DE2731505A1

DE2731505A1 - System zur automatisierung der kollisionsvorbeugung bei der schiffsfuehrung

Info

Publication number: DE2731505A1
Application number: DE19772731505
Authority: DE
Inventors: Viktor Jurevitsch Lapij
Original assignee: LAPIJ
Current assignee: LAPIJ
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1978-02-16
Also published as: GB1541994A; DE2731505C3; FR2358715B1; DE2731505B2; FR2358715A1

Description

SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHOÜEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zur Automatisierung der Schiffsführung und betrifft insbesondere ein System zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung, das einen Situationsanzeiger, an dem von den Radaranlagen Videosignale eintreffen, die die Information über die gegenseitige Lage der Überwasserobjekte und Information über die Parameter der Schiffsbev.'egung tragen, eine automatische Zielfolgeeinheit, an der auch Videosignale von den Radaranlagen eintreffen und die operativ mit einer Dispatchereinheit verbunden ist, und eine elektronische Rechenanlage, an v/elche die Dispatchereinheit und über eine Ein- und Ausgabeeinrichtung der Situationsanzeiger und die automatische Zielfolgeeinheit angeschlossen sind und die Information über die Parameter der Annäherung des Schiffes mit den OberwasserObjekten liefert, die Annäherungsgefahr durch Vergleichen der errechneten Parameter mit den zulässigen bewertet und diese auf den Situationsanzeiger über die Ein- und Ausgabeeinrichtung ausgibt, enthält.

Die Erfindung kann in Systemen zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung sowohl für Hochsee- als auch für Flußschiffe benutzt werden.

Es sind Systeme zur Automatisierung der Kollisionsvor-

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beugung bei der Schiffsführung bekannt, die einen Situationsanzeiger besitzen, dan dem Videosignale von der Radaranlage eintreffen und der die Überv/asserradarsituation, die die Information über die gegenseitige Lage der überwasserobjekte enthält, wiedergibt. An dem Situationsanzeiger trifft auch die Information über die Parameter der Schiffsbewegung ein. Das System enthält auch eine automatische Zielfolgeeinheit, auf welche Videosignale von der Radaranlage gegeben werden und die zur Abtrennung der von den Zielen reflektierten Nutzsignale vom Videosignal sowie zur Ermittlung der Koordinaten der gewählten Ziele dient. Die automatische Zielfolgeeinheit ist operativ mit einer Dispatchereinheit verbunden, welche ihrerseits mit einer elektronischen Rechenanlage in Verbindung steht und die Reihenfolge der Ausführung der Arbeitsunterprogramme vorgibt. Die elektronische Rechenanlage ist über eine Ein- und eine Ausgabeeinrichtung mit der automatischen Zielfolgeeinheit und mit dem Situationsanzeiger verbunden und gewährleistet anhand der von der automatischen Zielfolgeeinheit eintreffenden Information die Ausarbeitung der Bewegungsparameter und der Annäherungsparameter der zu verfolgenden Ziele, die Bewertung der Annäherungsgefahr durch Vergleichen der ausgearbeiteten Annäherungsparameter mit den zulässigen Parametern und gibt Information über die zu verfolgenden Ziele auf den Situationszeiger aus, auf dem diese Information gleichzeitig mit der Radaranlage wiedergegeben v;.ird (s. beispielsweise Kollisionsvorbeugungssystem "Data-Bridge"

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der Firma "Nor control", Norwegen).

Ein Nachteil der bekannten Systeme ist die niedrige Störsicherheit, die durch den Einfluß von See- und Hydroweteorstörungen auf die Wirksamkeit der Abtrennung des Nutzsignals vom Videosignal der Radaranlage bedingt ist. Bei starkem Seegang und beim Befinden des zu verfolgenden Ziels im Störungsgebiet fällt die automatische Zielverfolgung aus.

Die von den Zielen in den verschiedenen Wellenbereichen reflektierten Signale sind nach Entfernung korreliert, während die von der Seeoberfläche und den Hydrometeoren reflektierten Signale in den verschiedenen V/ellenbereichen nicht nach Entfernung korreliert sind.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung des Einflusses der See- und Hydrometeorstörungen auf die Wirksamkeit der Abtrennung des Nutzsignals von dem Videosignal der Radaranlage .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zur Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung zu schaffen, bei dem durch Benutzung der Verschiedenheit der statistischen Kennwerte der Nutzsignale und der Störungen bei zwei Radaranlagen von verschiedenen Wellenbereichen die Störsicherheit erhöht und die Ausfallv/ahrscheinlichkeit der automatischen Zielverfolgung vermindert ist.

Diese Aufgabe vird dadurch gelöst, daß das System eine Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der von den Radaranlagen mit verschiedenen Wellenbereich eintreffenden Videosignale hat, die an den Situationsanzeiger und die automa-

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tische Zielfolgeeinheit angeschlossen ist und die von der Seeoberfläche und den Hydrometeoren reflektierten Signale unterdrückt.

Die Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale enthält zwei Signalselektoren, welche Signale mit einer über der Dauer der Sendeimpulse der Radaranlagen liegenden Dauer unterdrücken, sowie an die Ausgänge derselben angeschlossene Begrenzerverstärker, deren Ausgänge jeweils mit den entsprechenden Eingängen einer Koinzidenzschaltung verbunden sind, während der Ausgang der Koinzidenzschaltung an den Eingang eines Signalselektors, welcher Signale mit einer unter der Dauer der Sendeimpulse der Radaranlage liegenden Dauer unterdrückt, angelegt ist, wobei der Ausgang des erwähnten Signalselektors mit dem Eingang einer weiteren Koinzidenzschaltung, an deren anderen Eingang über einen Addierer die Ausgänge der Signalselektoren, welche Signale mit über der Dauer der Radarsendeimpulse liegende Dauer unterdrücken, angelegt sind, in Verbindung steht.

Es ist erwünscht, daß die Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale eine Entfernungsstrobquelle enthält, die an den anderen Eingang der zweiten Koinzidenzschaltung angeschlossen ist und diese für den fortwährenden Durchgang zum Ausgang derselben nur des Signals vom Ausgang des Addierers öffnet.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 das Strukturschema des Systems zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung ;

Fig. 2 das Strukturschema einer Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale;

Fig. 3a, b, c, d, e, f, g, h, i, J, k Zeitdiagramiüa, die die Funktion der Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale erläutern.

Das System zur Automatisierung der KoIlisionsVorbeugung bei der Schiffsführung enthält einen Situationsanzeiger (Fig. 1), der mit Navigationsgeräten 2 und 3, welche die Parameter der Schiffsbewegung (Kurz und Geschwindigkeit) vorgeben,in Verbindung steht, eine automatische Zielfolgeeinheit 4 und eine Dispatchereinheit 5.

Das Einfangen des Ziels zur Verfolgung desselben erfolgt von Hand durch Richten des Visiers (nicht mitgezeichnet) des Anzeigers 1 auf das Ziel und Einführen der Zielkoordinaten mit Hilfe einer Handeingabeeinrichtung (nicht mitgezeichnet). In dem betrachteten Beispiel erfolgt jedoch das Einfangen des Zieles automatisch und das System enthält eine automatische Zielortungseinheit 6 für mehrere Entfernungswerte.

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Die erwähnten Einheiten 4 und 6 und der Situationsanzeiger 1 sind an eine Rechenanlage 7 über eine Ein- und Ausgabeeinrichtung 8 angelegt. Die Dispatchcreinheit 5 ist an die Rechenanlage 7 direkt angeschlossen.

Erfindungsgemäß weist das System eine Einheit 9 zur gemeinsamen Verarbeitung der von den Radaranlagen mit verschiedenem Wellenbereich (nicht mitgezeichnet) eintreffenden Videosignale auf. Die Einheit 9 unterdrückt die vo*. der Oberfläche und den Hydrometeoren reflektierten Signale und gibt die Nutzsignale avif den Eingang 10 des Situationsanzeigers 1 und auf dei Eingänge 11 und 12 der Einheiton 4 und 6.

Die Einheit 9 zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale enthält zwei Signalselektoren 13 und 14 (Fig. 2), an deren Eingängen die Videosignale von den Radaranlagen mit verschiedenem Wellenbereich eintreffen. Die Ausgänge der Selektoren 13 und 14 sind mit den Eingängen 17 und 18 einer Koinzidenzschaltung 19 über entsprechende Begrenzerverstärker 20, 21 und mit den Eingängen 22 und 23 eines Addierers 24 verbunden. Die Einheit 9 enthält auch einen an den Ausgang der Koinzidenz-

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se ltung 19 angelegten Si^nalseloktor 25 und eine zv:eite
Koinzidenzschaltung 26, deren Eingänge 27 und 28 jev;eils mit den Ausgängen des Selelctors 25 und des Addierers 24 verbunden sind.

Darüber hinaus hat die Einheit 9 (Fig. 1) eine an der.
Eingang 30 der Koinzidenzschaltung 26 angeschlossene Entfernungsstrobquelle 29 (Fig. 2).

Der Ausgang 31 der Koinzidenzschaltung 26 dient als Aufgang der Einheit 9 (Fig. 1).

Die Wirkungsweise des Systems zur Automatisierung der
Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung ist folgende:

Die Videosignale 32 und 33 (Fig„ 3 a, b^ der üadarurdi:^;/ mit verschiedenen Wellenbereichen gelangen auf den Einging 2Λ der Einheit 9 und v/erden in den Selektoren 13» 14- selektiert. Hierbei v/erden die Signale mit einer Dauer, di- größer als
die Dauer f des Sendeisapulses der Radaranlage ist, bis auf
die Dauer *i des Sendeimpulses abgekürzt und die Gleichstromkomponente des Störsignals unterdrückt. Vom Ausgang der SeIe■:■· toren 13 und 14· gelangen die Videosignale 35 und 36 (Fig. pe, d) zu den Verstärker 20 und 21, an deren Ausgängen sich zwei Folgen 37| 38 (^ivig. 3e, f) von nach der %*seheinungnzeit genormten Impulsen, die den Zeitpunkten der Überschreitung
des Schwellenwertes durch die Videosignale entsprechen, ergeben.

Die erhaltenen Impulsfolgen gelangen zu den Linsän^en. 17 und 18 der Koinzidenzschaltung 19, an deren Ausgängen zeit-

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lic,^v übereinstimmende Impulse erscheinen. Hierbei durchlaufen die Nutzsignale 39» 40 von den Oberwasser-Objekten, die genau nach Erscheinungszeit und folglich nach Entfernung korreliei-t sind, restlos zum Ausgang der Schaltung 19, während die Seestörsignale, die nach Jmtfernung (und nach xürscheinun£szGit) dekorreliert sind, teilweise unterdrückt werden, und zum Ausgang der Schaltung 19 gelangen nur diejenige Störsignale 41, 42, die ganz oder teilweise übereinstimmen.

Somit ergibt sich am Ausgang der Schaltung 19 eine Folge von genormten Impulsen mit einer Dauer von O bis T" , wobei Ί - die Dauer der Sendeimpulse der Radaranlage ist· Diese Folge genormter Impulse gelangt zum Selektor 25, in den die Impulse 41, 42 mit einer unter fliegenden Dauer unterdrückt werden. Am Ausgang des Selektros 25 erscheinen alüo genormte Impulse 43 (Fig. 3 h) von den Uberv/asserobjekten, und nur diejenige Seestörimpulse, die völlig nach der Erscheinungszeit übereinstimmen und deren Dauer gleich i- ist.

Die nach Dauer selektierten Impulse gelangen zum Üin^an^ 27 der Koinzidenzschaltung 26, auf deren Eingang 28 die vom Addierer 24 addierten Videosignale (Jig. 3 i) gegeben v/erder.. Am Ausgang 31 der Schaltung 26 erscheinen im Ergebnis nur die addierten Wutzvideosignale 43 und 44 (Fig. 3 j) u^d aur ein geringfügiger Teil der Störsignale 45, die nach der Zeit ihrer JSrscheinung in den Frequenzkanälen der i'-adaraiilagcn übereinstimmen und eine Dauer haben, die gleich der -^auer ^u

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der Ssndeimpuls bzv/_e größer als diese ist»

Auf Grenzentfernungen kann infolge einer Schwankung d^r Nutzsignale nur ein Signal über nur einen Frcquenzkanal der Radaranlagen empfangen werden, wobei er genauso wie dar, Stcrsignal unterdrückt werden kann. Um dies zu vermeiden, wird die Schaltung 26 fortlaufend durch ein Strobimpuls 46 (Fig. Jk), der auf ihren Eingang J>0 von der Quelle 29 gegeben wire geöffnet. Dann erscheinen an ihrem Ausgang 3>1 sämtliche Signale vom Ausgang des Addierers 24.

Das auf vorstehend beschriebene Art addierte Signal gelangt vom Ausgang der Einheit 9 gleichzeitig zu den Zin^än-cu 10 - 12 des Situatiönsanzeigers 1 und der Einheiten 4 und i>. Hierbei treffen am Eingang des Anzeigers 1 die Schiffnbev.'egungsparameter - d^r Kurs und die Geschwindigkeit - ein.

Bei dem Situationsanzeiger treffen die Videosignale an der Elektronenstrahlröhre ein, an der eine Polarkcorcinateriablenkung formiert und ein Radarbild der das Schiff umgebcncc. Uberv/asserläge gebildet wird.

Der Bedienungsmann bringt auf dem Anzeigerschirn der Radaranlagen die Entfernungs- und Peilungsvisiere mit der Strichmarke des zu verfolgenden Ziels zur Deckung. Hierbei werden die Koordinaten der Visiere (die zugleich die Koordinaten des gewählten Ziels sind) von der in dem Situationcanzeiger enthaltenen Schaltung zur manuellen Eingabe über die Einrichtung 8 in die Rechenanlage 7 eingegeben.

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Die Rechenanlase 7 formiert die Koordinaten des Verfolgungsstrobes und gibt diese über die Einrichtung 8 in. die Eir. heit 4 ein. Die Einheit 4 erfüllt die Formierung des physikalischen Verfolgungsstrobes, die idtrobierung mit diesem der ve der Einheit 9 eintreffenden Videosignale, die Erkennung in dem strobierten Videosignal des von dem Ziel reflektierten Signals und die Ermittlung seiner Koordinaten gegenüber- dem Verfolgungsstrob« Die Zielkoordinaten im Verfolgungsstrob \>;i-r· den von der Einheit 4 über die Einrichtung S in cie }>echeno:;_ lage 7 eingegeben, v/o sie zusammen mit dein ^fcrobbeginrjkoordinaten die Koordinaten d-s verfolgten Ziels bilden. Der beschriebene Vorgang der manuellen Einleitung der Zielverfolgung wiederholt sich für jedes interessierende Ziel, bis al?;. Ziele erfaßt sind.

Neben der manuellen Einleitung der Zielverfolgung i?.t eine automatische Einleitung der Zielverfolgung mit Hilfe der Einrichtung 6 möglich. Die Einrichtung 6 sichert die -^ekernu.. der von den Zielen reflektierten Signale beim Schneiden durch diesen der auf verschiedene Entfernungen eingestellten üntfernungsringe und führt deren Koordinate über die Eiririchtu.i 8 in die -üechenanlage 7 ein. Der weitere Ablauf der Einleitung der Zielverfolgung ist dem obenbeschriobenen ähnlich.

Auf Grund der erhaltenen Zielkoordinaten liefert die Hechenanlage Information über Kurs und fcschv/indiglceit ctr verfolgten Ziele, über Entfernung und Zeit zum Punkt der

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kürzesten Annäherung. Die gelieferte Information über die ve: folgten Ziele wird über die Einrichtung 8 auf den i'.r.r.oi ,er "Ί gegeben, wo sie auf dein Bildschirm, als von den Zieln-rir-Iren gerichtete Zielbewegungsvektoren angezeigt werden.

Darüber hinaus vergleicht die Rechenanlage 7 fortv/rJhrend die errechnete iJntfernung zum Punkt der kürzer,ben Anr.sh' rung jedes Ziels mit der zulässigen i-ntfernun.^ und gibt in Falle, wenn diese Entfernung auch nur für ein Ziel den zulässigen i.'ert unterschreitet, sofern die Zeit zum Punkt derkürz es ten Annäherung unter dem festgelegten .Vert liegt, über die Einrichtung 8 auf den Anzeiger 1 ein Warnsignal aus.

Somit gestattet es, die Anwendung einer Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale im Kollisionsschutzsystem die Störsicherheit der automatischen Zielvtrfolgu.-·:,. bei Einwirkung von See- und Hydrometeorenstörungcn durch Unterdrückung derselben in der erwähnten Einheit zu erhöhen und damit eine stabile Zielverfolgung bis zur minimalen Entfernung zu gewährleisten.

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Leerseit

Claims

PA-. EN FAN WALTE SCHIFF v. FÜNER STUEI1L SCH JBEL-HCPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH USO16O, D-BOOO MÜNCHEN 95 273150b Viktor Jurevj isch Lapyj Boris Pavlovitnch Tschernov Evgerji j Boripovitsch Geor^ison AnatoliJ Andreevitsch Kosohevoj Gerald Ivanovitiich Javorskij Valentin Tlitsch Glaaiev Boris Samuilovitsch Rivkin Andrej Andreevitsch Jakuschcnkov Sergej Fedorovitsch Kurotschkin Nikolaj Andreevitsch Schlnpak KAKL LUDWIG SCHIFF DIPL. CHEM. DH. ALEXANDER V. FÜNER OIPL. ING. PETER iTREHI DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HÜPF DIPL. INC7. DIETER IiBOINQHAUS DR. INO. DIETER riNCK TELtFON (ΟΘΘ) 40 20 54 TELEX S-CI 565 AURO D TELEGRAMME AUKOMAItCPAT MÜNCHEN DA-180.56 12.7.1977 SYSTEM ZUR AUTOMTISIERUNG DSR KOLLISIONSVORBEUGUNG BEI DER SCHIFF3FÜHRUMG Patentansprüche

1. System zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung, das einen Situationsanzeiger, an dem von den Radaranlagen Videosignale eintreffen, die die Information über die gegenseitige Lage der Übervasserobjekte und Information über die Parameter der SchiffiiLewegung tragen, eine automatische Zielfolgeeinheit, an der auch Videosignale von den Radaranlagen eintreffen und die operativ mit einer Dispatchereinheit verbunden ist, und eine elektronische Rechenanlage, an welche die Dispatchoreinheit und über eine Ein- und Ausgabeeinrichtung der Situationsanzoiger und die automatische Zielfolgeeinheit angeschlossen sind und die Information über die Parameter der Annäherung des Schif-

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ORIGINAL INSPECT»

fes mit den Überwasserobjekten liefert, die Annäherungsgefahr durch Vergleichen dor errechneten Parameter mit den zulässigen bewertet und diese auf den Situationsanzeiger über die Ein- und Ausgabeeinrichtung ausgibt, enthält, d a durch gekennzeich net, daß es eine Einheit (9) zur gemeinsamen Verarbeitung der von den Radaranlagen mit verschiedenem VJellenbereich eintreffenden Videosignale hat, die an den Situationcanzeiger (1) und die avtomatische Zielfolgeeinheit (4) angeschlossen ist und die von

- der Seeoberflache reflektierten Signale unterdrückt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit (9) zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale zwei Signalselektoren (13 und 14), welche Signale mit einer über der Dauer der Sendeimpulse der Radaranlagen liegenden Dauer unterdrücken sowie an die Ausgänge derselben angeschlossene Begrenzerverstärker (20, 21) enthält, wobei die Ausgänge der erwähnten Begrenzerverstärker jeweils mit den entsprechenden Eingängen (17, 18) einer Koinzidenzschaltung (19) verbunden sind, während der Ausgang dieser Koinzidenzschaltung an den Eingang eines Signalselektors (25), welcher Signale mit einer unter der Dauer der Sendeimpulse der Radaranlagen liegenden Dauer unterdrückt, angelegt ist, wobei der Ausgang des erwähnten Signalselektors mit dem Eingang (27) einer weiteren Koinzidenzschaltung (26), an deren anderen Eingang (20) über einen Addierer (24) die Ausgänge der Signalselektoren (13, 14), welche Signale

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mit einer über der Dauer der Radarsendeirapulse liegenden Dauer unterdrücken, angelegt sind, in Verbindung steht.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einheit (9) zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale eine Entfernungsst.robquelle (29) enthält, die an den anderen Eingang (j50) der zweiten Koinzidenzschaltung (26) angeschlossen ict und die letztere für den fortwährenden Durchgang zum Aueg^ug (31) derselben nur " des Signals vom Ausgang des Addierers (24) öffnet.

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