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Einrichtung zur Identifizierung eines fliegenden Objekts
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Identifizierung eines
fliegenden Objekts.
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In unübersichtlichen Flugverkehrssituationen stellt die Identifizierung
und Verfolgung einer Mehrzahl von Flugobjekten eine schwierige Aufgabe für einen
Piloten oder Beobachter dar.
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Um den Beobachter oder Piloten für Uberwachungs-, Dispositions-und
Entscheidungsaufgaben in möglichst großem Umfang freizustellen, sollte ihm die Aufgabe
der Identifizierung anderer Flugobjekte möglichst weitgehend durch eine entsprechende
Einrichtung abgenommen werden.
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Die äußeren Formstrukturen fliegender Objekte zeigen charakteristische
Unterschiede. Diese charakteristischen Unterschiede werden vom Piloten eines Flugzeuges
wahrgenommen, wenn er ein anderes Flugzeug sieht und dienen ihm zur Identifikation
des Objekts. Es ist jedoch, wie erwähnt, anzustreben, daß dem Piloten diese Aufgabe
durch eine selbsttätig arbeitende Einrichtung abgenommen wird, um ihm zu ermöglichen,
sich auf andere wichtige Aufgaben zu konzentrieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung
zur Verfügung zu stellen mit der eine selbsttätige' schnelle und sichere Identifikation
von Flugobjekten möglich ist. Im Gegensatz zu vielen bekannten Einrichtungen soll
die erfindungsgemäße Einrichtung nichtkooperativ wirken, d.h.
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es sollen auch solche Flugobjekte identifiziert werden können, in
die keine entsprechenden aktiven Elemente, wie beispielsweise Sendeeinrichtungen
zur Identifikation eingebaut sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur
Identifizierung eines fliegenden Objektes, die gekennzeichnet ist durch ein Bildaufnahmegerät
zur Aufnahme wenigstens eines Bildes des Objekts, durch ein Auswertegerät zur Extraktion
charakteristischer Abmessungsverhältnisse des Bildes des Objekts, durch ein Vergleichsgerät
zum Vergleich der extrahierten Abmessungsverhältnisse mit in einem Speicher gespeicherten
entsprechenden Abmessungsverhältnissen bekannter Objekte, durch ein Bewertungsgerät
das jedem Vergleich ein die Ähnlichkeit charakterisierendes Signal zuordnet und
durch ein Anzeigegerät, das auf das maximaler Ähnlichkeit entsprechende Signal anspricht
und ein das zugeordnete Objekt kennzeichnendes Signal auslöst.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine schnelle und selbsttätige
Identifizierung von fliegenden Objekten, die in der Fachsprache auch häufig als
Mustererkennung bezeichnet wird, möglich. Ein besonderer Vorteil besteht bei Benutzung
dieser Einrichtung darin, daß die Mustererkennung unabhängig vom Beobachtungswinkel
und der Fluglage des zu identifizierenden Objekts, also unabhängig vom sog. Aspektwinkel
ist. Dies wird dadurch erreicht, daß nicht die charakteristischen Abmessungen der
Objekte oder Baumuster selbst zur Identifizierung verwendet werden, sondern deren
Verhältnisse. Durch die unmittelbare Zuordnung des unbekannten zu identifizierenden
Objekts zu dem gespeicherten Baumuster maximaler Ähnlichkeit wird die Identifikation
für den Piloten entscheidend vereinfacht.
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Als Bildaufnahmegerät dient bevorzugt ein Infrarotsensor-Bildaufnahmegerät,
so daß die Identifizierungseinrichtung unabhängig von der Wetterlage.und auch bei
Nacht verwendet werden kann. In diesem Fall müssen die charakteristischen Abmessungsverhältnisse
selbstverständlich aus den auf dem Infrarot(IR)-Bild erkennbaren Strukturen extrahiert
werden.
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Dies sind die heißen und warmen Stellen des Flugzeugs, wie beispielsweise
die Triebwerksausläufe, die Triebwerkseinlässe, die Rumpfnase und die Vorderkanten
der Tragflügel und der Leitwerke. Diese erscheinen im IR-Sensorbild als markante
Punkte oder Linien. Diese den Kanten des Baumusters entsprechenden Formstrukturen
werden im Rahmen einer weiteren Bildverarbeitung nach bekannten Verfahren über eine
Kantenextraktion ermittelt. Dabei ist es hilfreich, wenn der Aspektwinkel des unbekannten
Objektes ungefähr bekannt ist, weil sich dadurch die Mustererkennung vereinfacht.
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Auch bei Verwendung eines hoch auflösenden Radar-Bildaufnahmegerätes
ist eine Identifizierung unabhängig von Wetterlage und Sichtverhältnissen möglich.
Häufig wird es auch vorteilhaft sein, beide Bildaufnahmeverfahren zu kombinieren,
um insbesondere mehrere Ziele sicher zu erfassen, ihre Flugbahn zu verfolgen und
ein zur Mustererkennung geeignetes Bild des Objektes zu erzeugen.
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Ein weiteres vorteilhaft verwendbares Bildaufnahmegerät ist ein TV-
und ein Restlicht-TV-Gerät.
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Wie erwähnt geht die erfindungsgemäße Einrichtung davon aus, die äußeren
Formstrukturen, wie Flügelansatzpunkte, Flügel-und Leitwerkspfeilung usw., die für
die verschiedenen Baumuster fliegender Objekte charakteristisch sind, zur Baumustererkennung
heranzuziehen. Aus diesen Formstrukturen werden charakteristische Abmessungen ermittelt
und aus diesen
Abmessungsverhältnisse gebildet, die zur Identifikation
verwendet werden können. Geeignete Abmessungen zu diesem Zweck sind beispielsweise
die Spannweite der Tragflügel, die Spannweite des Höhenleitwerks, der Abstand der
Seitenleitwerke soweit das Baumuster mehr als ein Seitenleitwerk hat sowie eine
Vielzahl von Abständen, die sich zwischen auf dem Bild gut erkennbaren Bauteilen
eines bestimmten Baumusters bestimmen lassen. Derartige Bauteile sind die Nase des
Flugzeugs, die Kanzel, die Lufteinlässe der Triebwerke, die äußeren Enden der Vorderkanten
der Tragflügel und der Leitwerke, die äusseren Enden der Hinterkanten der Tragflügel
und die Ausläufe der Triebwerke. Wenn eine Seitenansicht eines unbekannten Baumusters
ausgewertet werden soll, ist die Höhe der Vorderkante des Seitenleitwerks eine weitere
wegen ihrer leichten Erkennbarkeit gut geeignete Abmessung. Es sind aber auch eine
Vielzahl weiterer charakteristischer Abmessungen für die Bildung der zur Identifikation
verwendeten Abmessungsverhältnisse verwendbar. Wesentlich ist dabei nur, daß es
sich um Abmessungen zwischen Punkten oder Strukturen handelt, die auf dem von dem
jeweiligen verwendeten Bildaufnahmegerät erzeugten Bild gut erkennbar sind.
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In der erfindungsgemäßen Baumustererkennungseinrichtung werden die
aus dem aufgenommenen Bild des unbekannten Objektes extrahierten Abmessungsverhältnisse
mit entsprechenden Abmessungsverhältnissen bekannter Baumuster, die in einem Speicher
abgespeichert sind, mit Hilfe eines Vergleichsgeräts verglichen.
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In einfachen Fällen können die Abmessungsverhältnisse, die in dem
Speicher abgespeichert sind, aus Katalogwerten der zum Vergleich heranzuziehenden
Baumuster bestimmt sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn sie aus entsprechenden
früher gleichartig aufgenommenen Bildern gleichartiger Objekte extrahiert wurden.
Es kann nämlich durchaus sein, daß bestimmte Abmessungsverhältnisse beispielsweise
auf einem Infrarotbild anders erscheinen als in der Natur, weil statt der optisch
sichtbaren Kanten die Wärmekanten des Objekts dargestellt werden. Ähnliches gilt
auch bei Verwendung anderer Bildaufnahmegeräte
die nicht unmittelbar
auf Lichtoptik basieren.
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Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn die gespeicherten Abmessungsverhältnisse
aus früher mit einem entsprechenden Bildaufnahmegerät aufgenommenen Bildern gleichartiger
Objekte gewonnen sind. Um eventuelle Fehler zu vermindern, die dadurch möglich sind,
daß je nach dem. gewählten Bildaufnahmegerät bestimmte Abmessungsverhältnisse von
Aufnahme zu Aufnahme geringfügig verschieden ausfallen, ist es sinnvoll, die für
die Abspeicherung zu verwendenden Abmessungsverhältnisse aus jeweils mehreren Bildern
eines Objekts durch Mittelwertbildung zu gewinnen.
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In der erfindungsgemäßen Einrichtung können eine Vielzahl von bekannten
Methoden und Bauteilen der elektronischen, insbesondere digitalen ildverarbeitung
und der damit zusammenhängenden digitalen Datenverarbeitung verwendet werden. Im
allgemeinen wird es insbesondere vorteilhaft sein, zwischen dem Bildaufnahmegerät
und dem der Extraktion charakteristischer Abmessungsverhältnisse des Bildes des
Objekts dienenden Auswertegerät einer Bildaufbereitungseinrichtung vorzusehen, die
beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Bildausschnittswahl, zur Bildwiederherstellung
(image restoration), zur Rauschunterdrückung oder zur Bildverstärkung (image enhancement)
einschließt. Insbesondere um den Aufwand der digitalen Bildverarbeitung zu reduzieren
ist es wichtig, auf Grund geeigneter Vorinformationen über die- Objektposition die
Bildverarbeitung auf den Bildausschnitt zu beschränken, in dem sich das Ziel befindet.
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Nach Entdeckung eines fliegenden unbekannten Objektes, beispielsweise
durch Radar oder Infrarotverfahren werden üblicherweise die Objektbahnen verfolgt.
Um eine Mehrfachobjekterfassung sicherzustellen, muß das Rader ständig den Luftraum
abtasten und der IR-Sensor mit einem großen Sehfeld
arbeiten. Die
Verfolgung des Objekts basiert vielfach auf einem sog. Track-Algorithmus. Um dessen
Genauigkeit zu verbessern, ist es sinnvoll mehrere Sensoren, beispielsweise Radar
und IR in Kombination zu verwenden, wobei sich die hochgenaue Entfernungs- und radiale
Geschwindigkeitsmessung des Radars bei niedriger Erneuerungsrate mit den hochgenauen
Winkelmessungen des IR-Sensors bei großer Erneuerungsrate vorteilhaft ergänzt. Wird
auf eine solche Weise durch Kombination mehrerer Sensorsignale eine sehr exakte
Objektverfolgung erreicht, so läßt sich über die kinematischen Größen der Objektbahn
- Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung - der ungefähre Fluglagewinkel und
Aspektwinkel des unbekannten fliegenden Objektes elektronisch bestimmen.
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Durch geeignete Schaltungen kann die somit gewonnene Position und
Flugbahn des Objektes zur Steuerung des Bildaufnahmegerätes verwendet werden. Somit
wird das Bildaufnahmegerät auf das Objekt ausgerichtet und es wird mit einem kleinen
Sehwinkel, also mit starker Vergrößerung, ein Bild aufgenommen, das für die Bildverarbeitung
und Mustererkennung geeignet ist.
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Uber die genannten Beispiele hinaus können eine Vielzahl weiterer
vorteilhafter Ausgestaltungen in der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein.
So kann dem Auswertegerät beispielsweise eine Schaltung zugeordnet sein, durch die
eine Symmetrieauswertung des Objektbildes durchgeführt wird. Da alle zu identifizierenden
unbekannten Baumuster bestimmte Symmetrieeigenschaften aufweisen, ist es sinnvoll,
diese in einer entsprechenden digitalen Verarbeitungseinrichtung in einer dem Fachmann
bekannten Art und Weise zu verwenden, um Störungen zu unterdrücken, vereinfacht
ausgedrückt beispielsweise um eine Bildstörung im Bereich eines Tragflügels durch
die entsprechende symmetrische Struktur am anderen Tragflügel elektronisch zu ergänzen.
Man kann eine derartige Methode auch als logische Filterung bezeichnen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist bevorzugt zur Verwendung
in
Flugkörpern zur Identifizierung anderer fliegender Objekte vorgesehen. Sie ist jedoch
vorteilhaft ebenfalls in Bodenstationen zur Baumustererkennung von Flugzeugen und
dergleichen verwendbar.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 drei verschiedene Baumuster
A, B und C von Flugzeugen jeweils in Aufsicht, Seitenansicht und Vorderansicht,
Fig. 2 eine schematische Aufsicht eines Flugzeuges mitDarstellung von charakteristischen
Strukturen, aus denen charakteristische Abmessungsverhältnisse extrahierbar sind,
Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht von vorn zu Fig. 2, Fig.
5 eine Ansicht von hinten zu Fig. 2, Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer
erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 7 eine perspektivische schematische Darstellung
eines Flugzeuges zur Darstellung der Erkennbarkeit der charakteristischen Strukturen
in einer typischen Fluglage, wobei die in einem Infrarotbild deutlich hervortretenden
Strukturen durch Schraffurgekennzeichnet sind, Fig. 8 zwei geometrische Skizzen
zur Darstellung der Unabhängigkeit der Abmessungsverhältnisse von dem Aspektwinkel.
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In Fig. 1 sind drei verschiedene Baumuster A, B und C von Flugzeugen
jeweils in Seitenansicht, Vorderansicht und Aufsicht dargestellt. Dabei sind entsprechende
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei der Ubersichtlichkeit halber
nicht alle Bezugszeichen für jede Ansichtrichtung wiederholt sind. Die Flugzeuge
sind in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Sie haben jeweils
einen Rumpf 12, zwei Tragflügel 14, ein Höhenleitwerk 16 mit jeweils zwei Flügeln
und ein Seitenleitwerk 18. Der Rumpf 12 endet in einer Rumpfnase 20. Zur Landung
ist ein einfahrbares Fahrwerk 22 vorgesehen. Die Triebwerke 24 haben jeweils einen
Triebwerksauslauf 26, der auch als Düse bezeichnet wird und einen Lufteinlaß 28.
Weiter hat jedes der Flugzeuge eine Kanzel zur Aufnahme des Piloten. Wie man aus
dem Vergleich der drei dargestellten Flugzeugmuster leicht ersieht, haben sie eine
Vielzahl gemeinsamer Merkmale, die auf einer bildlichen Darstellung als Strukturen
zu erkennen sind. Diese Strukturen sind aber bei jedem Baumuster verschieden ausgebildet
und daher charakteristisch. Zur subjektiven Unterscheidung der Baumuster werden
meist spezifische Unterschiede in der Gestaltung der Tragflügel, der Rumpfform oder
der Leitwerksanordnung verwendet. Auffallende Unterschiede bestehen beispielsweise
in der Pfeilung der Tragflügel 14, in der Anordnung von Zusatztanks an diesen und
in der Anzahl und Winkelanordnung der Seitenleitwerke 18.
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Diese für die subjektive Mustererkennung überlicherweise herangezogenen
Merkmale sind jedoch für eine automatische Erkennung mit Hilfe digitaler Bildverarbeitungseinrichtungen
nicht gut geeignet. Vielmehr hat es sich als außerordentlich vorteilhaft erwiesen,
eine derartige Einrichtung so aufzubauen, daß Verhältnisse zwischen charakteristischen
Abmessungen der verschiedenen Baumuster aus einer mit Hilfe eines Bildaufnahmegerätes
gewonnenen Information extrahiert werden. Zum besseren Verständnis der später beschriebenen
erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in den Fig. 2 bis 5 verschiedene
schematische Ansichten eines Flugzeuges dargestellt, aus denen die mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Einrichtung auswertbaren und extrahierbaren charakteristischen
Strukturen und Abmessungen zwischen-diesen zu ersehen sind.
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Die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Flugzeugmerkmale sind
in den Fig. 2 bis 5 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In die Figuren sind
die im folgenden definierten Abmessungen eingezeichnet: L Flugzeuglänge von Rumpfnasenspitze
40 bis Triebwerksauslauf 26 S Spannweite der Tragflügel 14 H Höhe der Vorderkante
42 des Seitenleitwerks 18 Al Abstand zwischen dem Schnittpunkt 44 der Verlängerungen
der Vorderkanten 46 der Tragflügel 14 und den Triebwerksausläufen 26 A2 Abstand
zwischen der in Aufsicht erkennbaren Vorderkante 48 der Triebwerks-Lufteinlässe
28 und den Triebwerksausläufen 26 A3 Abstand zwischen den Enden 50 der Vorderkanten
46 der Tragflügel 14 und den Triebwerksausläufen 26 A4 Abstand zwischen den Enden
52 der Hinterkanten 54 der Tragflügel 14 und den Triebwerksausläufen 26 A5 Abstand
zwischen den Enden 56 der Vorderkanten 58 der Flügel des Höhenleitwerks 16 und den
Triebwerksausläufen 26
A6 Abstand zwischen dem Schnittpunkt 60
zwischen der Bezugsgeraden G und der die Triebwerkslufteinlässe 28 enthaltenen Ebene
und den Triebwerksausläufen 26 A7 Abstand zwischen dem Schnittpunkt 62 der Verlängerung
der Höhenleitwerksvorderkante 42 und der Bezugsgeraden G und den Triebwerksausläufen
26 A8 Abstand zwischen den Enden 56 der Vorderkanten 58 der beiden Flügel des Höhenleitwerks
16 A9 Abstand der Enden 64 der Seitenleitwerksvorderkanten 42 Mit G ist eine Bezugsgerade
bezeichnet, die sich durch die Rumpfnasenspitze 40 und den Symmetriemittelpunkt
SP der Triebwerksausläufe 26 erstreckt. Die Abmessungen A1 bis A7 und L sind parallel
zu dieser Bezugsgeraden zu messen, die Abmessungen A8, A9, S, H dagegen senkrecht
zu dieser Bezugsgeraden.
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Fig. 6 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Einrichtung. Zur Aufnahme eines Bildes mit Hilfe geeigneter Sensoren dient ein Bildaufnahmegerät
102.
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Dessen Ausrichtung auf das Objekt wird durch ein Objektverfolgungsgerät
104 gesteuert, nachdem zuvor in der weiter oben beschriebenen Art und Weise die
Flugbahn des Objektes mit Hilfe eines geeigneten Sensorenverbundes verfolgt worden
ist und die daraus extrahierten kinematischen Daten der Flugbahn zur Berechnung
eines Track-Algorithmus verwendet wurden. Diese Bahnverfolgungseinrichtungen sind
in das Blockschaltbild nicht gesondert aufgenommen und können Bestandteile des Objektverfolgungsgerätes
sein. Solchermaßen auf das zu identifizierende Objekt ausgerichtet nimmt das Bildaufnahmegerät
ein Bild des Objektes mit Hilfe seiner Sensoren auf, das zur digitalen Weiterverarbeitung
geeignet ist.
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Die Bildsignale werden anschließend an ein Bildaufbereitungsgerät
geleitet, in welchem das durch elektronische Signale repräsentierte Bild mit Hilfe
bekannter Aufbereitungsverfahren zur Auswertung vorbereitet wird. Geeignete Methoden
werden in der Literatur beispielsweise als automatische Bildausschnittswahl, Bildwiederherstellung,
Rauschunterdrückung und Bildverstärkung bezeichnet. An das Bildaufbereitungsgerät
kann noch eine Schaltung zur Unterdrückung von Störungen auf Grund der Symmetrieeigenschaften
des abgebildeten Objektes angeschlossen sein, die auch als logische Filterung bezeichnet
wird.
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Solchermaßen aufbereitet wird das Signal an das Auswertegerät 108
weitergeleitet, in dem charakteristische Abmessungsverhältnisse aus dem Bild des
Objekts extrahiert werden. Die diesen Abmessungsverhältnissen entsprechenden Signale
werden an ein Vergleichsgerät 110 weitergeleitet, wo sie mit den Signalen verglichen
werden, die einem Speicher 112 zu entnehmen sind.
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Der Speicher 112 enthält Abmessungsverhältnisse einer Vielzahl bekannter
Flugzeugbaumuster. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese gespeicherten
Abmessungsverhältnisse den aus dem jeweils aufgenommenen Bild durch das Auswertegerät
108 extrahierten Abmessungsverhältnissen in jeder Beziehung entsprechen, d.h. aus
mit einem gleichartigen Aufnahmegerät 102 aufgenommenen Bildern nach Verarbeitung
mit einem gleichar$igen Aufbereitungsgerät durch ein gleichartiges Auswertegerät
extrahiert wurden. Derartig gewonnene entsprechende Abmessungsverhältnisse stehen
in dem Speicher 112 zum Vergleich zur Verfügung.
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An das Vergleichsgerät 110 ist ein Bewertungsgerät 114 angeschlossen,
in dem die dem Vergleich entsprechenden Signale bewertet werden. Daran angeschlossen
ist ein Anzeigegerät 116 das auf das maximalerÄhnlichkeit entsprechende Signal anspricht
und ein das zugeordnete Objekt kennzeichnendes Signal auslöst.
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Beispielsweise kann das identifizierte Objekt auf einem geeigneten
alphanumerischen Display angezeigt werden.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung wird im folgenden anhand
der Fig. 7 und 8 näher erläutert.
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Fig. 7 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung ein Flugzeug
in einer typischen Fluglage. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen wiederum entsprechende
Merkmale wie in den zuvor beschriebenen Figuren. Es wird bei dem Funktionsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung davon ausgegangen, daß das Bildaufnahmegerät 102
ein Infrarotsensor-Bildgerät ist. Die auf einem Infrarotsensor-Bild deutlich hervortretenden
Strukturen, nämlich die Rumpfnase 20, die Vorderkanten 46 der Tragflügel 14, die
Vorderkanten 42 der Seitenleitwerke 18, die Vorderkanten 58 des Höhenleitwerks 16
sowie die Lufteinlässe 28 und die Ausläufe 26 des Triebwerks 24 sind in der Figur
schraffiert gezeichnet. Nach Aufnahme eines solchen Bildes durch das Bildaufnahmegerät
und Verarbeitung durch die Schaltungsanordnung 106 mit Hilfe der logischen Filterung
118 werden in dem Auswertegerät 108 diese Strukturen extrahiert und die in die Fig.
7 eingezeichneten Abmessungen L', A1', A3', A6', A7,,A9'und S' bestimmt. Die übrigen
in den Fig. 2 bis 5 angegebenen Abmessungsverhältnisse sind entweder im Infrarotbild
schwer bestimmbar oder bei der als Beispiel in Fig. 7 gewählten Fluglage des zu
identifizierenden Flugzeuges nicht erkennbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt
jedoch in jeder Fluglage eine Identifizierung da stets genügend charakteristische
Längen erkennbar sind.
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In dem Auswertegerät werden anschließend mit Hilfe einer konventionellen
Rechenschaltung Längenverhältnisse berechnet, beispielsweise werden alle übrigen
Längen ins Verhältnis zu der aus dem Infrarotbild besonders genau bestimmbaren Länge
L'
gesetzt. Für das Beispiel ergeben sich die in Tabelle 1 angegebenen Werte.
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Tabelle 1: Aus einem Bild nach Fig. 7 gewonnene Abmessungsverhältnisse
| Verhältnis Berechneter Wert |
| a = Al' /L I 0,51 |
| a2 = A2'/L |
| a3 = A3'/L 0,36 |
| a4 = A4'/L |
| a5 = A5'/L |
| a6 = A6'/L 0,42 |
| a7 = A7'/L 0,30 |
| a8 = A8'/L |
| a9 = A9'/L 0,27 |
Diese aus dem Objektbild abgeleiteten Verhältnismaße werden mit den im Speicher
112 gespeicherten Verhältni-smaßen bekannter Flugzeuge verglichen. Für die in Fig.
1 dargestellten Flugzeugtypen A, B und C enthielte-der Speicher 112 die in Tabelle
2 wiedergegebenen Verhältniswerte.
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Tabelle 2: Abmessungsverhältnisse der Baumuster A, B und C
| Verhältnis Flugzeugbaumuster |
| A B C |
| k1 = A1/L 0,53 0,57 0,54 |
| k2 = A2/L 0,69 0,70 - |
| k3 = A3/L 0,27 0,21 0,36 |
| k4 = A4/L 0,21 0,21 0,23 |
| k5 = A5/L - 0,04 - 0,03 + 0,02 |
| k6 = A6/L 0,61 0,61 0,53 |
| k7 = A7/L 0,30 0,17 0,31 |
| k8 = A8/L 0,63 0,65 0,63 |
| k9 = A9/L 1 0,21 ~ 0,18 0,20 |
In dem Vergleichsgerät 110 werden die in dem Speicher 112 abgespeicherten Verhältniswerte
(Tabelle 2) und die zugeordneten von dem Auswertegerät 108 gelieferten Verhältniswerte
(Tabelle 1) verglichen. Dies kann beispielsweise durch eine in dem Vergleichsgerät
eingebaute Rechenschaltung geschehen, indem Differenzen zwischen den einander zugeordneten
Verhältniswerten gebildet werden. Die diesen Differenzen entsprechenden Signale
werden dann an das Bewertungsgerät 114 weitergegeben, das beispielsweise wiederum
eine Rechenschaltung beinhaltet, in der die Summen der Verhältnisdifferenzen gebildet
und zur Bewertung des Ergebnisses herangezogen werden. Zur Verdeutlichung sind in
Tabelle 3 Werte für das angegebene Beispiel aufgeführt.
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Tabelle 3: Im Vergleichsgerät und im Bewertungsgerät bestimmte Werte
| Kriterium = zugeord- Verhältnisdifferenzen für die Flug- |
| netes Uerhältnispaar zeugbaumuster |
| A 3 c |
| k1 - a 1 0,02 0,06 0,03 |
| k3 - a3 0,09 0,15 0 |
| k5-a5 0,19 0,19 0,09 |
| k7 - a7 0 0,13 0,01 |
| k9 - a9 0,02 0,03 0,02 |
| Summe 0,32 0,56 0,15 |
Wie aus Tabelle 3 zu ersehen ist, ist die Summe der Verhältnisdifferenzen zugeordneter
Verhältnispaare für das Flugzeugbaumuster C am geringsten. Wenn in der Rechenschaltung
des Bewertungsgerätes 114 diese Tatsache festgestellt ist, wird an das Anzeigegerät
116 ein entsprechendes Signal geliefert und auf dessen Anzeigeeinheit ein Signal
gegeben, das dem Piloten Auskunft gibt, welches Flugzeugbaumuster identifiziert
wurde.
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Bei genauerer Betrachtung der Tabelle 3 fällt auf, daß in diesem typischen
Beispiel nicht für jedes Kriterium das Baumuster C die geringste Differenz der zugeordneten
Verhältnispaare aufweist. In diesem Fall hat vielmehr für zwei Kriterien,nämlich
bei Vergleich der Verhältnisse k1 und a1 und der Verhältnisse k7 und a7 das Baumuster
A geringere Differenzen als das Baumuster C. Trotz dieser für elektronische Bildverarbeitungssysteme
unter den geschilderten schwierigen Bedingungen unvermeidlichen Fehler
bei
einzelnen Bewertungskriterien wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung das richtige
Baumuster zuverlässig erkannt, weil eine Vielzahl von Kriterien für jede Identifizierung
herangezogen wird.
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Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Einrichtung den entscheidenden
Vorteil, daß unabhängig vom Aspektwinkel des unbekannten Flugzeuges, also unabhängig
von dessen Fluglage und dem Betrachtungswinkel des Beobachters eine zuverlässige
Identifizierung möglich ist. Zur Erläuterung sind in den Fig. 8a und 8b die geometrischen
Verhältnisse schematisch dargestellt. In Fig. 8a symbolisieren die Strecken a und
b jeweils irgendwelche charakteristischen Abmessungen eines Flugzeuges in einer
durch den Winkel a charakterisierten ersten Fluglage. Betrachtet man diese Abmessungen
in Blattrichtung von unten entsprechend dem auf der Zeichnung angegebenen Pfeil
so ergeben sich in der Projektion die Strecken c und d als scheinbare Längen der
Abmessungen a und b.
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In einer zweiten Fluglage, der die Fig. 8b entspricht, sind die Verhältnisse
in mehrerlei Hinsicht verschieden. Die Fluglage des Flugzeuges hat sich dergestalt
verändert, daß die Abmessungen a und b jetzt gegeneinander versetzt liegen und sich
in Längsrichtung gegeneinander verschoben haben. Außerdem ist das Flugzeug weiter
entfernt, so daß beide Längen proportional verkürzt erscheinen. Betrachtet man jedoch
wieder die einer Betrachtungsrichtung von unten entsprechende Projektion, so ergeben
sich die Strecken c und d gemäß Fig. 8b und eine geometrische Überlegung auf Grund
des Strahlensatzes führt schnell zu dem Schluß, daß das Verhältnis a:b=c :d wie
auf der beiliegenden Zeichnung für beide Figuren, also für beide völlig verschiedene
Aspektwinkel, gleich ist.
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Daraus resultiert, daß die erfindungsgemäße Einrichtung unabhängig
vom Aspektwinkel ein unbekanntes Flugzeug sicher identifizieren kann. Es sei in
diesem Zusammenhang ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieses vorteilhafte Ergebnis
unabhängig von der Wahl der extrahierten Abmessungen und der daraus berechneten
Abmessungsverhältnisse ist. Die in dem Beispiel und in den Zeichnungen angegebenen
Abmessungen sind deshalb nur eine Auswahl aus den in einer Einrichtung nach der
vorliegenden Erfindung verwertbaren charakteristischen Abmessungen eines Flugobjektes.