DE3016901C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erfassung von Soll- und/oder Istdaten eines mit einem Luftfahrzeug überflogenen Operationsgebietes für auf der Basis des Ge­ ländevergleichs mit gespeicherten Referenzdaten arbeiten­ de Navigationssysteme.

Bei Luftfahrzeugen ist es bekannt, Navigationssysteme zur Positionsbestimmung zu benutzen. Ein bekanntes, nach dem Prinzip der Geländekorrelation arbeitendes Naviga­ tionssystem ist das sogenannte TERCOM-System (terrain contour matching). Dieses auch zur Navigation von Wasser­ fahrzeugen einsetzbare Navigationssystem ist u. a. in der Zeitschrift "Flight International", 1. Oktober 1977, Seiten 964/965 beschrieben. Bei diesem TERCOM-System werden die Navigationsdaten nach dem Kriterium maximaler Übereinstimmung zwischen aktuell erfaßten Höhendaten und gespeicherten Sollwerthöhen bestimmt. Dieses Verfahren führt dann zu guten Ergebnissen, wenn das über­ flogene Gelände hinreichend höhenstrukturiert ist. Ist dagegen die Signifikanz des Höhenprofils stark reduziert oder sogar durch den Bewuchs verwischt, dann kann das Verfahren auch un­ brauchbare Ergebnisse liefern. Da die Oberfläche der Erde aber zahlreiche Regionen mit geringen Höhenschwankungen, hohem Bewuchs, z. T. jedoch kleinen, einheitlich bebauten Flächen aufweist, würde eine dort nach dem TERCOM-Verfahren durchgeführte Navigation un­ brauchbare Ergebnisse erbringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des TERCOM-Systems zu erhöhen und es auch für Regionen mit ge­ ringen Höhenschwankungen und hohem Bewuchs einsetzbar zu ma­ chen. Gemäß der Erfindung ist dieses Aufgabe durch die Kennzei­ chenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, aus den gemessenen Höhendaten des überflogenen Geländes das Geländegrundprofil (Höhen­ profil ohne Bewuchs) zu ermitteln, welches auch noch bei geringer Höhendynamik für befriedigende Ergebnisse nach dem TERCOM-Verfahren geeignet ist. Die jeweiligen Daten der Oberflächenstruktur können dabei mit einer das Frequenzspektrum und/oder den Signalhub der aktuell erfaßten Höhendaten untersuchenden Analysierstufe oder mit einem in Richtung der Höhenmessung ausgerichteten Sensor, z. B. einem Radiometer oder einem Infrarot-Punktsensor gewonnen werden. Es ist aber auch möglich, für die Erzeugung der Strukturdaten beide Alternativen anzuwenden und die jeweils ermittelten Daten zu einem gemeinsamen Struktursignal mitein­ ander zu verknüpfen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die von den Oberflächenstrukturdaten bereinigten aktuellen Höhendaten einer Entscheidungslogik zuzuführen, die bei ungenü­ gender Höhensignifikanz einen Befehl zur Bildung eines aus den Höhendaten und den Strukturdaten bestehenden hybriden Datenwortes ausgibt, wobei ein Speicher neben den Höhensolldaten auch die Oberflächenstruktursolldaten enthält, die ebenfalls in Abhängig­ keit vom Befehl der Entscheidungslogik zu einem hybriden Daten­ sollwort vereinigt werden können. Auf diese Betriebsart kann z. B. dann umgeschaltet werden, wenn die Höhendaten trotz Befreiung von den Oberflächenstrukturdaten nicht mehr hinreichend signifikant sind. Zum Vergleich werden dann hybride, aus Geländehöhendaten und Oberflächenstrukturdaten bestehende Informationen herangezogen, die brauchbare Navigationsergebnisse ergeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungs­ beispiel eines Soll/Ist-Daten-Erfassungssystems und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungs­ beispiels eines Soll/Ist-Daten-Erfassungssystems.

Wie das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt, besteht das erfindungs­ gemäße System aus mehreren, die Isthöhen des überflogenen Gebietes erfassenden und aufbereitenden Stufen. Es handel sich dabei um ein Höhenmeßgerät 2, z. B. ein Radarhöhenmeßgerät, welches die erfaßten Höhendaten sowohl einer Aufbereitungsstufe 3 als auch einer Analysierstufe 4 zuführt. Die in der Aufbereitungs­ stufe 3 aufbereiteten Höhendaten werden anschließend einer Mischstufe 5 zugeführt, der auch die in der Analysierstufe 4 erzeugten Daten zugeführt werden. In der Analysierstufe 4 werden die aktuell erfaßten Höhendaten im Hinblick auf das Frequenz­ spektrum und den Signalhub untersucht, so daß die in dieser Stufe erzeugten Ausgangsdaten Oberflächenstrukturdaten der überflogenen Landschaft darstellen. Das Kriterium für die je­ weilige Analyse kann dabei, wie durch einen Pfeil angedeutet, programmiert und damit den Bedingungen der jeweiligen Regionen angepaßt werden. Am Ausgang der Mischstufe 5 stehen von den Strukturdaten befreite und darüber hinaus störbereinigte, kom­ primierte, zur Verarbeitung an das Navigationssystem angepaßte Höhendaten zur Verfügung, die über ein Datenverbundsystem 6 zum nicht näher dargestellten Navigationssystem gelangen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 werden die die Oberfläche der überflogenen Landschaft repräsentierenden Strukturdaten mit Hilfe eines in Richtung der Höhenmessung ausge­ richteten Sensors 15, z. B. einem Radiometer oder einem Infrarot- Punktsensor, erfaßt, dessen eindimensionaler Signalausgang eine die Strukturdaten ausgebende Aufbereitungsstufe 16 ansteuert. Die Höhenmessung erfolgt dabei, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, mit einem Höhenmeßgerät 2, dessen Ausgangssignal über eine Aufbereitungsstufe 3 zu einer Mischstufe 5 gelangt. Von der Aufbereitungsstufe 16 werden die Strukturdaten der Misch­ stufe 5 und, darüber hinaus, einer Entscheidungslogik 17 zugeführt, auf die auch die Ausgangsdaten der Mischstufe 5 geleitet sind. Die Entscheidungslogik 17 erzeugt dann einen Befehl, wenn die in der Mischstufe 5 von den Strukturdaten befreiten Höhendaten eine ungenügende Höhensignifikanz repräsentieren. Der Befehl hat die Bildung von aus den Höhendaten und den Oberflächenstrukturdaten bestehenden hybriden Datenwörtern in der Entscheidungslogik 17 zur Folge. Gleichzeitig werden in einem Speicher 10, welcher die Sollhöhen und die Soll-Strukturdaten der überflogenen Gegend enthält, diese Daten zu einem hybriden Datenwort zusammen­ gefaßt und dem Navigationssystem zugeführt. In diesem Betriebs­ zustand ergibt sich auch dann noch eine befriedigende Navigations­ datenbestimmung, wenn die Höhendaten nicht mehr hinreichend signi­ fikant sind.

Die im Speicher 10 für die zuvor beschriebene Betriebsart vom je­ weiligen Operationsgebiet gespeicherten Struktur-Solldaten können z. B. mit Hilfe einer Satelliten-Aufklärung gewonnen werden. Der Vollständigkeit halber sei hier noch erwähnt, daß diese Betriebs­ art selbstverständlich auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 möglich ist. Die zuvor näher beschriebene Betriebsart kann im Extremfall, und zwar bei praktisch nicht mehr sensorisch auflös­ barem Geländehohlprofil bzw. ungeeignetem Spektrum soweit gehen, daß die hybriden Datenwörter praktisch nur aus den die jeweilige Oberfläche repräsentierenden Strukturdaten bestehen. Eine Korre­ lation mit reinen Strukturdaten ist grundsätzlich möglich, wenn diese Daten hinreichend signifikant sind. Die Erzeugung der Struk­ turdaten kann dabei auf die im Laufe der Beschreibung näher er­ läuterte Weise erfolgen.

• Zusammenfassung der Bezugszahlen
   2 Höhenmeßgerät
   3 Aufbereitungsstufe
   4 Analysierstufe
   5 Mischstufe
   6 Datenverbundsystem
  10 Speicher
  15 Sensor
  16 Aufbereitungsstufe
  17 Entscheidungslogik

Claims (4)

1. Anordnung zur Erfassung von Soll- und/oder Istdaten eines mit einem Luftfahrzeug überflogenen Operationsge­ bietes für auf der Basis des Geländevergleichs mit ge­ speicherten Referenzdaten arbeitende Navigationssysteme, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Sensorstufen (2, 15) und Schaltstufen (3, 4, 16) zur Erzeu­ gung und Aufbereitung von quasi eindimensionalen, die Oberflächenstruktur des überflogenen Geländes repräsen­ tierenden Strukturdaten aufweist, daß die Sensorstufen eine Höhenmeßstufe (2) enthalten, die über eine als Auf­ bereitungsstufe (3) ausgebildete Schaltstufe mit einer Mischstufe (5) verbunden ist, daß in den Schaltstufen zur Datenaufbereitung ferner entweder eine Analysierstufe (4) vorgesehen ist, welche die von der Höhenmeßstufe (2) ge­ lieferten Signale der aktuell erfaßten Höhendaten im Fre­ quenzspektrum und/oder im Signalhub zur Ableitung der je­ weiligen Strukturdaten untersucht, und an die Mischstufe (5) weiterleitet, oder daß die Sensorstufen (2, 15) einen weiteren Sensor (15) zur Höhenmessung enthalten, dessen Signalausgang quasi eindimensionale Oberflächenstruktur­ daten repräsentiert und der über eine weitere Aufberei­ tungsstufe (16) mit der Mischstufe (5) verbunden ist, welche komprimierte struktur- und störbereinigte Gelände­ daten ermittelt und diese über ein Datenverbundsystem (6) an ein Navigationssystem weiterleitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß für den zweiten Sensor (15) zur Erfassung der Oberflächenstruktur ein Radiometer eingesetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß für den zweiten Sensor (15) zur Erfassung der Oberflächenstruktur ein Infrarot-(Punkt)-Sensor einge­ setzt ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von Struk­ turdaten bereinigten aktuellen Höhendaten einer Entschei­ dungslogik (17) zugeführt sind, die bei ungenügender Höhensignifikanz einen Befehl zur Bildung eines aus den Höhendaten und den Strukturdaten bestehenden hybriden Datenwortes (8) ausgibt, und daß der Befehl der Entschei­ dungslogik (17) gleichzeitig einem das Navigationssystem über das Datenverbundsystem (6) versorgenden Speicher (10) zugeführt ist, der die gespeicherten Höhensolldaten und die gespeicherten Strukturdaten in Abhängigkeit dieses Befehls zu einem hybriden Datenwort für den Geländever­ gleich im Navigationssystem vereinigt.