DE2757829A1

DE2757829A1 - Schiffsanlage zur automatisierung der kollisionsverhuetung

Info

Publication number: DE2757829A1
Application number: DE19772757829
Authority: DE
Inventors: Igor Petrovitsch Bulgakov
Original assignee: BULGAKOV
Current assignee: BULGAKOV
Priority date: 1976-12-24
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1978-07-06
Also published as: PL112706B1; FR2375676B1; NO774419L; GB1552296A; PL203195A1; FR2375676A1; JPS5394890A; DE2757829C2; NO147351C; DD133934A1; NO147351B

Description

: ISCREIQHT

SCHIFF ν. FUNER STREHL SCHOBEL-HOPF EÜBINQHAUS FINCK

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Automatisierung der Schiffsführung und betrifft insbesondere eine Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung.

Die Erfindung kann in Systemen zur Automatisierung der Schiffsführung Verwendung finden, die sowohl auf See- als auch Binnenschiffen angeordnet werden.

Es sind Schiffsanlagen zur Automatisierung der Kollisionsverhütung bekannt (s. beispielsweise die Beschreibung der Kollisionsschutzanlage der Firma Selenia, Veröffentlichung P/Nr. 159 587), die einen Situationsanzeiger enthalten, zu dem Videosignale von der Radaranlage kommen und an dem das radarmäßige Überwasserbild dargestellt wird, das die Information über die Anordnung der Überwasserobjekte bezüglich des eigenen Schiffs enthält. An den Situationsanzeiger gelangt auch von den nautischen Geräten die Information über die Parameter der Bewegung des eigenen Schiffs.

Die Anlage enthält eine Einheit zur automatischen Zielortung, die über eine Informationseingabe-Ausgabe-Einheit an einen Elektronenrechner angeschlossen ist.

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Der Einheit zur automatischen Zielortung wird das Videosignal von der Radaranlage zugeführt.

Der Elektronenrechner ist über die Informationseingabe- -Ausgabe-Einheit mit dem Situationcanzeiger verbunden und gewährleistet die Auslieferung von Bewegungskoordinaten - Parametern des Schiffs und Parametern der Annäherung an zu verfolgende Ziele, die Auswertung des Gefahrengrads der Annäherung durch einen Vergleich der ausgelieferten Parameter der Annäherung mit den zulässigen und gibt die so erhaltene Information über die zu verfolgenden Ziele an den Situationsanzeiger aus, an dem diese Information gleichzeitig mit dem radarmäßigen Überwasserbild angezeigt wird.

Die vom Seespiegel und den Hydrometeoren herrührenden Störungen wirken sich auf die Stabilität der automatischen Zielverfolgung nachteilig aus. Bei schwerem Seegang bzw. intensiver meteorologischen Bildung werden die vom Seespiegel und den Hydrometeoren reflektierten Signale in der Größe mit den vom Ziel reflektierten Signalen vergleichbar. Infolgedessen werden in der beschriebenen Anlage falsche Signale abgetrennt, die die tatsächlichen vom Ziel reflektierten Signale maskieren. Letzten Endes werden die Störsignale nachgeführt und die automatische Verfolgung des tatsächlichen versagt.

Die Wahrscheinlichkeit der Abtrennung von falschen Signalen hängt nicht nur von der Intensität der Störungen ab, sondern auch von den Maßen des Strobs (Auftastimpuls) der

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Verfolgung, in dem die Entdeckung der vom Ziel reflektierten Signale erfolgt, sowie von dem gewählten Kriterium der Entdeckung.

In der angegebenen Anlage wird das Maß des Strohs der Verfolgung im Hinblick auf die maximale Größe der Radarmarke gewählt, was für die Marken geringer Größen nicht optimal ist. Das Kriterium der Entdeckung verbleibt auch nicht optimal bei unterschiedlichem Signal-Rausch-Verhältnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung zu schaffen, die es ermöglicht, die Störbeständigkeit der Verfolgung der Ziele bei schwerem Seegang und intensiven meteorologischen Einflüssen durch Anpassung des Maßes des Strobs der Zielverfolgung in Abhängigkeit von der Intensität des vom Ziel reflektierten Signals, dem Grad der Zuverlässigkeit der Auswertung des Geschwindigkeitsvektors des zu verfolgenden Ziels, und der Entfernung bis zum Ziel sowie der Anpassung des Kriteriums der Entdeckung des vom Ziel reflektierten Signals je nach der Intensität der Störungen und der Entfernung bis zum Ziel zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung, die einen Situationsanzeiger, an den die Information über die Anordnung der Überwasserobjekte bezüglich des eigenen Schiffs von der Radaranlage und die Information über die der Bewegung parameter des eigenen Schiffs von den nautischen Geräten gelangt und einen Elektronenrechner enthält, an den der Situations-

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anzeiger über eine Informationseingabe-Ausgabe-Einheit angeschlossen ist, wobei der Elektronenrechner die Information über die Bewegungsparameter dor Objekte und die Annäherung des eigenen Schiffs an diese Objekte liefert, den Gefalirengrad der Annäherung durch den Vergleich der berechne tan Parameter mit den zulässigen auswertet und die ausgelieferte Information über die zu verfolgenden Ziele an den Situationsanzeiger ausgibt, erfindungsgemäß eine Anpassungseinheit zun Formen des Strobs der Zielverfolgung, die ein Signal für den Beginn der Entfernungsmessung von der Radaranlage und Kodes der Koordinaten der Mitte des Strobs, der laufenden Peilung der Antenne der Radaranlage und eine Information über die Dauer und Stabilität der Verfolgung des Zieles vom Elektronenrecliner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit bekommt, eine Anpassungseinheit zum Abtrennen eines Signals im Strob der Verfolgung dos Zieles besitzt, die ein vom Ziel reflektiertes Signal am Hintergrund von Störungen in Übereinstimmung mit dem sich in Abhängigkeit von der Intensität der Störungen und der Entfernung bis zum Ziel ändernden Kriterium seiner Entdeckung abtrennt, der Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung einen Kode der Zielwinkelgröße ausgibt und deren Eingänge an die Radaranlage, die Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung, an den Elektronenrechner über die Informationseingaue-Ausgabe-Einheit und deren Ausgänge an die Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung und an den Elektronjn-

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rechner über die Informationseingabe-Ausßabu-Einheit angeschlossen sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung einen Kodierer, an dessen Eingang die Information über die Lage des Zieles, die Dauer und die Stabilität seiner Verfolgung vom Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit gelangt, wobei der Kodierer die Kennzeichen für das Ifeß des Strobs der Zielverfolgung ausarbeitet, einen Berechner des Strobmaßes, der einen Kode der Winkelgröße des Strobs nach dem aus der Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals in Strom der Zielverfolgung kommenden Kode der Zielwinkelgröße und den aus dem Kodierer kommenden Kennzeichen des Strobmaßes ausarbeitet, einen Strobformer enthält, der nach dem aus dem Berechner des Strobmaßes kommenden Kode des Strobmaßes, den aus dem 31ektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit kommenden Kodes der Koordinaten der lütte des Strobs und der laufenden Peilung der Antenne und dem aus der Radaranlage kommenden Signal für den Beginn der Entfernungsmessung einen Strob der Verfolgung des Zieles erzeugt.

Es ist wünschenswert, daß die Anpassungseinheit zum Abtrennen eines Signals im Strob der Zielverfolgung eine Kodiereinrichtung, an deren Eingänge Videosignale aus der Radaranlage und der Strob aus der Anpassungseinheit zum Formen des Strohs der Zielverfolgung gelangen und die die Amplitude des Videosignals mit der vorgegebenen Begrenzungsscin/elle vergleicht und das Videosignal Jn den Grenzen des οirobs

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nach der Entfernung in eine binäre Folge verwandelt, einen Pufferspeicher, der die vom Ausgang der Kodiereinrichtung kommende binäre Folge in Matrixform speichert, wobei das in den Grenzen eines Strobs der Entfernung liegende Videosignal eine Zeile einnimmt und die Spalten durch die gleichnamigen Elemente von Zeilen gebildet sind, zwei Selektoren, wobei an den Eingang des ersten Selektors die i- und die (i-1)-ten Zeilen, an den Eingang des zweiten Selektors die i- und die (i-2)-ten Zeilen des Videosignals aus dem Pufferspeicher gelangen, wobei die genannten zwei Selektoren die Elemente der i-ten Zeile des Videosignals unterdrücken, die einer Überschreitung der Begrenzungsschwelle durch dieses entsprechen und die ihresgleichen weder in den gleichnamigen noch in den benachbarten Elementen der anderen Zeile des Videosignals haben, eine steuerbare ODER-Schaltung, an deren Eingänge die i-ten Zeilen von den Ausgängen der Selektoren und das Kennzeichen des Bindungskriteriums aus dem Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgäbe-Einheit kommen und die die logische Summation der vom ersten Selektor kommenden iten Zeile mit der vom zweiten Selektor kommenden i-ten Zeile bzw. mit der Zeile der Nullen in Abhängigkeit vom Kennzeichen des Bindungskriteriums durchführt, eine Einrichtung zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles, die nach den Ergebnissen der in der gesteuerten ODER-Schaltung durch*· geführten Summation das Ziel entdeckt, die Kodes der Peilung und der Entfernung bis zum Ziel errechnet und diese in den Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Ein-

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heit ausgibt sowie den Kode der Zielwinkelgröße errechnet und diesen in die Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung ausgibt, einen Störungsintensitätmesser enthält, der durch den Vergleich des Ergebnisses der Summation am Ausgang der steuerbaren ODER-Schaltung und der entsprechenden Zeile des Videosignals am Ausgang des Pufferspeichers die Intensität der Störungen bestimmt und ihre Größe in den Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit ausgibt.

Es ist wesentlich erforderlich, daß die Schiffsanaige zur Automatisierung der Kollisionsverhütung einen Komparator, dem vom Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit ein Entfernungskode des zu simulierenden Zieles, von der Radaranlage ein Signal für den Beginn der Entfernungsmessung von der Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung Taktimpulse für die Entfernungsmessung zugeführt v/erden und welcher Komparator ein Signal für den Formungsbeginn des Videosignals des zu simulierenden Zieles, erzeugt, ein Schieberegister, dem vom Komparator ein Signal für den Vergleich des Kodes der Entfernung bis zum zu simulierenden Ziel mit dem laufenden Entfernungskode vom Elektronenrechner über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit ein Parallelkode der Struktur des Videosignals des zu simulierenden Zieles mit Störungen, von der Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung Taktimpulse für die Entfernungsmessung zugeführt werden, einen Schalter enthält, der in Übereinstimmung mit vom Situationsanzei-

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ger kommenden Steuersignalen an die Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung entweder ein Videosignal, das dem tatsächlichen entspricht, von der Radaranlage oder ein Videosignal, das dem zu simulierenden Ziel entspricht, vom Ausgang des Schieberegisters abgibt.

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Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen es zeigen:

Fig. 1 eine Strukturschaltung der erfindungsgemäßen

Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung;

Fig. 2 eine Strukturschaltung der erfindungsgemäßeη Anpassungseinheit zum Formen des Strobs der Zielverfolgung;
Fig. 3 eine Strukturschaltung der erfindungsgemäßen

Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals im Strob der Zielverfolgung; und

Fig. 4 eine Strukturschaltung der erfindungsgemäßen Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung mit Mitteln zur operativen Kontrolle der Funktionstüchtigkeit der zur Anlage gehörenden Elemente.

Die Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung enthält einen Situationsanzeiger 1 (Fig. 1), eine Informationseingabe-Ausgabe-Einheit 2, einen Elektronenrechner 3 und eine Einheit 4 zur automatischen Zielortung. Der Eingang 5 des Situationsanzeigers 1 ist an die Radaranlage angeschlossen, die die Information über das Überwasserbild ausgibt, und der Eingang 7 ist mit den nautischen Geräten 8 verbunden, die die Parameter der Bewegung des eigenen Schiffs: den Kurs, die Geschwindigkeit vorgeben.

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Die Erfassung des zu verfolgenden Zielobjektes erfolgt von Hand durch Auflegen des (in der Zeichnung nicht gezeigten) Visiers des Anzeigers 1 auf die Marke des Zieles mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Schaltung zur manuellen Eingabe. Im betrachteten Beispiel erfolgt jedoch die Erfassung des Zieles automatisch, wozu in der Anlage die Einheit 4 zur automatischen Zielortung vorgesehen ist, deren Eingang 9 an die Radaranlage 6, deren Eingang 10 an die Informationseingabe-Ausgabe -Einheit und deren Ausgang mit dem Eingang 11 der Eingabe-Ausgabe-Einheit 2 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung hat eine Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs der Verfolgung des Zieles. Die genannte Einheit (Fig. 2) enthält einen Kodierer 13, einen Berechner 14 des Strobmaßes und einen Strobfcrmsr 15.

Der Ausgang des Kodierers 13 ist an den Eingang 16 des Berechners 14 des Maßes des Strobs angeschlossen. Der Ausgang des Berechners 14 des Strobmaßes ist mit dem Eingang 17 des Strobformers 15 verbunden. Die Radaranlage 6 ist über den Eingang 13 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs an den Former 15 angeschlossen.

Die Informationseingabe-Ausgäbe-Einheit 2 ist über den Eingang 19 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs

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an den Kodierer 13 und den Stromformer 15 angeschlossen.

Die Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung enthält erfindungsgemäß eine Anpassungseinheit 20 (Fig. 1) zum Abtrennen des Signals im Stroh der Zielverfolgung. Die genannte Einheit (Fig. 3) enthält eine Kodiereinrichtung 21, einen Pufferspeicher 22, zwei Selektoren 23, 24, eine steuerbare ODER-Schaltung 25, eine Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles und einen Störungsintensitätsmesser 27.

Die Radaranlage 6 (Fig. 1) ist über den Eingang 28 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals an die Kodiereinrichtung 21 (Fig. 3) angeschlossen. Der Strobformer 15 (Fig. 2) ist über den Eingang 29 (Fig. 3) der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals auch an die FCodiereinrichtung 21 angeschlossen. Der Ausgang der Kodiereinrichtung 21 ist an den Eingang 30 des Pufferspeichers 22 angeschlossen. Der Ausgang des letzteren ist entsprechend mit den Eingängen 31, 32, 33 der Selektoren 23, 24 und der Einrichtung 27 zur Messung der Intensität der Störungen verbunden. Die Ausgänge der Selektoren 23 und 24 sind mit den Eingängen 34 bzw. 35 der steuerbaren ODER-Schaltung 25 verbunden.

Der Elektronenrechner 3 ist über die Eingabe-Ausgabe-Einheit und der Eingang 36 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals an die steuerbare ODER-Schaltung 25 und

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die Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles angeschlossen. Der Ausgang der steuerbaren ODER-Schaltung 25 ist an den Eingang 37 der Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles und an den Eingang 38 der Meßeinrichtung 27 angeschlossen.

Der Ausgang der Meßeinrichtung 27 ist über den Eingang der Eingabe-Ausgabe-Einheit an den Elektronenrechner 3 gelegt,

Die Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten ist über den Eingang 40 (Fig. 2) der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs an den Berechner 14 des Strobmaßes und über den Eingang 39 der Eingabe-Ausgäbe-Einheit 2 an den Elektronenrechner 3 angeschlossen.

Der Eingang 41 des Situationsanzeigers 1 liegt über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit 2 an dem Elektronenrechner. Der Ausgang des Situationsanzeigers 1 ist über den Eingang 42 der Informationseingabe-Ausgäbe-Einheit 2 an den Elektronenrechner 3 angeschlossen. Der letztere ist durch seinen Eingang 43 mit der Eingabe-Ausgäbe-Einheit 2 verbunden, die ihrerseits mit ihrem Eingang 44 an den Elektronenrechner 3 gelegt ist.

Zur operativen Kontrolle der Funktionstüchtigkeit der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung enthält die Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung einen Komparator 45, ein Schieberegister 46 und einen Schalter 47, wobei der Steuereingang 48 des Schalters 47 an den Ausgang des Situationsanzeigers 1, der Eingang 49 des Schalters 47 an die Radaranlage 6 und sein

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anderer Eingang 50 an den Ausgang des Schieberegisters 46 angeschlossen sind. Der Ausgang ist mit dem Eingang 28 der Anpassungseinheit 20 und - bei Vorhandensein einer Einheit 4 zur automatischen Zielortung in der Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung - mit dem Eingang 9 der Einheit 4 verbunden. Weiterhin sind der Eingang 51 des Komparators 45 an die Radaranlage 6 und den Eingang 18 der Einheit 12 zum Formen des Strobs, der Eingang 52 des !Comparators 45 über die Eingabe-Ausgabe-Einheit an den Elektronenrechner 3 angeschlossen. Der Eingang 53 des Komparators 45 ist mit dem Ausgang der Anpassungseinheit 20 und dem Eingang 54 des Schieberegisters 46 verbunden, dessen Eingänge 55 und 56 an den Ausgang des Komparators 45 bzw. über die Eingabe-Aus gäbe -Einheit 2 an den Eingang 43 des Elektronenrechners angeschlossen sind.

Die Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung funktioniert wie folgt.

Die Videosignale gelangen von der Radaranlage 6 an den Situationsanzeiger 1, wo am Leuchtschirm der (in der Zeichnung nicht dargestellten) Elektronenstrahlröhre eine Radial- -Rundsicht-Ablenkung geformt wird, und bilden eine Radarabbildung des das Schiff umgebenden Überwasserbildes.

Zugleich gelangen die Videosignale an den Eingang 9 der Einheit 4 der automatischen Zielortung und den Eingang 28 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals im Strob der Zielverfolgung. Dabei kommt an den Situationsanzeiger 1 von den nautischen Geräten β die Information über die Parameter der Bewegung des eigenen Schiffs. Der Operator verei-

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nigt am Leuchtschirm des Situationsanzeigers 1 die Visiere der Entfernung und der Peilung mit der Marke des interessierenden Zieles und gibt den Befehl auf ihre Eingabe für die Verfolgung. Dabei gelangen die Koordinaten der Visiere (sie sind zugleich die Koordinaten des gewählten Zieles) von der im Situationsanzeiger 1 enthaltenen, nicht dargestellten Schaltung zur manuellen Eingabe zur Zielverfolgung über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit 2 in den Elektronenrechner 3.

Neben der manuellen Eingabe der zu verfolgenden Ziele ist in der vorgeschlagenen Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung die Möglichkeit der automatischen Eingabe der Ziele vorgesehen. Diesem Zv/eck dient die Einheit 4 der automatischen Zielortung. Die genannte Einheit bewirkt die automatische Zielortung nach dem an ihren Eingang 9 von der Radaranlage 6 kommenden Videosignal, wenn das Ziel die vom Elektronenrechner 3 eingestellten und über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit 2 an den Eingang 10 der Einheit 4 der automatischen Zielortung kommenden Entfernungsringe kreuzt. In Übereinstimmung damit liefert die Einheit 4 den Kode der Entfernung bis zum entdeckten Ziel und überträgt diesen in den Elektronenrechner 3 über den Eingang 11 der Eingabe-Ausgabe-Einheit 2. Im Elektronenrechner 3 wird dem entdeckten Ziel der Wert der laufenden Peilung der Antenne der Radaranlage 6 zugewiesen.

Der Elektronenrechner 3 formt die Kodes der Koordinaten der Mitte des Strobs der Verfolgung und gibt diese über die Eingabe-Ausgabe-Einheit 2 soeie den Eingang 19 der Anpas-

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sungseinheit 12 zum Formen des Strobs an den Strobformer 15 zur Verfolgung.

Der Former 15 erzeugt nach den Kodes der Koordinaten der Mitte des Strobs, dem an seinen Eingang 17 aus dem dazugehörigen Berechner 14 kommenden Kode des Strobinaßes, dem aus der Radaranlage 6 über den Eingang 18 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs der Zielverfolgung kommenden Signal für den Beginn der Entfernungsmessung und dem aus dem Elektronenrechner 3 über die Eingabe-Ausgabe-Einheit 19 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs kommenden Kode der laufenden Peilung der Antenne der Radaranlage 6 den Strob der Zielverfolgung. Vom Ausgang des Formers 15 gelangt der Strob der Zielverfolgung an den Eingang 29 der Kodiereinrichtung 21. An den Eingang 28 dieser Einrichtung kommt aus der Radaranlage 6 das Videosignal, das durch den Strob der Zielverfolgung ausgebildet und mit dem Schwellenwert verglichen wird. Sollte das Videosignal den Schwellenwert überschreiten, wird eine Eins des Binärsignals, anderenfalls eine Null erzeugt. Danach wird ein solches Binärsignal in der Zeit gequantelt und im Ergebnis durch eine Folge von Normalimpulsen ersetzt, die in den Grenzen des Strobs für die Entfernung bis zum Ziel vom Ausgang der Kodiereinrichtung 21 an den Eingang 30 des Pufferspeichers 22 gelangt.

Im Pufferspeicher 22 wird die Normalimpulsfolge in Matrixform mit einer Anzahl von Zeilen eingespeichert, die der Anzahl von Stroben nach der Entfernung im Strob nach der Peilung des Zieles gleich ist. Die Matrizenspalten sind durch gleichnamige Elemente von Zeilen gebildet. Im MaßeJdes Ein-

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T₂₂ .

treffens neuer Zeilen in den Pufferspeicher 22 erfolgt die Ausgabe von drei benachbarten Zeilen an seinen Ausgang. Die i- und die (i-1)-te Zeile werden an den Eingang 31 des Selektors 23 und die i- und die (i-2)-te an den Eingang 32 des Selektors 24 gegeben. Die beiden Selektoren haben die gleiche Funktionsweise: die Elemente der i-ten Zeile, in die die Einsen eingelesen sind, werden in den Selektoren mit den gleichnamigen bzw. benachbarten Elementen verglichen, (i-1)-te bzw. (i-2)-te Zeilen, und selbst wenn in eines dieser Elemente der anderen Zeile eine Eins eingelesen ist, bleibt eine solche Eins erhalten, anderenfalls wird sie durch eine Null ersetzt.

Das in Matrixform eingelesene Signal wird somit von Störungen vorgereinigt, die in der Regel den Verknüpfungsbedingungen nicht genügen.

Das vom Ziel reflektierte Nutzsignal, das ein Paket von Einsen darstellt, die sich in gleichnamigen bzw. benachbarten Elementen einer bestimmten Anzahl von Zeilen befindet, deren Zahl durch die Anzahl der vom Ziel reflektierten Impulse bestimmt wird, genügt der Bedingung der Verknüpfungskapazität. Es verläuft ohne Verluste durch die Selektoren 23 und 24 und gelangt an die Eingänge 34, 35 der steuerbaren ODER-Schaltung 25.

In Abhängigkeit von dem aus dem Elektronenrechner 3 über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit und den Eingang 36 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals kommenden Kennzeichen summiert die steuerbare ODER-Schaltung 25 entweder Signale von den Ausgängen der Selektoren 23 und 24 oder das Signal

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vom Ausgang des Selektors 23 und die Zeile der Nullen. Vom Ausgang der steuerbaren ODER-Schaltung 25 gelangt das Summationsergebnis als Zeilen des Signals in die Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles, wo die Winkelgröße des Zieles als Abstand von der ersten bis zur letzten Nichtnullzeile gemessen wird. Sollte die Winkelgröße des Zieles die Entdeckungsschwelle überschreiten, deren Größe aus dem Elektronenrechner 3 über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit

2 und den Eingang 36 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals kommt, führt die Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten des Zieles die Auswertung der Koordinaten des Zieles (Peilung und Entfernung) durch.

Das Auswerten der Koordinaten kann auf verschiedene Weise erfolgen: nach dem "Schwerpunkt" des Strobs, nach dem "Schwerpunkt" des maximalen gebundenen Gebiets, zweier maximaler gebundener Gebiete usw. Die Ergebnisse der Auswertung des Peilwinkels und der Entfernung gelangen in den Elektronenrechner

3 über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit 2, während die Ergebnisse der Messung der Winkelgröße des Zieles über den Eingang 40 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs an den Berechner 14 des Maßes des Strobs gelangen.

Die vom Ausgang der steuerbaren ODER-Schaltung 25 an den Eingang 38 der Einrichtung zur Messung der Intensität der Störungen kommenden Signalzeilen werden in diesem mit den entsprechenden Ausgangszeilen des Videosignals am Ausgang des Pufferspeichers 22 verglichen. Im Ergebnis des Vergleichens wird die Anzahl der nichtübereinstimmenden Einsen in

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den Grenzen des Strobs der Verfolgung bestimmt. Diese Größe gelangt über die Informationseingabe-Ausgabe-Einheit in den Elektronenrechner 3, wo sie zur Bestimmung des Kennzeichens des BindungsKriteriums ausgenutzt wird, das über die Eingabe -Ausgabe -Einheit 2 und den Eingang 36 der Anpassungseinheit 20 zum Abtrennen des Signals in die steuerbare ODER-Schaltung 25 gegeben wird.

Nach den erhaltenen Koordinaten der Ziele errechnet der Elektronenrechner den Kurs und die Geschwindigkeit der zu verfolgenden Ziele, die Entfernung bis zum Punkt der kürzesten Annäherung und die Zeit der Annäherung ans Ziel.

Die ausgelieferte Information über die zu verfolgenden Ziele wird über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit an den Situationsanzeiger 1 gegeben, wo sie als von den Marken der Ziele gerichtete Vektoren der Bewegung der Ziele am (nicht dargestellten) Leuchtschirm angezeigt wird.

Weiterhin vergleicht der Elektronenrechner 3 kontinuierlich den errechneten Abstand bis zum Punkt der kürzesten Annäherung an jedes zu verfolgende Ziel mit dem zulässigen, und selbst wenn er für das eine der Ziele kleiner ist als der zulässige bei einer Zeit bis zum Punkt der kürzesten Annäherung, die kürzer als die eingestellte ist, gibt er . über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit 2 ein Gefahrensignal an den Situationsanzeiger 1.

Im Verlaufe der automatischen Verfolgung erzeugt der Elektronenrechner für jedes Ziel die Kennzeichen der Ortsla ge des Zieles, der Zeitdauer und der Stabilität ihrer Ver-

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folgung, indem sie über die Eingabe-Ausgabe-Einheit 2 und den Eingang 19 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des Strobs der Verfolgung an den Kodierer 13 gegeben wird.

Von den Kennzeichen der Ortslage des Zieles, der Zeitdauer und der Stabilität der Verfolgung gelangen an den Eingang des Kodierers:

(D <1 Meile) - ein Kennzeichen dafür, daß die Entfernung bis zum Ziel unterhalb 1 Meile liegt;

(t < 1 min) - ein Kennzeichen dafür, daß die Zeitdauer der Verfolgung des Zieles unterhalb 1 min liegt;

AUSLASSEN - ein Kennzeichen dafür, daß bei der vorherigen Rundsicht das Ziel ausgelassen wurde.

Der Kodierer 13 formt die Kennzeichen des Maßes des Strobs in Übereinstimmung mit den Formeln:

Maß 1 = (D < 1 Meile) Λ ((t <T 1 min) V AUSLASSEN; Maß 2 = (D < 1 Meile) Λ ((t < 1 min) V AUSLASSEN; Maß 3 = t -c 1 min f\ AUSLASSEN.

Die Kennzeichen des Maßes des Strobs gelangen in den Berechner 14 des Maßes des Strobs, wo sie die Aufstellung des Kodes des Maßes des Strobs (Λ Mc) in Übereinstimmung mit den Bedingungen steuern:

falls das Maß 1=1, ist Δ Tc = 5°; falls das Maß 2 = 1, ist Λ Hc = 10°;

falls das Maß 3 = 1, ist ADc= Hu +1°, hierin ist /\ Π_;< das in den Berechner 14 des Maßes des Strobs aus der Einrichtung 26 zum Entdecken und Auswerten der Koordinaten über den Eingang 40 der Anpassungseinheit 12 zum Formen des

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Strobs der Verfolgung des Zieles kommende Winkelmaß des Zieles. Vom Ausgang des Berechners 14 des Maßes des Strobs gelangt der Kode der Winkelgröße des Strobs an den Eingang 17 des Formers 15 des Strobs, dessen Funktion vorstehend behandelt wurde.

Auf solche Weise erfolgt die Anpassung der Anlage, die die Stabilität der Verfolgung der Ziele erhöht.

Bei der Kontrolle der Funktionstüchtigkeit der Anpassungseinheit 20 und der Einheit 4 der automatischen Zielortung beim Vorhandensein der letzteren in der Schiffsanlage gelangen auf den Befehl des Operators von den Ausgängen des Situationsanzeigers 1 an den Eingang 48 des Schalters 47 und den Eingang 42 der Eingabe-Ausgabe-Einheit 2 und weiter in den Elektronenrechner 3 Steuersignale, auf die der Schalter 47 die Eingänge 28 und 9 der Anpassungseinheit 20 bzw. der Einheit 4 der automatischen Zielortung an den Ausgang des Schieberegisters 46 anschließt, während der Elektronenrechner 3 über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit 2 die Kodes der Entfernung bis zum zu simulierenden Ziel und die Kodes der Struktur (nach der Entfernung) des Videosignals des zu simulierenden Zieles an den Eingang 56 des Schieberegisters 46 auszugeben beginnt.

Der Komparator 45 beginnt, sobald an seinen Eingang 51 der Impuls für den Beginn der Entfernungsmessung gekommen ist, den Kode der laufenden Entfernung (Wechselkode der Entfernung der Punkte im Raum, die von der Radaranlage im Laufe der Abtastung nach der Entfernung abgetastet werden) auszu-

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arbeiten, vergleicht mit dem Kode der Entfernung des zu simulierenden Zieles und erzeugt den Vergleichsimpuls zum Zeitpunkt der Gleichheit der Kodes. Dieser Vergleichsimpuls gelangt an den Eingang 55 des Schieberegisters 46 und erlaubt den Taktimpulsen für die Entfernungsmessung, deren Folgeperiode mit der Dauer des Zeitquantes bei der zeitlichen Quantisierung des Videosignals übereinstimmt und die an den Eingang 54 des Schieberegisters 46 kommen, die fortlaufende Verschiebung des darin eingelesenen Kodes durchzuführen.

Am Ausgang des Schieberegisters 46 und über den Schalter 47 sowie an den Eingängen 28 und 9 entsprechend der Anpassungseinheit 20 und der Einheit 4 der automatischen Zielortung entsteht somit ein Signal, dessen zeitliche Lage seiner einzelnen Impulse dem Kode der Struktur (nach der Entfernung) des Videosignals des zu simulierenden Zieles entspricht. Die Analyse der Bearbeitung der Videosignale des zu simulierenden Ziels in der Anpassungseinheit 20 und der Einheit 4 der automatischen Zielortung führt der Elektronenrechner 3 durch.

Indem nach einem Programm dem Elektronenrechner die Ausgabe bzw. das Ausbleiben der Ausgabe des Entfernungskodes des zu simulierenden Zieles vorgegeben wird, kann in verschiedenen Perioden der Entfernungsabtastung von Raumpunkten mit der Radaranlage eine verschiedene Struktur nach der Peilung des Pakets der Videosignale des zu simulierenden Zieles simuliert werden, und zusammen mit der Vorgabe von verschiedenartigen Kodes der Struktur nach der Entfernung

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des Videosignals des zu simulierenden Zieles, darunter mit der Simulation der Impulse der Störungen, kann eine verschie dene Struktur von Videosignalen des zu simulierenden Zieles am Hintergrund der Störungen und letzten Endes eine verschie dene Struktur der Matrixform des Strobs der Zielverfolgung simuliert werden.

Dieser Aufbau der Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung gestattet es, die Zuverlässigkeit der Kontrolle der Anpassungseinheit zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung des Zieles und der Einheit der automatischen Zielortung bei ihrem Vorhandensein in der Schiffsanlage dank der Möglichkeit des Formens von verschiedenen Kombinationen des Kodes der Entfernung und der Struktur der Videosignale des zu simulierenden Zieles, und der Struktur der Videosignale des zu simulierenden Zieles die mit verschiedenen Realisierungen des Signals des Zieles übereinstimmen, zu erhöhen.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung gestattet es, die Störbeständigkeit der Verfolgung von Zielen und als Folge die Gefahrlosigkeit der Schiffsführung unter ungünstigen meteorologischen Bedingungen zu steigern.

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Claims

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH 9SO16O, D-βΟΟΟ MÖNCHEN 95

Igor Petrovitsch Bulgakov Evgenij Borisovitsch Georgizon Juri.j Georgievitsch Zurabov Anatolij Andreevitsch Roschevoj Stanislav Alexeevitsch Moralev Dmitrij Rafailovitsch Medinec Svgenij Jakovlevitsch Rudenko Boris Pavlovitsch Tschernov Viktor Jakovlevitsch Jalovenko Viktor Nikolaevitsch Sadi.j Viktor Jurjevitsch Lapij Michail Michailovitsch Kanaikin Gerald Ivanovitsch Javorskij

KARL LUOWIQ SCHIFF

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. INO. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. INQ. DIETER EBBINGHAUS

DR. INO. DIETER FINCK

TBLEFON (OSO) 4B9OB« TELEX 9-33 Sea AURO D

TELEQRAMME auromarcpat München

DA-18304

23. Dezember 1977

SCHIFFSANLAGE ZUR AUTOMATISIERUNG DER KOLLISIONSVERHÜTUNG

Patentansprüche

fi.) Schiffsanlage zur Automatisierung der Kollisionsverhütung, mit einem Situationsanzeiger, an den die Information über die Anordnung der Überwasserobjekte bezüglich des eigenen Schiffs von der Radaranlage und die Information über die Bewegungsparameter der des eigenen Schiffs von den nautischen Geräten kommt, und einem Elektronenrechner, an den der Situationsanzeiger über eine Informationseingabe-Ausgabe-Einheit angeschlossen ist, wobei der Elektronenrechner die Information über die Bewegungsparameter der Überwasserobjekte und die Annäherung des eigenen Schiffs an diese ausliefert, den Grad der Annäherungsgefahr durch den Vergleich der berechneten Parameter mit den zulässigen auswertet und die ausgelieferte Information über die zu verfolgenden Ziele

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ORIGINAL INSPECTED

er. cer. -Jirv.a;;ion.3ir.zei3e:' ausgibt, dadurch E 3 k a η η ζ e i c h η e t , daß sie eine Anpassunjseinheit (12j zurr. Forr.-.en des otrobs Aer Zielverfolgung, die von der radaranlage (2) das signal für den Beginn der Hec-sung der Entfernung bis zum Ziel und vom Elektronenrechner (3) über die Inforrr^ationseingabe-Ausgabe-Einheit (2) F.odec der PCoordinaten der Kitte des Strobs der Zielverfolgung, der laufenden Peilung der Antenne der Radaranlage (6) und die Information über die Dauer und Stabilität der Verfolgung des Zieles erhält, eine Anpassungseinheit (20) zum Abtrennen des Signals im Strob der Verfolgung des Zieles enthält, die das vor, Ziel reflektierte Signal am Hintergrund von Störungen in Übeve instiminung mit dem sich je nach der Intensität der Störungen und der Entfernung zum Ziel ändernden Kriterium seiner Entdeckung abtrennt, der Anpassungseinheit (12) zum Formen des Strobs einen Kode der Zielwinkelgröße ausgibt und deren Eingänge an die Radaranlage (6), die Anpassungseinheit (12) zum Formen des Strobs und über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit (2) an den Elektronenrechner (3) und deren Ausgänge an die Anpassungseinheit (12) zum Formen des Strobs und über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit (2) an den Elektronenrechner (3) angeschlossen sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anpassungseinheit (12) zum Fornen des Strobs der Zielverfolgung einen Kodierer (13), an dessen Eingang vom Elektronenrechner (3) über die Inforr^i-

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~ic'";5e ir.robe-Austrabe-Einheit (2) die Daten iber zLe L'j.je cie.v Iu-? !es, iiie Dauer und die Stabilität seiner Verfolpun^ kc-τ.-•:.c-r, der die i.ennze icher, des Strobnaßes des Strobe der Zielvericlfrung; des Ziales erzeugt, einen 3erechner (1^) zur Berechnung des Jtrobnaßes des Strobs, der nach de:n &'jg dor AnpassuniTseinheit (20) zum Abtrennen des Signals i^j Strob der Verfolgung kommenden Kode und den vom Ausgang des Kodierers (13) kommenden Kennzeichen des Strobmaßes des Strobs einen Kode der Winkelgrcße des Strobs ausarbeitet, einen Strobformer (15) enthält, der nach dem von Rechner (1^) des Maßes des Strobs kommenden Kode des Maßes dieses Strobs, dem aus der jClektronenrechner (3) über die Eingabe-Ausgabe-Einheit (2) kommenden Kodes der Koordinaten der Mitte des Strobs und der laufenden Feilung der Antenne der Funkmeßanlage (6) und dem aus der Radaranlage (6) kommenden Signal für den Beginn der Messung der Entfernung vom Ziel den Strob der Zielverfolgung erzeugt.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anpassungseinheit (20) run Abtrennen des Signals im Strob der Zielverfolgung eine Kodiervorrichtung (21), an deren Eingänge die Videosignale von der Radaranlage (5) und der Strob der Zielverfolgung· von der AnpasEungseinheit (12) zur, »"Or me η des Strobs der Ziel-"crfolrt.nß· gelangen, die die Amlitude des Videosignals z.iz ■"er vore ir.rec:e 11 ";er "^orrer.zunyj.'ssc'iv.'eil? verbleie:".-. un.^; ^r:a.-i'.'e'j^ — 21 j.¹". den ■Γ'ΐΓ,.'θη ip ~ jtrocs i°r ^ielv^rfo" '"*■·■■" j.~

oiri: b.'::·'.'"? "öl.-ze verwandelt, einer, r'uffersvseicr.er (22), Lr.

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der. die vom Ausgang der Kodiervorrichtung (21) in riatrixform eintreffende binäre Folge eingelesen wird, wo das in der. Grenzen eines Strobs nach Entfernung vor. Ziel liegende '.'iceosirna 1 eine Zeile einnimmt, während die Spalten durch rr.vei gleichnamige Elemente der Zeilen gebildet sind, zwei 3ele/-toren (27, 24), wobei an den Eingang (31) des ersten Selektors die i- und (i-1)-te und an den Eingang (32) des zweiten Selektors die i- und (i-2)-te Zeile des Videosignals aus dem Pufferspeicher (22) gelangen, die diejenigen Elemente der i-ten Zeile des Videosignals unterdrücken, die einer Überschreitung der Begrenzungsschwelle durch dieses entsprechen, die weder in den gleichnamigen oder den benachbarten Elementen der anderen Zeile gleiche Elemente besitzen, eine steuerbare ODER-Schaltung (25), an deren Eingänge (34, 35) die i-ten Zeilen des Signals von den Ausgängen der Selektoren (23, 24) bzw. das Kennzeichen des Bindungskriteriums aus dem Elektronenrechner (3) über die Eingabe- Ausgäbe-Einheit gelangen, die die logische Summation der i-ten Zeile des vom ersten Selektor (23) kommenden Signals mit der i-ten vom zweiten Selektor (24) konnenden Zeile des Signals bzw. mit der Nullzeile je nach dem aus dem Elektronenrechner (3) eintreffenden Kennzeichen des Bindungskriteriums ausführt, eine Vorrichtung (26) zum Entdecken und Auewerten der Koordinaten des Zieles, die nach der. vom Elektronenrechner (3) kommenden Bindungskriterium und den oummationsergebnissen in der steuerbaren UND-Schaltung (25) das Ziel entdeckt, die Kodes ermittelt und über

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die Eingabe-Aus gäbe-u.inhe.it (2) nach der Feilung der Antenne uni der Entfernung bis zum Ziel in den Elektronenrechner (3) und in die Anpassungseinrichtung (12) zum Formen des Jtroos der Zielverfolgung einen Kode der Zielwinkelgröße ausgibt, und eine Störungsintensitäts-Meßeinrichtung (27) enthält, die durch den Vergleich des Summationsergebnisses am Ausgang der steuerbaren ODER-Schaltung (25) mit der entsprechenden Zeile des Videosignals am Ausgang des Pufferspeichers (22) die Intensität der Störungen bestimmt und deren Größe über die Eingabe-Ausgäbe-Einheit (2) in den Elektronenrechner (2) ausliefert.

i·. Schifflanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet , daß sie einen Konparator (45), dem vom Elektronenrechner (3) über die Eingabe-Ausgabe-Einheit (2) der Kode der Entfernung des zu simulierenden Zieles von der Radaranlage (6) ein Signal für den Beginn der Entfernungsmessung, von der Anpassungseinheit (20) zum Abtrennen des Signals im Strob der Zielverfolgung Taktimpulse für die Entfernungsmessung zugeführt werden und welcher Komparator ein Signal für den Formungsbeginn des Videosignals des zu simulierenden Zieles erzeugt, ein Schieberegister (46), dem vom Komparator (45) ein Signal für den Vergleich des Kodes der Entfernung bis zum zu simulierenden Ziel mit dem laufenden Entfernungskode, vom Elektronenrechner (J) über die Eingabe-Ausgabe-3inheit (2) ein Kode der Struktur des Videosignals des zu simulierenden Zieles mit Störungen, von

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aril' /•.npa.osur.gseinrieit (20) zum Abtrennen des .Signale i:r>. otrob .Ier Zi e Iv f.rfοIgung Taktinipulse für die ,intfernungsr.esöur.g zugeführt werden, und einen Jchalter (4?) enthält, der in Übereinstimmung mit vom Situationsanzeiger (1) i:orr.-r.enden Steuersignalen an die Anpassungseinheit (20) nun Abtrennen des 3ignal3 im 3trob der Zielverfolgung entweder ein Videosignal, das dem tatsächlichen entspricht, von der Radaranlage (6) oder ein Videosignal, das dem zu simulierenden Ziel entspricht, von Ausgang des Schieberegisters (^b) gibt.

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