anzeige-Wähllogikschaltung 83.

Vor der Beschreibung der Entfernungs- und Azimut-Steuerschaltung 58 nach F i g. 3 wird auf F i g. 4 Bezug genommen, die die Alarm- und Anzeigeeinheit 57 zeigt die durch die Entfernungs- und Azimut-Steuerschaltung 56 betätigt wird. Die Schaltung 57 ist mit dem Anzeigewähler und der Anzeige-Wähl-Logikschaltung 83 verbunden und die Verbindungsleitungen sind in den F i g. 3 und 4 in gleicher Weise numeriert, um den Sigiiälfluß zwischen den Schaltungen dieser beiden Figuren verfolgen zu können. Die Schaltung 57 umfaßt eine Alarmeinrichtung 91 für die Warnzone mit einer Eingangsleitung 92, die Signale vom Echo-Diskriminator 81 des Frühwarnzonenkanals führt. Diese Alarmeinrichtung 91 wird daher automatisch betätigt, derart, daß ein sichtbarer und/oder hörbarer Alarm bei Identifizierung eines Ziels in der Frühwarnzone ausgelöst wird. Die erfindungsgemäße Anlage betätigt die Alarmeinrichtung unter den vorstehenden Umständen, auch dann wenn die Radardarstellung versehentlich auf eine kürzere Entfernung als die Entfernung der Frühwarnzone eingestellt ist Ein Schiffsführer muß dann die durch dieses Objekt hervorgerufene Bedrohung berücksichtigen und den Kurs oder die Geschwindigkeit seines Schiffes ändern, um das Objekt aus der Frühwarnzone herauszubringen, die

mil I ItIIi' von Nrli;ilu*ru 4.1 ιηιιιιιιιΊΙ abschalten können, die ünll'ernungszone oder den Azimut-Sektor den Kollisions-Warnsystems ändern. Es ist ferner eine Alarmeinrichtung 94 für die Alarmzone vorgesehen, mit einer Eingangsleitung 96, die Signale vom Echo-Diskriminator 8Γ des Alarmzonenkanals empfängt. Die sichtbare und/oder hörbare Alarmeinrichtung 94 arbeitet automatisch bei Identifizierung eines Objekts in der Alarmzone und wenn dieser Alarm nicht nach einer vorgebbaren Zeitspanne durch einen manuell betätigbaren Schalter 97 im Anzeigewähler 83 abgeschaltet wird, wird ein Signal an eine Eingangsleitung 98 einer Zeitschaltung 99 für eine zweite Alarmstufe gelegt, die einen Generator für ein hörbares Signal und ein Relais 101 betätigt, um eine weitere Alarmeinrichtung in Tätigkeit zu setzen, beispielsweise eine Schiffspfeife, ein Nebelhorn oder dergleichen.

Die Erfindung liefert ferner eine digitale Darstellung von Peilungs- und Entfernungsinformationen von Objekten, die innerhalb der Frühwarnzone und der Alarmzone erscheinen. Die Information für die Entfernungsdarstellung wird erhalten von dem Video-Ausgang der Torschaltungen 66 und 66' über Leitungen 102 und 102' zum Anzeigewähler 83. Ferner werden über die Leitung 43 Triggersignale an die Anzeige-Wahl-Logikschaltung 83 gelegt und die Schalt· und Entfernungsinformationen werden von der Anzeige-Wähl-Logikschaltung 83 über ■ eine Leitung 106 an eine digitale Entfernungsanzeige-Einrichtung 107 gelegt. Eine digitale Peilungsanzeige-Einrichtung 108 empfängt Peilungsinformationen und Zeitinformationen über eine Eingangsleitung 109 vom Peilungsanzeigegerät 86. Es wird bemerkt, daß bezüglich der digitalen Darstellung der Peilinformation jede Veränderung der Abtastrate der Radarantenne 22 gegenüber Normal dazu führen kann, daß die digitale Peilungsanzeige inkorrekt ist und daß ferner, da die Peilinformation ständig wiederholt wird, d. h. über 0° bis 360° geht, es notwendig ist, den Zähler der Anzeigeeinrichtung neu einzustellen, und es ist daher ein Ausgangssignal, das einer Zählung von 359° entspricht, an der Anzeigeklemme 88 vorgesehen, das dann als Eingang an die Azimut-Zeitschaitung 87 gelegt wird, in welcher die phasenstarre Schleife diesen Zählimpuls von dem digitalen Peilungsdarstellungsgerät 108 mit dem synchronisierenden Kursmarkierungssignal vergleicht und eine Spannung an die Azimut-Zeitschaltung legt, um Veränderungen der Antennendrehzahl zu korrigieren und dadurch eine genaue Nachführung der Azimut-Torschaltung 72 der Peilanzeigeschaltung 86 und des digitalen Peilungs-Darstellungsgerätes 108 zu erreichen.

In den F i g. 5 und 7 sind die Entfernungszonen dargestellt und die Frühwarnzone 111 wird auf dem PPI-BiIdschirm 112 visuell durch konzentrische Entfernungslinien oder Ringe 113 und 114 begrenzt Die Lage von jedem dieser Ringe 113 und 114 ist durch die Steuereinheiten 67 und 68 des Tores 66 steuerbar, so daß die Tiefe t/der Zone 111 ebenso wie die Lage der Zone einstellbar ist Die Intensität /der Ringe 113 und 114 ist durch die Intensitäts-Steuereinheit 71 einstellbar. Ferner sind Ringe 116undll7, die die Alarmzone begrenzen, darge* stellt, die durch Steuerung der Torschaltung 66' einstellbar angeordnet werden können. An der linken Seite von Fig.5 sind Radar-Echosignale 118 gezeigt, die manchmal als Seerauschen bezeichnet werden und die normalerweise nahe bei der Radarantenne auftreten und durch die Anordnung der Alarmzone und der Frühwarnzone als unerwünschte Echos in der erfindungsgemäßen Anordnung ausgeschaltet sind.

Es sind Radarechos von einem Objek* 121 gezeigt, die in der Frühwarnzone 111 erscheinen und es ist erfindungsgemäß ein Amplitudenschwellwert t vorgesehen, so daß die Radar-Echosignale 118 eine über diesem liegende Amplituden haben müssen, um in der erfindungsgemäßen Schaltung weiterverarbeitet werden zu können. Dieser Schwellwert wird durch die Steuereinheit 54 des Diskriminator 53 eingestellt. Beim Eintritt eines Radar-Echosignals in die erfindungsgemäße Schaltung wird eine elektronische Peilanzeigelinie 122 erzeugt, die sich radial über den Bildschirm 112 und über den Beginn des Objektes 121 erstreckt. Diese Linie wird durch die Peilungs-Anzeigeschaltung 86 erzeugt und nachdem festgestellt worden ist, daß das Objekt eine Breite zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert hat, die durch die Steuereinheiten 77 und 78 des Diskriminators 76 eingestellt worden sind, wird ein Azimut-Sektor durch die Torschaltung 79 erzeugt, der dann dazu dient, die Größe bzw. das Ausmaß der sichtbaren Entfernungsringe 113 und 114 auf dem Schirm auf etwa 5° auf beiden Seiten der Linie 122 zu begrenzen. Dies ist auch in F i g. 6 dargestellt. Das Radarziel oder Objekt 121 ist somit visuell auf dem Schirm 112 eingegrenzt.

Die Erfindung umfaßt ferner eine digitale Anzeige der Entfernung und der Peilung des Objektes 121. Dies ist in F i g. 7 gezeigt, in der die Entfernung durch die digitale Entferr ungsanzeige 107 und die Peilung durch die digitale Anzeige 108 angezeigt werden. Ein so identifiziertes Objeki löst einen Alarm aus, so daß ein Schiffsführer gezwungen wird, hiergegen etwas zu unternehmen. Auf dem Bildschirm 112 ist normalerweise eine Kursmarkierurg 123 dargestellt, die den Kurs des Schiffes angibt, auf (dem die Radaranlage angeordnet ist und es wird bemerkt, daß jedes Radarziei bzw. Objekt das dieselbe relative Peilung hat und dessen Entfernung mit der Zeit abnimmt praktisch auf einem Kollisionskurs mit dem Schiff ist. Zweckmäßigerweise sind die digitale Peilungsanzeige und die Entfernungsanzeige nahe beim PPI-Schirm 11:2 angeordnet, so daß ein Schiffsführer mit einem Blick leicht die Situation bestimmen und entsprechende Gegenmaßnahmen treffen kann. Die Anzeigeeinrichtungen und die Alarmeinrichtungen können aber auch entfernt von der Brücke des Schiffes angeordnet werden, was z. B. vorteilhaft ist bei Fischdampfern, bei denen die Brtcke über längere Zeitspannen nicht bemannt ist

Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich nicht nur für die Kollisionswarnung, sondern auch als Sicherheitssystem für schleppende und geschleppte Schiffe, wozu in F i g. 1 allgemein ein Transponder 23 und eine Entfernungs- und Ajiimut-Steuerschaltung 58 vorgesehen sind. Der Zweck diese= Systems ist es, dem Führer eines Schiffes, das andere Schiffe, z. B. Lastkähne, schleppt jede Bewegung der geschleppten Schiffe außerhalb eines bestimmten, steuerbaren Bereiches anzuzeigen. Soweit Schiffe, die geschleppt werden, normalerweise einigermaßen nahe bei dem schleppenden Schiff sind, ist es zweckmäßig, einen Transponder 23 wenigstens auf dem letzten der Reihe der geschleppten Schiffe anzuordnen, urn Radarsigriale zu empfangen, die von der Antenne 22 ausgehen und diese Signale mit ausreichender Stärke zurückzugeben, um eine Verfälschung der Signale, z. B. infolge von Seerauschen, zu verhindern. In F i g. 2 ist der Transponder dargestellt und er umfaßt einen Sende-Eimpfangs-Schalter 126, der an einen Mischer 127 geschaltet ist der seinerseits mit einem IF-Detektor 128 verbunden ist, der einen Sender 129 speist, dessen Ausüber den Schalter 126 mil der Antenne 24 verrinn den ist. Der Transponder 23 dient, wie erwähnt, dazu, die Rückgabe eines starken Signals zur Radarantenne 22 zu gewährleisten.

Das Warnsystem umfaßt eine Warnzone 131, die sich um die Sicherheitszone 132 erstreckt, wie auf dem Schirm 112 von F i g. 7 dargestellt. Schiffe, wie z. B. Lastkähne 133 (F i g. 7) werden hinter einem Schiff geschleppt, das eine Radaranlage besitzt, die in der Mitte des Schirmes 112 angeordnet ist und sie bleiben norma-

to lerweise innerhalb der Sicherheitszone 132. Wenn jedoch ein Lastkahn oder ein geschlepptes Schiff 133 sich außerhalb der Sicherheitszone 132 in die umgebende Warnzone 131 bewegt, wird durch die erfindungsgemäße Anlage ein Alarm ausg. ·.>.··., um anzuzeigen, daß das geschleppte Schiff entweder seitlich aus seiner normalen Position ausgeschwenkt ist oder möglicherweise das Schleppseil gerissen ist und das Schiff zu weit hinter dem schleppenden Schiff zurückliegt.

F i g. 3 zeigt in Form eines Blockdiagrammes die Ent-

fernungs- und Azimut-Steuerschaltung 58, die am Eingang einen Video-Pegel-Diskriminator 136 aufweist, dessen Eingang an den Ausgang des Videoverstärkers 51 angeschlossen ist Dieser Diskriminator 136 hat eine Schwellwertsteuerung 137, so daß die Video-Signalpegel getrennt von der Schaltung 56 ^.nstellbar sind. Getrennte Schwellwerteinstellungen sind vorgesehen, um die engeren Entfernungseinstellungen und von der s>ee herrührende Echosignale, die bei diesen kürzeren Entfernungen auftreten können, zu kompensieren. Der Ausgang des Diskriminators 136 wird an die Eingänge von zwei Torschaltungen 138 und 139 gelegt die ferner Triggereingänge über die Leitung 43 vom Radargerät erhalten. Die für den seitlichen Warnbereich zuständige Torschaltung 138 hat Steuerungen 141 und 142 für minimale und maximale Entfernung und es wird ferner gesteuert durch eine Torschaltung 143, deren Eingang an den Ausgang der Azimut-Zeitschaltung 87 gelegt ist und das Steuereinrichtungen 144 und 146 für das minimale und maximale äußere Azimut aufweist. Diese Steuerungen stellen die äußeren seitlichen Begrenzungen der Schleppseil-Warnzone ein und die Torschaltung 143 hat ferner Steuerungen 147 und 148 für das minimale und maximale innere Azimut die die Peilungen für die Seiten der Schleppseil-Sicherheitszonen erzeugen. Der Ausgang der Torschaltung 138 enthält somit Signale, die in den Seitenbereichen der Warnzone auftreten. Um einen Abschluß am Ende der Sicherheitszone zu schaffen, ist die Torschaltung 139 mit Minimum- und Maximum-Steuerungen 151 und 152 versehen, um Videosignale in der Entfernungszone zwischen den äußeren Entfernungslinien der Warnzone und der Sicherheitszoiic durchzulassen. Die Torschaltung 139 wird ferner du^ch die Torschaltung 143 gesteuert um den Umfangsbereich der durch die Torschaltung 139 definierten Zone auf die inneren Azimut-Einstellungen zu begrenzen, die durch die Steuerungen 147 und 148 der Torschaltung 143 bestimmt sind.

Der Ausgang der beiden Torschaltungen 138 und 139 wird an einen Mischer 153 gelegt so daß dessen Ausgang zwei Video-Signale in der Warnzone enthält Die Signale definieren die Warnzone und sie werden an das Radargerät in derselben Weise angelegt, wie Entfernung- und Azimutsignale für die Kollisionswarnung, wie oben beschrieben. Radar-Echosignale in der Warnzone erreichen den Mischer 153 und von dort werden sie an einen Echo-Breiten-Diskriminator 156 und dann an einen Echo-Diskriminator 157 und danach an den Anzeigcwähler 83 gelegt Die beiden Diskriminatoren 156 und

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157 arbeiten in derselben Weise wie die entsprechenden Geräte in der oben beschriebenen Frühwarnzone. Der Ausgang des Warnsystems wird über eine Ausgangslcitung 158 von der Anzeige-Wähl-Logikschaltung 83 an ein Alarmgeriil 159 gclcgl, wie in I⁷ig.4 j»o/.cigl ist. F.s ^r. ist ferner /v-cvkiniiliigerweise eine /weile Alarmstufe vorgesehen, wenn der erste Alarm über eine vorgegebene Zeit dauert, wobei diese im Anzeigewähler und in der Anzeige-Wähl-Logikschaltung 83 ausgebildet sein kann, die einen Schalter 161 aufweist, um den in der Warnzone ausgelösten Alarm abzuschalten. Wird dieser Schalter 161 nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach Beginn des Alarm abgeschaltet, so wird in der logischen Schaltung 83 ein Signal an die Ausgangsleitung 98 gegeben, um eine zweite Alarmstufe zu betätigen, wie oben beschrieben worden isL

Im Hinblick auf den Betrieb des Warnsystems wird bemerkt, daß die Begrenzungen der Seiten der Warnzone 131 durch Einstellung der Torsteuerungen 141 und 142 (für die Entfernung) und der Torsteuerungen 146, 147, 148 und 149 (für das Azimut) festgelegt werden. Der Umfang der Sicherheitszone, der der inneren Begrenzung der Warnzone entspricht, wird außen durch Einstellung der Steuerungen 151 und 152 der Torschaltung 139 geschlossen. Demzufolge wird durch das Radarecho aus der Sicherheitszone kein Alarm ausgelöst, während ein in der Warnzone erzeugtes Signal die Alarmeinrichtung 159 auslöst.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. So kann eine automatische Verfolgung von einem oder mehr Radarzielen und die Auslösung von Alarmsignalen vorgesehen werden, wenn diese Ziele eine mögliche Bedrohung des Schiffes darstellen. Aus den verfügbaren Informationen kann ferner die Zeit und der Ort des nächsten Punktes der Annäherung eines Objektes und die Annäherungsgeschwindigkeit abgeleitet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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Claims (11)

Patentansprüche:

1. KolliEionswarnanlage zur Verwendung mit einer Radaranlage, die Echosignale erzeugt, die Informationen aufweist, welche die Peilung und die Entfernung des die Radarsignale reflektierenden Objekts enthält,

bei der ein über eine Verbindungsleitung an die Radaranlage anschließbarer Warnzonentorkreis Ein-Stelleinrichtungen zum Einstellen der Minimalentfernung und Maximalentfernung einer auf dem Bildschirm der Radaranlage zur Darstellung bringbaren Warnzone aufweist und nur solche Echosignale durchläßt, die aus dieser Warnzone stammen, bei der ein Diskriminator nur solche Echosignale durchläßt, die sich in einer bestimmten Zeitspanne mindestens in einer bestimmten Häufigkeit wiederholen,

und bei der ein Alarmsystem bei Auftreten von vom Diskriminator durchgelassenen Echosignalen aus der Warnzone einen Alarm auslöst dadurch gekennzeichnet,

daß in Reihe zum Warnzonentorkreis (66, 66') ein Azimuttorkneis (72) angeschlossen ist, der Einstelleinrichtungen (73,74) zum Einstellen der azimutalen Breite bzw. Winkelausdehnung des Peilbereiches hindurchtretender Echosignale aufweist,
und daß eir e Videosteuereinrichtung (69) derart mit der Radaranlage (21) in Verbindung steht, daß auf dem Bildschirm zwei Entfernungsringabschnitte (113,114,116, 117) erscheinen, deren Abstand voneinander und vom Zentrum der Bildschirmes von der Einstelleinrichtung (67, 68) des Warnzonentorkreises (66, 66) und deren azimutale Ausdehnung von der Einstelleinrichtung (73,74) des Azimuttorkreises (72) wählbar sind,

daß in Kaskade zum Azimuttorkreis (72) ein Azimuttor (79) geschaltet ist, das die Entfernungsringabschnitte (113,114,116, 117) auf dem Bildschirm auf einen durch eine Einstelleinrichtung einstellbaren Azimutsektor zu jeweils beiden Seiten des Objekts (121) begrenzt.

2. Kollsionswarnanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Peilanzeigesignalgeber (86) bei vom Diskriminator (76) durchgelassenen Echosignalen eines Objekts bis zum Austreten des Objekts 2US der Warnzone ein Anzeigesignal erzeugt, das auf dem Bildschirm eine radiale Peilanzeigelinie (122) bildet, die sich über das auf dem Bildschirm abgebildete Objekt (121) erstreckt und mit diesem mtläuft.

3. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Darstellen einer Schlepp-Warnzone (131) und zum Alarmgeben bei Eintritt nachfolgender Fahrzeuge (13;2,133) in die Schlepp-Warnzone (131) ein mit Einstdleinrichtunf cn (141.142) für Minimal- und Maximalentfernungen versehener weiterer Warnzonentorkreis (138) und ein weiterer, ebenfalls mit Ein-Stelleinrichtungen (144, 146, 147, 148) versehener Azimuttorkreis (143) mit Diskriminatoren (156,157) versehen und mit dem Alarmsystem (57) sowie mit der Radaranlage (21) verbunden sind.

4. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bildschirm im radialen Abstand von der Warnzone eine ebenfalls durch EntfernungsringabschniUe

(113,114) begrenzte Frühwarnzone abbildbar ist

5. Kollisionswarnanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß Warnsignale (121) der Frühwarnzone zu einem Frühwarngerät (91) und Warnsignale der Wamzone an ein Alarmgerät (94) gelangen.

6. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß nur solche Warnsignale (121) zur Alarmauslösung und gleichzeitigen Darstellung der Warnzone (111, 13 i) bzw. deren Entfernungsringabschnitte (113, 114, 116, 117) führen, die einen Amplituden-Minimalwert (t) überschreiten.

7. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Warnsignale (121) mit einer Digitalanzeigeeinrichtung gekoppelt sind, von der ein digitaler Entfernungsanzeiger (109) die Entfernung und ein digitaler Peüanzeiger (108) die Peilung des Objektes anzeigen.

8. KoHisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einem Objekt installierter Transponder (23) beim eintreffen von Radarsignalen Transpondersignale erzeugt die in der Warnanlage Warnsignale erzeugen, sobald sich das Objekt in einem Warnbereich (131) befindet.

9. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Darstellung der Ringabschnitte bzw. Warnzonen (131) durch eine Steuereinheit (71) einstellbar ist.

10. Kollisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Warnsignale an das Alarmgerät (94; 159) über eine Anzeigelogik (83) gelangen, die einen das Alarmgerät (94; 159) nach einer bestimmten Alarmzeit abschaltenden Schalter (99; 161) sowie eine Signalerzeugung aufweist, die ein Signal an eine Ausgangsleitunp (98) zu einem zweiten Alarmgerät abgibt wenn der Schalter (99, 161) nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach Alarmbeginn abgeschaltet ist.

11. KoHisionswarnanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine logische Schaltung (26) das Radargerät (91) mit dem Warnzonentorkreis (66) verbindet und diesem Warnsignale vorgegebener Polaritä» und Amplitude liefert.