DE2918930A1

DE2918930A1 - Kollisionsschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2918930A1
Application number: DE19792918930
Authority: DE
Inventors: James Peter O'sullivan
Original assignee: Sperry Rand Ltd
Current assignee: Unisys Group Services Ltd
Priority date: 1978-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1979-11-22
Also published as: SE7904041L; NO791561L; JPS54155793A; IT1206966B; FR2438878B1; IT7948994A0; US4313115A; FR2438878A1; NO152816B; NL7903702A; NO152816C; SE435327B

Description

Pate titan wäiie DipJ.-lng. C u rt Wal lach

y Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

2918930 Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Mal 1979

Unser Zeilen: _l6

Sperry Rand Limited
Cobham, Surrey, England

Kollisionsschutzeinrichtung

9847/0725

Patentanwälte. .DiρLr-Ing. Curt Wallach

""■ Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

291 8930 Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-80Q0 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Mal 1979

Unser Zeichen: Iß 615 - Fk/Ne

Sperry Rand Limited Cobham, Surrey, England

Kollls ionss chutze inrIchtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollisionsschutzeinrichtung zur Abschätzung von Manövern eines ersten Fahrzeuges zur Verhütung von Kollisionen mit anderen Fahrzeugen.

Die Kollisionsschutzeinrichtung Ist Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Schiffe geeignet und wird im folgenden anhand einer derartigen Anwendung erläutert.

Funk- und andere Schiffsnavigationshilfsmittel wurden bereits In der Vergangenheit dazu verwendet, die Möglichkeiten der Brückenwache bei der visuellen Bestimmung von Kollisionsgefahren zwischen Schiffen zu verbessern. Radarsysteme und ähnliche Meßeinrichtungen wurden zur Bestimmung der PeIlrichtungs-Änderungsgeschwindlgkeiten und der Entfernungs-Änderungsgeschwlndigkeiten von eine mögliche Gefahr darstellenden Schiffen verwendet. Die Feststellung kleiner PeIl-Änderungsgeschwlndlgkelten bei großen Entfernungen eignet sich jedoch an sich nicht für eine genaue gerätemäßige Aus-

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führung well kleine Fehler In den aufeinanderfolgenden PeIl-Ablesewerten die Genauigkeit der Vorhersage des Punktes größter Annäherung (CPA) des eine Gefahr darstellenden Schiffes.

Andere bekannte KolllsIons-Warntechniken verwenden die Messung der Passierentfernung am Punkt größter Annäherung. Bei diesen Systemen wurden in vielen Fällen Radaranzeigen, Reflexzeichenvorrichtungen und Auswertetische verwendet. Fehler bei der Aufzeichnung und beim Abstecken der Kurse können Jedoch in schwerwiegender Weise die Zuverlässigkeit dieser Verfahren verschlechtern. Im allgemeinen ist eine Bedienungsperson nicht in der Lage, gleichzeitig für mehr als drei eine Gefahr darstellende Ziele die Daten genau aufzuzeichnen und daraus das Ausmaß der Gefahr zu ermitteln. Es wurde eine halbautomatische Übertragung von Radardaten auf Auswertetische versucht, doch ist die gerätemäßige Ausführung sehr aufwendig. Weiterhin wurden relativ aufwendige jedoch genauere photographische Auswertesysteme vorgeschlagen. Bei diesen photographischen Systemen können nur wenige Fehler durch die Bedienungsperson eingeführt werden.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Nachtellen weisen Kollisionsschutzeinrichtungen, die den Parameter des Punktes größter Annäherung (CPA) verwenden, einen weiteren Nachteil auf. Wenn das eigene Schiff den Steuerkurs ändert, ändert sich die zeitliche Lage des Punktes größter Annäherung radikal und in einer Weise, die schwierig sichtbar zu machen ist. Die ausschließliche Kenntnis der Koordinaten des zu einer vorgegebenen Zeit vorhergesagten Punktes größter Annäherung ermöglicht nicht die Vorhersage des Steuerkurses oder der Steuerkurse des eigenen Schiffes, die zu einer Kollision führen können. Umgekehrt gibt die Kenntnis der Koordinaten eines zu einer vorgegebenen Zeit vorhergesagten Punktes größter Annäherung keine klare Information, welcher Steuerkurs oder welche Steuerkurse vermieden werden müssen. Die

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Eigenart von Anzeigen, die das Kriterium des Punktes größter Annäherung verwenden, ist derart, daß es .lediglich möglich ist, Daten über Punkte größter Annäherung für Gefahren entlang des derzeitigen Steuerkurses des Schiffes vorherzusagen, ohne daß irgendeine Anzeige von Gefahren entlang eines neuen .Kurses gegeben wird, der beispielsweise erforderlich ist, um eine dargestellte Gefahr zu vermeiden. Anzeigen von Punkten größter Annäherung für versuchsweise eingegebene Steuerkurse und Geschwindigkeiten wurden bei manchen Kollisionsschutzeinrichtungen verwendet, doch ist diese Lösung zeitaufwendig, unvollständig und setzt voraus, daß die Bedienungsperson das Ergebnis von vorhergegangenen Versuchswerten im Gedächtnis behält.

Typische Kollisionswarnsysteme der vorstehend beschriebenen Art sind nicht in der Lage, schnell oder vollständig genau Daten zu liefern, die direkt bei der zuverlässigen Abschätzung dafür verwendet werden können, welches Manöver das eigene Schiff vornehmen muß, um in wirksamer Welse eine drohende Kollision zu. verhüten. Der Schiffsführer muß bei Beobachtung einer Kollisionsgefahr verschiedene Regeln und Gebräuche berücksichtigen, die für die Kollisionsverhütung festgelegt wurden. Weiterhin müssend ie Schiffsverkehrsregeln befolgt werden, wenn eine Kollisionsgefahr besteht. Der Schiffsführer muß nach der Warnung vor einer bevorstehenden Kollision eine schwierige Beurteilung durchführen, welches Manöver er durchführen muß, damit die Kollisionsgefahr beseitigt wird. Der erförderliche Raum für ein sicheres Manöver hängt von der Kenntnis vieler Faktoren, wie z.B. der Kenntnis der zukünftigen Positionen eines eine Gefahr darstellenden Schiffes ab.

Ein Kollisionsschutzsystem, das einen großen Teil der vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt, verwendet den Parameter des vorhergesagten oder möglichen Punktes einer Kollision (PPC). Ein derartiges System 1st in der deutschen Offen-

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legungsschrift 21 55 148 beschrieben und zeigt den Punkt einer möglichen Kollision des eigenen Schiffes bezüglich eines eine Gefahr darstellenden Schiffes dar. Wie dies in dieser Offenlegungsschrift erläutert ist, ist es wünschenswert, an den eine Gefahr darstellenden Schiffen in einer minimalen vorgegebenen Entfernung vorbeizufahren und ein Kreis mit einem Radius, der gleich dieser vorgegebenen Entfernung 1st, kann um jeden PPC-Punkt herum dargestellt .werden. Der Schiffsführer steuert dann sein Schiff derart, daß vermieden wird, daß der Steuerkurs des eigenen Schiffes irgendeinen dieser Kreise schneidet, die einen vorhergesagten Gefahrenbereich (PAG) darstellen. Es wurde jedoch festgestellt, daß, wenn das eigene Schiff so manövriert wurde, daß diese Kreise vermieden wurden, das eigene Schiff unter den normalerweise auftretenden dynamischen Bedingungen in geringerem Abstand an den eine Gefahr darstellenden Schiffen vorbeifahren konnte, als dies der vorgegebenen Entfernung am Punkt größter Annäherung entsprach. Die tatsächliche Passierentfernung, die unter Verwendung dieser bekannten Anzeige erreicht wurde, kann klein genug sein, um zu einer Ko11isionssituation zu führen.

In der deutschen Offenlegungsschrift 21 57 J519 ist entsprechend ein System beschrieben, das eine Verbesserung gegenüber dem System nach der deutschen Offenlegungsschrift 21 55 148 dadurch darstellt, daß der kreisförmige vorhergesagte Gefahrenbereich (PAD) durch eine geschlossene langgestreckte geometrische Kurve, vorzugsweise eine Ellipse, ersetzt ist. Wenn der elliptische vorhergesagte Gefahrenbereich ebenso wie der kreisförmige vorhergesagte Gefahrenbereich so behandelt wurde, wie beispielsweise eine Insel, um die herumgefahren werden muß, wird zumindest eine vorgegebene minimale Passierentfernung bezüglich aller Kollisionsgefahren in der Nähe des eigenen Schiffes erreicht, so daß sich eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem System ergibt, das einen kreisförmigen Gefahrenbereich verwendet.

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Der elliptische vorhergesagte Gefahrenbereich (PAD) wurde dadurch gezeichnet, daß zwei minimale Änderungen des Steuerkurses des eigenen Schiffes bestimmt wurden, die neue Fahrwege oder Steuerkurse für das eigene Schiff ergeben würden, die so angeordnet sind, daß das neue Schiff vor bzw. hinter dem eine Gefahr darstellenden Schiff vorbeifahren würde, wobei die Schnittpunkte dieser Steuerkurse mit dem Steuerkurs oder der Bahn des eine Gefahr darstellenden Schiffes die Länge der Hauptachse der Ellipse festlegen, die damit mit dem Steuerkurs des eine Gefahr darstellenden Schiffes ausgerichtet war, während die kleinere Achse durch die ausgewählte Entfernung am Punkt größter Annäherung (typischerweise eine nautische Meile) bestimmt wurde und gleich dem doppelten Wert dieser Entfernung ist. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, daß, wenn ein elliptischer Gefahrenbereich einmal gezeichnet wurde, die Darstellung dieser Ellipse beibehalten wird, solange sich das eine Gefahr darstellende Schiff im Radarbereich befindet, und zwar selbst dann, wenn dieses eine Gefahr darstellende Schiff eine gewisse Zeit nach seiner ersten Identifikation einen Zustand erreichen kann, in dem es nicht mehr langer eine vollständige Gefahr darstellt, d.h. der Gefahrenbereich enthält nicht mehr einen Punkt einer möglichen Kollision (PPC) . Obwohl dieses System Fehler auf der sicheren Seite ergibt, wäre es für einen Navigator insbesondere in überfüllten Meeresbereichen hilfreich» wenn ihm irgendeine Anzeige gegeben würde, wann ein eine Gefahr darstellendes Schiff nicht mehr gefährlich ist, damit der Navigator mit einem Blick eine mehr Informationen enthaltene Darstellung erhält.

Ein weiteres Problem, das sich in überfüllten oder beengten Navigationsbereichen ergibt, besteht darin, daß ein kollisionsfreier Steuerkurs für das eigene Schiff bei strikter Befolgung des Grundsatzes, daß die Bahn des eigenen Schiffes niemals in einen Gefahrenbereich führen darf, nicht erkennbar sein kann. Weil ein elliptischer Gefahrenbereich eine

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Festlegung ist, die dem tatsächlichen Gefahrenbereich angenähert (jedoch auf der sicheren Seite angenähert) ist, ist es möglich, in einen elliptischen Gefahrenbereich hineinzufahren, ohne unmittelbar eine gefährliche Situation hervorzurufen. Der Navigator würde erheblich unterstützt, wenn ein Gefahrenbereich kontinuierlich geändert würde, um die zunehmende oder abnehmende Gefahr darzustellen, die das eine Gefahr darstellende Schiff darstellt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfahrung gezeigt hat, daß eine rechnergestützte Verarbeitung von Radardaten einen starken Einfluß auf die Interpretation von Schiffsverkehrssituationen hat und wesentliche und relevante Informationen in schneller und genauer Weise liefert, die bisher lediglich indirekt und mühsam durch manuelle Aufzeichnungen gewonnen wurden, wobei diese Aufzeichnung noch menschlichen Fehlern unterworfen 1st. Kollisionsschutzsysteme haben auch die Notwendigkeit aufgezeigt, der Auswahl der die Geschwindigkeit und den Steuerkurs des eigenen Schiffes darstellenden Eingangssignale an die Anzeige-Ansteuerechaltungen und an die Datenverarbeitungseinrichtung selbst große Sorgfalt zu schenken, weil diese Auswahl einen direkten Einfluß auf die Genauigkeit und Relevanz der abgeleiteten Zielbewegungsparameter und auf die Interpretation der auftretenden Gefahren hat. Es ist weiterhin zu erkennen, daß, obwohl jede Lösung mit einer Radardatenverarbeitungseinrichtung ebenso wie die manuelle Aufzeichnung Restfehler bezüglich der Geschwind igke its- und Steuerkurs-EingangssignaIe aufweisen kann, die grundlegende CPA-Information - Zeitintervall bis zum Punkt größter Annäherung und Größe der Passierentfernung an diesem Punkt für derzeitige Bewegungen des eigenen Schiffes und des Ziels - unabhängig von den Einflüssen dieser Fehler ist, vorausgesetzt, daß eine systematische Beobachtung durchgeführt wurde. Diese Situation erklärt die grundlegenden Möglichkelten des Radar-Teilsystems als wesentliche Hilfe für

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die Sicherheit der Navigation.

Weiterhin ergeben die Techniken der Anzeige von Ziel-Gefahreninformation mit Hilfe von vorhergesagten Gefahrenbereichen (PAD) zusätzliche und wesentliche Vorteile bei der Abschätzung der Gesamtsituation, die auf dem Rundsichtgerät (PPI) angezeigt wird* Eine grundlegende, jedoch bisher nicht erkannte Dlchotomie in der Anzeige von Kollisionsgefahren bezüglich fester terrestrischer Echos - das Navlgationsproblem - und bezüglich von Schiffszielen - Verarbeitung einer Vielzahl von Bewegungen - das Kollisionsverhütungsproblem - wurde aufgezeigt und gelöst. Bei Betrachtung des Rundsichtgerätes des grundlegenden Relativbewegungs-Radars hatte der Navigator einen Intuitiven Eindruck der Gefahr* die durch die umgebenden Echos von festen terrestrischen Gegenständen, wie z.B. von Land-Echos und Navigationsmarken hervorgerufen wurde. Es wurde festgestellt, daß sich dieses Ausmaß des intuitiven Eindruckes nicht auf die Interpretation der Bewegungen von beweglichen Schiffszielen erstreckt. Viele wenn nicht alle der darauffolgenden Schwierigkeiten bei der Interpretation der Radardarstellung können dieser DIchotomie zugeschrieben werden. Wenn Zielbewegungen verarbeitet werden und Gefahren-Informationen mit Hilfe der Darstellung vorhergesagter Gefahrenbereiche (PAD) dargestellt werden, wird diese Dichotomle gelöst. Zum Zeitpunkt der Beobachtung werden die Navigationsund Kollisionsgefahren In einem einzigen verträglichen Format dargestellt: Die Landechos sind an ihren derzeitigen Positionen bezüglich der Position des eigenen Schiffes auf dem Relativbewegungs-Anzeiger zu erkennen und Ihre zukünftigen Positionen werden durch die Sichtbarmachung der kommenden Weiterbewegung des eigenen Schiffes entlang der Steuerkursmarkierung abgeschätzt oder umgekehrt durch Darstellung der weiteren Bewegung der Landmassen entlang des RundSichtanzeigers mit einer der Schiffsbewegungskomponente entgegengesetzten Bewegungskomponente. Die Verteilung der vorhergesagten Ge-

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fahrenbereiche (PAD) 1st in gleicher Weise anhand der jeveL-llgen Position dieser Bereiche bezüglich der Position des eigenen Schiffes erkennbar und die zukünftigen Positionen dieser Bereiche werden durch Verdeutlichung der Vorwärtsbewegung des eigenen Schiffes entlang der Steuerkursmarkierung abgeschätzt. Im allgemeinen wird die derzeitige Lage der Landechos und der PAD-Bereiche sowie die zugehörigen künftigen Bewegungen in einer einzigen gleichen Art abgeschätzt. Dies ermöglicht eine direkte und intuitive Abschätzung der gesamten Gefahrensituation, so daß sich ein erheblicher Beitrag zur Effektivität der Informationsverarbeitung und eine Verbesserung der Sicherheit ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kollisionsschutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Darstellung mit weiter verbessertem Informationsgehalt ergibt und die insbesondere die Navigation in sehr engen Meeresbereichen erleichtert.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kollisionsschutzeinrichtung zur Abschätzung von Manövern eines ersten Fahrzeuges zur Verhütung von Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, mit Meßeinrichtungen zur Lieferung von die Positionen und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeuges und der anderen Fahrzeuge darstellenden Signalen, mit auf diese Signale ansprechenden Recheneinrichtungen zur Berechnung geschlossener Bereiche, die jeweils den anderen Fahrzeugen zugeordnet sind und die, wenn sie von dem ersten Fahrzeug vermieden werden, sicherstellen, daß dieses erste Fahrzeug sich den anderen Fahrzeugen nicht näher als auf eine vorgegebene Entfernung für alle relativen Positionen und Geschwindigkeiten hiervon ändert, und mit Anzeigeeinrichtungen, die mit den Recheneinrichtungen gekoppelt sind und die Bereiche relativ zur Position des ersten Fahrzeuges darstellen, so daß Angaben für die Abschätzung von Manövern des ersten Fahrzeuges zur Verhütung

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von Kollisionen mit den anderen Fahrzeugen geliefert werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umfang jeder der Bereiche, die den anderen Fahrzeugen zugeordnet sind, die Gefahrenmomente darstellen, durch Linien festgelegt ist, die die folgenden Punkte verbinden:

Den Punkt, an dem sich das erste Fahrzeug an der vorgegebenen Entfernung (CPA) von dem anderen fraglichen Fahrzeug befinden würde wenn das erste Fahrzeug einen Steuerkurs einhält, der dazu führt, daß das andere Fahrzeug ν or aus fahr en würde (vorauslegender CPA-Punkt);

den vorhergesagtenPunkt einer möglichen Kollision des ersten Fahrzeuges und des anderen Fahrzeuges auf der Grundlage der derzeitigen Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge und des derzeitigen Steuerkurses des anderen Fahrzeuges]

den Punkt, an dem sich das erste Fahrzeug in der vorgegebenen Entfernung von dem anderen fraglichen Fahrzeug befinden würde, wenn das erste Fahrzeug einen Steuerkurs einhält, der dazu führt, daß das andere Fahrzeug in achterlicher Richtung vorbeifährt (achterlicher CPA-Punkt);

und die Schnittpunkte einer Linie, die parallel zum Steuerkurs des anderen Fahrzeuges verläuft und von diesem durch die vorgegebene Entfernung (CPA) getrennt auf der dem ersten Fahrzeug nächstliegenden Seite liegt, mit den achterlichen und vorausliegenden Steuerkursen des ersten Fahrzeuges.

Hinsichtlich eines anderen Fahrzeuges, das eine sich verringernde Gefahr darstellt (wenn kein Punkt möglicher Kollision mehr existiert) also im Gegensatz zu einer vollständigen Gefahr wird dieser Bereich dadurch umgrenzt, daß die beiden

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verbleibenden vorausliegenden Punkte größter Annäherung miteinander verbunden werden und der geschlossene Bereich durch eine Linie parallel zum Steuerkurs des anderen Fahrzeuges und die beiden verbleibenden voraus liegend en Steuerkurse des ersten Fahrzeuges vervollständigt wird.

Die Form jedes Bereiches, der durch die erfindungsgemäße Einrichtung erzeugt wird, ist weniger elegant als der Kreis oder die Ellipse wie sie bisher verwendet wurden und weiterhin ist der Bereich nicht notwendigerweise symmetrisch zur Bewegungsbahn des zugehörigen Fahrzeuges. Der Informationsgehalt der Anzeigeeinrichtung ist jedoch wesentlich verbessert und die vollständig gefährlichen und teilweise gefährlichen Situationen sind klar voneinander unterschieden, so daß der Nachteil bekannter Kollisionsschutzeinrichtungen vermieden wird. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Kollisionsschutzeinrichtung die Kombination genauer Daten bezüglich der Punkte größter Annäherung mit einer Darstellung der Relativbewegung, was seit langer Zeit eine Forderung der Benutzer war.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform

der Kollisionsschutzeinrichtung;

Flg. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Art und

Weise, wie eine Darstellung der Kollisionsschutzeinrichtung abgeleitet wird;

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Pig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Kathodenstrahl

röhren-Darstellung nach Fig. Ij

Fig. 4 bis 13 die Folge von Änderungen eines Teils der Darstellung nach FIg. 3>

FIg. 14 eine in größerem Maßstab gezeichnete Darstel

lung eines Teils der FIg. 2,

Die InFIg. 1 dargestellte Äusführungsform der Kollisionsschutzeinrichtung umfaßt ein übliches Azlmutabtast-Impulsradarsystem 1, wie es In weitem Umfang In Schiffsradaranwendungen verwendet wird, wobei dieses Radarsystem 1 eine gerichtete Azimut-Abtastantenne 2 verwendet. Die Radarantennenazlmut- oder Peildaten und die Entfernungsdaten für das erfaßte Ziel werden dazu verwendet, in üblicher Welse eine P- oder PPI-Darstellung (Panoramadarstellung) 3 auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre 4 zu erzeugen. Wenn die Darstellung vom Typ mit exzentrischem Schirmbild ist, werden alle Ziele (bewegliche und stationäre Ziele) In dem Bereich des Radarsystems 1 periodisch In ihrer Helligkeit auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 4 verstärkt. Ein sich bewegendes Ziel In Form eines Schiffes Ist bei 5 dargestellt, während die Position des eigenen Schiffes bei 6 dargestellt ist. Zusätzliche Ziele, wie z.B. 5' erscheinen auf der Anzeige 35 zusammen mit Reflexionen von festen Hinternissen unter. Einschluß von Landmassen, falls diese vorhanden sind. Die Anzeige 3 weist eine Steuerkursmarkierung (eine radiale Linie, die sich vom Punkt 6 zum Umfang der Kathodenstrahlröhre 4 erstreckt) auf, die den derzeitigen Steuerkurs des eigenen Schiffes darstellt. Bestimmte Eigenschaften von Bildern, wie z.B. des Ziels 5 können modifiziert werden, um eine schnelle Erkennung der Ziele zu verbessern, die gefährliche Ziele darstellen, wie dies üblicherweise bei Kollisionswarnanzeigen durchgeführt wird, die das t-Krlterlum verwenden, so daß sich eine Darstellung ergibt, die die Fähigkeit der Bedienungsper-

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son verbessert, zwischen tatsächlichen und möglichen Gefahren und Zielen zu unterscheiden, die keine Gefahr darstellen. Die einfache Anzeige vom P-Typ ist jedoch von Natur aus bereits eine Kollisionswarnanzeige und sie ist daher in Fig. 1 als Beispiel für Kollisionswarn- oder Kollisionsabschätz-Anzeigen allgemein dargestellt.

Der Inhalt der Anzeige J5 ist auf einer Manöverabschätzanzeige 7 wiederholt, die ebenfalls eine Kathodenstrahlröhre verwendet. Die Anzeige 7 ist mit Zielerfassungseinrichtungen in Form eines Steuerknüppels 8 und eines Druckknopfes 9 versehen, mit deren Hilfe ausgewählte Ziele in das noch zu beschreibende Manöver abschätzsystem eingegeben werden können. Die Bedienungsperson an Bord des eigenen Schiffes 6 wählt normalerweise alle wesentlichen neu festgestellten Ziele für die Erfassung aus und die Zielerfassung wird durch Berühren des Steuerknüppels 8 durchgeführt, worauf ein (nicht gezeigter) Kreis am geometrischen Mittelpunkt der Anzeige 7 erscheint. Eine Bewegung des Steuerknüppels 8 führt zu einer Bewegung des Kreises, der damit über das auszuwählende Ziel gebracht werden kann, worauf der Knopf 9 gedrückt wird, um die Zielerfassung zu bewirken. Das Drücken des Druckknopfes 9 betätigt Steuereinrichtungen 11, deren Ausgang sowohl einem üblichen Zielverfolgungs- und Suchradarsystem (TWS) 12 als auch einem Rechner zugeführt wird. Das TWS-System 12 ist mit einem Eingang mit dem Ausgang des Radarsystems 1 verbunden und weist eine Zweiwegübertragungsstrecke zum Rechner 1^5 auf. Der Rechner 15 weist weiterhin eine Zweiweg-Übertragungsstrecke mit einer Zeltsteuereinrichtung 14 auf und empfängt Eingangssignale von einem Kreiselkompaß 15 und einem Geschwindigkeitslog 16 des eigenen Schiffes. Ein Ausgangssignal des Rechners IjJ wird einem Symbolgenerator 17 zugeführt, der eine Zweiwegverbindungsstrecke mit der Zeitsteuereinrichtung 14 aufweist und dessen Ausgangssignal der Anzeige 7 zugeführt wird, die ein Symbol erzeugt, das dem ausgewählten Ziel in noch zu erläuternder Weise zugeführt wird

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und das beispielsweise dem erfaßten Ziel 5 In der Anzeige nach Fig. 1 zugeordnet Ist, jedoch nicht dem nicht erfaßten Ziel 5' .

Das TWS-System 12 speichert die rechtwinkligen oder Polarkoordinaten jedes ausgewählten Ziels und es erfolgt ein automatisches Aufrasten auf Signale, die direkt von dem Radarsystem 1 empfangen werden, wenn die Antenne 2 die jeweiligen ausgewählten Ziele überstreicht, so daß die gespeicherten Daten für jedes ausgewählte Ziel automatisch erneuert werden. So können beispielsweise die Koordinaten χ und y und die Geschwindigkeiten χ und y für jedes Ziel gespeichert werden. Die Eingabe eines neuen oder nächsten anscheinend gefährlichen Ziels erzeugt einen zweiten Satz von x-j y-, x-und y-Daten zur Speicherung in dem TWS-System 12 für das neu ausgewählte Ziel. Diese gespeicherten x-, y-, x- und y-Daten können auf Wunsch der Bedienungsperson auf diese Weise für eine Vielzahl von eine Gefahr darstellenden Schiffen gespeichert werden, so daß sie auf Anforderung und auf einer Zeitteilungsbasis dem Rechner IjJ zugeführt werden können. Das TWS-System 12 kann entweder vom Analog- oder Digitaltyp sein und es kann, wenn dies erforderlich Ist, in üblicher Weise über Analog-ZDIgital-r oder Digltal-/Analog-Konverter als Interface-Elemente zwischen den verschiedenen Bauteilen des Systems und dem Rechner 13 angesteuert werden. Es Ist verständlich, daß das TWS-System 12 in der Praxis selbst eine Art von Rechnereinrichtung ist, die arithmetische Funktionen, wie z.B. Differenzierung und die Speicherung von Daten durchführt. Daher kann die Funktion dieses TWS-Systems entweder In einer getrennten Einheit, wie z.B. in dem getrennten System 12 nach Flg. 1 durchgeführt werden oder die arithmetischen und Speicheroperationen können durch jeweilige arithmetische Elemente und Speicherelemente in dem Rechner Ij5 durchgeführt werden. Die letzteren Elemente können andere Systemfunktionen In üblicher Weise auf Zeitteilungsbasis durchführen.

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Der Rechner 13 muß mehrere Berechnungen durchführen, um die Erzeugung von Manöverabschätzsymbolen durch den Generator 17 zu unterstützen. Es ist verständlich, daß die gespeicherten x- und y-Koordinaten der verschiedenen Ziele ohne weiteres In dem TWS-System 12 zur Verfügung stehen und weil die Bewegungen der ausgewählten Ziele verglichen mit der Betriebsgeschwindigkeit selbst des langsamsten Rechners relativ langsam erfolgen, ist zu erkennen, daß es nicht erforderlich Ist, alle Daten in Echtzelt zu berechnen, so daß die Gefahren-Daten zweckmäßigerweise in dem TWS-System gespeichert und lediglich periodisch erneuert werden. Es ist weiterhin verständlich, daß eine Vielzahl von Symbolen auf einer ZeItteilungs- oder Multiplex-Basis unter Verwendung von Techniken erzeugt werden kann, die in der Analog- und Digitalrechnertechnik gut bekannt sind.

Es ist zu erkennen, daß die x- und y-Koordinaten des Ziels 5 im wesentlichen die jeweiligen rechtwinkligen Koordinaten des Zielschiffes darstellen. Es 1st jedoch verständlich, daß die Diskussion der Lage des Ziels 5 und der Koordinateneigenschaften der anderen Elemente des zu erzeugenden Symbols In gleicher Weise durchgeführt werden konnte, wenn Polarkoordinaten In dem System verwendet würden. Der Rechner I3 kann mit einem unabhängigen Takt- oder Zeitsteuersystem versehen sein, das die Betriebsweise der anderen Elemente des Systems steuert oder der Rechner kann durch eine getrennte Zeitsteuerelnrlchtung 14 gesteuert werden. Die Zeltsteuereinrichtung 14 kann beispielsweise mit einem eingebauten Taktgeber des Rechners 13 synchronisiert sein. Andererseits kann der Zeitgeber 14 den Haupt-Systemtaktgeber bilden und die Zeitsteuerung des Rechners I3 über Signale bestimmen, die ihm von dem Rechner zugeführt werden. In der folgenden Beschreibung wird der Zeitgeber 14 aus Vereinfachungsgründen als der grundlegende Zeitgeber oder die Taktsteuereinrichtung für das System betrachtet.

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. - je -

Der Rechner 13 kann so programmiert werden, daß er periodisch von dem TWS-System 12 die x- und y-Koordinaten des Ziels 5 ableitet und über gut bekannte Einrichtungen Koordinatenwerte als Steuersignale an die Anzeige 7 liefert, so daß der Kathodenstrahl momentan verstärkt wird, so daß ein Leuchtpunkt am Punkt 5 auf der Anzeige 7 gebildet wird. Die nächste Punktion des Rechners Ij5 besteht darin, mit dem Symbolgenerator 17 zusammenzuwirken, um eine vorhergesagte Bewegungsbahn 18 des Ziels 5 zu bilden. Die Bewegungsbahn oder Spur 18 wird von der jeweils vorliegenden Position des Ziels 5 bis zu einem vorhergesagten Punkt I9 einer möglichen Kollision (PPC) gezeichnet, der anhand der Relativposition des Zielschiffes sowie dessen Steuerkurs und Geschwindigkeit sowie anhand der gerade vorliegenden Geschwindigkeit des eigenen Schiffes 6 bestimmt wird. Der Rechner Ij5 führt die x- und y-Koordinaten des Ziels 5 dem Symbolgenerator zu und er liefert weiterhin x- und y-Koordinaten des PPC-Punktes I9, wobei die x-, y-, x- und y-Information von dem TWS-System 12 zur Erzeugung dieser Werte verwendet wird. Der Symbolgenerator 17 liefert dann im wesentlichen momentan nach der Verstärkung der Helligkeit des Punktes 5 Komponenten-Ablenkspannungen zur Erzeugung der Spur 18. Für die Durchführung der Punktion des Symbolgenerators I7 geeignete" Vorrichtungen sind sowohl in Analog- als auch in Digital-Form gut bekannt und beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 21 55 148 beschrieben.

Nach der Erzeugung des die vorhergesagte Bewegungsbahn oder Spur 18 des Zielschiffes 5 darstellenden Vektors bleiben die x- und y-Koordinaten des den Punkt einer möglichen Kollision darstellenden Punktes 19 in dem Rechner 13 verfügbar und sie werden nunmehr zur Erzeugung eines vorhergesagten Gefahrenbereiches (PAD) 21 verwendet, der einen Bereich einer möglichen Kollision darstellt, der den PPC-Punkt I9 umgibt. Die Spur 18 und der PAD-Bereich 21 können gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig gezeichnet werden, wenn dies erwünscht ist.

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Eine Zweistrahl-Kathodenstrahlröhre, die entsprechende Sätze von elektrostatischen Ablenkelektroden für jeden Elektronenstrahl verwendet, ermöglicht es, die Spur 18 mit einem Strahlablenksystem zu zeichnen während der PAD-Bereich 21 mit dem

wird

zweiten Kathodenstrahl-Ablenksystem gezeichnet); Ein Einstrahlbetrieb mit einem einzigen Ablenksystem kann ebenfalls verwendet werden, wobei beispielsweise die Spur 18 unmittelbar vor dem Zeichnen des PAD-Bereiches 21 gezeichnet wird.

Die Anzeige 7 kann eine übliche Kathodenstrahlröhre verwenden, bei der die Nachleuchtperlode des Leuchtstoffes auf dem Bildschirm so ausgewählt ist, daß ein vorher gezeichnetes Symbol im wesentlichen abgedunkelt ist, wenn der Rechner IJ) eine Erneuerung der Darstellung befiehlt. Ein regelmäßiges oder willkürliches Löschen der Anzeigedarstellung kann ebenfalls unter der Steuerung des Rechners 13 durchgeführt werden, wenn eine übliche Direktbetrachtungs-Kathodenstrahlröhrenanzeige vom Speichertyp verwendet wird. Dieses Löschen kann ebenfalls wie in der Vergangenheit zu jeder Zeit durchgeführt werden, wenn es von der Bedienungsperson erwünscht ist.

Es sind ohne weiteres Abänderungen des in Fig. 3 gezeigten Systems erkennbar, die zu einer noch größeren Vielseitigkeit des Manöverabschätz-Darstellungssystems führen. Es ist zu erkennen, daß die Erfassungseinrichtungen 8, 9 oder eine ähnliche Einrichtung dazu verwendet werden können, die Koordinatendaten von der Anzeige eines Weitbereichs- oder Frühwarn-Radarsystems oder von einer Sonar-Anzeige oder anderen Annäherungs· Warnanzeigen oder -einrichtungen abzunehmen. Mit Hilfe des TWS-Systems 12 kann die Bedienungsperson dann erreichen, daß das System Irgendein ausgewähltes gefährliches Ziel, das mit Hilfe irgendeines zur Verfügung stehenden Meßfühlers festgestellt wird, erfaßt und verfolgt. Die relativen Peilungen und Entfernungen der Ziele, die der automatischen Zlelver-

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folgung unterworfen sind, stehen ohne weiteres In aufbereiteter Form zur Verarbeitung durch den Rechner Ij5 zur Verfugung, um Daten zu erzeugen, die der Symbolgenerator 17 zur' Erzeugung der Anzeige 7 benötigt.

Die Daten können während Ihrer Speicherung in dem Rechner 1J> durch die Verwendung von Trägheits-Stab11Islerungsinformationen verarbeitet oder verbessert werden, wie sie beispielsweise durch den Kreiselkompaß I5 oder das Geschwindigkeitslog 16 erzeugt werden. Auf diese Welse kann die Peilung zu dem eine Gefahr darstellenden Schiff gegen Roll-, Nick- oder Gierbewegungen des eigenen Schiffes In üblicher Weise zur Erzielung einer weiteren Verbesserung korrigiert werden. Alternativ können die von dem Radarsystem 1 gelieferten Daten von sich aus stabilisiert werden, indem eine direkte Servostabillsierung der Abtastantenne 2 verwendet wird. Funktionen, die In keiner direkten Beziehung zu den Kollislonsverhütungs- und Manöverabschätzfunktionen stehen, können ebenfalls in dem Rechner 13 auf Zeitteilungsbasis durchgeführt werden, wie z.B. Trägheitsnavlgatlonsfunktionen und ähnliches.

In FIg. 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Art der Erzeugung des vorhergesagten Gefahrenbereiches für jedes Zielschiff mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kο11IsionssehutzeinrIchtung gezeigt. FIg. 2 zeigt die geometrische und damit berechenbare Beziehung zwischen dem eigenen Schiff 6 und einem Schiff 22 (das als Ziel bezeichnet wird) in einem Fall, in dem eine Kollisionsgefahr besteht. Fig. 2 stellt eine übliche Radar-PPI-Anzeige dar, wobei sich das eigene Schiff 6 im Mittelpunkt der Anzeige und im Mittelpunkt des Koordinatenbezugssystems befindet. Die Darstellungsbetriebsart ist gegen eine Relativbewegung stabilisiert, wobei sich der Steuerkurs des eigenen Schiffes zum Zeitpunkt des Einschaltens In der senkrechten oder oberen Mittelposition der Anzeige befindet. Der jeweils vorliegende Steuerkurs des eigenen Schiffes, der von

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dem Steuerkurs beim Einschalten abweichen kann, ist durch eine Steuerkursmarkierung dargestellt, die in abwechselnde dargestellte und dunkelgesteuerte 6-Minuten-Segmente 2j5 unterteilt ist, wie dies auf der Grundlage von von dem Geschwindigkeitslog gelieferten Daten üblich ist. Das erste aufleuchtende Steuerkursmarkierungssegment 2j5 mit dem Ursprung auf dem eigeaen Schiff 6 stellt den Radius des 6-Minuten-Geschwindigkeitskreises für das eigene Schiff dar. Für die Zwecke der gezeigten PPI-Darstellung weist das eigene Schiff eine Geschwindigkeit von 17>5 Knoten auf und der vorliegende Steuerkurs ist nicht definiert.

Das Zielschiff 22 befindet sich in der 2-Uhr-Position relativ zum eigenen Schiff 6 und ist durch einen 6-Minuten-Vektor 24 definiert, der die wahre Vorwärtsbewegung des Ziels 22 in der gleichen Weise anzeigt, wie das erste Segment der Steuerkursmarkierung 23 für die wahre Vorwärtsbewegung des eigenen Schiffes. Die Bedienungsperson des Systems hat den richtigen Steuerkurs und die Geschwindigkeit des eigenen Schiffes eingegeben, um die Parameter für die wahre Vorwärtsbewegung des eigenen Schiffes festzulegen und die genaue Art der Anzeige für die wahre Bewegung des Ziels gibt diese Auswahl wieder. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, daß der Kreiselsteuerkurs und die Einachsen-Geschwindigkeit durch das Wasser für das eigene Schiff als Systemeingänge ausgewählt werden, wie dies bereits beschrieben wurde. Die Parameter des Ziels 22 stellen den gesteuerten Steuerkurs des Schiffes und die Längsachsengeschwindigkeit durch das Wasser dar, wobei eine homogene Wassermasse angenommen wird. Auf diese Weise entspricht die relative Winkelstellung 25 des Ziels sehr weitgehend dem Wert der optisch bei einem tatsächlichen Zusammentreffen beobachtet würde.

Nachdem eine minimale sichere Passlerentfernung (typischerweise eine nautische Meile) bezüglich des Zielschiffes fest-

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gelegt wurde, verläuft die Analyse wie folgt; Ein Kreis 26 für den Punkt größter Annäherung wird um das eigene Schiff gezeichnet, wobei die ausgewählte sichere Passierentfernung als Radius verwendet wird. Zwei Tangenten 27, 28 werden vom Ziel 22 zum Kreis 26 für den Punkt größter Annäherung (CPA) gezeichnet, so daß ein verbotener Sektor vom Ziel 22 zum eigenen Schiff 6 hin ausgebildet wird und in diesen Sektor darf die Relativbewegungsbahn des Ziels 22 nicht eintreten, wobei dieses Eintreten notfalls durch geeignete Ausweichmanöver des eigenen Schiffs 6 verhindert werden muß.

Ein Kreis 29 mit einem Radius ₃ der sechs Minuten der Bewegung des eigenen Schiffes unterteilt, d .h. die Geschwindigkeit dieses Schiffes dividiert durch 10, wird um das Ende des 6-Minuten-Vektors 24 für das Ziel herum gezeichnet. Dieser Kreis 29 kann die beiden Tangenten 27, 28 und eine das Ziel 22 und das eigene Schiff 6 verbindende Linie Jl schneiden, er muß es jedoch nicht. Die Linie 3I stellt die Kollisionsbewegungsbahn dar, d.h. die Bahn, der der Relativbewegungsvektor des Ziels folgen würde, wenn das Ziel 22 sich auf einem Kollisionssteuerkurs mit dem Schiff 6 befinden würde. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung weist der Radius des Kreises 29 eine ausreichende Größe auf, damit jede der drei Linien lediglich einmal bei 32, 33 und 34 geschnitten wird. Wenn das Ziel 22 schneller als das Schiff 6 ist, so wird jede der drei Linien 27, 28, 31 an zwei Stellen geschnitten. Die drei Schnittpunkte 32, 33, 34 werden über radiale Linien 35j 36* 37 mit dem Mittelpunkt des Kreises 29 verbunden.

Die auf diese Weise erzeugten drei Linien 35 > 36» 37 stellen wahre Vektoren für das eigene Schiff dar, die in Verbindung mit dem wahren Vektor des Ziels zu Relativ-Bewegungsbahnen führen, die bewirken, daß das Ziel das eigene Schiff vorausliegend mit der geforderten minimalen sicheren Passierentfernung (Linie 27) passiert bzw. mit dem Schiff 6 kollidiert

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(Linie 3I) bzw. achterlich an dem eigenen Schiff mit der geforderten minimalen sicheren Passierentfernung (Linie 28) vorbeiläuft. Nachdem die drei Steuerkurse für das eigene Schiff identifiziert wurden, die zu speziellen Größen der Zielpassierentfernung für die derzeitige oder eine andere versuchsweise eingeführte Geschwindigkeit des eigenen Schiffes auf der Grundlage der Relativposition der Relativbewegung des Zielschiffes 22 führen, ist es möglich, diese Steuerkurse an die Position des eigenen Schiffes 6 anzulegen, wie dies durch die Linien 38, 39* ²H dargestellt ist, die dann verlängert werden, um eine Projektion 42 der wahren Bewegungsbahn des Ziels zu schneiden.

Jedem dieser drei Steuerkurse des eigenen Schiffes ist ein 6-Minuten-Relativgeschwindigkeitsvektor 43, 44 bzw. 45 der Zielbewegung zugeordnet, wodurch die Berechnung des Zeitintervalls ermöglicht wird, die das Ziel 22 benötigt, um den Punkt größter Annäherung (CPA-PosItlon), bei der das Ziel vorausliegend das eigene Schiff passiert, zu erreichen, bzw. um den PPC-Punkt (Punkt einer möglichen Kollision bei einem Abstand von 0) zu erreichen bzw. die CPA-Position zi erreichen, bei der das Ziel achterlich das eigene Schiff passiert. Unter Verwendung dieser Zeitintervalle können drei Geschwindigkeitskreise 46, 47, 48, deren Mittelpunkt auf der Position des eigenen Schiffes 6 liegt, gezeichnet werden, die die Steuerkurse 38, 39, 41 des eigenen Schiffes schneiden. Das kleinere Zeitintervall, für das das Ziel 22 vorausliegend das eigene Schiff passiert, erzeugt den Kreis 46 mit kleinstem Radius und der Schnittpunkt 49 dieses Kreises mit dem Steuerkurs 38 legt die zukünftige Position des eigenen Schiffes zum Zeitpunkt des Punktes größter Annäherung (CPA) des Ziels bei vorausliegend em Passieren fest. In gleicher Weise wird der Punkt einer möglichen Kollision (PPC) bei 5I durch den Schnittpunkt des Kreises 47 mit dem Steuerkurs 39 festgelegt während die CPA-Position 42 für ein achterliches Passie-

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ren des eigenen Schiffes durch den Schnittpunkt des Kreises ' 48 mit dem Steuerkurs 41 festgelegt wird. Diese drei Punkte ^9> 5¹* 52 sind auf bzw. um die Projektion 42 der zukünftigen Position der Zielbewegungsbahn angeordnet.

Die Bedienungsperson an Bord des eigenen Schiffes erhält damit drei unterschiedliche Informationsabschnitte: Er erkennt die Steuerkurse des eigenen Schiffes bei der vorhandenen oder bei einer speziell ausgewählten Geschwindigkeit des eigenen Schiffes, die dazu führen, daß das Ziel 22 in einer vorgegebenen Entfernung (entweder vorausliegend oder achterlich) vorbeiläuft sowie den Steuerkurs, der zu einer tatsächlichen Kollision mit dem Ziel 22 führt; die Bedienungsperson sieht weiterhin die Positionen des eigenen Schiffes, an denen diese Ereignisse eintreten. Er hat daher eine Anzeige für das Zeitintervall bis zu jedem dieser Vorfälle wie dies durch die 6-Minuten-Elemente der S teuer kurs markierung 23 dargestellt ist, die ebenfalls auf einem einstellbaren Peilrichtungsschieber wiedergegeben sind, der nicht in Fig. 2 gezeigt ist.

Die drei Punkte 49, 51 und 52 für die zukünftige Bewegung des Ziels 22 werden nunmehr dazu verwendet, einen Teil eines vorausgesagten Gefahrenbereiches (PAD) 53 festzulegen, in den das eigene Schiff nicht eindringen darf wenn Passierentfernungen kleiner als die festgelegte Passierentfernung vermieden werden sollen. Die drei Punkte 49, 51, 52 werden durch zwei Linien 53, 54 verbunden. Eine weitere Linie 55 wird parallel zur projiziert en Bewegungsbahn 42 des Ziels in der ausgewählten minimalen Passierentfernung von dieser projizierten Bewegungsbahn so gezeichnet, daß die Steuerkurslinien 38 und 41 des eigenen Schiffes an den Punkten 56 bzw. 57 geschnitten werden. Eine Linie 58 wird zwischen dem Punkt 56 und dem vorausliegenden CPA-Punkt 49 gezeichnet und der vorausgesagte Gefahrenbereich (PAD) 53 wird durch eine Linie 59 vervollständigt, die den Punkt 57 mit dem achterliehen

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CPA-Punkt 52 verbindet. Auf diese Welse wird ein den wahren Gefahrenbereich darstellender Bereich erzeugt.

Im allgemeinen kann das Zusammentreffen mit Zielen eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgangsbedingungen hervorrufen. Ziele können Irgendeine beliebige Position bezüglich des eigenen Schiffes einnehmen, sie können einen Steuerkurs in irgendeiner Richtung haben, sie können schneller, langsamer oder eine gleiche Geschwindigkeit wie das eigene Schiff haben oder sie können stationär sein. Diese Variationen werden genau In Variationen der Lage, der Anordnung und des Umrisses des zugehörigen vorausgesagten Gefahrenbereiches wiedergegeben. Im Fall eines schnelleren Ziels kann sich ein zweiter vorausgesagter Gefahrenbereich innerhalb des Radarbereiches ergeben oder es kann kein vorausgesagter Gefahrenbereich existieren, wobei In diesem Fall lediglich der 6-Minuten-Vektor für das Ziel dargestellt wird. Ein langsameres Ziel hat immer einen einzigen vorausgesagten Gefahrenbereich, doch kann dieser außerhalb des Radardarstellungsbereiches liegen, wobei auch in diesem Fall lediglich ein 6-MInuten-Vektor dargestellt wird.

Weitere Änderungen sind hinsichtlich der Form des vorausgesagten Gefahrenbereiches möglich. Für vorgegebene Parameter des eigenen Schiffes und des Ziels kann der Radius des Geschwlndigkeitskreises 29 die Linien 27 und J>1, nicht jedoch die Linie 28 schneiden. Diese Situation für ein schnelleres Ziel stellt einen Fall dar, bei dem die beiden vorausgesagten Gefahrenbereiche Ineinanderlaufen und es ist dem eigenen Schiff nicht möglich, mit der vorhandenen Geschwindigkeit so weiterzufahren, daß das Ziel achterlich vorbeilä'uft. Es kann ein Fall existieren, bei dem der Kreis 29 lediglich die Linie 27 allerdings an zwei Stellen schneidet. Die beiden Linien von diesen Schnittpunkten zur Spitze des Zielvektors 24 stellen zwei Steuerkurse für das eigene Schiff dar, die

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einen Sektor von Steuerkursen des eigenen Schiffes festlegen, die, wenn ein Steuerkurs innerhalb dieses Sektors eingehalten wird, dazu führen, daß das Ziel näher vorausliegend passiert, als dies der geforderten minimalen Passierentfernung entspricht. In diesem Fall existiert jedoch kein Punkt einer möglichen Kollision und der vorausgesagte Gefahrenbereich ist dabei, zusammenzufallen. Der keinen Punkt einer möglichen Kollision enthaltende vorausgesagte Gefahrenbereich wird durch eine direkte Linie zwischen den beiden CPA-Positionen 49 und 52 sowie durch die Linien 55, 58 und 59 umgrenzt. In diesem Fall hat sich der Punkt 22 von der Bewegungsbahn 42 des Ziels aus gesehen in Richtung auf das eigene Schiff bewegt.

Fig. 2 zeigt weiterhin einen elliptischen vorausgesagten Gefahrenbereich, der entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift 21 57-319 gezeichnet würde, um zu erläutern, daß, obwohl ein derartiger vorausgesagter Gefahrenbereich allgemein sicher ist, es möglich ist, in diesen elliptischen Bereich an bestimmten Punkten ohne Gefahr einzudringen und daß es weiterhin für das eigene Schiff 6 möglieh ist, derartige Manöver bezüglich des Ziels 22 auszuführen, daß die vorgegebene minimale Passlerentfernung dann unterschritten wird, obwohl in den elliptischen vorausgesagten Gefahrenbereich nicht eingedrungen wurde. Es 1st daher zu erkennen, daß der in der erfindungsgemäßen Weise gezeichnete vorausgesagte Gefahrenbereich 53 eine genauere Darstellung des Gefahrenbereiches, darstellt. Es ist jedoch wichtig festzustellen, daß wesentlichsten Parameter bei der Festlegung des vorausgesagten Gefahrenbereiches, nämlich die Steuerkurslinien 38 und 41 sowohl bei dem elliptischen Gefahrenbereich als auch bei dem Gefahrenbereich gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden sind.

In Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Darstellung 7 nach Fig. 1 gezeigt, wobei jedoch eine Vielzahl von erfaßten

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*8

Zielen dargestellt 1st. Die Position des eigenen Schiffes 6 1st durch ein künstliches Kreuz dargestellt, das, wie es bereits erläutert wurde, gegenüber dem Mittelpunkt der Darstellung versetzt ist, wobei die letztere die Relativbewegung anzeigt. Radarechos schreiten zeitlich mit Geschwindigkeitsvektoren fort, die die Kombination des Zielgeschwindigkeitsvektors, wenn dieser vorhanden ist, mit dem umgekehrten oder negativen Geschwindigkeitsvektor des eigenen Schiffes sind. Echos von stationären Zielen, ob von anderen Schiffen, Bojen oder Landmassen bewegen sich über die Darstellung in entgegengesetzter Richtung zur Vorwärtsbewegung des eigenen Schiffes und mit einer Geschwindigkeit, die zur Geschwindigkeit des eigenen Schiffes äquivalent ist. Sich bewegende Ziele, die einen Verkehr innerhalb des Radardarstellungsbereiches darstellen und Videosignale auf der Darstellung erzeugen, bewegen sich in komplexer Weise, die durch die folgende Vektorgleichung beschrieben ist:

darin ist:

R ein Vektor, der die Größe und Richtung der Relativgeschwindigkeit eines Ziels über irgendein begrenztes Beobachtungs- oder AufζeichnungsIntervalls $t darstellt.

V„ ein Vektor, der die wahre oder absolute Größe und Richtung der Zielbewegung in dem gleichen Intervall £t darstellt,

-V der umgekehrte oder negative Wert der Bewegung des eigenen Schiffes in dem Intervall £t.

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Übliche Radarzeichnungs-Auswertetechniken werden zur Beobachtung von V_n zur Gewinnung einer Abschätzung der durch das Radarziel hervorgerufenen Gefahr und zur Ableitung von V_T zur Lieferung zusätzlicher Daten verwendet. Wenn eine Gefahr als vorhanden erkannt wird, was bedeutet, daß V_n auf die Position des eigenen Schiffes 6 gerichtet ist, so müssen die Einflüsse einer änderung von V_Q auf V_R untersucht werden, wobei angenommen wird, daß V_T fest bleibt. Die vorliegende Erfindung bezieht sichiauf die Durchführung dieser Analyse und auf die Darstellung der resultierenden Information in vorteilhafter und ergonomisch zweckmäßiger Weise mit Hilfe eines vorausgesagten Gefahrenbereiches, der, wenn zutreffend, jedem Ziel zugeordnet ist.

Wie dies bereits erwähnt wurde, wird eine Steuerkursmarkierung 23 für das eigene Schiff 6 auf der Grundläge von Daten erzeugt, die von dem Kreiselkompaß 15 geliefert werden. Der Wert des Steuerkurses des eigenen Schiffes wird weiterhin mit Hilfe einer dreistelligen (nicht gezeigten) Anzeige angezeigt, die über der Darstellung 7 angeordnet ist. Die vorliegende Geschwindigkeit des eigenen Schiffes wird in ähnlicher Weise durch einen ebenfalls nicht gezeigten dreistelligen Anzeiger angezeigt, der eine Ablesung bis zu einer Dezimalstelle ermöglicht. Für die Darstellung nach Fig. j5 weist das eigene Schiff 6 einen Steuerkurs von 325° auf, und es ist angenommen, daß das Geschwindigkeitseingangssignal von dem Geschwindigkeitslog 16 einem Wert von 15,0 Knoten entpricht. Entfernungsringe 61, die konzentrisch zur Position des eigenen Schiffes 6 sind, sind mit Intervallen von einer nautischen Meile gezeichnet. Die Bedienungsperson kann die Richtung eines elektronischen Peilrichtungskursors 62 einstellen, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, die ebenso wie die Steuerkursmarkierung 2J> in abwechselnde helle und dunkle 6-Minuten-Vektoren unterteilt ist. Die Richtung des elek-

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tronlschen Peilrichtungskursors 62 wird durch eine getrennte dreistellige (nicht gezeigte) Anzeige angezeigt.

Fig. 3 zeigt insgesamt sieben erfaßte Ziele, die unterschiedliche Grade von Kollisionsgefahren bezüglich vorhandener und zukünftiger Positionen des eigenen Schiffes 6 ergeben. Für die Zwecke dieser Darstellung ist angenommen, daß das eigene Schiff sich einer Verkehrstrennungszone mir der Absicht nähert, diese zu durchqueren. Ein Ziel 6j5 ist ein stationäres Ziel mit einem Geschwindigkeitsvektor von 0, zwei CPA-Positlonen 64, 65 und einem Gefahrenbereich 66, in den das eigene Schiff nicht eindringen darf, wenn die geforderte minimale Passierentfernung beibehalten werden soll. Für die Zwecke der Darstellung wird eine CPA-Entfernung von 0,5 nautischen Meilen vorausgesetzt. Das stationäre Ziel 63 ist von angepaßten vom Rechner erzeugten ZieIverfolgungs-"Augenbrauen" &J umgeben, wie dies üblich ist. Dieses stationäre Ziel 63 könnte eine Boje darstellen, die den Rand einer Verkehrstrennungszone markiert.

Die Ziele 68, 69, 7I stellen Schiffe auf der Backbord-Bugseite des eigenen Schiffes 6 dar, deren jeweilige wahre Vektoren 72, 73* 74 die vorausgesagte Bewegung dieser Schiffe über die nächsten sechs Zeitminuten darstellen. Alle drei Ziele 68, 69, 71 weisen eine Kreuzungssituation bezüglich des eigenen Schiffes 6 auf und jedem Ziel ist ein vorausgesagter Gefahrenbereich zugeordnet, wobei diese Gefahrenbereiche in der anhand der Fig. 2 erläuterten Weise erzeugt werden und mit 75, 76 bzw. 77 bezeichnet sind. Die Lage des Gefahrenbereiches 75 bezüglich der weiteren Bewegung des eigenen Schiffes, die durch die Steuerkursmarkierung 23 dargestellt ist, zeigt, daß das eigene Schiff 6 vorn liegend an diesem Schiff vorbeifährt. Das Ziel 68 ist etwas schneller als das eigene Schiff 6, was durch Vergleich der Länge des 6-Minuten-Vektors 72 des Ziels mit dem 6-Minuten-Vektor 23 des eigenen Schiffs festgestellt werden kann. Der vorausgesagte Gefahrenbereich 76 lie-

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fert die Information, daß das eigene Schiff 6 in gleicher Weise vorausliegend das Ziel 69 passiert. Der vorausgesagte Gefahrenbereich 77 des Ziels 7I unterscheidet sich in seiner Form wesentlich von den vorausgesagten Gefahrenbereichen 75 und 76 und hebt das Ausmaß der Gefahr hervor, die sich aus dem Ziel ¹Jl verglichen mit den Zielen 68 und 69 ergibt. Das Ziel 71 ist schneller als das eigene Schiff 6 und es befindet sich in einer solchen derzeitigen Position bezüglich des eigenen Schiffes, daß dieses keinen Steuerkurs einnehmen kann, der bei der vorliegenden Geschwindigkeit zu einer Kollision mit dem Ziel 71 führen würde. Daher existiert kein Punkt einer möglichen Kollision für das Zusammentreffen mit dem Ziel 71. Es existieren jedoch zwei CPA-Punkte, von denen sich ein mit 78 bezeichneter innerhalb des Radardarstellungsbereiches befindet und zur Erzeugung des Gefahrenbereiches 77 verwendet wird. Der durch die Steuerkursmarkierung 23 dargestellte vorliegende Steuerkurs des eigenen Schiffes zeigt an, daß dieses in 24 Minuten in den Gefahrenbereich 77 eindringen würde. Ein Gefahrenbereich, der sich an irgendeiner Stelle auf der Steuerkursmarkierung 23 befindet, stellt eine tatsächliche Gefahr dar und zeigt die Notwendigkeit sowie die Größe einer Steuerkursänderung des eigenen Schiffes an, die erforderlich ist, um die Kollisionsgefahr zu beseitigen.

Ein Ziel 79 mit zugehörigem wahren Vektor 81 und einem Gefahrenbereich 82 stellt ein Schiff dar, das auf der Backbord-Bugselte des eigenen Schiffes β und unter einem Null-Betrachtungswinkel liegt (bei Nacht würden sowohl das rote als auch das grüne Seitenlicht des Ziels 79 sichtbar sein). Ein weiteres Ziel 85 mit einem wahren Vektor 84 befindet sich auf der Steuerbord-Bugseite des eigenen Schiffes 6 und in einer Entfernung von 5,5 nautischen Meilen, so daß es das rote Seitenlicht zeigt, wenn es von Steuerbord zu Backbord vorbeiläuft. Der zugehörige vorausgesagte Gefahrenbe-

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reich 85 ist auf der Steuerkursmarkierung 23 in ungefähr 9 Minuten Zeitabstand angeordnet und stellt eine echte Gefahr dar, die ein unmittelbares Ausweichmanöver des Schiffes 6 erfordert. Ein weiteres Ziel 86 weist einen 6-Minuten-Vektor 87 ohne einen vorausgesagten Gefahrenbereich auf, so daß diese Ziel keine Gefahr darstellt. Entweder existiert ein vorausgesagter Gefahrenbereich für das Ziel 86, der außerhalb des derzeitigen Radardarstellungsbereiches liegt oder das Ziel besitzt keinen vorausgesagten Gefahrenbereich.

Der elektronische Peilrichtungskursor 62 ist so dargestellt, als ob er sich auf einer wahren Richtung von 355° befindet, die eine mögliche Änderung des Steuerkurses in Steuerbordrichtung für das Schiff 6 darstellt, bei der jede Gefahr in der überschaubaren Zukunft vermieden wird, d.h. der Kursor dringt nicht in irgendeinen der derzeit dargestellten vorausgesagten Gefahrenbereiche ein, mit der Ausnahme des Gefahrenbereiches 77* der bereits diskutiert wurde.

Fig. 3 zeigt sehr deutlich, daß jedes Ziel einen eindeutig zugeordneten vorausgesagten Gefahrenbereich aufweist und daß es als vorteilhaft angesehen wird, diesen Gefahrenbereich so genau wie möglich durch Berücksichtigung der tatsächlichen Lage der CPA-Punkte festzulegen, anstatt sich auf Kreise und Ellipsen zu verlassen, die bisher dazu verwendet wurden, diese Punkte zu umgeben. Es ist verständlich, daß die Form und Position eines vorgegebenen vorausgesagten Gefahrenbereiches sich mit der Zeit ändert und daß die Darstellung 7 in dieser Hinsicht kontinuierlich erneuert wird, so daß der Bedienungsperson des Schiffes 6 die derzeitige Situation angezeigt wird und mit einem Blick zu erkennen ist, ob ein Ziel eine zunehmende oder abnehmende Gefahr darstellt, was bedeutet, daß eine Bestätigung oder anderenfalls ein Manöver des eigenen Schiffes aus der derzeitigen Darstellung 7 erkennbar ist, was einen bedeutenden Fortschritt darstellt. Dieses Merkmal der Kollisionsschutzeinrichtung, daß ein zu einer mög-

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lichen Kollision führendes Zusammentreffen in dynamischer Weise analysiert werden kann, wird ausführlicher anhand der Figuren 4 bis Ij5 erläutert, die eine typische Folge der zeitlichen Änderung eines vorausgesagten Gefahrenbereiches 86 zeigen, der einem Ziel 87 zugeordnet ist. Es wird angenommen, daß das Ziel 87 ein Schiff ist, das sich mit einer größeren Geschwindigkeit als das eigene Schiff 6 entlang einer vorausgesagten Bewegungsbahn 88 bewegt, von der ein Teil durch einen 6-M!nuten-Vektor 89 dargestellt ist. Erfindungsgemäß ist der vorausgesagte Gefahrenbereich 86 durch Linien definiert, die einen vorausIiegenden CPA-Punkt 9I, einen vorausgesagten möglichen Kollisionspunkt 92, einen achterlichen CPA-Punkt 93 und Schnittpunkte 94, 95 einer Linie 96 mit den vorausliegenden und achterliehen Passier-Steuerkursen des eigenen Schiffes verbinden, wobei die Linie 96 parallel zur Bewegungsbahn 88 des Ziels auf der dem eigenen Schiff 6 benachbarten Seite und in einem Abstand von der Bewegungsbahn gezeichnet ist, der gleich der ausgewählten minimalen Passierentfernung ist, die in der Darstellung eine nautische Meile beträgt. Fig. 4 zeigt die relativen Positionen des eigenen Schiffes 6 und des Ziels 87 zum Zeitpunkt t und wenn das eigene Schiff seine Bewegung auf dem derzeitigen Steuerkurs fortsetzen würde, würde es den CPA-Punkt 95 in 3J5 Minuten erreichen. Es sind Entfernungsringe in Intervallen 20 von zwei nautischen Meilen gezeigt.

Fig. 5 -zeigt die Situation, die sich zum Zeitpunkt t₀+ 6 Minuten ergibt, wobei das Zeitintervall zum CPA-Punkt 93 auf 27 Minuten verringert ist. Fig. 6 zeigt die Situation zum Zeitpunkt t„ + 12 Minuten, wenn das Zeitintervall zum CPA-Punkt 95 auf 21 Minuten verringert wurde.

Fig. 7 zeigt eine Verringerung des Zeitintervalls bis zum CPA-Punkt 93 auf I5 Minuten (t_Q + 18 Minuten), wobei das Ziel 87 seine Entfernung von dem Schiff 6 verringert hat und die relative Peilung im Gegenuhrzeigersinn gedreht wurde, was

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- 23 -

anzeigt, dai3 das eigene Schiff vorausliegend an dem Zieljvorbelfahren wird.

Fig. 8 zeigt ebenfalls die Situation zur Zeit t~ + 18 Minuten auf einem verringerten Maßstab, der einen vergrößerten Radardarstellungsbereich darstellt. Ein zweiter oder dualer vorausgesagter Gefahrenbereich 97 wurde mit den CPA-Punkten 98 und 99 und mit einem Punkt wahrscheinlicher Kollision (PPC) 101 berechnet; weil sich jedoch keiner dieser Punkte innerhalb des von der Bedienungsperson ausgewählten Radardarstellungsbereiches, der durch den Umfang 102 der Radardarstellung dargestellt ist, befindet, ist dieser vorausgesagte Gefahrenbereich 97 in Fig. 7 nicht dargestellt.

Fig. 9 zeigt die Begegnungssituation zur Zeit t_Q + 24 Minuten. Das Zeitintervall bis zum CPA-Punkt 93 beträgt 9 Minuten. Weil die Punkte 98 und 99 des weiteren vorausgesagten Gefahrenbereichs (CPA) nunmehr innerhalb des ausgewählten Radardarstellungsbereiches liegen, wird der duale vorausgesagte Gefahrenbereich 97 dargestellt. Das Schiff 6 hatte etwas früher die Ecke 94 des vorausgesagten Gefahrenbereiches 86 erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt die Spitze des dualen vorausgesagten Gefahrenbereichs 97 die Position des eigenen Schiffes erreicht hat. Wenn sich das eigene Schiff danach weiter in Richtung auf den CPA-Punkt 93 bewegt, bewegt sich die Spitze des dualen vorausgesagten Gefahrenbereiches 97 mit diesem Schiff und der primäre vorausgesagte Gefahrenbereich 86 wird im Gegenuhrzeigersinn gedreht.

Fig. 10 zeigt die Situation zur Zeit t_Q + J>0 Minuten. Der CPA-Punkt 91 des vorausgesagten Gefahrenbereiches 86 und der CPA-Punkt 99 des vorausgesagten Gefahrenbereiches 97 sind nunmehr zusammengelaufen, so daß sich der primäre und der duale vorausgesagte Gefahrenbereich achterlich vom eigenen Schiff 6 aus gesehen vermischen. Dies stellt den Fall dar,

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->*■■-"■

In dem das eigene Schiff 6 nicht mehr wenden kann, um zu erreichen, daß das Ziel vorausliegend passiert.

PIg. 11 zeigt, wie sich das eigene Schiff 6 näher an den CPA-Punkt 93 bewegt, wobei die Ineinanderlaufenden vorausgesagten Gefahrenbereiche 86 und 97 in achterlicher Richtung wachsen. Der CPA-Punkt 98 bewegt sich achterlich vom eigenen Schiff 6 aus gesehen.

In Fig. 12 hat das Schiff 6 den CPA-Punkt 93 erreicht und der CPA-Punkt 98 des Gefahrenbereichs 97 fällt mit dem CPA-Pankt 93 des Gefahrenbereiches 86 zusammen. Die beiden Punkte einer möglichen Kollision 92 und 101 existieren zwar noch, fangen jedoch an aufzuschließen,

Fig. 13 zeigt, wie das Schiff 6 den Gefahrenbereich hinter sich läßt. Die CPA-Punkte 93 und 98 öffnen sich erneut, doch existieren die Punkte möglicher Kollision bei 92 und 101 nicht mehr. Die Zeit ist t_Q + 36 Minuten und kurz danach schrumpft der vorausgesagte Gefahrenbereich in seiner Größe und fällt schließlich In sich zusammen, so daß lediglich noch das Ziel 87 mit dem 6-Mlnuten-Vektor 89 verbleibt.

Die Folge von Vorfällen, die sich ergibt, wenn das eigene Schiff 6 Manöver In der Nähe des Gefahrenbereiches eines langsameren Ziels ausführt, Ist sehr ähnlich zur vorstehend beschriebenen Folge, wobei sich jedoch die folgenden zwei Unterschiede ergeben:

(i) der duale vorausgesagte Gefahrenbereich existiert

nicht; und
(Ii) der vorausgesagte Gefahrenbereich verschwindet nicht wenn das eigene Schiff den CPA-Punkt erreicht und über diesen hinausläuft. Der vorausgesagte Gefahrenbereich für ein langsameres Ziel ist immer vorhanden und wird unter allen Umständen dargestellt,

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wenn er sich Innerhalb des Radardarstellungsbereiches befindet.

Es ist für den Fachmann auf dem Gebiet der Kathodenstrahldarstellungstechnik verständlich, daß eine einer Vielzahl von gut bekannten Lösungen zur Erzeugung der verschiedenen Symbole auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre verwendet werden kann, die in der Anzeige 7 angeordnet ist. Eine P-Ablenkung oder eine Rasterablenkung des Elektronenstrahls kann für die erfindungsgemäße Kollisionsschutzeinrichtung verwendet werden und jedes Symbol wird durch Verstärkung des Elektronenstrahls gezeichnet, während dieser über die Stelle des Symbols abgelenkt wird. Die Symbole können mit Hilfe gut bekannter Einrichtungen während des Strahlrücklaufs oder während der Rücklaufzeit zwischen jeder derartigen Elektronenstrahlablenkung gezeichnet werden, beispielsweise durch eine Ablenkung oder durch eine Reihe von Ablenkungen des verstärkten Strahls während der Rücklaufzeit in einem Rasterablenksystem. Diese Verfahren sind in der Technik gut bekannt, und zwar ebenso wie Verfahren, bei denen die regelmäßige Polar- oder Rasterabtastung des verstärkten Elektronenstrahls nicht verwendet wird. Bei diesen Vorrichtungen werden Symbole dadurch erzeugt, daß eine programmierte Reihe von Ablenkhüben zur Bildung eines Symbols erzeugt wird.

Die mathematischen Grundlagen für die von dem Symbolgenerator 17 erzeugten Symbole sind bekannt und beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 21 57 J519 erläutert.

Der Systemkonstrukteur verfügt auch über andere mathematische Lösungen. Beispielsweise beruht die im folgenden angegebene Lösung auf einer direkten Vektoranalyse. Hierzu wird auf FIg. 14 Bezug genommen, die einen Teil der Fig. 2 In größerem Maßstab zeigt. Die Art der Berechnung der Vektoren JJ, 36, 35

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- Jß -

ⁿ 291893Q

für das eigene Schiff und die Lage der PPC- und CPA-Punkte, die zur Konstruktion des vorausgesagten Gefahrenbereiches PAD verwendet werden, werden Im folgenden angegeben.

Die grundlegende Vektorgleichung, die den abgeleiteten ZIeI-Elnheltsvektor 24 (T) mit jeder der erforderlichen Relatlvbewegungslinien 27, 28 verknüpft, um den notwendigen Einheitsvektor 35, J>7 (0) des eigenen Schiffes festzulegen, ist:

T₊ (-1) O₁ ^R₁ (1)

worin R = der relative Vektor 1st.

Die Vektoren mit dem Index 1 nehmen verschiedene Werte In Verbindung mit den relativen Bewegungsbahn-Linien 27, 28,

31 an. ..■■·."

Diese Vektorgleichung kann in Spaltenmatrixformat wie folgt ausgedrückt werden:

(2)

^YR1

Die Daten können nun In Form von bekannten und unbekannten Parametern umgestellt werden, wobei die letzteren unterstrichen sind:

cos f(Q) sin f(e)

darin Ist ^₁ der Steuerkurs des eigenen Schiffes, der Irgendwelche abgeleiteten RelatIvbewegungslinien und resultierende CPA-Putnkte hervorruft, f(9) 1st die bekannte Abweichung der erforderlichen ReIativbewegungslinie für ein vorausliegendes Passleren, ein Passieren ohne Abstand und ein achterlich lie-

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gendes Passleren des Ziels, die aus der folgenden Gleichung gewonnen wird;

(vorausliegend
(0 CPA
(achterlieh liegend

Θ« ist die derzeitige Peilrichtung der Relativposition des Ziels gemessen in Richtung einer GegenuhrzeigersInndrehung von der West-Ost-Achse durch die Position des eigenen Schiffes 6.

Οι ist ein Faktor, der den Wert -1 annimmt, wenn der Zielbetrachtungswinkel 25 bei Anwendung der üblichen Schiffahrtskonvention grün ist.

P _m S_1n-¹ CFA passierentiernung _{d stellt} ₍₅₎ ^ Zielentfernung owcxxu ^j)

die Winkelgröße 111 dar.

V₀ ist die bekannte Größe des Vektors 0 des eigenen Schiffes in Einheitszeit]

V_n die Größe des Relativbewegungsvektors R in Einheitszeit, η

Die Gleichung (3) bildet zwei gleichzeitige lineare Gleichungen in zwei unbekannten, V_R und \|Λ, die die folgende Gleichung ergeben:

/ Ym - X» tan f (θ) \

sin Y₁ - tan f(e) cos Y₁ = — ^ (⁶)

V ^v0 J

unter Verwendung der üblichen trigonometrischen Beziehung von:

2 tan —=·

^sin Yi - tut

1 + tan

0 9 8/47/07^5

- tan^£

COS

1 + tan'

wird eine quadratische Gleichung für tan

tan² I ~) (tan f (θ) + GJ + 2 tan ( -^-j + (c -

X tan f(9) - Y_T
worin C = -^ ^ :——- ist.

Diese Gleichung ist für zwei Werte von ψ, lösbar, die auf jede der drei PassierbedIngungen bezogen sind, die durch die JRelatlvbewegungsllnlen 27, >1, 28 dargestellt sind. Lediglich im Fall von langsameren Zielen Ist einer der Werte von Θ, unrichtig und sobald er als solcher Identifiziert wird, kann er unterdrückt werden. Jedem Wert von ψ. Ist ein eindeutiger Wert von V_R zugeordnet, der durch Re-Iteration der Gleichung (2) abgeleitet wird. Das Zeitintervall (T_Cp_A) ^zum Punkt CPA wird aus der folgenden Gleichung berechnett

■CPA

vorausliegend 0 CPA
achterlich

V.

Stunden

(8)

darin Ist D,~,_ton = vorher ausgewählte CPA-Entfernung.

Die Gleichungen (1) bis (8) reichen aus, um alle Parameter zu berechnen, die erforderlich sind, um die den vorausgesagten Gefahrenbereich festlegenden Punkte In der erfindungsgemäßen Weise festzulegen.

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UO

Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Kollisionsschutzeinrichtung sind wie folgt:

1. Es wird eine realistischere, verständlichere und für den Betriebsvorgang besser geeignete Darstellung eines vorausgesagten Gefahrenbereiches erzielt.

2. Die Zeit und die Entfernung zu den CPA-Punkten sind genau auf der Darstellung gezeigt.

35. Die Situationen, mit denen sich ein Punkt einer möglichen Kollision oder kein Punkt einer möglichen Kollision ergibt, sind klar anhand der Form des vorausgesagten Gefahrenbereiches unterscheidbar und ein zweiter einem Ziel zugeordneter vorausgesagter Gefahrenbereich wird nur dann dargestellt, wenn sich ein CPA-Punkt oder ein PPC-Punkt dieses Gefahrenbereiches innerhalb des Radarbereiches befindet.

4. Die graduelle Verkleinerung des vorausgesagten Gefahrenbereiches beim Vorbeilaufen eines schnelleren Ziels an dem eigenen Schiff wird in realistischerweise dargestellt.

5. Der Zusammenbruch der Festlegungen mit elliptischem oder kreisförmigem vorausgesagtem Gefahrenbereich, der immer dann eintritt, wenn die vorausgesagte Bewegungsbahn eines Ziels näher an dem eigenen Schiff vorbeiläuft als der CPA-Entfernung entspricht, wird vermieden, wodurch Programmieralgorithmen verbessert werden.

6. Bei den bekannten Formaten von Gefahrenbereichen Ist es dem eigenen Schiff verboten, in einen vorausgesagten Gefahrenbereich hineinzufahren, wenn die ausgewählte minimale Passierentfernung beibehalten werden soll. Bei der erfindungsgemäßen Kollisionsschutzeinrichtung kann sich das eigene Schiff einem vorausgesagten Gefahrenbereich nähern und in diesem einfahren,

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wobei sich dieser Gefahrenbereich dann mit dem eigenen Schiff bewegt während gleichzeitig die Ausweichmanövermöglichkeiten verringert werden. Daher wird für einen vorgegebenen Zeitpunkt die wahre Begrenzung des Gefahrenbereiches dargestellt.

ÖQ9847/0725

Leerseite

Claims

Patentanwälte. DipKrlng. Curt Wallach

. Dipl:~lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach ■2918930 Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Mai 1979

Unser Zeichen: iß

Patentansprüche:

( 1.JKollislonsschutzeinrichtung zur Abschätzung von Manövern eines ersten Fahrzeuges zur Verhütung von Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, mit Meßeinrichtungen zur Lieferung von die Positionen und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeuges und der anderen Fahrzeuge darstellenden Signalen, mit auf diese Signale ansprechenden Recheneinrichtungen zur Berechnung geschlossener Bereiche, die jeweils den anderen Fahrzeugen zugeordnet sind und die, wenn sie von dem ersten Fahrzeug vermieden werden, sicherstellen, daß dieses erste Fahrzeug sich den anderen Fahrzeugen nicht näher als auf eine vorgegebene Entfernung für alle relativen ,Positionen und Geschwindigkeiten hiervon nähert, und mit AnzelgeeinrIchtungen, die mit den Recheneinrichtungen gekoppelt sind und die Bereiche relativ zur Position des ersten Fahrzeuges darstellen, so daß Angaben für die Abschätzung von Manövern des ersten Fahrzeuges zur Verhütung von Kollisionen mit den anderen Fahrzeugen geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang jedes der Bereiche, die den anderen Fahrzeugen zugeordnet sind, die Gefahrenmomente darstellen, durch Linien festgelegt Ist, die die folgenden Punkte verbinden;

den Punkt(49), an dem sich das erste Fährzeug (6) an der vorgegebenen Entfernung (CPA) von dem anderen fraglichen Fahrzeug (22) befinden würde wenn

§0984 7/07 2 5
ORIGINAL INSPECTED

das erste Fahrzeug einen Steuerkurs einhält, der dazu führt, daß das andere Fahrzeug (22) vorausfahren würde (voraus "Beg end er CPA-Punkt);

den vorhergesagtenPunkt (5I) einer möglichen Kollision (PPC) des ersten Fahrzeuges (6) und des anderen Fahrzeuges (22) auf der Grundlage der derzeitigen Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge und des derzeitigen Steuerkurses des anderen Fahrzeuges;

den Punkt (52), an dem sich das erste Fahrzeug (6) in der vorgegebenen Entfernung (CPA) von dem anderen fraglichen Fahrzeug (22) befinden würde, wenn das erste Fahrzeug einen Steuerkurs einhält, der dazu führt, daß das andere Fahrzeug in achterlicher Richtung vorbeifährt (achterlicher CPA-Punkt)j

und die Schnittpunkte (56, 57) einer Linie, die parallel zum Steuerkurs des anderen Fahrzeuges (22) verläuft und von diesem durch die vorgegebene Entfernung (CPA) getrennt auf der dem ersten Fahrzeug (6) nächstliegend en Seite liegt, mit den achterlichen und vorausliegenden Steuerkursen des ersten Fahrzeuges (6) .
2. Kollisionsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eines der anderen Fahrzeuge (7I) eine sich verringernde Gefahr darstellt, so daß für dieses Fahrzeug (71) ein vorhergesagter Punkt möglicher Kollision (PPC) gegenüber dem ersten Fahrzeug (6) nicht mehr vorhanden ist, und daß der Bereich (77) für dieses zumindest eine andere Fahrzeug (7I) dadurch festgelegt ist, daß direkt die beiden verbleibenden vorausliegenden Punkte größter Annäherung mit der vorgegebenen Entfernung (CPA) verbunden werden und der geschlossene Bereich durch eine Linie parallel zum Steuerkurs des

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anderen Fahrzeuges (71) sowie durch die beiden verbleibenden vorausliegenden Steuerkurse des ersten Fahrzeuges (6) vervollständigt wird.

Kollisionsschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtungen einen Rechner (13) mit einer Zweiweg-Verblndungsstrecke sowohl mit einem Zielverfolgungs- und Suchradarsystem (TWS) (12), dem Signale von der Meßeinrichtung (1) zugeführt werden, als auch mit einer Zeitsteuereinrichtung (14) einschließen, daß ein Ausgang des Rechners mit einem Symbolgenerator (17) verbunden ist, von dem ein Ausgang mit den Anzeigeeinrichtungen (7) verbunden ist und der eine Zweiweg-Verbindungsstrecke mit der Zeitsteuereinrichtung aufweist, daß die Recheneinrichtungen weiterhin Steuereinrichtungen (11) einschließen, die zwischen den Anzeigeeinrichtungen (7) einerseits und dem Zielverfolgungs- und Suchradarsystem (12) und dem Rechner (Ij5) andererseits eingeschaltet sind.

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