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Peilgerät mit Bildschirmanzeige
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Die Erfindung betrifft ein Peilgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die zunehmende Anwendung der Digitaltechnik in Peilgeräten bringt
stark erweiterte Anwendungsmöglichkeiten.
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So können z. B. mit einem aus der DE-PS 15 16 876 bekannten Peiler
mehrere einfallende Wellen gleichzeitig gepeilt und nach Azimut und Elevation ausgewertet
werden.
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Hierzu werden die Spannungen mehrerer Antennen abgetastet, digitalisiert
und in einem Digitalrechner ausgewertet.
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Das Ergebnis der Rechnung wird auf einem Anzeigegerät dargestellt.
Zweckmäßig ist es, bei einem derartigen Peiler darüber hinaus die errechneten Ergebnisse
zwischenzuspeichern, um sie beispielsweise zur zeitlichen Mittelung oder zu einer
erweiterten automatischen Peilauswertung heranæuziehen.
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Die Anzeige von derart errechneten Peilergebnissen beschränkt sich
bei den bekannten Anordnungen auf die Rekonstruktion eines Peilbildes oder auf die
Anzeige der Empfangsfeldstärke einfallender Sender in Abhängigkeit vom Peilazimut
(DE-OS 27 23 106). Bei digitaler Anzeige des Peilergebnisses können darüber hinaus
auch noch weitere Bestimmungsgrößen wie Elevation oder Modulationsart des gepeilten
Senders angezeigt werden. Diese Anzeige ist jedoch für die Beurteilung einer veränderlichen
Peilsituation und insbesondere auch beim gleichzeitigen Einfall mehrerer Wellen
unübersichtlich und daher wenig geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Peilgerät der eingangs
genannten Art anzugeben, bei dem die Peilsituation auch beim gleichzeitigen Einfall
mehrerer Wellen und bei einem veränderlichen Peilgeschehen in verständlicher und
übersichtlicher Darstellung angezeigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst duch ein Peilgerät mit den
im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen
entnehmbar.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Gerät verwendeten Speicher sind nach
Azimut und Elevation adressierbar und bilden damit eine Speichermatrix. Jedem Kreuzungspunkt
der Matrix entspricht ein Elevations/Azimut-Wertepaar. Die Feinheit der Unterteilung
des Raumbereichs ist den jeweiligen Erfordernissen anzupassen und kann beispielsweise
jeweils 0,70 in Azimut und Elevation betragen.
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Häufig genügt für die Elevationsaufteilung auch eine gröbere Unterteilung
iis im Azitnut. Zur Beobachtung der kurzfristigen Entwicklung einer Peilsituation
ist es günstig, die Speicheranordnung als Akkumulationsspeicher
auszubilden.
Bei jeder neuen diskreten Messung werden mehrere Wellen mit verschiedenen Einfallsrichtungen
bestimmt und an jedem einer hierbei bestimmten Einfallsrichtung entsprechenden Speicherplatz
wird dies als ein Peilereignis dem bereits gespeicherten Wert hinzuaddiert.
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Ausgehend von dem gelöschten Speicher ergibt sich hierbei auf der
Anzeige das Herauswachsen der empfangenen Sender entsprechend dem Anwachsen der
Speicherinhalte an den Speicherplätzen, die den Einfallsrichtungen der von den einzelnen
Sendern empfangenen Wellen entsprechen.
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Dieser Vorgang kann entweder extern durch das Bedienungspersonal abgebrochen
werden oder wird durch intern festgelegte Rriterien, wie z. B. Speicherüberlauf
oder Ende der Peilzeit automatisch beendet. Die dann gespeicherten Werte können
zweckmäßigerweise zur genauen Auswertung der Peilsituation weiterverarbeitet werden.
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Wenn bei einer akkumulierenden Speicheranordnung das veränderliche
Peilgeschehen fortlaufend angezeigt und beobachtet werden soll, so ist dafür zu
sorgen, daß in keiner Speicherstelle ein verlauf erfolgt. Dies kann dadurch erreicht
werden, daß Ergebnisse, die in eine bereits zur Gänze gefüllte Speicherstelle addiert
werden sollen, so behandelt werden, daß sie dort nicht addiert, sondern in allen
übrigen Speicherstellen subtrahiert werden. Diese Anordnung hat die Eigenschaft,
ältere Peilergebnisse erst nach längerer Zeit und abhängig von der Verteilung der
laufend erzeugten Peilergebnisse-zu verlieren.
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Soll das veränderliche Peilgeschehen fortlaufend angezeigt und beobachtet
werden, so ist es von Vorteil, die Speicher als Schieberegister auszubilden, die
alle gemeinsam im Takt der aufeinanderfolgenden diskreten Messungen betätigt werden.
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Die Speicherinhalte repräsentieren somit immer die aktuelle Peilsituation.
Da beim Einspeichern neuer Peilereignisse gleichzeitig alte Ergebnisse ausgespeichert
werden, kommt jede Veränderung des Peilgeschehens zur Anzeige. Durch die Länge des
Schieberegisters erfolgt eine mehr oder weniger starke Mittelung, die statistische
zeitliche Schwankungen ausgleicht.
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Die Länge der Schieberegister entspricht dabei im Zusammenhang mit
dem Meßprobenabstand einer genau definierten Zeit. Bei jedem Einspeichervorgang
für ein neues Ergebnis verlieren die Schieberegister diejenigen Ergebnisse, die
genau um diese Zeit in der Vergangenheit zurückliegen, wenn alle den Speicherstellen
zugeordneten Schieberegister mit dem gleichen Schiebetakt gesteuert werden.
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Auch hier kann vorteilhafterweise die Unterbrechung der fortlaufenden
veränderlichen Darstellung durch das Bedienungspersonal vorgesehen sein, so daß
beim Auftreten einer besonders interessant erscheinenden Peilsituation diese zur
eingehenden Beobachtung bzw. zur genauen Auswertung festgehalten wird.
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Durch statistische Schwankilngen können sich an ein,.e]'non Speicherplätzen
Werte ergeben, die vom Mittelwert der näheren Umgebung stark abweichen und hierdurch
eine stark uneinheitliche Anzeige ergeben würden. Es ist daher unter Umständen von
Vorteil, daß der Häufigkeitswert zu einem Elevation/Azimut-Koordinatenpaar durch
Mittelung der Inhalte mehrerer benachbarter Speicher gewonnen wird. Hierdurch gleichen
sich derartige statistische Schwankungen weitgehend aus. Der Inhalt des zu dem jeweiligen
Eoordinatenpaar gehörigen Speichers kann
dadurch besonders berücksichtigt
werden, daß die Inhalte der benachbarten Speicher bei der Mittelung geringer gewichtet
werden.
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Für den Fall, daß die Aufteilung des Raumbereichs gröber ist als die
Auflösung des Bildschirms, kann der Bildschirm bzw. der Teil des Bildschirms, in
dem die Übersichtsdarstellung erfolgt, in Felder unterteilt werden, wobei die Aufteilung
der Felder der Aufteilung des Raumbereichs entspricht und jedem Feld ein Elevations/Azimut-Wertepaar
zugeordnet ist. Die Darstellung des zugehörigen gespeicherten Häufigkeitswerts kann
nun derart erfolgen, daß das gesamte Einzelfeld die gleiche Parameterform aufweist,
oder derart, daß zwischen benachbarten Werten interpoliert wird, so daß auf der
Anzeige ein stetiger Übergang erfolgt und die gespeicherten Häufigkeitswerte jeweils
der im Zentrum des Bildfeldes dargestellten Parameterform entsprechen.
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Wenn andererseits die Winkelunterteilung in Azimut und/oder Elevation
feiner ist als die Auflösungsfähigkeit des Bildschirms, können mehrere benachbarte
Winkelwerte jeweils gruppenweise zusammengefaßt werden. Dies kann beispielsweise
der Fall sein, wenn für die rechnerische Auswertung eine wesentlich höhere Genauigkeit
verlangt wird als für die Darstellung auf dem Anzeigegerät.
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Eine vereinfachte Zuordnung von Häufigkeitswert zu Darstellungsparameter
erhält man, wenn man die Reihe der möglichen Häufigkeitswerte in einzelne Bereiche
unterteilt und nur noch jedem Bereich einheitlich eine bestimmte Parameterform zuordnet.
Die Unterteilung ist hierbei nicht auf lauter gleich große Wertebereiche beschränkt.
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Für den Fall, daß nur eine stark begrenzte Anzahl unterschiedlicher
Parameterformen verfügbar ist (beispielsweise nur hell oder dunkel, schwarz oder
weiß), wird vorteilhafterweise mehreren Häufigkeitswerten oder Wertebereichen die
gleiche Parameterform zugeordnet. Dabei ist zu beachten, daß Werten oder Wertebereichen,
die in der Reihe der möglichen Häufigkeitswerte direkt benachbart sind, unterschiedlichen
Parameterformen zugeordnet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind als unterschiedliche
Formen des Darstellungsparameters für die Uäufiekeitswerte unterschiedliche Helligkeitsstufen
vorgesehen. Hierfür können als Anzeigegerät gebräuchliche einfarbige Bildschirme
verwendet werden.
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Die unterschiedlicher. Helligkeitsstufen ergeben sich dann bei einer
Schwazz-Weiß-Röhre als unterschiedliche Graustufen. Im Extreirifall kann vorgesehen
sein, daß alle Zwischenstufen entfallen und nur eine Helligkeitsstufe vorgesehen
ist. Hierzu ist es von besonderem Vorteil, die Reihe der möglichen Häufigkeitswerte,
wie bereits beschrieben, in einzelne Bereiche zu unterteilen und den Bereichen nacheinander
abwechselnd die Paramet erform "hell" oder "dunkel" zuzuordnen. Bei etwa gleicher
Breite der Bereiche ergibt ich dann die Darstellung als eine Mehrzahl ineinander
geschichteter Bänder, die üblicherweise geschlossen sind. Hiervon ausgehend kann
es günstig sein, jeden zweiten Wertebereich im Vergleich zu den dazwischenliegencten
Bereichen schmal zu machen (bei möglichen Häufigkeit;werten von 0 bis 300 z. B.
abwechselnd Bereiche mit Breiten von 5 bzw. 45 Peilereignissen). Die Anzeige nimmt
dann die Form der aus topographischen Geländedarstellungen bekannten Höhenlinien
an, wobei die Einfallsris.htung von Sendern den "Berggipfeln" entspricht. Der Ausg].e~ch
statistischer Schwankungen in
den gespeicherten Häufigkeitswerten
durch Mittelung über mehrere benachbarte Speicherinhalte gewährleistet bei einer
solchen Darstellung ein ausgeglichenes Bild, was die Beobachtung wesentlich erleichtert.
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Eine ganz besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich bei der Verwendung
eines zur farbigen Darstellung geeigneten Bildschirms und der Zuordnung unterschiedlicher
Farbtöne als Parameterform zu unterschiedlichen Häufigkeitswerten. Die farbige Darstellung
erlaubt eine sehr detaillierte und trotzdem übersichtliche Anzeige, die anschaulich
und leicht einprägsam ist. Wesentlich besser als bei der Darstellung mit Grautönen
kann hierbei anhand einer Farbskala einem angezeigten Farbton ein bestimmter Häufigkeitswert
zugeordnet werden. Auch hierbei kann durch Mittelung über die Inhalte benachbarter
Speicher die Ausgeglichenheit der Anzeige gesteigert werden. Zweckmäßig hierzu ist
es, daß bei kontinuierlichem Fortschreiten in der Reihe der möglichen Häufigkeitswerte
die zugehörigen Farbtöne auf einer geschlossenen Kurve mit einheitlichem Umlaufsinn
in dem aus der Farbfernsehtechnik bekannten Farbkreis (bzw. Farbdreieck) liegen,
also beispielsweise von rot über gelb, grün nach blau. Das farbliche Auflösungsvermögen
ist mit derzeit erhältlichen Bildschirmen als sehr gut zu bezeichnen, da bis zu
4000 unterschiedliche Farbtöne dargestellt werden können. Neben der Farbfernsehtechnik
hat sich die farbliche Darstellung vor allem bewährt in der Auswertung von computertomog'aphischen
Untersuchungen und bei Designaufgaben, wie leispielsweise in Electronic Design,
Mai 1980, wo als Beispiel zum Entwurf einer Dipolantenne eine grob gerastete Darstellung
des Antennendiagramms angeführt ist.
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Bei passend gewünschter farblicheXr Ausgestaltung nimmt die Anzeige
dann die Form einer farbigen "Landkarte" an,
aus der mit einem
Blick die "Berge und Höhenzüge" als Sender (höchste Höhe entspricht z. B. rot) und
die täler und Senken" als Zwischenräume zwisc-hen den Sendern (tiefste Tiefe entspricht
z. B. blau abgelesen werden können.
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Die in der Bildschirmebene nicht darstellbare dritte Dimension, die
auf den Beobachter gerichtet ist, wird hier durch die Farbinformation dargestellt.
Die Art dieser Darstellung hat gegenüber schräg perspektivischen, dreilimensionalen
Darstellungen den Vorteil, daß keine Ereignisse durch größere Ereignishäufigkeiten
in der Nachoarschaft verdeckt werden können.
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Die Wahl des Koordinatensystems für die Darstellung ist den .jeweiligen
Erforlernissen anzupassen. Bei ttberwachung nur eines Teilazimutoereichs ist die
kartesische DarstelLung von Vorteil, da hierbei ohne Nachteile für die Ansciaulichkeit
der überwachte Azimutbereich über die gesamte verfügbare Anzeigefläche gedehnt werden
kann und somit die Auflösung für den Beobachter besser ist. Bei Überwachung des
gesamten Azimuts ist häufig die Darstellung in Polarkoordinaten mit dem Azimut als
Polarwinkel und der Elevation als Radius anschaulicher. Insbesondere kann es von
Vorteil sein, kleine Elevationswerte einem großen Radius zuzuordnen und große Elevationswerte
näher am Zentrum darzustellen. Hierdurch wird berücksichtigt, daß die azimutalen
Peilergebnisse bei steil einfallenden Wellen häufig nicht mehr mit so hoher Genauigkeit
vorliegen wie bei flach einfallenden Wellen und daher auch die Auflösung solcher
stei] einfallender Wellen bei der Anzeige von geringerer Bedeutung ist.
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Bei Darstellung in Polarkoordinaten ist die Auflösung am Rand der
Anzeige-'.äche, d. h. beim größten Radius am besten, so daß bei der letztgenannten
Ausführungsform
die Beobachtungsgenauigkeit für Bodenwellen, die
die wichtigste Erscheinungsform bei der Peilung darstellen, am besten ist.
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Als Auswertehilfe für die dargestellte Peilanzeige kann vorteilhafterweise
noch ein auf dem Bildschirm:dargestelltes Suchkreuz vorgesehen sein, welches über
gesonderte Bedienungseinrichtungen an jeden beliebigen Punkt der Anzeige verschiebbar
ist. Beispielsweise wird dieses Suchkreuz vom Beobachter auf ein Häufigkeitsmaximum
der Anzeige eingestellt und die zum entsprechenden Sender gehörigen Parameter, wie
Empfangsfeldstärke, Einfallsrichtung, Polarisationsart, Frequenz usw. digital angezeigt.
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Die Abbildung zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Peilgeräts mit den charakteristischen Komponenten. Die auf l)ekannte Art in einzelnen
diskreten Messungen gewonnenen Peilwerte werden in den nach Azimut # und Elevation
e adressierbaren Speicherzellen der Speichermatrix 1 als Peilereignisse abgelegt.
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Die Steuereinheit 2 ruft aus diesem Speicher die einzelnen Werte H#,
# ab und ordnet jeweils dem abgerufenen Häufigkeitswert in einer Zuordnungseinrichtung,
beispielsweise einem ROM-Speicher, eine Steuergröße P zu, die die Darstellung der
zugehörigen Parameterform auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts 3 bewirkt. Die den
Koordinaten # und # entsprechende Ablenkung tles Elektronenstrahls bei der dargestellten
Eathodenst:ahlröhre erfolgt ebenfalls über die Steuereinheit 2. ?)ie in der Abbildung
als Beispiel gegebene Anzeige zeigt In kartesisczer Form mit ç als Abszisse und
e als Ordinate eine mJgliche Darstellung, welche der bereits beschriebenen Darstellung,
ähnlich topographischen Höhenlin-en, entspri-ht. Ebenfalls darp;ostelt ist ein Suchkr(3uz
4, das ie Beispiels fall auf ein Hüufigkeitsmaximum fingestellt ist.