DE2731505B2 - Anordnung zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, der Kollisionsvorbeugungsanordnung »Data Bridge« der Firma »NOR Control«, Norwegen, entsprechenden Art.

Die bekannte Anordnung hat eine verhältnismäßig geringe Störsicherheit, die durch Einflüsse der Seeoberfläche und hydrometrische Störungen bedingt ist und die Wirksamkeit der Abtrennung des Nutzsignals vom Videosignal der Radaranlagen einschränkt. Bei starkem Seegang und, wenn sich das zu verfolgende Ziel im Störungsgebiet befindet, fällt die automatische Zielverfolgung aus. Die von den Zielen in verschiedenen Wellenbereichen reflektierten Signale stehen nach der Entfernung in Beziehung, während die von der iü Seeoberfläche und von Hydrometeorer. reflektierten Signale in den verschiedenen Wellenbereichen nicht nach der Entfernung korreliert sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Anordnung zur Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung zu schaffen, bei der durch Ausnutzung der Verschiedenheit der statistischen Kennwerte der Nutzsignale und der Störungen bei zwei Radaranlagen von verschiedenen Wellenbereichen die Störsicherheit erhöht und die AuEfallwahrscheinlichkeit der automatisehen Zielverfolgung vermindert ist.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Anordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Dabei ist es aus Funkschau 1976, Heftl, S. 11 an sich bekannt, Störungen, die auf Seegangechos zurückzuführen sind, durch Verwendung von Radaranlagen mit verschiedenen Wellenbereichen zu unterdrücken.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemä-JO ßen Anordnung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild einer Anordnung zur si Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung,

Fig. 2 das Schaltbild einer Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale und

F i g. 3a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k Zeitdiagramme, die die Funktion der Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale erläutern.

Die Anordnung zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung enthält einen Bildschirm 1 (F i g. 1), der mit Navigationsgeräten 2 und 3, welche die Parameter der Schiffsbewegung (Kurs 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 Ausrichten des Visiers (nicht dargestellt) des Bildschirms 1 auf das Ziel und Einführen der Zielkoordinaten mit Hilfe einer Handeingabeeinrichtung (nicht dargestellt). In dem betrachteten Beispiel erfolgt jedoch das Einfangen des Zieles automatisch und Yi die Anordnung enthält eine automatische Zielortungseinheit 6 für mehrere Entfernungswerte.

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

Die Anordnung weist eine Einheit 9 zur gemeinsamen Verarbeitung der von den Radaranlagen mit verschiedenem Wellenbereich eintreffenden Videosignale auf. Die Einheit 9 unterdrückt die von der Seeoberfläche und von Hydrometeoren reflektierten Signale und gibt die Nutzsignale auf den Eingang 10 des Bildschirms 1 und auf die Eingänge 11 und 12 der Einheiten 4 bzw. 6.

Die Einheit 9 zur gemeinsamen Verarbeitung der

Videosignale enthält zwei Signalselektoren 13 und 14 (F i g. 2), an deren Eingängen die Videosignale von den Radaranlagen mit verschiedenem Wellenbereich eintreffen. Die Ausgänge der Selektoren 13 und 14 sind über Begrenzerverstärker 20, 21 mit den Eingängen 17 bzw. 18 einer Koinzidenzschaltung 19 und mit den Eingängen 22 bzw. 23 eines Addierers 24 verbunden. Die Einheit 9 enthält weiter einen an den Ausgang der Koinzidenzschaltung 19 angelegten Signalselektor 25 und eine zweite Koinzidenzschaltung 26, deren Eingänge 27 und 28 mit den Ausgängen des Selektors 25 bzw. des Addierers 24 verbunden sind.

Darüber hinaus enthält die Einheit 9 (Fig. 1) eine an den Eingang 30 der Koinzidenzschaltung 26 angeschlossene Entfernungssfobquelle 29 (F i g. 2).

Der Ausgang 31 der Koinzidenzschaltung 26 dient als Ausgang der Einheit 9 (F ig. 1).

Die Wirkungsweise der Anordnung zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Scb'.ffsführung ist folgende:

Die Videosignale 32 und 33 (F i g. 3a, b) der Radaranlagen mit verschiedenen Wellenbereichen gelangen auf den Eingang 34 der Einheit 9 und werden in den Selektoren 13, 14 selektiert. Hierbei werden die Signale mit einer Dauer, die größer als die Dauer τ des Sendeimpulses der Radaranlage ist, auf die Dauer τ des Sendeimpulses verkürzt und die Gleichstromkomponente des Störsignals unterdrückt. Vom Ausgang der Selektoren 13 und 14 gelangen die Videosignale 35 und 36 (F i g. 3c, d) zu den Verstärkern 20 und 21, an deren Ausgängen sich zwei Folgen 37,38 (F i g. 3e, f) von nach der Erscheinungszeit genormten Impulsen ergaben, die den Zeitpunkten der Überschreitung des Schwellenwertes durch die Videosignale entsprechen.

Die erhaltenen Impulsfolgen gelangen zu den Eingängen 17 und 18 der Koinzidenzschaltung 19, an deren Ausgängen zeitlich übereinstimmende Impulse erscheinen. Hierbei durchlaufen die Nutzsignale 39, 40 von den Überwasserobjekten, die nach der Erscheinungszeit und folglich nach Entfernung genau korreliert sind, restlos zum Ausgang der Schaltung 19, während die Seestörsignale, die nach der Entfernung (und nach der Erscheinungszeit) dekorreliert sind, teilweise unterdrückt werden. Zum Ausgang der Schaltung 19 gelangen nur diejenigen 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 0 bis τ, wobei τ die Dauer der Sendeimpulse der Radaranlage ist. Diese Folge genormter Impulse gelangt zum Selektor 25, in dem die Impulse 41, 42 mit einer unter τ liegenden Dauer unterdrückt werden. Am Ausgang des Selektors 25 erscheinen also genormte Impulse 43 (Fi g. 3h) von den Überwasserobjekten, und nur diejenigen Seestörimpulse, die nach der Erscheinungszeit übereinstimmen und deren Dauer gleich τ ist.

Die nach der Dauer selektierten Impulse gelangen zum Eingang 27 der Koinzidenzschaltung 26, auf deren Eingang 28 die vom Addierer 24 addierten Videosignale (Fig.3i) gegeben werden. Am Ausgang 31 der Schaltung 26 erscheinen im Ergebnis nur die addierten Nutzvideosignale 43 und 44 (Fig. 3j) und nur ein geringfügiger Teil der Störsignale 45, die nach der Zeit ihrer Erscheinung in den Frequenzkanälen der Radaranlagen übereinstimmen und eine Dauer haben, die gleich der Dauer τ der Sendeimpulse bzw. größer als diese ist.

Auf Grenzentfernungen kann infolge einer Schwankung der Nutzsignale nur ein Signal über nur einen Frequenzkanal der Radaranlagen empfangen werden, wobei er genauso wie das Störsignal unterdrückt werden kann. Um dies zu vermeiden, wird die Schaltung 26 fortlaufend durch einen Strobimpuls 46 (F i g. 3k), der ϊ auf ihren Eingang 30 von der Quelle 29 gegeben wird geöffiiet. Dann erscheinen an ihrem Ausgang 31 sämtliche Signale vom Ausgang des Addierers 24.

Das auf vorstehend beschriebene Art addierte Signal gelangt vom Ausgang der Einheit 9 gleichzeitig zu den ίο Eingängen 10—12 des Bildschirms 1 und der Einheiten 4 und 6. Hierbei treffen am Eingang des Bildschirms 1 die Schiffsbewegungsparameter — der Kurs und die Geschwindigkeit — ein.

Die Videosignale treffen an der Elektronenstrahlröhl") re des Bildschirms 1 ein, an der eine Polarkoordinatenablesikung erfolgt und ein Radarbild der das Schiff umgebenden Überwasserlage gebildet wird.

Der Bedienungsmann bringt auf dem Anzeigeschirm 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 im Bildschirm 1 enthaltenen Schaltung zur manuellen Eingabe über die Einrichtung 8 in die

2^r< Rechenanlage 7 eingegeben.

Die Rechenanlage 7 bildet die Koordinaten des Verfolgungsstrobs und gibt diese über die Einrichtung 8 in die Einheit 4 ein. Die Einheit 4 erfüllt die Bildung den physikalischen Verfolgungsstrob, die Strobierung mit

jo diesem der von der Einheit 9 eintreffenden Videosignale, die Erkennung in dem strobierten Videosignal des vom Ziel reflektierten Signals und die Ermittlung seiner Koordinaten gegenüber dem Verfolgungsstrob. Die Zielkoordinaten im Verfolgungsstrob werden von der

η Einheit 4 über die Einrichtung 8 in die Rechenanlage 7 eingegeben, wo sie zusammen mit dem Strobbeginnkoordinaten die Koordinaten des verfolgten Ziels bilden. Der beschriebene Vorgang der manuellen Einleitung der Zielverfolgung wiederholt sich für jedes interessierende Ziel, bis alle Ziele erfaßt sind.

Neben der manuellen Einleitung der Zielverfolgung ist eine automatische Einleitung der Zielverfolgung mit Hilfe der Einrichtung 6 möglich. Die Einrichtung 6 ermöglicht die Erkennung der von den Zielen reflektierten Signale, wenn diese die auf verschiedene Entfernungen eingestellten Entfernungsringe schneiden und führt deren Koordinate über die Einrichtung 8 in die Rerhenanlage 7 ein. Der weitere Ablauf der Einleitung der Zielverfolgung ist dem obenbeschriebenen ähnlich.

■>o Auf Grund der erhaltenen Zielkoordinaten liefert die Rechenanlage Information über Kurs und Geschwindigkeit der verfolgten Ziele, über Entfernung und Zeit zum Punkt der kürzesten Annäherung. Die gelieferte Information über die verfolgten Ziele wird über die

Vi Einrichtung 8 auf den Anzeiger 1 gegeben, wo sie auf dem Bildschirm als von den Zielmarken gerichtete Zielbewegungsvektoren angezeigt werden.

Darüber hinaus vergleicht die Rechenanlage 7 fortwährend die errechnete Entfernung zum Punkt der

MJ kürzesten Annäherung jedes Ziels mit der zulässigen Entfernung und gibt, wenn diese Entfernung auch nur für ein Ziel den zulässigen Wert unterschreitet, sofern die Zeit zum Punkt der kürzester. Annäherung unter dem festgelegten Wert liegt, über die Einrichtung 8 auf

M den Bildschirm 1 ein Warnsignal aus.

Somit gestattet es die Anwendung einer Einheit zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale in der Kollisionsschutzanordnung die Störsicherheit der auto-

malischen Zielverfolgung bei Einwirkung von See- und Hydrometeorenstörungen durch Unterdrückung derselben in der erwähnten Einheit zu erhöhen und damit eine stabile Zielverfolgung bis zur minimalen Entfernung zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Automatisierung der Kollisionsvorbeugung bei der Schiffsführung, mit einem Bildschirm, auf dem die von den Radaranlagen eintreffenden Videosignale, die die Information über die gegenseitige Lage der Oberwasserobjekte und die Information über die Parameter der Schiffsbewegung beinhalten, dargestellt werden, mit einer automatischen Zielfolgeeinheit, an der auch Videosignale von den Radaranlagen eintreffen und die operativ mit einer Dispatchereinheit verbunden ist, und mit einer elektronischen Rechenanlage, an welche die Dispatchereinheit und über eine Ein- und Ausgabeeinrichtung der Bildschirm und die automatische Zielfolgeeinheit angeschlossen sind und die Information über die Parameter der Annäherung des Sciiiffes an die Überwasserobjekte liefert, die Annäherungsgefahr durch Vergleichen der errechneten Parameter mit den zulässigen bewertet und diese dem Bildschirm über die Ein- und Ausgabeeinrichtung zuführt, gekennzeichnet durch eine Einheit (9) zur gemeinsamen Verarbeitung der von den Radaranlagen mit verschiedenem Wellenbereich eintreffenden Videosignale, die an den Bildschirm (1) und die automatische Zielfolgeeinheit (4) angeschlossen ist und die von der Seeoberfläche reflektierten Signale unterdrückt, sowie dadurch, 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 Signaile 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 (28) über einen Addierer (24) die Ausgänge der Signalselektoren (13, 14), welche Signale mit einer über der Dauer der Radarsendeimpulse liegenden Dauer unterdrücken, angelegt sind, in Verbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (9) zur gemeinsamen Verarbeitung der Videosignale eine Entfernungsstrobquelle (29) enthält, die an den anderen Eingang (30) der zweiten Koinzidenzschaltung (26) angeschlossen ist und die letztere für den fortwährenden Durchgang zum Ausgang (31) derselben nur des Signals vom Ausgang des Addierers (24) öffnet.